鈾汙染碳鋼或不鏽鋼熔煉去汙用助熔劑的製作方法
2023-05-03 16:11:36 1
鈾汙染碳鋼或不鏽鋼熔煉去汙用助熔劑的製作方法
【專利摘要】本發明涉及一種鈾汙染碳鋼或不鏽鋼熔煉去汙用助熔劑，含有重量百分含量0.5%～20％鹼金屬氧化物、20%～70％鹼土金屬化合物，1%～15％過渡金屬化合物，20%～70％非金屬氧化物。本發明具有熔點低、利用率高、去汙性能優越的特點，使用該助熔劑對鈾汙染碳鋼和不鏽鋼熔煉去汙處理後，可以實現清潔解控或在一定範圍中再循環和再利用。
【專利說明】鈾汙染碳鋼或不鏽鋼熔煉去汙用助熔劑
【技術領域】
[0001]本發明涉及鈾汙染的碳鋼或不鏽鋼的處理技術，具體涉及一種鈾汙染碳鋼或不鏽鋼熔煉去汙用助熔劑。
【背景技術】
[0002]目前，在我國核燃料循環、核能研究開發應用、核設施退役以及伴生礦開採應用等活動中，將會產生大量的鈾汙染碳鋼和不鏽鋼，其中絕大部分鋼鐵屬於汙染水平高、結構和形狀複雜、很難使用常規方法進行去汙處理，並進行回收或再循環再利用。
[0003]根據國內外目前的技術現狀和成功經驗，對鈾汙染碳鋼和不鏽鋼進行熔煉去汙是一種既經濟又有效的放射性汙染金屬資源化處理方法。其主要優點是:二次廢物量少，處理工藝簡單，可回收再利用金屬材料。現今，放射性汙染金屬的熔煉去汙已被美、德、英、法、日等國家視為處理大批量放射性汙染金屬的首選工藝。
[0004]熔煉去汙是將汙染金屬與助熔劑在熔爐中一起熔融，藉助助熔劑與汙染核素的高溫反應，使汙染核素進入熔渣而使金屬中放射性汙染物得以有效去除的一種技術。除其它工藝條件外，熔煉去汙在很大程度上受所用助熔劑的物化性能的影響。
[0005]現有熔煉去汙用助熔劑原輔料種類繁多，在生產中通常使用螢石、石灰石、石英石、鋁礬土、氧化鐵、氯化鉀、氟化鈉、氯化鋇等材料做助熔劑，去汙效果不夠理想，操作時需嚴格限制入爐料的放射性汙染水平，主要是使放射性核素在鋼錠中的均勻化來達到產品中放射性殘留活度濃度控制值。因此，工業規模的熔煉去汙時，對入爐鋼鐵的汙染水平有嚴格限制，但是，金屬熔煉廠房通常又缺乏入爐鋼鐵的預去汙和放射性廢液處理工序，若增加上述工序，不僅增加了場地汙染及放射性擴散的風險，同時也增加了運行成本。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在於針對現有技術中存在的上述缺陷和不足，提供了一種熔點低、利用率高、去汙性能優越的鈾汙染碳鋼或不鏽鋼熔煉去汙用助熔劑。
[0007]本發明的技術方案如下:一種鈾汙染碳鋼或不鏽鋼熔煉去汙用助熔劑，含有重量百分含量0.5%~20 %的鹼金屬氧化物、20%~70 %的鹼土金屬化合物、1%~15 %的過渡金屬化合物、20%~70%的非金屬氧化物。
[0008]進一步，如上所述的鈾汙染碳鋼或不鏽鋼熔煉去汙用助熔劑，其中，所述的鹼金屬氧化物為Na2O或K2O ;鹼土金屬化合物為CaF2或CaC2或CaCO3或CaO或MgO ;過渡金屬化合物為MnO2或FeSO4或Fe2O3或Cr2O3或V2O5 ;非金屬氧化物為SiO2或P205。各類化合物可採用任意一種或幾種的組合均可。
