一种固化低放有机废液焚烧热解灰的方法与流程

1.本发明涉及放射性废物治理技术领域，具体为一种固化低放有机废液焚烧热解灰的方法。


背景技术：

2.在放射性废物治理领域，核设施在运行及退役等过程中均可能产生一定数量的低放有机废液，过去几十年里，全球主要核能国家逐步完善放射性有机废液处理技术，已经逐步由实验室规模验证转入工业规模处理阶段。同时，在焚烧热解工艺中为了避免磷酸腐蚀问题，常按照一定的工艺配方，向低放有机废液中加入了氢氧化钙作为固磷剂，但该工艺在实现放射性废物减容的同时将会伴随一定量的放射性热解灰产生，热解灰的主要成分为焦磷酸钙、氢氧化钙以及焦炭，结构较为松散，且热解灰存在洒落、弥散等安全隐患，需要对其进行妥善处理处置，使其满足处置要求，消除安全隐患，实现低放有机废液全过程处理处置。
3.水泥固化处理放射性废物技术的开发和利用，已有40余年历史，技术较为成熟、可靠。国内外核设施运行和退役产生的低、中水平放射性废液多采用水泥固化技术进行处理，其中在德国、法国、美国、日本、印度等国家均有大规模工程化应用。可见，采用水泥固化技术处理放射性废物是一项成熟的并且广泛使用的方式。目前用于放射性废物固化的水泥主要有碱矿渣水泥、高铝水泥、铝酸盐水泥、磷酸盐水泥、硅酸盐水泥等。其中硅酸盐水泥应用最为广泛，但其仍存在一定局限性，其固化体抗浸出性能较低；废物包容量也较低；水化热较高易导致固化体开裂。磷酸镁作为一种新型材料，水化后结构致密、粘接力强、耐腐蚀性好，可用于固化工业废弃物和有毒重金属以及放射性废物，固化后形成的固化体具有强度较高、稳定性好，孔隙率低、废弃物不易外漏等特点。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种固化低放有机废液焚烧热解灰的方法，实现了低放有机废液全过程的处理处置，且处理过程中对热解灰的包容量较高，固化体在水化热较高的情况下不易开裂。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
6.一种固化低放有机废液焚烧热解灰的方法，其特征在于，固化低放有机废液焚烧热解灰需要以下配比的成分：低放有机废液焚烧的热解灰25～70份，自来水或低放废水25～70份，氢氧化钠0.5～3份，减水剂0.5～3份，重烧氧化镁20～60份，磷酸二氢钾5～15份，矿粉20～60份，硼砂3～10份；
7.固化低放有机废液焚烧热解灰的方法，包括以下步骤：
8.s1：将低放有机废液焚烧的热解灰进行搅拌，并在搅拌的过程中加入自来水或低放废水，加入完成后继续进行搅拌，得a组分；
9.s2：将重烧氧化镁、磷酸二氢钾、矿粉、硼砂、氢氧化钠、减水剂搅拌混合，得b组分；
10.s3：混合搅拌a、b组分形成水泥灰浆，并将所述水泥灰浆进行养护形成水泥固化体。
11.进一步地，所述低放有机废液焚烧的热解灰包括90％焦磷酸钙、5％氢氧化钙、1％焦炭、4％其他杂质。
12.进一步地，所述减水剂为木质素磺酸盐、萘磺酸盐甲醛聚合物中的一种。
13.进一步地，所述硼砂为硼酸钠，具体为十水四硼酸钠、五水四硼酸钠、无水四硼酸钠中的一种。
14.进一步地，所述重烧氧化镁是在大于1000℃以上温度煅烧的氧化镁。
15.进一步地，所述s1和s2中的搅拌速度均为10～30转/分钟；所述s3中的搅拌速度为30～150转/分钟。
16.进一步地，所述s2中搅拌混合的时间为10～20分钟；所述s3中a、b组分混合搅拌的时间为15～20分钟。
17.进一步地，所述s3中养护的时间为21～28天。
18.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
19.(1)在处理放射性废物的过程中，会产生一定量的放射性热解灰，热解灰存在洒落、弥散等安全隐患，通过本发明提供的制备方法制备的水泥固化体对热解灰有较高的包容量(20～50wt％)，满足gb 14569.1的要求，可以实现低放有机废液的全过程处理。
20.(2)本发明添加氢氧化钠作为碱激发剂与矿粉反应，可以有效的增强水泥固化体的强度，不易出现开裂等现象。
21.(3)本发明选用重烧氧化镁和磷酸二氢钾为主要原料，可增加对放射性热解灰的包容率和辐照性，同时可以增加水泥的粘性，可以有效克服热解灰在水泥固化过程中出现“漂灰”的现象。
22.(4)本发明中添加减水剂，能实现水泥固化体坍落度不变的条件下，减少拌合用水量，对水泥颗粒有分散作用，能改善其性能，还可以改善混凝土的流动性。
具体实施方式
23.下面结合实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。
24.本发明提供一种固化低放有机废液焚烧热解灰的方法，其中固化低放有机废液焚烧热解灰需要以下配比的成分：低放有机废液焚烧的热解灰25～70份，自来水或低放废水25～70份，氢氧化钠0.5～3份，减水剂0.5～3份，重烧氧化镁20～60份，磷酸二氢钾5～15份，矿粉20～60份，硼砂3～10份；
