一种模拟低放有机废液热解焚烧悬浮液配方及其制备方法

摘要

本发明是一种模拟低放有机废液热解焚烧悬浮液配方及其制备方法，涉及低放废液处理领域。本发明所述配方包括：A组分、B组分和C组分；其中，A组分为模拟低放有机废液，包含体积比20～30％的磷酸三丁脂、70～78％的航空加氢煤油和0～2％的磷酸二丁脂；B组分为氢氧化钙悬浮液，包含质量比25～30％的固磷剂氢氧化钙，32～40％的活性剂和30～40％的去离子水；C组分是添加剂为分析纯碳酸镁。本发明所述配方克服了现有技术的缺陷，根据配方配制的悬浮液稳定性好、沉淀量少、粘度小、易于输送，配方中的活性剂、固磷剂均为国产，避免了引进国外技术的壁垒问题。

说明书

技术领域

本发明涉及低放废液处理领域，具体涉及一种模拟低放有机废液—TBP/OK 热解焚烧工艺的悬浮液配方及其制备方法。

背景技术

在国内外乏燃料后处理中，普雷克斯流程中占据主导地位，目前各国采用 的普雷克斯流程共有三个萃取循环，即共去污分离循环，钚净化循环和铀净化 循环。各个后处理厂根据料液的比活度和去污的要求等具体情况，在流程组合 方面有所改变，但所有这些流程均以TBP为萃取剂萃取铀和钚，煤油为稀释剂， 还原反萃取为分离基础。在进行普雷克斯流程的生产过程中，会有放射性废有 机溶剂TBP/OK产生。

放射性废有机溶剂是乏燃料后处理过程中产生的一种特殊的液体废物，其 组成为TBP和煤油。低放有机废液中不仅含有多种裂变主要核素，还含有一定 浓度的铀和钚。因此必须加以妥善处理，将其转变成便于处置的稳定的固体形 态。

现阶段热解燃烧法处理有机废液(TBP/OK)能较好地解决磷酸腐蚀的难题， 是一种公认为安全、可靠、能实现工业应用的方法，应用该方法的国家有德国、 法国、比利时、日本和英国，该技术对生产安全要求较高。由于该技术应用时 间较短，各国处理体系各有不同，因此可供借鉴的经验较少。

目前，国内对放射性有机溶剂(TBP/OK)主要采用热解焚烧的方法进行减 容处理。其原理是在料液中加入氢氧化物等固磷剂，配好后供给反应器(即热 解炉)，在氮气环境中于350℃—480℃条件下使TBP分解，产生的大量强腐蚀性 的含磷化合物转变成稳定的焦磷酸钙，分离出反应器作为二次废物处理。而热 解气体与煤油汽化气体燃烧后产生的尾气经净化处理排入大气，从而达到减容 的目的。

在热解过程中，Ca(OH)₂与TBP的反应方程为：

2(C₄H₉O)3PO+2Ca(OH)₂＝Ca₂P₂O₇+6C₄H₈+5H₂O

中国原子能研究院在2002年提出了低放有机废液乳化液配方，并开展了冷 热试工作。但乳化液无规律破乳、粘度大、含水率高(＞15％总质量比)的特性， 在配制和输送过程中会存在较严重的粘壁现象。中国辐射防护研究院在八九十 年代开展低放有机废液热解研究中采用Ca(OH)₂在有机废液溶剂中的悬浮液方 式，存在沉淀速度快、易分相等问题。德国Nukem公司初期采用Ca(OH)₂在有机 废液溶剂中的悬浮液，后期则改为Ca(OH)₂在废有机溶剂和水的乳化液中的悬浮 液，最终在比利时投入热运行的是为Mg(OH)₂固磷剂在废有机溶剂和水的乳化液 中的悬浮液，德方悬浮液同样存在沉淀速度快的问题。

发明内容

本发明解决了上述现有技术存在的技术问题，提供一种模拟低放有机废液 热解焚烧悬浮液配方及其制备方法。

本发明包括一种模拟低放有机废液热解焚烧悬浮液配方，其特征在于：包 括A组分、B组分和C组分；其中，

A组分为模拟低放有机废液，包含体积比20～30％的磷酸三丁脂、70～78％ 的航空加氢煤油和0～2％的磷酸二丁脂；

B组分为氢氧化钙悬浮液，包含质量比25～30％的固磷剂氢氧化钙，32～40％ 的活性剂和30～40％的去离子水；

C组分是添加剂为分析纯碳酸镁；

A组分中的磷酸三丁酯与B组分中氢氧化钙的摩尔质量比不低于1.208；

B组分中无离子水占A、B、C混合后的总质量比小于15％。

本发明所述的一种模拟低放有机废液热解焚烧悬浮液配方，其特征在于： 所述活性剂为一种表面活性剂或多种表面活性剂的混合物。

本发明所述的一种模拟低放有机废液热解焚烧悬浮液配方，其特征在于： 所述活性剂为雕牌洗洁精。

本发明所述的一种模拟低放有机废液热解焚烧悬浮液配方，其特征在于：

所述A组分中包含体积比26.55％的磷酸三丁脂、73.23％的航空加氢煤油和 0.12％的磷酸二丁脂；

所述B组分中包含质量比27％的固磷剂氢氧化钙、35％的活性剂和38％的去 离子水；

所述C组分中为分析纯碳酸镁。

本发明包括一种模拟低放有机废液热解焚烧悬浮液配方的制备方法，其特 征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤1，配置A组分；先量取体积比26.55％的磷酸三丁脂，再将量取73.23％ 的航空加氢煤油混合到磷酸三丁酯中，搅拌10min，之后将磷酸二丁脂按体积比 为0.12％与磷酸三丁酯和煤油的混合溶液混合，待用；

