CN115925261A
审中
一种玻璃陶瓷固化处理高放废物的方法
技术领域
[0001]本发明涉及放射性废物处理领域，具体涉及固化处理高放废物的方法。
背景技术
[0002]人类在核技术的开发和利用过程中，不可避免要产生一定的放射性废物，这些放射性核素对人类的生存环境和生命健康构成了潜在的危害。如何可靠处理高放废物是亟待解决的问题。
发明内容
[0003]本发明针对上述问题，提出了一种玻璃陶瓷固化处理高放废物的方法。
[0004]本发明采取的技术方案如下：
[0005]一种玻璃陶瓷固化处理高放废物的方法，包括以下步骤：
[0006]S1、将高放废物与硼硅酸盐玻璃粉末混合并研磨，得到混合均匀的混合物，所述硼硅酸盐玻璃粉末包括Na2O、B2O3和SiO2，Na2O、B2O3和SiO2的摩尔比为1.2:4.8:4；
[0007]S2、将混合物转移至烧结模具；
[0008]S3、将烧结模具置于高温马弗炉中进行烧结，达到设定的烧结温度后，保温设定时间，然后降温至室温，得到玻璃陶瓷固化体。
[0009]本发明所得的玻璃陶瓷固化体具有包容量大、化学稳定性好等优点，能够有效抑制高放废物污染生物圈，具有较高的使用价值和发展潜力。
[0010]于本发明其中一实施例中，所述高放废物为TRPO流程尾端废物混合。
[0011]于本发明其中一实施例中，所述高放废物占混合物的质量百分比为5％～25％。
[0012]于本发明其中一实施例中，所述步骤S3中，烧结温度为900℃～1400℃；设定时间为1h～4h。
[0013]于本发明其中一实施例中，所述步骤S3中，通过程序降温至室温。
[0014]于本发明其中一实施例中于，所述步骤S3中，通过自然降温至室温。
[0015]于本发明其中一实施例中，所述步骤S2中，通过转移装置将混合均匀的混合物转移至烧结模具，所述转移装置包括：
[0016]安装座；
[0017]研磨容器，通过转动轴转动安装在所述安装座上，所述研磨容器的外侧壁具有定位块，所述烧结模具与研磨容器的开口端配合，烧结模具的开口端能够外套在所述研磨容器的开口端，当烧结模具外套在研磨容器时，所述烧结模具的端部与所述定位块相抵靠；
[0018]振动器，固定在所述研磨容器的底部外侧；
[0019]转动电机，安装在安装座上，用于驱动所述研磨容器转动；所述研磨容器具有初始工作位和转移工作位，在初始工作位时，所述研磨容器开口朝上，与外部的研磨设备配合，通过研磨设备将研磨容器内的混合物研磨并混合均匀，在转移工作位时，所述转动电机带动研磨容器转动180°，使研磨容器的开口朝下，所述振动器工作，研磨容器内的混合物落入外套在研磨容器开口端的烧结模具中；
[0020]转移组件，与所述烧结模具配合，带动烧结模具外套在研磨容器的开口端以及从研磨容器的开口端取出烧结模具。
[0021]于本发明其中一实施例中，所述烧结模具的底部具有插槽，所述转移组件包括：
[0022]转移座；
[0023]伸缩元件，滑动安装在所述转移座上，能够上下移动；
[0024]插头，固定在所述伸缩元件的活动杆上，所述插头具有与烧结模具外侧壁相适配的限位板以及位于限位板上的插杆，所述插杆用于插入烧结模具的插槽中；
[0025]升降元件，安装在所述转移座上，与所述伸缩元件配合，带动伸缩元件上下移动；以及
[0026]转动机构，用于驱动所述转移座转动。
[0027]于本发明其中一实施例中，所述定位块内嵌装有磁铁，所述定位块与所述研磨容器的端面磁性吸合配合。
[0028]于本发明其中一实施例中，所述研磨容器的端面具有多组限位杆，每组限位杆包括两根间隔设置的限位杆，当烧结模具外套在研磨容器时，两根限位杆分别位于定位块的两侧，用于防止烧结模具与研磨容器发生相对转动。
[0029]本发明的有益效果是：本发明所得的玻璃陶瓷固化体具有包容量大、化学稳定性好等优点，能够有效抑制高放废物污染生物圈，具有较高的使用价值和发展潜力。
附图说明
[0030]图1是实施例1玻璃陶瓷固化体的XRD结果图；
[0031]图2是实施例2玻璃陶瓷固化体的XRD结果图；
[0032]图3是转移装置与烧结模具的示意图；
[0033]图4是图3移出烧结模具后的示意图；
[0034]图5是研磨容器在初始工作位时的示意图；