[0009]進一步，如上所述的鈾汙染碳鋼或不鏽鋼熔煉去汙用助熔劑，其中，各種原料成分經混合加水攪拌後製成粒度為0.5mnT8_的顆粒狀。顆粒可以為球狀、橢圓狀、方形狀等各類形狀。
[0010]本發明的有益效果如下:經過系統的實驗室試驗和工業規模的現場驗證，使用含有鹼金屬氧化物、鹼土金屬化合物、過渡金屬化合物、非金屬氧化物等無機組分的礦物，配製出一種符合預期要求的鈾汙染碳鋼和不鏽鋼熔煉去汙助熔劑。採用該助熔劑，可使鈾汙染的碳鋼或不鏽鋼不需過多的前處理，而直接進行熔煉去汙，處理後所獲鋼錠可達到現行國家標準要求，實現了廢物資源化，使其可在一定範圍內再循環再利用或清潔解控，從而大大降低該類廢物的去汙處理或整備與處置的費用。
【具體實施方式】
[0011]下面結合實施例對本發明進行具體的描述。
[0012]鈾汙染碳鋼或不鏽鋼熔煉去汙用助熔劑，含有重量百分含量0.5%~20%的鹼金屬氧化物、20%~70%的鹼土金屬化合物、1%~15%的過渡金屬化合物、20%~70%的非金屬氧化物。所述的鹼金屬氧化物為Na2O或K2O ;鹼土金屬化合物為CaF2或CaC2或CaCO3或CaO或MgO ;過渡金屬化合物為MnO2或FeSO4或Fe2O3或Cr2O3或V2O5 ;非金屬氧化物為SiO2或P205。各類化合物可採用任意一種或幾種的組合均可。
[0013]實施例1
[0014]一種鈾汙染碳鋼和不鏽鋼熔煉去汙用助熔劑，按重量分數取Na2O =CaC2 =FeSO4:SiO2 =1.6:52:14:32.4，各組分為10~35mm的固體顆粒，其粉狀物小於10%，混合併加水攪拌均勻後製成粒度為5mm的方形顆粒。
[0015]實施例2
[0016]一種鈾汙染碳鋼和不鏽鋼熔煉去汙用助熔劑，按重量分數取K2O:MgO =Fe2O3 =P2O5=I:70:1.4:27.6，各組分為10~35mm的固體顆粒，其粉狀物小於10%，混合併加水攪拌均勻後製成粒度為3mm的球狀顆粒。
[0017]實施例3
[0018]一種鈾汙染碳鋼和不鏽鋼熔煉去汙用助熔劑，按重量分數取K2O:CaO =Cr2O3 =SiO2=1.5:67:1.4:30.1，各組分為10~35mm的固體顆粒，其粉狀物小於10%，混合併加水攪拌均勻後製成粒度為1mm的方形顆粒。
[0019]實施例4
[0020]一種鈾汙染碳鋼和不鏽鋼熔煉去汙用助熔劑，按重量分數取Na2O =CaCO3 =MnO2:P2O5= 19:21:2:58，各組分為10~35mm的固體顆粒，其粉狀物小於10%，混合併加水攪拌均勻後製成粒度為7mm的橢圓狀顆粒。
[0021]實施例5
[0022]一種鈾汙染碳鋼和不鏽鋼熔煉去汙用助熔劑，按重量分數取K2O =CaC2 =V2O5 =P2O5=18:60:2:20，各組分為10~35mm的固體顆粒，其粉狀物小於10%，混合併加水攪拌均勻後製成粒度為8mm的球狀顆粒。
[0023]應用實例I
[0024]取Na2O =CaC2 =FeSO4 =SiO2 = 1.6:52:14:32.4 的助熔劑，對初始鈾汙染水平1200 μ g/g的碳鋼進行熔煉去汙處理,經熔煉處理後的鋼錠中鈾殘留含量為1.32 μ g/g,去汙效果顯著，經去汙後的鋼錠滿足國家標準清潔解控要求，可在一定範圍內再循環再利用或清潔解控。
