一种稀土废渣地质聚合物制备工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种稀土废渣地质聚合物制备工艺，将稀土废渣中的放射性核素铀、钍、镭等固定在地质聚合物内，形成一种密实、稳定、元素迁移率小的惰性固化体，减缓放射性核素从废渣释放到环境的速度，实现废渣的安全化处置。本发明专利技术采用粉煤灰工业废渣对稀土废渣进行固化处理，同时利用稀土废渣中的氧化铝、二氧化硅直接参与化学反应，实现“以废治废”，同时可以解决废渣堆存造成的环境污染问题。另外，本发明专利技术采用的放射性核素固化方案操作简单、对设备要求低，废渣处理成本较低，易于推广。易于推广。

【技术实现步骤摘要】
一种稀土废渣地质聚合物制备工艺


[0001]本专利技术涉及环保
，具体涉及一种稀土废渣地质聚合物制备工艺。

技术介绍

[0002]离子型稀土矿含有丰富的中重稀土资源，是世界稀缺、国防军工急需的战略资源。采用原地浸矿工艺提取离子型稀土矿时，矿物中的天然放射性核素
238
U、
232
Th会被一起浸出，随着除杂、沉淀、酸溶、溶剂萃取、灼烧等稀土冶炼过程进行迁移富集。据统计，在稀土废渣中富集了90％的放射性核素，其放射性比活度范围为(1
‑
9.6)
×
104Bq/kg，依据GB9133
‑
95《放射性废物的分类》的规定，这类废渣属于低放射性废物，具有一定的危害，应当建坝或建库处置。按我国每年生产离子型稀土精矿2万吨计，每年产生低放射性废渣约1.9万吨，几十年累积集中堆存放射性大，库存压力大，造成放射性环境污染。
[0003]相对于独居石、氟碳铈矿和混合稀土矿，离子型稀土矿伴生的放射性核素浓度相对较低，一直未受到重视。离子型稀土矿冶炼过程产生的大量放射性废物在厂区建库堆存或直接露天存放，导致企业存在一定的放射性环境污染风险。近些年，我国对含放射性离子型稀土废渣的安全处置提出了更加严格的要求。
[0004]离子型稀土矿中的放射性核素含量较低，对其中的稀土、铝等有价元素优先回收后，剩余残渣或难处理的废渣(钡镭渣)目前均为堆存处理，废渣没有明确的出路，企业库存压力。而中、低放射性废物中的铀、钍、镭等含量低，不具备商业回收价值，因此必须对该类放射性废渣进行安全永久性(300年
‑
500年)处置。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术旨在提供一种稀土废渣地质聚合物制备工艺。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]一种稀土废渣地质聚合物制备工艺，包括如下步骤：
[0008]步骤一、稀土废渣的筛分：将稀土废渣在干燥箱中干燥，用球磨机球磨后进行筛分；
[0009]步骤二、固化基体的配置：将粉煤灰和经过步骤一筛分得到的稀土废渣进行混合，混合均匀形成固化基体；
[0010]步骤三、碱激发剂配置：将氢氧化钠配置成氢氧化钠水溶液，加入硅酸钠溶液进行混合，配置成碱激发剂，陈化冷却至室温；
[0011]步骤四、浇筑：将步骤二得到的固化基体与步骤三的碱激发剂混合，在搅拌器中混合均匀，将得到的混合料浆浇入模具中，然后置于振实器进行振实，剥离表面多余的料浆；
[0012]步骤五、固化：用保鲜膜包裹模具，然后置于烘箱进行固化，取出模具进行脱模得到稀土废渣地质聚合物固化体，将制备得到的稀土废渣地质聚合物固化体置于空气中养护。
[0013]进一步地，步骤一中，所述稀土废渣包括离子型稀土矿山除杂渣、稀土精矿酸溶渣
中的一种或两种；其中离子型稀土矿山除杂渣的成分包括氢氧化铝、二氧化硅以及质量占比0.001
‑
0.1％的放射性元素；稀土精矿酸溶渣的成分包括二氧化硅、硫酸钡和质量占比0.001
‑
0.1％的放射性核素。
[0014]进一步地，步骤二中，所述稀土废渣和粉煤灰质量比为0.04
‑
0.5:1。
[0015]进一步地，步骤二中，将粉煤灰、稀土废渣、氧化钙混合均匀形成固化基体，氧化钙占固化基体总质量0
‑
6％。
[0016]进一步地，步骤三中，所述碱激发剂中氢氧化钠的浓度为1.56
‑
11.27mol/L。
[0017]进一步地，步骤三中，将氢氧化钠配置成氢氧化钠水溶液，加入硅酸钠溶液和硅灰进行混合，配置成碱激发剂。
[0018]进一步地，步骤四中，所述碱激发剂和固化基体按碱激发剂体积：固化基体质量为0.3
‑
0.54:1进行混合。
[0019]进一步地，步骤四中，所述碱性激发剂和固化基体混合后，钠铝摩尔比Na2O:Al2O3为0.7
‑
1.1：1、硅铝摩尔比SiO2:Al2O3为3.0
