[发明专利]放射性废树脂等离子体高温焚烧固化方法

说明书

技术领域

本发明属于等离子体废物处理技术领域，涉及一种放射性废树脂等离子体高温焚烧固化方法。

背景技术

目前，等离子体技术已经在机械、冶金、材料等领域广泛应用，将等离子体技术应用于废物处理是近二十年来发展起来的新工艺。等离子体处理废物技术是利用等离子体炬产生的高温热等离子体将废物快速分解破坏，其中有机物热解为可燃性的小分子物质，无机物被高温熔融后生成类玻璃体残渣。该技术具有反应速度快、二次污染小、适用范围广等特点，它克服了传统处理技术如焚烧、化学处理等二次污染大、工艺复杂、对废物有选择性等缺点，特别适合于废树脂、石棉、焚烧飞灰等危险废物的环保处理。采用等离子体焚烧固化技术可获得高于1500℃的高温，不产生二噁英(Dioxin)类物质，处理更为彻底。

核电厂运行，核燃料循环过程，放射性废液处理，核设施去污和退役，同位素生产与应用和核化学、放射化学实验，广泛使用离子交换树脂进行分离和纯化。产生的放射性废离子交换树脂由于富集核素、可燃性、降解后会产生可燃气体、弥散性等特点，处理要求很高。

目前，国内外对于放射性废树脂的处理而开发的处理方法主要包括水泥固化、氧化分解、高完整性容器、热压、焚烧等，这些方法多为特殊目的而设计开发，还没有得到普遍推广应用，主要缺点是增容或减容比小，废物体不稳定。焚烧方法处理树脂减容比大，但由于树脂热值低，含氮、硫等元素，而且焚烧灰还需要固化处理，传统的焚烧方法不太适合废树脂的处理。

中国专利02816870.4，“用于废树脂的熔融减容装置以及利用该装置的减容方法”中主要介绍了一种废树脂熔融减容装置，将废树脂粉碎后，加热成高粘度状态，压缩后减小废树脂的体积，不能彻底解决树脂降解以及产生可燃气体的问题。

中国专利200810246540.2，“一种含硼放射性废树脂水泥固化的方法”中主要介绍了核电站含硼放射性废树脂水泥固化的方法，将树脂与水泥按照一定比例混合搅拌后固化，存在增容、固化体龟裂等问题，不利于长期处置。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种减容比大、产物稳定的放射性废树脂等离子体高温焚烧固化方法。

本发明的技术方案如下所述：

本发明的方法包括以下步骤：

步骤1.按照质量比为7∶1～12∶1比例混合废树脂与固化剂，将上述混合物在1300～1500℃温度范围的环境中进行加热，废树脂中的有机成分分解，生成可燃性气体，废树脂中的无机成分和放射性核素与固化剂一起，形成熔渣，经过上述高温熔融后，进行熔渣收集，冷却形成玻璃体；

步骤2.将步骤1所述可燃性气体与空气混合，可燃性气体与空气混合体积比为2.5∶1～1∶1；在1100～1200℃的燃烧室中将上述可燃性气体和空气的混合气体点燃，充入外送空气助燃，产生烟气；

步骤3.将步骤2产生的烟气冷却至600～650℃；滤除粉尘；

步骤4.将步骤3过滤后的烟气急速降温至100～200℃；喷入碱液吸收烟气中的酸性气体；去除粉尘，烟气温度降至70℃以下；

步骤5.将步骤4产生的烟气加热至100～150℃；吸附过滤二噁英及挥发的放射性核素；排放剩余烟气。

作为本发明的改进方案，步骤2中燃烧产生的飞灰和步骤3除尘产生的飞灰均返回到步骤1进行熔渣收集。

作为本发明的优选方案，步骤1中，按照质量比为10∶1比例混合废树脂与固化剂，所述固化剂优选为硼硅酸盐，将废树脂与固化剂的混合物在1340℃温度范围的环境中进行加热；步骤2中，可燃性气体与空气混合体积比为2∶1，在1150℃的燃烧室中将上述可燃性气体和空气的混合气体点燃，产生烟气；步骤4中，过滤后的烟气急速降温至150℃，所述碱液为氢氧化钠或氢氧化钙溶液；步骤5中，将所述烟气加热至120℃。

本发明的有益效果为：

(1)本发明的放射性废树脂等离子体高温焚烧固化方法减容比大、产物稳定；

(2)本发明将废树脂高温分解，放射性核素与固化剂一起高温熔融，生成稳定的玻璃体，放射性核素被包容在玻璃体中，浸出率低，利于最终处置；

(3)步骤1熔融温度为1300～1500℃，步骤2燃烧室温度大于1100℃，废树脂分解及气体燃烧彻底，不会产生二噁英等有毒物质，废物减容及减重效果明显；

(4)产生的烟气经过冷却、除尘、急冷、洗涤、再加热、高效过滤处理，改善净化效果；

(5)步骤2中燃烧产生的飞灰和步骤3除尘产生的飞灰均返回到步骤1进行熔渣收集，减少二次污染。

附图说明