[发明专利]尖晶石结构钛酸锌纳米粉体的制备方法以及固化放射性废物的组合物及其固化氧化镧的方法

说明书

本发明公开了尖晶石结构钛酸锌纳米粉体的制备方法以及固化放射性废物的组合物及其固化氧化镧的方法，属于材料科学工程领域。本发明要解决操作温度高、装载率低、稳定性差等技术问题。本发明以Zn₂TiO₄、CaHPO₄、SiO₂和B₂O₃为基质原料，可用V₂O₅为添加剂，以La₂O₃为模拟放射性废物，将一定比例的Zn₂TiO₄、CaHPO₄、SiO₂、B₂O₃、V₂O₅和La₂O₃混合，在特定温度下保温一段时间，通过严格控制煅烧处理的温度和时间制成物理化学性能良好的固化体。本发明的Zn₂TiO₄复合材料装载量大、稳定性高和操作温度低等优点。本发明在放射性废物处理方面具有重要的实际应用价值。

技术领域

本发明属于材料科学工程领域；具体地说，本发明涉及一种尖晶石结构钛酸锌纳米粉体的制备方法，含尖晶石结构钛酸锌纳米粉体的固化放射性废物的组合物及使用其固化放射性废物氧化镧的方法。

背景技术

与传统能源相比，核能有很大的优势。为进一步提高其经济性和安全性，我国将实施先进核燃料循环技术发展战略，而干法后处理在未来先进核燃料循环技术发展中具有重要意义。目前，美国开发的熔盐电精炼流程是最具前景的干法后处理技术。近年来，美、日、韩等国家在熔盐电精炼流程的基础上进一步开发了熔盐电解还原技术，用于处理氧化物乏燃料。在乏燃料干法后处理回收再利用过程中，电解还原和电解精炼后的废盐中含有大量镧系氧化物沉淀，这些废氧化物需要被有效处理。玻璃固化处理具有抗浸出性好、辐射强度低、体积小等优点，在固化处理放射性废物方面，主要是磷酸盐和硼硅酸盐玻璃，其中硼硅酸盐玻璃使用较多，但具有较强的腐蚀性，特别是在高温(1400℃)下，易结晶，浸出率高。陶瓷固化处理方法具有装载量大、热稳定性强、处理成本低等优点，但是在工业化生产过程中，陶瓷基体具有很强的放射性核素选择性，在处理大规模高放射性废物时存在较大困难，目前研究进度尚处于实验室阶段。利用含尖晶石结构钛酸锌纳米粉体的混合物对镧系氧化物经过固化处理，可以将镧系元素固定在其独居石型(磷酸盐)晶体结构中，该独居石由惰性基体包裹，而惰性基体的固结温度较低，形成的固化产物装载率和稳定性较好。

发明内容

本发明要解决操作温度高、装载率低、稳定性差等技术问题；而提供了尖晶石结构钛酸锌纳米粉体的制备方法以及固化放射性废物的组合物及其固化氧化镧的方法。

为满足上述目的，本发明提出以Zn₂TiO₄、CaHPO₄、SiO₂和B₂O₃为基质原料，以V₂O₅为添加剂，以La₂O₃为模拟放射性废物，将一定比例的Zn₂TiO₄、CaHPO₄、SiO₂、B₂O₃、V₂O₅和La₂O₃混合，在特定温度下保温一段时间，通过严格控制煅烧处理的温度和时间制成物理化学性能良好的固化体。

为解决上述技术问题，本发明中尖晶石结构钛酸锌纳米粉体的制备方法是以ZnO和TiO₂为主体原料，以NaCl-KCl为熔盐介质，具体是通过下述步骤实现的：

步骤一、将ZnO、TiO₂、NaCl和KCl混合研磨至均匀，得到混合粉末；