一种熔盐废物固化处理的方法

本发明涉及高放废物处理领域，具体涉及一种熔盐废物固化处理的方法。

背景技术：

1、随着核能的利用与发展，人们越来越关注核能的安全和清洁。第四代反应堆-钍基熔盐反应堆兼具安全和清洁特性。它以氟化锂-氟化钾(氯化锂-氯化钾)为冷却剂，以相应的卤化铀或卤化钍做作为燃料，它以熔盐作为冷却剂，相较于水堆无高蒸汽压力，所用设备无需耐受高压，运行过程中不会产生氢气，具有高安全系数。核电所用燃料为高放射性物质且在核电运行过程中会产生的大量放射性物质溶于熔盐中形成熔盐废物，这些高放废物以氟化盐(氯化盐)的形式存在，易溶于水中而迁移，极易对环境造成危害。为降低熔盐废物对环境的危害需要对其进行固化处理，当前暂无成熟的熔盐堆熔盐废物处理方案。

技术实现思路

1、本发明针对上述问题，提出了一种熔盐废物固化处理的方法。

2、本发明采取的技术方案如下：

3、一种熔盐废物固化处理的方法，包括以下步骤：

4、s1、将铝源和硅源加水混合，得到第一溶液；

5、s2、将熔盐废物与第一溶液混合，搅拌均匀后，得到超临界水热前驱体；

6、s3、加压加热超临界水热前驱体，使超临界水热前驱体中的水处于超临界状态，保持设定时间后，分离固液，将得到的固体部分进行干燥后得到超临界水热固体粉末；

7、s4、将超临界水热固体粉末与玻璃粉末混合均匀，得到混合粉末；

8、s5、将混合粉末加热烧结，冷却后得到熔盐废物玻璃-陶瓷固化体。

9、陶瓷具有有序结构，对原子具有较高的固定能力，原子只能在其晶格点位附近振动，不能逃出晶格的束缚因而具有较低的浸出率；但是陶瓷对废物的包容量由晶体构成所决定，对废物具有选择性且包容量较小。玻璃是由无序玻璃网格构成，玻璃骨架中可包含多种大量的废物原子，但常用的硼硅酸盐玻璃对氯离子的相容性较差且形成的玻璃网格所具有的离子通道较大，原子易浸出对环境造成破坏。当水的温度大于374℃，22.1mpa时称为超临界水，此时水的性质发生明显变化，水的液体和气体便没有区别，完全交融在一起，成为一种新的、呈现高压高温状态的流体超临界水，其具有两个显著的特性，一是具有强的反应活性，另一个特性是可以与油等物质混合，具有较广泛的融合能力，在超临界水下可快速反应形成微纳级的产物。

10、本申请通过超临界水快速反应形成熔盐废物晶体，结合陶瓷固化和玻璃固化的优点将所得微纳级超临界水热晶体与玻璃共热形成玻璃-陶瓷固化体。本申请对熔盐废物有较好的固定能力，所得熔盐废物玻璃-陶瓷固化体有优良的机械性能。

11、于本发明其中一实施例中，所述铝源为偏铝酸钠，所述硅源为硅溶胶。

12、于本发明其中一实施例中，所用硅溶胶为40wt％,密度为1.3g/ml。

13、于本发明其中一实施例中，所述铝源和硅源的质量比为1:1。

14、于本发明其中一实施例中，所述步骤s2中，熔盐废物的质量与第一溶液中铝源和硅源的质量和比为1-5：20。

15、于本发明其中一实施例中，所述步骤s3中，加热温度为400℃。

16、于本发明其中一实施例中，所述步骤s3中，设定时间为20min-40min。

17、于本发明其中一实施例中，所述步骤s3中，对固体部分进行干燥的步骤为：将固体部分置于60℃的环境下，20h-30h。

18、于本发明其中一实施例中，所述玻璃粉末为铁磷酸盐玻璃粉末。

19、于本发明其中一实施例中，铁磷酸盐玻璃粉末的制备步骤为：将fe2o3和p2o5混匀后以5℃/min升温至1250℃，在1250℃下保温2h，其中，fe2o3和p2o5的摩尔百分比为3:7。

20、于本发明其中一实施例中，所述步骤s4中，超临界水热固体粉末与玻璃粉末的质量比为0.5-2:1。

21、于本发明其中一实施例中，所述步骤s5中，烧结温度为750℃至1000℃，烧结时间为1.5h-3h，冷却方式为自然冷却。

22、本发明的有益效果是：本申请通过超临界水快速反应形成熔盐废物晶体，结合陶瓷固化和玻璃固化的优点将所得微纳级超临界水热晶体与玻璃共热形成玻璃-陶瓷固化体。本申请对熔盐废物有较好的固定能力，所得熔盐废物玻璃-陶瓷固化体有优良的机械性能。

技术特征：

1.一种熔盐废物固化处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的熔盐废物固化处理的方法，其特征在于，所述铝源为偏铝酸钠，所述硅源为硅溶胶。

3.如权利要求2所述的熔盐废物固化处理的方法，其特征在于，所述铝源和硅源的质量比为1:1。

4.如权利要求1所述的熔盐废物固化处理的方法，其特征在于，所述步骤s2中，熔盐废物的质量与第一溶液中铝源和硅源的质量和比为1-5：20。

5.如权利要求1所述的熔盐废物固化处理的方法，其特征在于，所述步骤s3中，加热温度为400℃。

6.如权利要求1所述的熔盐废物固化处理的方法，其特征在于，所述步骤s3中，设定时间为20min-40min。

7.如权利要求1所述的熔盐废物固化处理的方法，其特征在于，所述步骤s3中，对固体部分进行干燥的步骤为：将固体部分置于60℃的环境下，20h-30h。

8.如权利要求1所述的熔盐废物固化处理的方法，其特征在于，所述玻璃粉末为铁磷酸盐玻璃粉末；铁磷酸盐玻璃粉末的制备步骤为：将fe2o3和p2o5混匀后以5℃/min升温至1250℃，在1250℃下保温2h，其中，fe2o3和p2o5的摩尔百分比为3:7。

9.如权利要求1所述的熔盐废物固化处理的方法，其特征在于，所述步骤s4中，超临界水热固体粉末与玻璃粉末的质量比为0.5-2:1。

10.如权利要求1所述的熔盐废物固化处理的方法，其特征在于，所述步骤s5中，烧结温度为750℃至1000℃，烧结时间为1.5h-3h，冷却方式为自然冷却。

技术总结本申请公开了一种熔盐废物固化处理的方法，包括以下步骤：S1、将铝源和硅源加水混合，得到第一溶液；S2、将熔盐废物与第一溶液混合，搅拌均匀后，得到超临界水热前驱体；S3、加压加热超临界水热前驱体，使超临界水热前驱体中的水处于超临界状态，保持设定时间后，分离固液，将得到的固体部分进行干燥后得到超临界水热固体粉末；S4、将超临界水热固体粉末与玻璃粉末混合均匀，得到混合粉末；S5、将混合粉末加热烧结，冷却后得到熔盐废物玻璃‑陶瓷固化体。本申请通过超临界水快速反应形成熔盐废物晶体，结合陶瓷固化和玻璃固化的优点将所得微纳级超临界水热晶体与玻璃共热形成玻璃‑陶瓷固化体。技术研发人员：卢喜瑞,舒小艳,张生栋,刘刈,冉茂彪受保护的技术使用者：西南科技大学技术研发日：技术公布日：2024/6/13