专利名称:一种锆基草酸溶液转型的方法
技术领域：
本发明属于放射性废液处理技术领域：
，具体涉及一种锆基草酸溶液转型的方法。
技术背景
高放废液是后处理PUREX流程排除的IAW废液，它集中了乏燃料中95%以上的放射性，包含有残存的铀钚(约0. 5-0. 25%)、次锕系元素(Minor Actinides，即ΜΑ)镎、镅和锔以及长寿命的裂变元素，是一种放射性高、毒性强的废液，目前还没有理想的工业处理技术。高放废液是核能应用过程中产生的危害性最大也是最难管理的废物(J.J. Laidler and J.C.Bresee. The U. S. Advanced Fuel Cycle Initiative !Development of Separation Technologies.Proc. Int. Cnf. for Advances for Nuclear Fuel Cycles, ATalante 2004， Nimes,France)。它的妥善处理处置早已成为世界性难题，并已成为制约核能可持续发展的关键因素之一。
针对高放废液，国际上先后提出了“分离-嬗变”(Partitioning and Transmutation，即 P&T)和“分离-整备(Partitioning and Conditioning 即 P&C)的技术思路，并成为国际研究热点。P&T就是从高放废液中分离超铀元素和长寿命裂变产物(如 Tc-99等)，再通过嬗变方法转化成短寿命或稳定核素。而P&C是在尚不具备嬗变的条件下， 通过分离方法将锕系元素和高放射性、高释热元素Sr-90和Cs-137分离出来，使高放废液变成低毒性的中低放废液，将分离出的高放射性元素分别进行整备处理，以减少需要深地质处置的废物量。显而易见，无论实施“分离-嬗变”还是“分离-整备”，有效实现高放废液的分离是不可缺少的环节。
针对我国浓缩的高放废液，清华大学核能与新能源技术研究院提出了分离法处理高放废液流程。在该流程中，高放废液首先经三烷基氧膦(TRPO)流程分离除去超铀元素变成非α废液；然后用冠醚和杯芳烃冠醚共萃取流程分别将Sr-90和Cs-137去除；最后得到的中低放废液和流程中产生的其它二次废液混合浓缩固化成水泥固化体，送地表处置。流程中产生的草酸与硝酸镎钚混合溶液以固定为主。
鲍卫民(鲍卫民，宋崇立，用微波加热中间固化高放废液的方法，公开号 CN1287364，2001)采用一种用微波加热中间固化高放废液的方法，调节微波电源的功率，以控制高放废液的加热温度在95-105°C，使高放废液蒸发浓缩，再调节微波电源的功率，以控制高放废液的加热温度在190-450°C，使高放废液中的硝酸盐分解，最后对固体物料进行灼烧，灼烧温度控制在700-800°C，灼烧10-30分钟；即可得到高放废液中间固化体。
表1是高放废液分离流程中产生的草酸与硝酸镎钚混合溶液，由于草酸浓度高达0. 4mol/L,而镎的浓度470ppm，钚的浓度仅有lOppm，如果采用沉淀法转型，则要消耗大量的碱中和硝酸，且镎钚的浓度太低，沉淀不完全；由于该分离液与鲍卫民处理的高放废液组成不同，草酸浓度很高，如果采用硝酸破坏草酸的方法，则产生大量的二氧化碳和氮氧化物，而微波减压蒸馏浓缩不引入任何化学试剂，且加热时间短，流程简单易于控制，保留在浓缩体系中的草酸煅烧时还可以做为造孔剂，细化颗粒，增大比表面积；物料不易损失，并且馏出液还可以再次利用，节约资源。
表1草酸/Np/Pu物料
HN03 0. 5mol/L 草酸 OmoTTT-Zr 2. 83g/L~ Mo 0.9g/L Ru 0.2g/L Pd 0.4g/L Np * 0.47g/L~ Pu * 0.Olg/L~
发明内容
