[發(fā)明專利]用于熔融玻璃的方法和裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110684204.1
• 申請(qǐng)日: 2021-06-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113264660B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-07-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱冬冬;李玉松;汪潤(rùn)慈;郄東生;李寶軍;李揚(yáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)原子能科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): C03B5/08
• 分類號(hào): C03B5/08;C03B5/235
• 代理公司: 北京市創(chuàng)世宏景專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11493
• 代理人: 劉向輝

本發(fā)明的實(shí)施例公開(kāi)了一種用于熔融玻璃的方法和裝置，其中，用于熔融冷坩堝內(nèi)的玻璃的方法，包括：向所述冷坩堝內(nèi)加入加熱材料，所述加熱材料包括鋁熱劑或者多個(gè)石墨球；控制所述冷坩堝的電源開(kāi)啟，以在所述冷坩堝內(nèi)產(chǎn)生電磁場(chǎng)；所述加熱材料在所述電磁場(chǎng)的作用下被加熱至燃燒，以使所述冷坩堝內(nèi)的玻璃開(kāi)始熔融；調(diào)整所述電源的頻率和/或功率，以使所述玻璃完全熔融。本發(fā)明所使用的加熱材料尺寸較小，不需要完全拆開(kāi)冷坩堝，即可加入至冷坩堝內(nèi)，操作簡(jiǎn)單，避免了冷坩堝拆裝時(shí)的繁瑣操作、不便以及耗時(shí)，極大地減少了操作工序。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及玻璃固化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于熔融玻璃的方法和裝置。

背景技術(shù)

冷坩堝玻璃固化技術(shù)是目前國(guó)際上一種用于放射性廢物處理的新型玻璃固化技術(shù)。冷坩堝玻璃固化技術(shù)是利用高頻電源產(chǎn)生高頻電流，再通過(guò)感應(yīng)線圈轉(zhuǎn)換成電磁流透入待處理物料內(nèi)部形成渦流產(chǎn)生熱量，將待處理物料熔制成玻璃。坩堝的爐體內(nèi)壁通有冷卻水，坩堝內(nèi)的熔融物在坩堝內(nèi)壁上凝固而形成一冷壁，因此，稱之為冷坩堝。由于高溫熔融物與冷坩堝壁不直接接觸，使得坩堝壁不受腐蝕。由于冷坩堝受到的腐蝕和污染較少、使用壽命長(zhǎng)、退役簡(jiǎn)單，并且冷坩堝玻璃固化技術(shù)熔制溫度高、可處理廢物類型較廣、固化速度快，因此，采用冷坩堝玻璃固化技術(shù)處理放射性廢物具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。

在對(duì)放射性廢物進(jìn)行玻璃固化處理時(shí)，首先將玻璃和待處理的放射性廢物在冷坩堝內(nèi)共同熔制形成熔融物，然后冷卻固化形成玻璃固化體。然而，冷坩堝實(shí)現(xiàn)感應(yīng)加熱的前提是被加熱的物質(zhì)具有導(dǎo)電性，而玻璃在常溫下是不導(dǎo)電的，因此，需要將室溫下的玻璃加熱至熔融狀態(tài)，才能啟動(dòng)對(duì)待處理的放射性廢物的熔制。這一過(guò)程稱為冷坩堝的啟動(dòng)，是冷坩堝玻璃固化技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)之一。

添加加熱材料是冷坩堝常用的啟動(dòng)方法，加熱材料在冷坩堝內(nèi)加熱燃燒，使得冷坩堝內(nèi)的少量玻璃熔融，形成一定的玻璃熔區(qū)，玻璃熔區(qū)在電磁場(chǎng)的感應(yīng)加熱下逐漸熔化周圍的玻璃，直至玻璃完全熔融，完成冷坩堝的啟動(dòng)過(guò)程。常用的加熱材料包括石墨環(huán)或者鈦環(huán)，向冷坩堝內(nèi)輸入氧氣，石墨環(huán)或者鈦環(huán)即可在電磁場(chǎng)的感應(yīng)加熱下燃燒。

然而，石墨環(huán)或者鈦環(huán)的尺寸較大，其直徑通常在冷坩堝直徑的一半以上，每次使用時(shí)需要將冷坩堝完全拆開(kāi)，才能將石墨環(huán)放入冷坩堝內(nèi)，操作繁瑣、操作工序復(fù)雜。并且，石墨環(huán)和鈦環(huán)的燃燒需要氧氣，需要通過(guò)管路向冷坩堝內(nèi)輸送氧氣，才能使石墨環(huán)或者鈦環(huán)燃燒以產(chǎn)生大量熱量，設(shè)備復(fù)雜，并且操作程序較多。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的一個(gè)方面提供了一種用于熔融冷坩堝內(nèi)的玻璃的方法，包括：向所述冷坩堝內(nèi)加入加熱材料，所述加熱材料包括鋁熱劑或者多個(gè)石墨球；控制所述冷坩堝的電源開(kāi)啟，以在所述冷坩堝內(nèi)產(chǎn)生電磁場(chǎng)；所述加熱材料在所述電磁場(chǎng)的作用下被加熱至燃燒，以使所述冷坩堝內(nèi)的玻璃開(kāi)始熔融；調(diào)整所述電源的頻率和/或功率，以使所述玻璃完全熔融。

在一些實(shí)施方式中，控制所述加熱材料的加入量在預(yù)定范圍內(nèi)。

在一些實(shí)施方式中，基于所述加熱材料的性質(zhì)、所述玻璃的量和所述電源的功率中的至少一種，確定所述預(yù)定范圍。

在一些實(shí)施方式中，所述石墨球的直徑小于或等于20毫米。

在一些實(shí)施方式中，所述鋁熱劑包括顆粒狀和/或粉末狀。

在一些實(shí)施方式中，所述加熱材料為鋁熱劑，所述方法還包括：配制所述鋁熱劑。

在一些實(shí)施方式中，所述配制所述鋁熱劑包括：選擇第一金屬；選擇第二金屬的氧化物，所述第一金屬比第二金屬的性質(zhì)活潑；按比例混合所述第一金屬和第二金屬的氧化物。

在一些實(shí)施方式中，所述第一金屬包括：鋁、鎂和鈦中的一種；所述第二金屬的氧化物包括：三氧化二鐵、四氧化三鐵和氧化銅中的一種。

在一些實(shí)施方式中，所述方法還包括：在所述鋁熱劑中添加助劑。

在一些實(shí)施方式中，所述助劑包括：助燃劑和/或氧化劑。