[0035]图6是研磨容器在转移工作位时的示意图。
[0036]图中各附图标记为：
[0037]1、安装座；2、研磨容器；4、定位块；5、烧结模具；6、插槽；7、振动器；8、转动电机；9、转移组件；10、转移座；11、伸缩元件；12、插头；13、限位板；14、插杆；15、升降元件；16、转动机构；17、限位杆。
具体实施方式
[0038]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0039]在本申请的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0040]在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
[0041]下面结合各附图，对本发明做详细描述。
[0042]实施例1
[0043]一种玻璃陶瓷固化处理高放废物的方法，包括以下步骤：
[0044]S1、将模拟高放废物与硼硅酸盐玻璃粉末混合并研磨，得到混合均匀的混合物，其中，硼硅酸盐玻璃粉末包括Na2O、B2O3和SiO2，Na2O、B2O3和SiO2的摩尔比为1.2:4.8:4；模拟高放废物包括0.114gCeO2，0.049gLa2O3，0.005gMoO3，0.179gNd2O3，0.059gPdO，0.047gPr6O11，0.021gRuO2，0.030gSm2O3，0.021gTeO2，0.020gY2O3和0.022gMnO2；
[0045]S2、将混合物转移至烧结模具；
[0046]S3、将烧结模具置于高温马弗炉中进行烧结，达到设定的烧结温度1100℃后，保温1h，然后以5℃/min程序降温至600℃，再自然冷却至室温，得到玻璃陶瓷固化体。
[0047]获得的玻璃陶瓷固化体的密度为2.437g/cm3，维氏硬度为7.14Gpa，玻璃陶瓷固化体的XRD结果见图1。
[0048]本发明所得的玻璃陶瓷固化体具有包容量大、化学稳定性好等优点，能够有效抑制高放废物污染生物圈，具有较高的使用价值和发展潜力。
[0049]实施例2
[0050]一种玻璃陶瓷固化处理高放废物的方法，包括以下步骤：
[0051]S1、将模拟高放废物与硼硅酸盐玻璃粉末混合并研磨，得到混合均匀的混合物，其中，硼硅酸盐玻璃粉末包括Na2O、B2O3和SiO2，Na2O、B2O3和SiO2的摩尔比为1.2:4.8:4；模拟高放废物包括0.153gCeO2，0.065gLa2O3，0.006gMoO3，0.238gNd2O3，0.079gPdO，0.062gPr6O11，0.027gRuO2，0.040gSm2O3，0.028gTeO2，0.026gY2O3和0.029gMnO2；
[0052]S2、将混合物转移至烧结模具；
[0053]S3、将烧结模具置于高温马弗炉中进行烧结，达到设定的烧结温度1100℃后，保温1h，然后以5℃/min程序降温至600℃，再自然冷却至室温，得到玻璃陶瓷固化体。
[0054]利用PCT静态浸泡法测试玻璃陶瓷固化体中元素的浸出率，结果表明，玻璃陶瓷固化体具有良好的化学耐久性，见图2和下表(7天浸出数表)。
[0055]
[0056]
[0057]实施例3
[0058]如图3、4、5和6所示，本实施例公开了一种转移装置，能够用于实施例1或实施例2的步骤S2中，通过转移装置能够将混合均匀的混合物转移至烧结模具5，本实施例中，转移装置包括：
[0059]安装座1；
[0060]研磨容器2，通过转动轴转动安装在安装座1上，研磨容器2的外侧壁具有定位块4，烧结模具5与研磨容器2的开口端配合，烧结模具5的开口端能够外套在研磨容器2的开口端，当烧结模具5外套在研磨容器2时，烧结模具5的端部与定位块4相抵靠；
[0061]振动器7，固定在研磨容器2的底部外侧；
[0062]转动电机8，安装在安装座1上，用于驱动研磨容器2转动；研磨容器2具有初始工作位和转移工作位，在初始工作位时，见图5，研磨容器2开口朝上，与外部的研磨设备配合，通过研磨设备将研磨容器2内的混合物研磨并混合均匀，在转移工作位时，见图6，转动电机8带动研磨容器2转动180°，使研磨容器2的开口朝下，振动器7工作，研磨容器2内的混合物落入外套在研磨容器2开口端的烧结模具5中；