本发明的目的在于提供一种锆基草酸溶液转型的方法，通过以锆为基的草酸溶液转型得到的工艺参数，来指导高放废液分离出的Np与Pu溶液的转型。
一种锆基草酸溶液转型的方法，按照如下步骤进行
(1)在250ml圆底烧瓶中，加入IOOml含&离子的料液；
(2)在减压真空度为0. 01-0. 04MPa下，磁力搅拌，微波功率为500-800W，加热浓缩蒸馏直到溶液变成粘稠的浆液；
(3)冷却到室温，取出固体，于100-140°C下烘干2_4h，得到固化前驱体；
(4)将固化前驱体在873-1171煅烧，煅烧时间为3_6小时，自然冷却到室温，得到固化体。
所述含^ 离子的料液中^ 离子浓度为3000-1 lOOOppm, Mo离子浓度为 900-2400ppm, Ru离子浓度为0_610ppm，Pd离子浓度为O-lOOOppm，草酸根浓度为0. 4-lmol/ L，氢离子浓度为0. 5-2. 5mol/L。
本发明的有益效果本发明提供的方法是在比较温和的条件下，采用微波减压蒸馏浓缩的方法，不引入任何化学试剂，且加热时间短，流程简单易于控制；物料不易损失，并且馏出液还可以再次利用，节约了资源，达到了转型草
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
按表2中浓缩前料液的各离子浓度，硝酸溶解硝酸锆，钼酸铵，硝酸钌，硝酸钯，草酸浓度为0. 4mol/L,硝酸浓度为0. 5mol/L,制备成相应浓度的草酸-硝酸盐溶液，在减压真空度为0. 02MPa下，磁力搅拌，微波功率为800W，加热浓缩蒸馏直到溶液变成粘稠的浆液； 馏出液用蠕动泵抽出，粘稠的浆液冷却到室温，取出固体，于100°C下烘干4h，得到固化前驱体；将固化前驱体，在107 煅烧，煅烧时间为4小时，自然冷却到室温，得到含锆氧化物。
用电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)分析减压蒸馏前后溶液中各离子浓度，溶液的酸度和草酸根的浓度采用NaOH标准溶液和KMnO4标准溶液滴定，结果见表2。 表2中数据说明，馏出液中基本没有C2 042_的存在，馏出液中各金属离子含量很少，几乎全部硝酸进入到馏出液中，且草酸未进入到镏出液中，表明馏出液还可以再次循环使用，用于其他需要硝酸的流程，节约了资源，保留在固化前驱体中的草酸在煅烧过程中作为造孔剂，有利于细化固化体晶体。经红外分析，1073K煅烧后的固体分解完全。
实施例2
按表2中浓缩前料液的各离子浓度，用硝酸溶解硝酸锆，钼酸铵，制备成相应浓度和酸度的硝酸草酸盐溶液，在减压真空度为0. (MMI3a下，磁力搅拌，微波功率为500W，加热浓缩蒸馏直到溶液变成粘稠的浆液；馏出液用蠕动泵抽出，粘稠的浆液冷却到室温，取出固体，于120°C下烘干池，得到固化前驱体；将固化前驱体，在871煅烧，煅烧时间为6小时， 自然冷却到室温，得到固化晶体。
用电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AEQ分析减压蒸馏前溶液和馏出液中各离子浓度，溶液的酸度和草酸根的浓度采用NaOH标准溶液和KMnO4标准溶液滴定，结果见表2。表2中数据说明，馏出液中基本没有C2O42-的存在，馏出液中各金属离子含量很少， 几乎全部硝酸进入到馏出液中，且草酸未进入到镏出液中，表明馏出液还可以再次循环使用，用于其他需要硝酸的流程，节约了资源，保留在固化前驱体中的草酸在煅烧过程中作为造孔剂，有利于细化固化体晶体。经红外分析，87 煅烧后的固体还有少量的硝酸盐没有分解完全。
实施例3
