[發(fā)明專利]一種磷酸鋯鈉-獨(dú)居石玻璃陶瓷固化體及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610203474.5
• 申請日: 2016-03-31
• 公開（公告）號: CN105777101B
• 公開（公告）日: 2018-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 廖其龍;王輔;竹含真
• 申請（專利權(quán)）人: 西南科技大學(xué)
• 主分類號: C04B35/447
• 分類號: C04B35/447;C04B35/622;G21F9/16
• 代理公司: 成都蓉信三星專利事務(wù)所(普通合伙) 51106
• 代理人: 劉克勤

本發(fā)明公開了一種磷酸鋯鈉?獨(dú)居石玻璃陶瓷固化體及其制備方法，其特征是：按P₂O₅ 30～60重量份、Fe₂O₃ 10～35重量份、B₂O₃ 1～4重量份、CeO₂ 3.5～14重量份、ZrO₂ 6～32重量份、Na₂CO₃ 1.5～8重量份的配比取各原料，經(jīng)混合、預(yù)燒和球磨后得到基材原料粉料；再按基材原料粉料45～100重量份、高放廢物或模擬高放廢物0～55重量份的配比混合后，經(jīng)球磨、壓力下成型和燒結(jié)后即制得固化體。采用本發(fā)明，磷酸鋯鈉?獨(dú)居石玻璃陶瓷固化體對高放廢物的包容量高，減容比大，穩(wěn)定性好，制備工藝簡單，易于工程化應(yīng)用，可廣泛用于高放廢物的固化處理。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于放射性核廢物處理與處置，涉及一種磷酸鋯鈉-獨(dú)居石玻璃陶瓷固化體及其制備方法。特別適用于核工業(yè)等領(lǐng)域所排放的含钚、超鈾元素的高放廢物(即高放射性廢物)的固化處理。

背景技術(shù)

核能的和平利用已對我國及世界人民生活水平提高和科技進(jìn)步產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，成為人類前進(jìn)步伐不可忽缺的部分。但核事業(yè)的發(fā)展不可避免要產(chǎn)生大量放射性廢物，尤其是高放廢物，這些放射性核素一旦進(jìn)入生物圈，將給世界人民帶來災(zāi)難性的放射性污染問題，必須對此加以妥善解決。隨著核廢物產(chǎn)生量的增加和核事業(yè)快速發(fā)展需要之間的矛盾日益突出，如何對其安全有效的處理與處置，使其最大限度的與生物圈隔絕已成為目前國內(nèi)外核事業(yè)發(fā)展亟待解決的關(guān)鍵問題之一。

現(xiàn)有技術(shù)中，對高放廢物經(jīng)濟(jì)可行的處理方法是選擇穩(wěn)定性很高的固化基材，將放射性核素“禁錮”，然后進(jìn)行深層地質(zhì)處置，使其最大限度的與生物圈隔絕。其中，固化處理是直接與高放廢物中核素直接接觸的一步，也是至關(guān)重要的一步。低放廢物的固化處理工藝與技術(shù)已比較成熟，且得到了工程化的應(yīng)用。高放廢物固化處理主要有人造巖石固化和玻璃固化兩種。人造巖石固化處理雖固化體的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性及抗輻照性都較好，但其固化工藝復(fù)雜，與含高濃度鈉鹽等廢物的相容性較差，對高放廢物中元素的選擇性很強(qiáng)，不可能一次性固化高放廢物中的全部組分。另外，人造巖石固化處理中使用的設(shè)備復(fù)雜，造價高，處理過程中材料和能源的消耗量都很大。因此目前世界各國對高放廢物進(jìn)行固化處理的首選方式是玻璃固化。玻璃固化處理主要有硼硅酸玻璃和磷酸鹽玻璃固化兩類。硼硅酸鹽玻璃因?qū)U物中“有害雜質(zhì)”(如：磷酸鹽、鉬酸鹽、硫酸鹽、氧化鐵和其他一些重金屬氧化物)的溶解性非常差，造成所制備的固化體易出現(xiàn)“黃相”而性能達(dá)不到要求。為滿足性能要求又不得不提高熔制溫度，或以降低包容量為代價來降低此類“雜質(zhì)”在固化體中的含量。這在提高減容比和降低成本等方面都是不可取的。而鐵磷酸鹽體系玻璃有效的解決上述問題。但鐵磷酸鹽體系玻璃固化體的輻照穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性相對硼硅酸鹽玻璃固化體較差，使其實(shí)際應(yīng)用受到限制。此外，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，無論是硼硅酸體系還是磷酸鹽體系玻璃固化體，其高放廢物的包容量都還相對較低，且在實(shí)際操作中很容易在固化體玻璃中形成不可控微晶相或產(chǎn)生不可控的分相而使所得固化體的安定性急劇降低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的旨在克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，利用玻璃陶瓷材料作為固化基材兼有純非晶玻璃材料廢物包容量大、包容廢物種類多、成分可調(diào)性大和純晶體陶瓷材料能長期穩(wěn)定“禁錮”長壽命核素的優(yōu)點(diǎn)，提供一種簡單有效，以磷酸鋯鈉-獨(dú)居石玻璃陶瓷為基材，可以固化高放廢物中全部組分的磷酸鋯鈉-獨(dú)居石玻璃陶瓷固化體及其制備方法，從而為高放廢物固化處理提供一種新的有效的固化體及放射性核廢物處理與處置方法。