‑
4.3:1。
[0020]进一步地，步骤五中，所述固化温度为40
‑
105℃，固化时间12
‑
24h。
[0021]本专利技术还提供一种利用上述制备工艺制得的稀土废渣地质聚合物。
[0022]本专利技术的有益效果在于：
[0023](1)本专利技术将稀土废渣中的放射性核素铀、钍、镭等固定在地质聚合物内，形成一种密实、稳定、元素迁移率小的惰性固化体，减缓放射性核素从废渣释放到环境的速度，实现废渣的安全化处置。
[0024](2)本专利技术采用粉煤灰工业废渣对稀土废渣进行固化处理，同时利用稀土废渣中的氧化铝、二氧化硅直接参与化学反应，实现“以废治废”，同时可以解决废渣堆存造成的环境污染问题。
[0025](3)本专利技术采用的放射性核素固化方案操作简单、对设备要求低，废渣处理成本较低，易于推广。
具体实施方式
[0026]以下将对本专利技术作进一步的描述，需要说明的是，本实施例以本技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围并不限于本实施例。
[0027]以下各实施例中，采用的粉煤灰主要成分按质量百分比为22.585％Al2O3、39.475％SiO2、4.409％Fe2O3、2.918％CaO、1.816％K2O。硅酸钠的模数为3.26，其中Na2O质量含量为8.53％，SiO2质量含量为26.98％，密度为1.366g/mL。稀土矿山除杂渣主要成分按质量百分比为68.29％Al2O3、5.34％SiO2、0.91％Fe2O3、0.008％Th、0.016％U。将稀土矿山除杂渣烘干后球磨，用80目筛网筛分，取筛下粉末。稀土精矿酸溶渣主要成分按质量百分比为6.10％Al2O3、37.59％SiO2、24.03％BaSO4、0.01％Th、0.035％U，将稀土精矿酸溶渣烘干后球磨，用150目筛网筛分，取筛下粉末。
[0028]实施例1
[0029]取稀土矿山除杂渣4g、粉煤灰80g，混合形成固化基体。稀土废渣：粉煤灰质量比为0.05:1。
[0030]取14g氢氧化钠，加入20mL水进行溶解，加入硅酸钠溶液27.65mL，混合均匀得到碱
激发剂，陈化冷却至室温。碱激发剂中氢氧化钠浓度为7.35mol/L。
[0031]将固化基体与碱激发剂按碱激发剂体积：固化基体质量为0.45:1的比例混合倒入搅拌器中混合均匀，混合好的料浆浇入塑料三联模具中，然后置于振实器进行振实，剥离表面多余的料浆。此时，钠铝摩尔比Na2O:Al2O3为1.1，硅铝摩尔比SiO2:Al2O3为3.7。
[0032]用保鲜膜包裹模具，置于温度为75℃的烘箱进行固化，固化时间24h，取出模具进行脱模得到稀土废渣地质聚合物固化体，将制备的固化体置于空气中本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种稀土废渣地质聚合物制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、稀土废渣的筛分：将稀土废渣在干燥箱中干燥，用球磨机球磨后进行筛分；步骤二、固化基体的配置：将粉煤灰和经过步骤一筛分得到的稀土废渣进行混合，混合均匀形成固化基体；步骤三、碱激发剂配置：将氢氧化钠配置成氢氧化钠水溶液，加入硅酸钠溶液进行混合，配置成碱激发剂，陈化冷却至室温；步骤四、浇筑：将步骤二得到的固化基体与步骤三的碱激发剂混合，在搅拌器中混合均匀，将得到的混合料浆浇入模具中，然后置于振实器进行振实，剥离表面多余的料浆；步骤五、固化：用保鲜膜包裹模具，然后置于烘箱进行固化，取出模具进行脱模得到稀土废渣地质聚合物固化体，将制备得到的稀土废渣地质聚合物固化体置于空气中养护。2.根据权利要求1所述的稀土废渣地质聚合物制备工艺，其特征在于，步骤一中，所述稀土废渣包括离子型稀土矿山除杂渣、稀土精矿酸溶渣中的一种或两种；其中离子型稀土矿山除杂渣的成分包括氢氧化铝、二氧化硅以及质量占比0.001
‑
0.1％的放射性元素；稀土精矿酸溶渣的成分包括二氧化硅、硫酸钡和质量占比0.001
‑
0.1％的放射性核素。3.根据权利要求1所述的稀土废渣地质聚合物制备工艺，其特征在于，步骤二中，所述稀土废渣和粉煤灰质量比为0.04
‑
0.5:1。4.根据权利要求1或3所述的稀土废渣...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨幼明，蓝桥发，张骞，张小林，刘东辉，郭浩然，
申请(专利权)人：江西理工大学，
类型：发明
国别省市：