水化烧结制备花岗岩基陶瓷固化体的方法技术

本申请公开了一种水化烧结制备花岗岩基陶瓷固化体的方法，包括以下步骤：1)将质量比为(3～5):1的天然花岗岩粉体与锕系废物粉体混合，加入去离子水后置于胶体磨中研磨设定时间，得到水基浆料；2)持续对水基浆料进行拌器，通过蠕动泵以设定速度将水基浆料输入已经加热至烧结温度的马弗炉中，输送完成后，马弗炉进行保温，然后冷却得到花岗岩基陶瓷固化体。本申请以水化烧结制备花岗岩基陶瓷固化体的方法，相对于传统的烧结方法，烧结温度低、缩短烧结时间且获得的固化体致密性好。烧结时间且获得的固化体致密性好。烧结时间且获得的固化体致密性好。

【技术实现步骤摘要】
水化烧结制备花岗岩基陶瓷固化体的方法


[0001]本专利技术涉及放射性废物处理领域，具体涉及的为一种花岗岩基陶瓷固化体的水化烧结方法。

技术介绍

[0002]高水平放射性废物(简称“高放废物”)中含有大量裂变产物和铀、镎、镅、锔等放射性核素，具有半衰期长、放射性强、酸性强、毒性和腐蚀性大等特点。一旦进入人类生存环境，将会持续危害上万年甚至百万年。涉及代际公平和长期安全，高放废物与核事故并列为影响核能发展的两大主要安全问题。
[0003]花岗岩是一种全结晶结构的岩石，其具有渗透性低、热稳定性好、抗腐蚀性强、质地坚硬等特点。此外，花岗岩自身含有天然放射性核素仍能在自然界中稳定存在上万年。因此，其具有对高放废物进行陶瓷固化的潜力。
[0004]在固化体的烧结过程中，固体颗粒之间会互相粘接并进行物质传递，使得固化体的气孔消失，晶粒增大，致密度提高，因此烧结方式与固化体的密度紧密联系。此外，密度较好的固化体，其相应的物理稳定性和化学稳定性也较好。而如果想要通过传统马弗炉烧结得到致密性好的样品则需要较高的烧结温度以及较长的烧结时间。因此，需要寻找一种能够降低烧结温度、缩短烧结时间且获得的固化体致密性好的烧结方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对上述问题，提出了一种水化烧结制备花岗岩基陶瓷固化体的方法。
[0006]本专利技术采取的技术方案如下：
[0007]一种水化烧结制备花岗岩基陶瓷固化体的方法，包括以下步骤：
[0008]1)将质量比为(3～5):1的天然花岗岩粉体与锕系废物粉体混合，加入去离子水后置于胶体磨中研磨设定时间，得到水基浆料；
[0009]2)持续对水基浆料进行拌器，通过蠕动泵以设定速度将水基浆料输入已经加热至烧结温度的马弗炉中，输送完成后，马弗炉进行保温，然后冷却得到花岗岩基陶瓷固化体。
[0010]通过水解的方式进行烧结，相对其他传统的烧结的方法其保温时间更短(即缩短烧结时间)；保持搅拌动作且定速输送至水化烧结装置，这样设置能够使得制得的固化体致密度较好，密度较大，固化体内空隙较少，这样就有利于长期的处置。
[0011]本申请以水化烧结制备花岗岩基陶瓷固化体的方法，相对于传统的烧结方法，烧结温度低、缩短烧结时间且获得的固化体致密性好。
[0012]本申请的天然花岗岩采自广西壮族自治区同安镇。
[0013]于本专利技术其中一实施例中，步骤1)中的设定时间为10～35h，所述水基浆料内颗粒的平均粒径为0.1～100μm或者为1～60μm。
[0014]于本专利技术其中一实施例中，所述步骤2)通过磁力搅拌器进行搅拌，磁力搅拌器的转速为1～2200rpm。
[0015]于本专利技术其中一实施例中，所属蠕动泵的转速为0.1～100rpm，流速为0.0048～36ml/min。
[0016]于本专利技术其中一实施例中，所述蠕动泵的流速为1.4～2.4ml/min。
[0017]于本专利技术其中一实施例中，天然花岗岩粉体与锕系废物粉体混合前，还包括干燥步骤；在常温到200℃之间的温度下通风蒸发1～10h。更具体为在70～100℃的温度下通风蒸发干燥3～8h。
[0018]于本专利技术其中一实施例中，所述冷却步骤为：以1～10℃/min的降温速率降温至100～500℃后，自然冷却至室温。更具体为以1～5℃/min的降温速率降温至200℃后，自然冷却至室温。
[0019]于本专利技术其中一实施例中，所述烧结的温度为800～1400℃，所述保温的时间为2～20h，具体为4～12h。
[0020]于本专利技术其中一实施例中，所述马弗炉包括：
[0021]炉体，顶面具有通孔；
[0022]连接管，固定在炉体顶面，连接管与所述通孔相对应，连接管用于与水基浆料的输送管连接，连接管的下端安装有锥状的隔热出料头，隔热出料头伸入所述通孔；以及
[0023]保护组件，用于与连接管配合，吸收连接管上的热量；
