放射性铯废物的沸石-硅胶体系陶瓷固化的方法技术

本公开涉及一种放射性铯废物的沸石

【技术实现步骤摘要】
放射性铯废物的沸石
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硅胶体系陶瓷固化的方法


[0001]本公开涉及一种放射性废物处理
，具体地，涉及一种放射性铯 废物的沸石
‑
硅胶体系陶瓷固化的方法。

技术介绍

[0002]铯
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137主要源于核反应堆、核燃料后处理、核爆试验以及核事故灾害， 半衰期为30年，属于中毒性核素和释热核素，迁移性强，可通过空气载带 沉降到地面及通过水的排放进入环境，它在人类的一些食物链环节中明显浓 聚，进入人体后聚集到肌肉内，不易在人体的新陈代谢过程中排出体外，是 环境质量评估中的重要核素之一。通常被污染的含铯土壤及含铯沸石等二次 废物需进行固化处理，然后进行地质处置，以消除其对环境和生物的危害。
[0003]在对铯废物固化研究中发现，玻璃固化对放射性核素的包容量大，但固 化体的热力学稳定性较差，容易出现玻璃化或晶析；水泥固化成本低，但固 化体的空隙率相对较大，核素的浸出率较高；而且这些固化一般需要高温过 程(约1200℃)，这不可避免的会造成Cs离子高温挥发，腐蚀设备，其形 成的Cs气载物也难以捕捉和搜集，带来二次污染。

