[发明专利]一种磷酸盐矿物处理放射性废液的方法

权利要求书

1.一种磷酸盐矿物处理放射性废液的方法，其特征是步骤为：

a、模拟锕系废液的配制：

以三价镧系元素模拟三价锕系核素，该模拟三价锕系核素选择三价镧系元素离子La³⁺、Pr³⁺、Nd³⁺、Sm³⁺、Eu³⁺、Gd³⁺中的一种或者两种以上的混合物；以Th⁴⁺模拟四价锕系核素；配制三价模拟锕系核素废液的原料为LaCl₃·7H₂O、PrCl₃·6H₂O、NdCl₃·6H₂O、SmCl₃·6H₂O、EuCl₃·6H₂O、GdCl₃·6H₂O中的一种或两种以上的混合物和去离子水；配制四价模拟锕系核素废液的原料为Th(NO₃)₄·4H₂O和CaCl₂或SrCl₂·6H₂O和去离子水，其中：Th(NO₃)₄·4H₂O与CaCl₂或SrCl₂·6H₂O的摩尔比为1：1；以去离子水为溶剂，配制成模拟三价、四价锕系核素离子浓度为0mol/LC(Ln³⁺)+C(Th⁴⁺)≤0.5mol/L的模拟锕系废液；

所述Ln³⁺为三价镧系元素离子La³⁺、Pr³⁺、Nd³⁺、Sm³⁺、Eu³⁺、Gd³⁺的统称；

b、水磷铈石固溶体溶液的配制：

设计包容三价、四价模拟锕系核素的水磷铈石固溶体配方为M_yTh_yCe_1-x-2yLn_xPO₄·0.667H₂O，式中：M＝Ca或Sr，0≤y≤0.5，0≤x≤1，x和y不能同时为0；在所述模拟锕系核素废液中添加CeCl₃·7H₂O、NH₄H₂PO₄原料，控制摩尔比0≤Th(NO₃)₄·4H₂O:[Th(NO₃)₄·4H₂O+CaCl₂或SrCl₂·6H₂O+CeCl₃·7H₂O+LnCl₃·nH₂O]≤0.5、摩尔比0≤LnCl₃·nH₂O:[Th(NO₃)₄·4H₂O+CaCl₂或SrCl₂·6H₂O+CeCl₃·7H₂O+LnCl₃·nH₂O]≤1、摩尔比NH₄H₂PO₄:[CeCl₃·7H₂O+LnCl₃·nH₂O+Th(NO₃)₄·4H₂O+CaCl₂/SrCl₂·6H₂O]＝(1.01-1.1):1，其中，Th(NO₃)₄·4H₂O与LnCl₃·nH₂O的原料摩尔数不能同时为0；并且溶液中离子总摩尔浓度C为0.001mol/L≤C(Ce³⁺)+C(Th⁴⁺)+C(Ca²⁺或Sr²⁺)+C(Ln³⁺)≤0.5mol/L，得到水磷铈石固溶体溶液；

c、水磷铈石沉淀富集模拟锕系核素的工艺：

在温度为30-200℃、pH值为0.3-11的条件下，将水磷铈石固溶体溶液反应大于1小时，得到水磷铈石固溶体沉淀的模拟废液；

d、水磷铈石固溶体沉淀的分离：

将水磷铈石固溶体沉淀的模拟废液静置7天，采用倾捯或抽滤的方法将溶液移出，获得M_yTh_yCe_1-x-2yLn_xPO₄·0.667H₂O水磷铈石固溶体沉淀；

e、烘干水磷铈石固溶体沉淀：

将水磷铈石固溶体沉淀在温度50-90℃的烘箱中保温12-20小时，得到烘干后的水磷铈石固溶体粉体；

f、造粒、成型、排胶：

在烘干后的水磷铈石固溶体粉体中加入其质量的7％-9％的聚乙烯醇溶胶进行造粒，再将造粒后的粉料装入钢模具中，在液压机上用40MPa的压力压制成型，然后用150-220MPa的压力冷等静压成型，得到成型坯体；再将成型坯体在800-1000℃温度下热处理120-360分钟，坯体排胶，得到热处理后的坯体；

所述聚乙烯醇溶胶是聚乙烯醇的质量百分比浓度为10％～15％的聚乙烯醇溶胶；

g、固相烧结制备独居石陶瓷固化体：

热处理后的坯体在马弗炉中经温度1400-1500℃条件下烧结240-480分钟，获得M_yTh_yCe_1-x-2yLn_xPO₄独居石陶瓷固化体。