[0025]應用實例2[0026]取1(20:MgO =Fe2O3:P205 = 1:70:1.4:27.6 的助熔劑，對初始鈾汙染水平 1200 μ g/
g的碳鋼進行熔煉去汙處理，經熔煉處理後的鋼錠中鈾殘留含量為1.27μ g/g，去汙效果顯著，經去汙後的鋼錠滿足國家標準清潔解控要求，可在一定範圍內再循環再利用或清潔解控。
[0027]應用實例3
[0028]取K2O:CaO =Cr2O3:Si02 = 1.5:67:1.4:30.1 的助熔劑，對初始鈾汙染水平2000 μ g/g的不鏽鋼進行熔煉去汙處理,經熔煉處理後的鋼錠中鈾殘留含量為0.96 μ g/g,去汙效果顯著，經去汙後的鋼錠滿足國家標準清潔解控要求，可在一定範圍內再循環再利用或清潔解控。
[0029]應用實例4
[0030]取Na2O =CaCO3:Mn02 =P2O5 = 19:21:2:58 的助熔劑，對初始鈾汙染水平 2000 μ g/g的不鏽鋼進行熔煉去汙處理，經熔煉處理後的鋼錠中鈾殘留含量為0.76μ g/g，去汙效果顯著，經去汙後的鋼錠滿足國家標準清潔解控要求，可在一定範圍內再循環再利用或清潔解控。
[0031]應用實例5
[0032]取K2O =CaC2 =V2O5 =P2O5 = 18:60:2:20 的助熔劑，對初始鈾汙染水平 2000 μ g/g
的不鏽鋼進行熔煉去汙處理，經熔煉處理後的鋼錠中鈾殘留含量為0.83 μ g/g,去汙效果顯著，經去汙後的鋼錠滿足國家標準清潔解控要求，可在一定範圍內再循環再利用或清潔解控。
[0033]顯然，本領域的技術人員可以對本發明進行各種改動和變型而不脫離本發明的精神和範圍。這樣，倘若本發明的這些修改和變型屬於本發明權利要求及其同等技術的範圍之內，則本發明也意圖包含這些改動和變型在內。
【權利要求】
1.一種鈾汙染碳鋼或不鏽鋼熔煉去汙用助熔劑，其特徵在於:含有重量百分含量0.5%~20%的鹼金屬氧化物、20%~70%的鹼土金屬化合物、1%~15%的過渡金屬化合物、20%~70%的非金屬氧化物。
2.如權利要求1所述的鈾汙染碳鋼或不鏽鋼熔煉去汙用助熔劑，其特徵在於:所述的鹼金屬氧化物為Na2O或K2O ;鹼土金屬化合物為CaF2或CaC2或CaCO3或CaO或MgO ;過渡金屬化合物為MnO2或FeSO4或Fe2O3或Cr2O3或V2O5 ;非金屬氧化物為SiO2或P2O5 ;各類化合物採用任意一種或幾種的組合均可。
3.如權利要求2所述的鈾汙染碳鋼或不鏽鋼熔煉去汙用助熔劑，其特徵在於:各種原料成分經混合加水攪拌後製成粒度為0.5mm-8mm的顆粒狀。
4.如權利要求3所述的鈾汙染碳鋼或不鏽鋼熔煉去汙用助熔劑，其特徵在於:顆粒可以為球狀、橢圓狀、方形狀。
【文檔編號】C21C7/076GK103805750SQ201210441955
【公開日】2014年5月21日 申請日期:2012年11月8日 優先權日:2012年11月8日
【發明者】梁宇, 張濤革, 劉 東, 張曉文, 安凱媛 申請人:中國輻射防護研究院