按表2中浓缩前料液的各离子浓度，硝酸溶解硝酸锆，钼酸铵，硝酸钌，硝酸钯，草酸浓度为lmol/L，硝酸浓度为1.45mol/L，制备成相应浓度的草酸-硝酸盐溶液，在减压真空度为0. 03MPa下，磁力搅拌，微波功率为700W，加热浓缩蒸馏直到溶液变成粘稠的浆液； 馏出液用蠕动泵抽出，粘稠的浆液冷却到室温，取出固体，于140°C下烘干2h，得到固化前驱体；将固化前驱体，在973K煅烧，煅烧时间为4小时，自然冷却到室温，得到固化多晶体。
用电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AEQ分析减压蒸馏前溶液和馏出液中各离子浓度，溶液的酸度和草酸根的浓度采用NaOH标准溶液和KMnO4标准溶液滴定，结果见表2。表2中数据说明，几乎全部硝酸进入到馏出液中，且草酸未进入到镏出液中，表明馏出液还可以再次循环使用，用于其他需要硝酸的流程，节约了资源，保留在固化前驱体中的草酸在煅烧过程中作为造孔剂，有利于细化固化体晶体。经红外分析，97 煅烧后的固体分解完全。
实施例4
按表2中浓缩前料液的各离子浓度，硝酸溶解硝酸锆，钼酸铵，硝酸钌，硝酸钯，草酸浓度为lmol/L，硝酸浓度为1.45mol/L，制备成相应浓度的草酸-硝酸盐溶液，在减压真空度为0. OlMPa下，磁力搅拌，微波功率为600W，加热浓缩蒸馏直到溶液变成粘稠的浆液； 馏出液用蠕动泵抽出，粘稠的浆液冷却到室温，取出固体，于120°C下烘干3h，得到固化前驱体；将固化前驱体，在117 煅烧，煅烧时间为4小时，自然冷却到室温，得到固化晶体。
用电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AEQ分析减压蒸馏前溶液和馏出液中各离子浓度，溶液的酸度和草酸根的浓度采用NaOH标准溶液和KMnO4标准溶液滴定，结果见表2。表2中数据说明，几乎全部硝酸进入到馏出液中，且草酸未进入到镏出液中，表明馏出液还可以再次循环使用，用于其他需要硝酸的流程，节约了资源，保留在固化前驱体中的草酸在煅烧过程中作为造孔剂，有利于细化固化体晶体。经红外分析，1173K煅烧后的固体分解完全。
表2各实施例浓缩前料液和馏出液中各离子的浓度
权利要求
1.一种锆基草酸溶液转型的方法，其特征在于，按照如下步骤进行(1)在250ml圆底烧瓶中，加入IOOml含rLr离子的料液；(2)在减压真空度为0.01-0. (MMI3a下，磁力搅拌，微波功率为500-800W，加热浓缩蒸馏直到溶液变成粘稠的浆液；(3)冷却到室温，取出固体，于100-140°C下烘干2-4h，得到固化前驱体；(4)将固化前驱体在873-117 煅烧，煅烧时间为3-6小时，自然冷却到室温，得到固化体。
2.根据权利要求
1所述一种锆基草酸溶液转型的方法，其特征在于，所述含ττ离子的料液中^ 离子浓度为3000-1 IOOOppm, Mo离子浓度为900_2400ppm，Ru离子浓度为0-610ppm，Pd离子浓度为O-lOOOppm，草酸根浓度为0. 4-lmol/L,氢离子浓度为 0. 5-2. 5mol/L。
专利摘要
本发明公开了属于放射性废液处理技术领域：
的一种锆基草酸溶液转型的方法。本发明的方法以含Zr离子的料液为模拟放射性废料液，通过微波减压蒸馏浓缩，烘干，煅烧的步骤，得到模拟固化体。本发明提供的方法是在比较温和的条件下，采用微波减压蒸馏浓缩的方法，不引入任何化学试剂，且加热时间短，流程简单易于控制，物料不易损失，并且馏出液还可以再次利用，节约了资源，达到了转型草酸锆溶液的目的，为指导高放废液分离出的Np与Pu溶液的转型奠定基础。
文档编号G21F9/14GKCN102522135SQ201110386514
公开日2012年6月27日 申请日期2011年11月29日
发明者文明芬, 王建晨, 陈靖 申请人:清华大学导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan