[发明专利]一种稳定铀伴生锆及氧化锆中和渣的方法及所用稳定化药剂

说明书

本发明提供了一种稳定铀伴生锆及氧化锆中和渣的方法及所用稳定化药剂。所述稳定化药剂包括以下质量成分：预处理剂2～8份、可溶性钙盐2～6份、吸附剂3～5份、稳定剂4～9份，利用该稳定化药剂将锆及氧化锆中和渣中的铀完全稳定在废渣相中。本发明方法分三步，第一步：用预处理剂对中和渣进行碱化分散处理；第二步：加入可溶性钙盐胶结中和渣；第三步：将吸附剂与稳定剂作为复合组合材料对中和渣进行钝化处理。修复过程加水搅拌，含水率15％～25％，稳定后废渣浸出液铀浓度小于0.1mg/L，去除率可达到97.0％，本发明方法成本低、见效快、工艺简单、易于操作，且修复效果长期稳定，可应用于伴生放射性废渣的处理处置领域。

技术领域

本发明涉及放射性废渣稳定化处理技术领域，具体地说是一种稳定铀伴生锆及氧化锆中和渣的方法及所用稳定化药剂。

背景技术

锆及氧化锆由于其优异的物化性能，在陶瓷、耐火材料、机械、光纤通信、航空航天、生物等各种领域获得广泛应用。我国锆化工产品的产量居世界第一位，中间原料氯氧化锆年产量已达20万吨。在国内，氯氧化锆生产大多采用碱熔工艺(一酸一碱法)，该工艺的缺陷在于会产生大量的碱性废水与锆硅渣。据统计，每生产1t氯氧化锆约产生6t碱性废水和0.5t锆硅渣。其中，碱性废水主要为硅酸钠与氢氧化钠；锆硅渣为酸性渣，主要成分为硅酸渣(mSiO₂·nH₂O)。

锆常与铀伴生，在精选、采冶、加工过程中伴随着核素铀的迁移、浓集和扩散。陆继根对氯氧化锆生产原料、成品、废弃物进行了铀含量测试，除成品外，原料和废弃物中都含有一定的放射性；林振汉分析了碱熔生产工艺中铀的走向与分布，研究发现铀主要分布在氯氧化锆结晶余液、碱性废水与锆硅渣中。

大量的碱性废水和锆硅渣无法直接排放，如果处理不当，将对厂区及周边生态环境造成严重污染，这也使得企业生产成本居高不下。为解决该问题，大多数生产企业采用综合回收与中和处理的技术方法，利用碱性废水与锆硅渣中和制备白炭黑，使碱性废水与废渣(锆硅渣)得到二次利用，但是该技术方法会产生一定量的中和废渣，并造成核素在中和渣中浓集。由于生产企业没有放射性核素的回收资质及处理处置方法，目前废渣大都堆放在企业自建的暂存库内，暂存库容量有限，严重制约生产企业的扩大生产。

锆及氧化锆原料历经碱熔、酸转化、中和处理，最后得到的中和渣反应活性极强。铀受pH影响较小，加之碱熔酸处理后得到的废渣晶体结构遭到严重破坏，残渣态铀大量释放并向可迁移态转变，铀浸出释放风险加剧。根据《伴生放射性物料贮存及固体废物填埋辐射环境保护技术规范(试行)》(HJ 1114-2020)规定，伴生放射性固体废物填埋前应进行中和、稳定化等预处理，降低放射性核素浸出性能。中和渣pH指标满足要求，但仍需对铀进行稳定化处理。

针对铀的稳定化，现有的修复方法包括物理、化学、生物修复法，物理修复多采用固化包埋的处理方式，该技术方法废渣增容较多、成本高，多用于处理高放废物。生物修复包括植物与微生物修复，该技术方法修复周期长，多用于土壤与水体铀污染修复，伴生废渣为矿渣，生物生长条件恶劣，修复效率低。化学修复包括还原与配位络合作用，还原作用多以零价铁为主要修复材料，还原过程中受铁离子影响，浸出液多为樱红色，难以满足排放要求，其他还原材料如硫化钠、亚硫酸钠等易释放SO₂、H₂S等毒性气体，在长期堆存过程中铀易重新氧化释放；配位络合作用多以磷酸盐为主要修复材料，常见的磷酸盐、磷酸氢盐等对锆及氧化锆中和渣无稳定作用。

目前，尚不存在一种稳定铀伴生锆及氧化锆中和渣的稳定化药剂以及相应使用方法，因此，研发一种环境友好、成本低廉、可推广应用的针对中和渣的稳定化药剂及使用方法，是锆及氧化锆中和渣处理处置领域的迫切需求。

发明内容

本发明的目的是提供一种稳定铀伴生锆及氧化锆中和渣的方法及所用稳定化药剂，该方法具有环境友好、成本低廉、可推广应用的优点，为锆及氧化锆中和渣稳定化处理处置提供了一种新方案。