技术实现思路

[0004]本公开的目的是提供一种放射性铯废物的沸石
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硅胶体系陶瓷固化的方 法，该方法工艺过程简单、固化温度低、固化效果明显且安全可靠，适于长 期处置放射性铯废物。
[0005]为了实现上述目的，本公开提供一种放射性铯废物的沸石
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硅胶体系陶 瓷固化的方法，所述方法包含如下步骤：
[0006](1)将放射性铯废物、4A沸石和硅胶混合，得到混合物料；将所述混 合物料与水混合后进行胶体磨研磨，得到浆液；
[0007](2)使所述浆液在水解反应容器中进行水解反应，得到水解浆料；
[0008](3)将所述水解浆料进行烧结处理，所述烧结处理的温度为 500～1000℃。
[0009]可选地，所述放射性铯废物为固体铯废物或液体铯废物，所述固体铯废 物包括含铯土壤，所述液体铯废物包括含铯废水。
[0010]可选地，所述放射性铯废物中铯的无机盐形式包括硝酸铯、氯化铯、氢 氧化铯和铝酸铯中的一种或几种。
[0011]可选地，以所述混合物料的总重量为基准，所述混合物料中铯元素的含 量为31.6～53.2wt.％。
[0012]可选地，所述混合物料中各元素的用量摩尔比为Cs：Al：Si＝(1～3.2)： 1：(2～3)。
[0013]可选地，步骤(1)中所述混合物料与水的质量比为1：(4～10)。
[0014]可选地，步骤(1)中所述胶体磨的研磨时间为3～5h；所述胶体磨研磨 后得到的所述浆液中固相物料的平均粒径为5～50μm，优选为5～30μm。
[0015]可选地，步骤(2)中所述水解反应在敞口的水解反应容器中进行；所 述水解反应的温度为150～300℃，时间为5～24h。
[0016]可选地，步骤(3)中所述烧结处理是在马弗炉中进行的，所述烧结处 理的条件包括：升温速率为5～10℃/min，烧结时间为1～10h。
[0017]可选地，该方法还包括：将所述烧结处理后的产物自然降温至20～35℃。
[0018]通过上述技术方案，本公开提供一种放射性铯废物的沸石
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硅胶体系陶 瓷固化的方法，该方法利用放射性铯废物、4A沸石和硅胶反应，制备过程 中通过采用胶体磨湿法研磨和水解反应，使得物料充分接触，降低烧结过程 中Cs的挥发，得到结构稳定的铯榴石基陶瓷固化烧结体，有效固化放射性 铯废物；该方法借助于铯榴石稳定的结构处理放射性铯废弃物，工艺过程简 单、固化温度低、固化效果明显、安全可靠。
[0019]本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
[0020]以下对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描 述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
[0021]本公开的专利技术人发现，铯榴石(理论化学式CsAlSi2O4·
nH2O)是天然 存在的含铯铝硅酸盐矿物，理论铯包容量超过40wt.％，具有Cs包含量大、 结构稳定、高熔点(耐高温，熔点高于1900℃)、低热膨胀系数、抗热震等 特性。铯榴石的晶体结构为六八面体类的等轴晶系，呈立方体与四角三八面 体聚形，其通道系统由6个直径为的含氧环组成，而铯离子直径为一旦铯榴石形成，铯离子便被固定在笼形结构内部，且无法在框架 不被破坏的情况下释放。本公开的专利技术人还发现，铯榴石易于从粘土矿物或 某些化学试剂中合成，且铯榴石在水溶液中的溶出度较低，是长期稳定处置 铯
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137的优良载体。
[0022]因此本公开提供一种放射性铯废物的沸石
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硅胶体系陶瓷固化的方法， 可以得到结构稳定的铯榴石基陶瓷固化烧结体，有效固化放射性铯废物。所 述方法包含如下步骤：
[0023](1)将放射性铯废物、4A沸石和硅胶混合，得到混合物料；将所述混 合物料与水混合后进行胶体磨研磨，得到浆液；
[0024](2)使所述浆液在水解反应容器中进行水解反应，得到水解浆料；
[0025](3)将所述水解浆料进行烧结处理，所述烧结处理的温度为 500～1000℃；优选地，所述烧结处理的温度为500～780℃。
[0026]本公开通过采用胶体磨湿法研磨和水解反应，使得放射性铯废物、4A 沸石和硅胶充分接触反应，从而能够在500～1000℃下进行固相烧结，降低了 烧结过程中Cs的挥发。本公开的方法工艺过程简单、固化温度低、固化效 果明显且安全可靠，可有效合成含铯的铯榴石基陶瓷固化烧结体。
[0027]在本公开的一种实施方式中，所述放射性铯废物为固体铯废物或液体铯 废物，所述固体铯废物包括含铯土壤，所述液体铯废物包括含铯废水。
[0028]在本公开的一种实施方式中，所述放射性铯废物中铯的无机盐形式包括 硝酸铯、氯化铯、氢氧化铯和铝酸铯中的一种或几种。
[0029]在上述实施方式中，放射性铯废物可以以多种形式存在，而不限于上述 形式。
[0030]在本公开的一种实施方式中，以所述混合物料的总重量为基准，所述混合物料中铯元素的含量为31.6～53.2wt.％。
[0031]在本公开的一种实施方式中，所述混合物料中各元素的用量摩尔比为Cs：Al：Si＝(1～3.2)：1：(2～3)。
[0032]在上述实施方式中，通过选用优选的元素配比，有利于铯榴石基陶瓷晶粒的生长发育，使放射性铯废物中的铯更容易转化为结构稳定的铯榴石，从而有效固化放射性铯废物。
[0033]在本公开的一种实施方式中，步骤(1)中所述混合物料与水的质量比为1：(4～10)。
[0034]在上述实施方式中，通过选用优选配比的混合物料和水进行混合，使得放射性铯废物、4A沸石与硅胶在水中混合均匀，从而使放射性铯废物中的铯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种放射性铯废物的沸石
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硅胶体系陶瓷固化的方法，其特征在于，所述方法包含如下步骤：(1)将放射性铯废物、4A沸石和硅胶混合，得到混合物料；将所述混合物料与水混合后进行胶体磨研磨，得到浆液；(2)使所述浆液在水解反应容器中进行水解反应，得到水解浆料；(3)将所述水解浆料进行烧结处理，所述烧结处理的温度为500～1000℃。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述放射性铯废物为固体铯废物或液体铯废物，所述固体铯废物包括含铯土壤，所述液体铯废物包括含铯废水。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述放射性铯废物中铯的无机盐形式包括硝酸铯、氯化铯、氢氧化铯和铝酸铯中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以所述混合物料的总重量为基准，所述混合物料中铯元素的含量为31.6～53.2wt.％。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯亚鑫，刘刈，张振涛，闫萌，何昔洋，班子惠，孙润杰，张兴旺，陈艳，张立军，吴杰，张生栋，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：