[发明专利]一种使用NaAlO2和Ca(OH)2促凝剂水泥固化放射性蒸残液的方法

说明书

技术领域

本发明属于放射性蒸残液水泥固化技术领域，具体涉及一种使用NaAlO₂和Ca(OH)₂促凝剂水泥固化放射性蒸残液的方法。

背景技术

蒸发技术是核电站放射性废液处理的主要方法之一，去污因子可达10³～10⁴(不含洗涤废水)，技术适应性强。处理后大部分核素都富集在蒸残液中，需要经过固化处理后进行最终处置。水泥固化广泛地应用于中、低放废物的固化，其固化体性能稳定、设备简单、易于操作，但固化体中废物包容量较低，固化体增容比大，处置成本高。尤其是固化压水堆核电站产生的含硼蒸残液时，存在硼对水泥的缓凝作用，为了保证固化体性能，废物包容量通常较低。目前国内压水堆核电站水泥固化含硼蒸残液，产生的C1混凝土桶固化体废物包容量约为40％。

为了提高固化体的废物包容量、消除硼对水泥固化的不利影响，有工艺将蒸残液中加入石灰，得到硼酸钙沉淀后，或是固液分离再浓缩上清液，或是对浆料进行干燥，再进行固化操作(压水堆核电站产生的硼酸废液和浓缩废液的水泥固化研究，辐射防护，1995，15(1)：33-41)。00100596.0号专利向含硼废液中添加碱金属和碱土金属化合物，并将温度保持在含有硼和碱金属化合物、硼和碱土金属化合物的析出温度以上，将废液干燥成粉体后再进行水泥固化。这些工艺虽然可以提高废液在固化体中的包容量，但操作步骤复杂，成本较高。

对于含硼酸盐放射性废液的直接固化，许多工艺都采用了促凝剂。201010269158.0号专利中公开的固化剂，使用了硅酸盐水泥或硫铝酸盐水泥，促凝剂为硅酸钠。王韧等固化含硼和酸性废物时，使用的水泥包括普通硅酸盐水泥、火山灰水泥、高铝水泥和沸石水泥，掺加了偏铝酸钠(压水堆核电站放射性废液的水泥固化研究，辐射防护，1982，2(5)：352-360)。魏保范等使用硅酸盐水泥掺加偏铝酸钠固化含硼废液，废液中的硼含量低于10g/L时固化效果良好(反应堆放射性含硼废液固化的研究，南开大学学报，1995，28(3)：71-74)。本发明人的前期研究发现，碳酸锂对水泥固化含硼废液也可起到促凝作用(模拟放射性含硼废液的水泥固化研究，原子能科学技术，2010，44(S)：153-158)。

硫铝酸盐水泥掺加矿物添加固化蒸残液，核素浸出率低、固化体机械强度高，但在固化含硼蒸残液时也受到硼的影响。本发明提供的固化配方，固化的蒸残液硼浓度可达到45g/L，在硫铝酸盐水泥中掺加NaAlO₂和Ca(OH)₂，可以增加液相中Al(OH)₄^-的浓度，提高体系pH值，增加[Al(OH)₆]^3-的生成速率，促进硫铝酸盐水泥的水化，从而达到促凝目的。

发明内容

本发明的目的是提供一种使用NaAlO₂和Ca(OH)₂促凝剂水泥固化放射性蒸残液的方法。

一种使用NaAlO₂和Ca(OH)₂促凝剂水泥固化放射性蒸残液的方法，将硫铝酸盐水泥、复合矿物添加剂、NaAlO₂、Ca(OH)₂混合均匀，与放射性蒸残液在搅拌锅内搅拌，移至模具内，养护1-20d，养护温度为20-30℃，相对湿度≥90％。

所述复合矿物添加剂可选为沸石、矿渣、硅灰与粉煤灰的混合物。

所述沸石、矿渣、硅灰与粉煤灰的质量比可选为5∶10∶9∶4。

所述放射性蒸残液、硫铝酸盐水泥、复合矿物添加剂、NaAlO₂与Ca(OH)₂的用量比为1L∶(1625～2075)g∶(175～225)g∶(20～45)g∶(40～70)g。

本发明的有益效果：使用本发明固化放射性蒸残液时，固化的放射性蒸残液硼浓度可以达到45g/L，可以使固化体中蒸残液包容量达到60％，终凝时间缩短到24h以内，保证适当的初凝时间进行固化操作，且固化体可以获得较高的抗压强度。

具体实施方式

下面以具体实施例对本发明做进一步说明。

固化的蒸残液为模拟放射性蒸残液，蒸残液中硼浓度≤45g/L(以硼计)。

实施例1