[0063]转移组件9，与烧结模具5配合，带动烧结模具5外套在研磨容器2的开口端以及从研磨容器2的开口端取出烧结模具5。
[0064]如图4和6所示，于本实施例中，烧结模具5的底部具有插槽6，转移组件9包括：
[0065]转移座10；
[0066]伸缩元件11，滑动安装在转移座10上，能够上下移动；
[0067]插头12，固定在伸缩元件11的活动杆上，插头12具有与烧结模具5外侧壁相适配的限位板13以及位于限位板13上的插杆14，插杆14用于插入烧结模具5的插槽6中；
[0068]升降元件15，安装在转移座10上，与伸缩元件11配合，带动伸缩元件11上下移动；以及
[0069]转动机构16，用于驱动转移座10转动。
[0070]实际运用时，定位块4内嵌装有磁铁，定位块4与研磨容器2的端面磁性吸合配合。
[0071]如图4和5所示，于本实施例中，研磨容器2的端面具有多组限位杆17，每组限位杆17包括两根间隔设置的限位杆17，当烧结模具5外套在研磨容器2时，两根限位杆17分别位于定位块4的两侧，用于防止烧结模具5与研磨容器2发生相对转动。
[0072]本实施例的转移装置能够实现自动快速可靠的将混合均匀的混合物转移至烧结模具5。
[0073]以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此即限制本发明的专利保护范围，凡是运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的保护范围内。
[0056]
[0057]实施例3
[0058]如图3、4、5和6所示，本实施例公开了一种转移装置，能够用于实施例1或实施例2的步骤S2中，通过转移装置能够将混合均匀的混合物转移至烧结模具5，本实施例中，转移装置包括：
[0059]安装座1；
[0060]研磨容器2，通过转动轴转动安装在安装座1上，研磨容器2的外侧壁具有定位块4，烧结模具5与研磨容器2的开口端配合，烧结模具5的开口端能够外套在研磨容器2的开口端，当烧结模具5外套在研磨容器2时，烧结模具5的端部与定位块4相抵靠；
[0061]振动器7，固定在研磨容器2的底部外侧；
[0062]转动电机8，安装在安装座1上，用于驱动研磨容器2转动；研磨容器2具有初始工作位和转移工作位，在初始工作位时，见图5，研磨容器2开口朝上，与外部的研磨设备配合，通过研磨设备将研磨容器2内的混合物研磨并混合均匀，在转移工作位时，见图6，转动电机8带动研磨容器2转动180°，使研磨容器2的开口朝下，振动器7工作，研磨容器2内的混合物落入外套在研磨容器2开口端的烧结模具5中；
[0063]转移组件9，与烧结模具5配合，带动烧结模具5外套在研磨容器2的开口端以及从研磨容器2的开口端取出烧结模具5。
[0064]如图4和6所示，于本实施例中，烧结模具5的底部具有插槽6，转移组件9包括：
[0065]转移座10；
[0066]伸缩元件11，滑动安装在转移座10上，能够上下移动；
[0067]插头12，固定在伸缩元件11的活动杆上，插头12具有与烧结模具5外侧壁相适配的限位板13以及位于限位板13上的插杆14，插杆14用于插入烧结模具5的插槽6中；
[0068]升降元件15，安装在转移座10上，与伸缩元件11配合，带动伸缩元件11上下移动；以及
[0069]转动机构16，用于驱动转移座10转动。
[0070]实际运用时，定位块4内嵌装有磁铁，定位块4与研磨容器2的端面磁性吸合配合。
[0071]如图4和5所示，于本实施例中，研磨容器2的端面具有多组限位杆17，每组限位杆17包括两根间隔设置的限位杆17，当烧结模具5外套在研磨容器2时，两根限位杆17分别位于定位块4的两侧，用于防止烧结模具5与研磨容器2发生相对转动。
[0072]本实施例的转移装置能够实现自动快速可靠的将混合均匀的混合物转移至烧结模具5。
[0073]以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此即限制本发明的专利保护范围，凡是运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的保护范围内。
