[发明专利]一种中低放玻璃纤维与可燃固体核废物焚烧灰渣协同玻璃固化的方法

说明书

本发明提供了一种中低放玻璃纤维与可燃固体核废物焚烧灰渣协同玻璃固化的方法。针对核设施运行过程产生的玻璃纤维和棉布、塑料、橡胶、吸水纸等可燃固体废物焚烧灰渣的化学组成特性，本发明以玻璃纤维作为可燃废物焚烧灰渣的玻璃基体，按不同比例组合，通过协同处理的方法，达到最小化添加剂的目的。本发明所提供的玻璃固化体满足放射性废物固化体的均匀性、密度、抗冲击性及化学稳定性等指标要求。

技术领域

本发明涉及一种玻璃纤维与可燃固体核废物的协同处理方法，具体涉及一种中低水平放射性玻璃纤维与棉布、塑料、橡胶、吸水纸等可燃固体核废物焚烧灰渣协同玻璃固化处理的方法，属于核废物固化处理领域。

背景技术

我国核电机组在建规模近年长期保持全球第一，预计2030年核电发展规模达到1.3亿千瓦，发电量占比接近10％。但随之而来的核废物存量不断增长，为我国核电可持续发展带来挑战。核废物按放射性水平分为高、中、低三类，其中中低放废物占比超过97％(体积百分比)，玻璃纤维与棉布、塑料、橡胶、吸水纸等可燃废物是这些中低放废物的主要来源。玻璃纤维是核设施通风系统中常用的高效过滤材料及输水管道中的防腐材料，棉布、塑料、橡胶与吸水纸等可燃废物主要来源于核防护及核设施检修。

目前核电厂主要采用水泥固化的方法处理玻璃纤维，以装桶压缩的方式处理棉布、塑料、橡胶与吸水纸等可燃废物。但水泥固化存在废物增容、固化体抗浸出性差的问题，装桶压缩减容有限，且核素并未得到有效固定，二者当前处理方式均为后续处置带来经济负担和安全隐患。

玻璃固化是将核废物与玻璃添加剂按一定比例混合，然后高温熔融、浇铸成玻璃体的技术。玻璃固化具有减容比高、固化体抗浸出性强的特点。由于玻璃固化涉及高温(～1200℃)过程，其设备投资及运行成本较高，通常仅用于固化处理高放废液。但如果综合考虑后期的处置成本及安全隐患，玻璃固化在中低放废物处理方面同样具有一定优势。例如，韩国已开始利用玻璃固化技术处理本国核电厂产生的中低放废物，美国汉福特场址(Hanford Site)的低活性废物(Low activity waste,LAW)也将进行玻璃固化。

关于玻璃固化中低放玻璃纤维与棉布等可燃核废物现有专利技术有：①张劲松等人发明的一种用于中低水平放射性玻璃纤维的玻璃基体组合物及由其制备的玻璃固化体(中国专利申请号：201410534248.6)，公开了玻璃固化中低水平放射性玻璃纤维所需添加剂的组成。②张劲松等人发明的一种用于中低水平放射性可燃废物焚烧灰的玻璃基体组合物及由其制备的玻璃固化体(中国专利申请号：201410534421.2)，分别提供了适用于玻璃固化棉布、塑料、橡胶与吸水纸焚烧灰渣的玻璃添加剂组成。③金得万等人发明的用于混合废弃物玻璃化的玻璃组合物及利用其的混合废弃物的玻璃化方法(中国专利申请号：201380081452.0)，根据实际产生的手套、工作服、塑料、橡胶等可燃混合废物，开发了一种适合固化可燃混合废物焚烧灰渣的玻璃添加剂组成。

放射性玻璃纤维与可燃废物灰渣的现有玻璃固化专利均需引入较多玻璃添加剂(玻璃基体组合物)，以满足熔融工艺及固化体性能要求。核废物玻璃固化过程中，为了最小化固化体体积，缓解后期处置压力，一般在配方设计过程中，需最小化玻璃添加剂含量。因此，现有实现方法与设计要求存在方向偏差，本领域技术人员致力于克服这个偏差。

发明内容

本发明的目的是：提供一种中低水平放射性玻璃纤维与棉布、塑料、橡胶、吸水纸等可燃固体核废物焚烧灰渣协同玻璃固化处理的方法，降低玻璃添加剂用量，提高减容比例。

为了实现上述目的，本发明提供了一种中低放玻璃纤维与可燃固体核废物焚烧灰渣协同玻璃固化的方法，包括如下步骤：

可燃固体核废物焚化后得到灰渣，上述可燃固体核废物选自棉布、塑料、橡胶、吸水纸中的一种或多种；

玻璃纤维、灰渣与添加剂按比例混合后，制成混杂玻璃固化体；

玻璃纤维、灰渣与添加剂的比例如下(以氧化物计)：