[0024]所述保护组件包括两个分别转动安装在马弗炉顶面上的转动架以及两个分别驱动转动架转动的电机，转动架上具有多个支架，每个支架上均安装有伸缩元件，伸缩元件的活动杆上安装有保护件；所述保护件包括半圆环形的本体，本体的底壁为隔热材料，本体的内部具有吸热介质，两个转动架上的本体相互配合，组成外套在连接管上的圆形环。
[0025]通过转动架和伸缩元件的配合，能够使两个保护件组成外套在连接管上的圆形环，从而对连接管进行保护，防止连接管以及连接管内的水基浆料温度过高；且能够在保护件长时间工作后切换新的保护件进行工作，具体为：蠕动泵暂时停止工作，伸缩元件回缩，电机工作，使新的保护件转移至连接管的侧方，伸缩元件伸出，使两个新的保护件外套在连接管上，蠕动泵恢复工作。
[0026]于本专利技术其中一实施例中，所述保护件内嵌装有温度传感器。通过设置温度传感器可以准确评估是否需要旋转更换新的保护件，即当温度传感器的温度达到设定值后，进行更换保护件的动作。旋转更换后，原来的保护件会缓慢降温，降温后可以重新具有保护功能。
[0027]于本专利技术其中一实施例中，为了尽可能防止热量传递给保护盘，炉体的上侧壁具有隔热层。
[0028]本专利技术的有益效果是：本申请以水化烧结制备花岗岩基陶瓷固化体的方法，相对于传统的烧结方法，烧结温度低、缩短烧结时间且获得的固化体致密性好。
附图说明：
[0029]图1是实施例3马弗炉的示意图；
[0030]图2是炉体的示意图；
[0031]图3连接管的示意图。
[0032]图中各附图标记为：
[0033]1、炉体；2、通孔；3、连接管；4、隔热出料头；5、转动架；6、支架；7、伸缩元件；8、保护件。
具体实施方式：
[0034]下面结合各附图，对本专利技术做详细描述。
[0035]下面结合具体实施方式对本专利技术进行进一步的详细描述，给出的实施例仅为了阐明本专利技术，而不是为了限制本专利技术的范围。
[0036]下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
[0037]下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
[0038]下述实施例中，所用粉碎装置为高速万能粉碎机，型号为FW100，购买自天津市泰斯特仪器有限公司。
[0039]下述实施例中，所用干燥处理装置为高温理化箱，型号为PCD
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2000，购买自上海琅玗实验设备有限公司。
[0040]下述实施例中，所用胶体磨型号为JM
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L50，购买自温州龙湾永兴华威机械厂。
[0041]下述实施例中，所用蠕动泵型号为BW100，购买自保定创锐泵业有限公司。
[0042]下述实施例中，所用磁力搅拌器型号为85
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2B，购买自江苏金怡仪器科技有限公司。
[0043]所用天然花岗岩采自广西壮族自治区同安镇。
[0044]所用Nd2O3购买自上海阿拉丁生本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水化烧结制备花岗岩基陶瓷固化体的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将质量比为(3～5):1的天然花岗岩粉体与锕系废物粉体混合，加入去离子水后置于胶体磨中研磨设定时间，得到水基浆料；2)持续对水基浆料进行拌器，通过蠕动泵以设定速度将水基浆料输入已经加热至烧结温度的马弗炉中，输送完成后，马弗炉进行保温，然后冷却得到花岗岩基陶瓷固化体。2.如权利要求1所述的水化烧结制备花岗岩基陶瓷固化体的方法，其特征在于，步骤1)中的设定时间为10～35h，所述水基浆料内颗粒的平均粒径为0.1～100μm或者为1～60μm。3.如权利要求1所述的水化烧结制备花岗岩基陶瓷固化体的方法，其特征在于，所述步骤2)通过磁力搅拌器进行搅拌，磁力搅拌器的转速为1～2200rpm。4.如权利要求1所述的水化烧结制备花岗岩基陶瓷固化体的方法，其特征在于，所属蠕动泵的转速为0.1～100rpm，流速为0.0048～36ml/min。5.如权利要求4所述的水化烧结制备花岗岩基陶瓷固化体的方法，其特征在于，所述蠕动泵的流速为1.4～2.4ml/min。6.如权利要求1所述的水化烧结制备花岗岩基陶瓷固化体的方法，其特征在于，天然花岗岩粉体与锕系废物粉体混合前，还包括干燥步骤；在常...

【专利技术属性】
技术研发人员：董发勤，卢喜瑞，舒小艳，李棂霜，罗雰，吴栋，
申请(专利权)人：西南科技大学，
类型：发明
国别省市：