25.固化低放有机废液焚烧热解灰的方法，包括以下步骤：
26.s1：将低放有机废液焚烧的热解灰以10～30转/分钟的速度进行搅拌，并在搅拌的过程中加入自来水或低放废水，加入完成后继续以相同的速度进行搅拌，得a组分；
27.s2：将重烧氧化镁、磷酸二氢钾、矿粉、硼砂、氢氧化钠、减水剂不分先后顺序以10～30转/分钟进行搅拌混合，搅拌混合的时间为10～20分钟，得b组分；
28.s3：以30～150转/分钟的速度搅拌混合a、b组分15～20分钟，形成水泥灰浆，将所述水泥灰浆倒出并养护21～28天形成水泥固化体。
29.其中，低放有机废液焚烧的热解灰的结构较为松散，主要成分为90％焦磷酸钙、5％氢氧化钙、1％焦炭、4％其他杂质；自来水为通过水厂处理、净化、消毒后生产出来的符合相应标准的供人们生活、生产使用的水；低放废水为低水平放射性废物，废物中短寿命放射性核素活度浓度可以较高，长寿命放射性核素含量有限，需要长达几百年时间的有效包容和隔离，其活度浓度下限值为极低水平放射性废物活度浓度上限值；添加的氢氧化钠作为碱激发剂与矿粉反应，可以有效增强固化体的强度。
30.在水泥与其它拌合物形成混凝土的过程中，减水剂对水泥颗粒有分散作用，能改善其性能，减少混合过程中的单位用水量，还可以改其流动性，所述减水剂可以是木质素磺酸盐、萘磺酸盐甲醛聚合物等；添加减水剂还可以减少本发明中自来水和低放废水的用量。
31.b组分是针对制备a组分的固化基材和添加剂，其中重烧氧化镁是指在大于1000℃以上温度煅烧的氧化镁，经过该方法处理后的氧化镁活性缺失。
32.本发明中采用重烧氧化镁和磷酸二氢钾作为磷酸盐水泥主要原料，可以大大增加放射性热解灰的包容率和辐照性，同时可以增加水泥的粘性，克服热解灰在水泥固化过程中出现的“漂灰”现象。另外添加矿粉可以改善水泥的物理特性，增加所形成固化体的抗压强度；添加硼砂，可以延缓水泥的凝结时间。
33.实施例一：
34.本实施例提供一种固化低放有机废液焚烧热解灰的方法，包括以下步骤：
35.s1：将低放有机废液焚烧的热解灰300g以10转/分钟的速度进行搅拌，并在搅拌的过程中加入自来水或低放废水400g，加入完成后继续以相同的速度进行搅拌，得a组分；
36.s2：将重烧氧化镁240g、磷酸二氢钾60g、矿粉240g、硼砂40g、氢氧化钠6g、减水剂6g不分先后顺序以15转/分钟进行搅拌混合，搅拌的时间为10分钟，得b组分；
37.s3：以60转/分钟的速度搅拌混合a、b组分15分钟，形成水泥灰浆，将所述水泥灰浆倒出并养护28天形成水泥固化体。
38.经过具体试验测得：搅拌完成后水泥浆体流动度≥200mm；初凝时间＞1小时，终凝时间＜12小时，养护天28后抗压强度＞20mpa；其他指标满足gb14569.1的要求。
39.实施例二：
40.本实施例提供一种固化低放有机废液焚烧热解灰的方法，包括以下步骤：
41.s1：将低放有机废液焚烧产生热解灰400g以20转/分钟的速度进行搅拌，并在搅拌的过程中加入自来水或低放废水500g，加入完成后继续以相同的速度进行搅拌，得a组分；
42.s2：将重烧氧化镁320g、磷酸二氢钾80g、矿粉320g、硼砂60g、氢氧化钠10g、减水剂10g不分先后顺序以20转/分钟进行搅拌混合，搅拌的时间为15分钟，得b组分；
43.s3：以90转/分钟的速度搅拌混合a、b组分20分钟，形成水泥灰浆，将所述水泥灰浆倒出并养护28天形成水泥固化体。
44.经过具体试验测得：搅拌完成后水泥浆体流动度≥200mm；初凝时间＞1小时，终凝时间＜12小时，养护天28后抗压强度＞20mpa；其他指标满足gb14569.1的要求。
45.实施例三：
46.本实施例提供一种固化低放有机废液焚烧热解灰的方法，包括以下步骤：
47.s1：将低放有机废液焚烧的热解灰500g以30转/分钟的速度进行搅拌，并在搅拌的过程中加入自来水或低放废水600g，加入完成后继续以相同的速度进行搅拌，得a组分；
48.s2：将重烧氧化镁400g、磷酸二氢钾100g、矿粉400g、硼砂80g、氢氧化钠12g、减水剂12g不分先后顺序以30转/分钟进行搅拌混合，搅拌的时间为20分钟，得b组分；
49.s3：以120转/分钟的速度搅拌混合a、b组分20分钟，形成水泥灰浆，将所述水泥灰浆倒出并养护28天形成水泥固化体。
50.经过具体试验测得：搅拌完成后水泥浆体流动度≥200mm；初凝时间＞1小时，终凝时间＜12小时，养护天28后抗压强度＞20mpa；其他指标满足gb14569.1的要求。
51.在处理放射性废物的过程中，会产生一定量的放射性热解灰，热解灰存在洒落、弥散等安全隐患，通过本发明提供的制备方法的制备的水泥固化体对热解灰有较高的包容量(20～50wt％)，满足gb 14569.1的要求，可以实现低放有机废液的全过程处理。
52.上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。