[發明專利]一種中低放玻璃纖維與可燃固體核廢物焚燒灰渣協同玻璃固化的方法

有效

• 申請號: 202011278158.7
• 申請日: 2020-11-16
• 公開（公告）號: CN112382429B
• 公開（公告）日: 2022-12-23
• 發明（設計）人: 徐凱;方廣;王子凡;胡開文;趙修建
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G21F9/30
• 分類號: G21F9/30;G21F9/36
• 代理公司: 上海智晟知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31313
• 代理人: 陸黎明

本發明提供了一種中低放玻璃纖維與可燃固體核廢物焚燒灰渣協同玻璃固化的方法。針對核設施運行過程產生的玻璃纖維和棉布、塑料、橡膠、吸水紙等可燃固體廢物焚燒灰渣的化學組成特性，本發明以玻璃纖維作為可燃廢物焚燒灰渣的玻璃基體，按不同比例組合，通過協同處理的方法，達到最小化添加劑的目的。本發明所提供的玻璃固化體滿足放射性廢物固化體的均勻性、密度、抗沖擊性及化學穩定性等指標要求。

技術領域

本發明涉及一種玻璃纖維與可燃固體核廢物的協同處理方法，具體涉及一種中低水平放射性玻璃纖維與棉布、塑料、橡膠、吸水紙等可燃固體核廢物焚燒灰渣協同玻璃固化處理的方法，屬于核廢物固化處理領域。

背景技術

我國核電機組在建規模近年長期保持全球第一，預計2030年核電發展規模達到1.3億千瓦，發電量占比接近10％。但隨之而來的核廢物存量不斷增長，為我國核電可持續發展帶來挑戰。核廢物按放射性水平分為高、中、低三類，其中中低放廢物占比超過97％(體積百分比)，玻璃纖維與棉布、塑料、橡膠、吸水紙等可燃廢物是這些中低放廢物的主要來源。玻璃纖維是核設施通風系統中常用的高效過濾材料及輸水管道中的防腐材料，棉布、塑料、橡膠與吸水紙等可燃廢物主要來源于核防護及核設施檢修。

目前核電廠主要采用水泥固化的方法處理玻璃纖維，以裝桶壓縮的方式處理棉布、塑料、橡膠與吸水紙等可燃廢物。但水泥固化存在廢物增容、固化體抗浸出性差的問題，裝桶壓縮減容有限，且核素并未得到有效固定，二者當前處理方式均為后續處置帶來經濟負擔和安全隱患。

玻璃固化是將核廢物與玻璃添加劑按一定比例混合，然后高溫熔融、澆鑄成玻璃體的技術。玻璃固化具有減容比高、固化體抗浸出性強的特點。由于玻璃固化涉及高溫(～1200℃)過程，其設備投資及運行成本較高，通常僅用于固化處理高放廢液。但如果綜合考慮后期的處置成本及安全隱患，玻璃固化在中低放廢物處理方面同樣具有一定優勢。例如，韓國已開始利用玻璃固化技術處理本國核電廠產生的中低放廢物，美國漢福特場址(Hanford Site)的低活性廢物(Low activity waste,LAW)也將進行玻璃固化。

關于玻璃固化中低放玻璃纖維與棉布等可燃核廢物現有專利技術有：①張勁松等人發明的一種用于中低水平放射性玻璃纖維的玻璃基體組合物及由其制備的玻璃固化體(中國專利申請號：201410534248.6)，公開了玻璃固化中低水平放射性玻璃纖維所需添加劑的組成。②張勁松等人發明的一種用于中低水平放射性可燃廢物焚燒灰的玻璃基體組合物及由其制備的玻璃固化體(中國專利申請號：201410534421.2)，分別提供了適用于玻璃固化棉布、塑料、橡膠與吸水紙焚燒灰渣的玻璃添加劑組成。③金得萬等人發明的用于混合廢棄物玻璃化的玻璃組合物及利用其的混合廢棄物的玻璃化方法(中國專利申請號：201380081452.0)，根據實際產生的手套、工作服、塑料、橡膠等可燃混合廢物，開發了一種適合固化可燃混合廢物焚燒灰渣的玻璃添加劑組成。

放射性玻璃纖維與可燃廢物灰渣的現有玻璃固化專利均需引入較多玻璃添加劑(玻璃基體組合物)，以滿足熔融工藝及固化體性能要求。核廢物玻璃固化過程中，為了最小化固化體體積，緩解后期處置壓力，一般在配方設計過程中，需最小化玻璃添加劑含量。因此，現有實現方法與設計要求存在方向偏差，本領域技術人員致力于克服這個偏差。

發明內容

本發明的目的是：提供一種中低水平放射性玻璃纖維與棉布、塑料、橡膠、吸水紙等可燃固體核廢物焚燒灰渣協同玻璃固化處理的方法，降低玻璃添加劑用量，提高減容比例。

為了實現上述目的，本發明提供了一種中低放玻璃纖維與可燃固體核廢物焚燒灰渣協同玻璃固化的方法，包括如下步驟：

可燃固體核廢物焚化后得到灰渣，上述可燃固體核廢物選自棉布、塑料、橡膠、吸水紙中的一種或多種；

玻璃纖維、灰渣與添加劑按比例混合后，制成混雜玻璃固化體；

玻璃纖維、灰渣與添加劑的比例如下(以氧化物計)：