[發(fā)明專(zhuān)利]一種用于固化高放射性核廢料的玻璃珠的生產(chǎn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010190038.1
• 申請(qǐng)日: 2010-06-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101857355A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡法卿
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 天臺(tái)精工西力玻璃珠有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C03B19/10
• 分類(lèi)號(hào): C03B19/10;C03C12/00
• 代理公司: 杭州宇信知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 33231
• 代理人: 張宇娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于放射性核廢料處理領(lǐng)域，特別涉及一種用于固化高放射性的液態(tài)核廢料的玻璃珠的生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)

核能的開(kāi)發(fā)給人類(lèi)帶來(lái)了巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也產(chǎn)生了大量的具有放射性的核廢料，這些核廢料會(huì)對(duì)人類(lèi)和其他的各種生物造成巨大的危害。對(duì)放射性的核廢料的處置，目前最有效的方式是將其進(jìn)行固化處理，然后將得到的放射性固化體作最終的地質(zhì)處置。

目前國(guó)際上廣泛使用玻璃來(lái)固化高放射性核廢料，玻璃能固化高放射廢物的全部組份、浸出率低、化學(xué)穩(wěn)定性相對(duì)較好。但同時(shí)也存在一些缺點(diǎn)，玻璃是一種熱力學(xué)亞穩(wěn)態(tài)物質(zhì)，相對(duì)結(jié)晶物質(zhì)具有較大的內(nèi)能，有通過(guò)降低內(nèi)能向晶態(tài)轉(zhuǎn)變的趨勢(shì)。同時(shí)，玻璃中析出的晶體物質(zhì)較易溶于水，造成玻璃固化體中的核物質(zhì)容易被浸出。玻璃機(jī)械強(qiáng)度不夠理想，一旦玻璃固化體破碎，固化體比表面積升高，造成浸出率升高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述技術(shù)中的不足，通過(guò)配方設(shè)計(jì)引入Li₂O、TiO₂、ZrO₂組份，并調(diào)整其它組份的含量，提供一種化學(xué)穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度、抗析晶能力較理想的固化處理高放射性廢物的玻璃珠的生產(chǎn)方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種用于固化高放射性核廢料的玻璃珠的生產(chǎn)方法，所述生產(chǎn)方法包括以下步驟：

1)制作玻璃料生坯：先將原材料混合均勻并于1300-1400℃溫度下用全電玻璃熔窯融制成玻璃溶液，再澄清均化5-8小時(shí)后，冷卻至室溫得到玻璃料塊生坯；

所述原材料主要成分按重量配比如下：石英砂55-65份、氧化鋁4-8份、氧化鎂0.5-3份、碳酸鈣3.5-6份、碳酸鉀2.9-5.9份、硼砂6.5-20份、硼酸12-36.5份、添加劑1-6份；

2)制作玻璃塊：將所述步驟1)中得到的玻璃料塊生坯粉碎成粒徑為0.8-4.0mm的玻璃塊；

3)成型：將所述步驟2)得到的玻璃塊按每100份與10-25份木炭粉、1-3份碳黑混合均勻，并在850-940℃溫度下通過(guò)玻璃珠電熱回轉(zhuǎn)爐，按0.7kg/min-1.0kg/min的速度投放到運(yùn)轉(zhuǎn)速度為20rad/min-30rad/min的玻璃珠電熱回轉(zhuǎn)爐中，使玻璃塊表面軟化并在表面張力的作用下不規(guī)則的棱角收縮同時(shí)滾動(dòng)形成球形；

4)退火：在480-550℃溫度環(huán)境下退火24小時(shí)；

5)冷卻：冷卻后與PH值為3的氫氟酸3-5份混合，用攪拌機(jī)攪拌20-40分鐘，再用水沖洗掉氫氟酸后干燥得到所述的核廢料固化玻璃珠。

原材料中，使用硼砂完全代替純堿、部分代替硼酸，主要是因?yàn)榧儔A熔解過(guò)程中會(huì)分解產(chǎn)生CO₂，硼酸受熱會(huì)揮發(fā)，這樣造成玻璃溶液中有大量的氣泡。在原材料中使用硼砂不僅可以引入鈉和硼，還可以減少硼酸用量，完全替代純堿，從而減少玻璃液中的氣泡數(shù)量。

本發(fā)明所述步驟1)中的添加劑為下列化合物中的一種或任意幾種任意比例的混合：碳酸鋰、鈦白粉或氧化鋯。

在原材料中引入碳酸鋰、鈦白粉或氧化鋯，從而使生產(chǎn)出來(lái)的玻璃珠具有化學(xué)穩(wěn)定性，機(jī)械強(qiáng)度和抗析晶能力較理想。

優(yōu)選的，本發(fā)明所述步驟3)中，按玻璃塊投入量為100份記，所述木炭粉和碳黑的投入質(zhì)量為：木炭粉16～25份，碳黑2～3份。

更為優(yōu)選的，本發(fā)明所述步驟3)中，按玻璃塊投入量為100份記，所述木炭粉和碳黑的投入質(zhì)量為：木炭粉16～20份，碳黑2～2.5份。

本發(fā)明所述步驟3)中，玻璃珠電熱回轉(zhuǎn)爐溫度優(yōu)選為850～880℃。

具體的，本發(fā)明所述生產(chǎn)方法按如下步驟進(jìn)行：

1)制作玻璃料生坯：將原材料混合均勻并于1300-1400℃溫度下用全電玻璃熔窯融制成玻璃溶液，并澄清均化5-6小時(shí)后，冷卻至室溫得到玻璃料塊生坯；

所述原材料主要成分按重量配比如下：石英砂55-65份、氧化鋁4-8份、氧化鎂0.5-3份、碳酸鈣3.5-6份、碳酸鉀2.9-5.9份、硼砂6.5-20份、硼酸12-36.5份、碳酸鋰1.7份、鈦白粉1.1份、氧化鋯0.8份；

2)制作玻璃塊：將所述步驟1)中得到的玻璃料塊生坯粉碎成粒徑為0.8-4.0mm的玻璃塊；