步骤2，配置B组分；先将质量比27％的固磷剂氢氧化钙与38％的无离子水 混合后，搅拌10min，再将35％的活性剂加入正在搅拌的石灰乳中，再搅拌10min， 待用；

步骤3，模拟废液悬浮液配制；边搅拌边将步骤2配置好的B组分缓慢倒入 正在搅拌的模拟低放有机废液A，搅拌30min，配成均匀稳定的悬浮液；

步骤4，对配置好的均匀稳定的悬浮液进行检测；在当配置好的悬浮液稳定 时间小于1.5h的条件下，添加C组分添加剂，直至稳定时间大于1.5h为止，C 组分用量小于A组分质量比的0.5％。

本发明所述的一种模拟低放有机废液热解焚烧悬浮液配方的制备方法，其 特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤1，配置A组分；分别取体积1327.5ml的磷酸三丁脂、3.6215ml的航 空加氢煤油和0.06ml的磷酸二丁脂，混合均匀后，待用；

步骤2，配置B组分；称取21.6g氢氧化钙与30g无离子水混合后，加入 28g活性剂，搅拌10min后，待用；

步骤3，模拟废液悬浮液配制；取配制完的A组分200g放入500ml烧杯中， 利用电动搅拌器搅拌，转速450r/min；将配置好的B组分缓慢倒入正在搅拌的 模拟低放有机废液A，继续搅拌30min，配成均匀稳定的悬浮液；

步骤4，对配置好的均匀稳定的悬浮液进行检测；在当配置好的悬浮液稳定 时间小于1.5h的条件下，添加添加剂碳酸镁，直至稳定时间大于1.5h为止。

本发明所述一种模拟低放有机废液热解焚烧悬浮液配方克服了现有技术的 缺陷，根据配方配制的悬浮液稳定性好、沉淀量少、粘度小、易于输送，配方 中的活性剂、固磷剂均为国产，避免了引进国外技术的壁垒问题。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行进一步描述。

本发明提供一种模拟低放有机废液热解焚烧悬浮液配方，包括A组分、B组 分和C组分；其中，A组分为模拟低放有机废液，包含体积比20～30％的磷酸三 丁脂、70～78％的航空加氢煤油和0～2％的磷酸二丁脂；B组分为氢氧化钙悬浮 液，包含质量比25～30％的固磷剂氢氧化钙，32～40％的活性剂和30～40％的去 离子水，其中活性剂为雕牌洗洁精；C组分是添加剂为分析纯碳酸镁。

本发明所述一种模拟低放有机废液热解焚烧悬浮液配方需要满足以下关键 指标：第一，A组分中的磷酸三丁酯与B组分中氢氧化钙的摩尔质量比不低于 1.208；第二，B组分中无离子水占A、B、C混合后的总质量比小于15％；第三， 悬浮液粘度＜10mPs·s；第四，稳定时间＞1.5h；第五，悬浮液分相后，重新 搅拌可以恢复初始配制状态。

本发明的优选技术方案为：所述A组分中包含体积比26.55％的磷酸三丁脂、 73.23％的航空加氢煤油和0.12％的磷酸二丁脂；所述B组分中包含质量比27％的 固磷剂氢氧化钙、35％的活性剂和38％的去离子水；所述C组分中为分析纯碳酸 镁。

上述模拟低放有机废液热解焚烧悬浮液配方的制备方法包括以下步骤：

步骤1，配置A组分；先量取体积比26.55％的磷酸三丁脂，再将量取73.23％ 的航空加氢煤油混合到磷酸三丁酯中，搅拌10min，之后将磷酸二丁脂按体积比 为0.12％与磷酸三丁酯和煤油的混合溶液混合，待用；

步骤2，配置B组分；先将质量比27％的固磷剂氢氧化钙与38％的无离子水 混合后，搅拌10min，再将35％的活性剂加入正在搅拌的石灰乳中，再搅拌10min， 待用；

步骤3，模拟废液悬浮液配制；边搅拌边将步骤2配置好的B组分缓慢倒入 正在搅拌的模拟低放有机废液A，搅拌30min，配成均匀稳定的悬浮液；

步骤4，对配置好的均匀稳定的悬浮液进行检测；在当配置好的悬浮液稳定 时间小于1.5h的条件下，添加C组分添加剂，直至稳定时间大于1.5h为止，C 组分用量小于A组分质量比的0.5％。

以下为具体实施例，对本发明所述制备方法给予进一步说明：

步骤1，配置A组分；分别取体积1327.5ml的磷酸三丁脂、3.6215ml的航 空加氢煤油和0.06ml的磷酸二丁脂，混合均匀后，待用；

步骤2，配置B组分；称取21.6g氢氧化钙与30g无离子水混合后，加入 28g活性剂，搅拌10min后，待用；

步骤3，模拟废液悬浮液配制；取配制完的A组分200g放入500ml烧杯中， 利用电动搅拌器搅拌，转速450r/min；将配置好的B组分缓慢倒入正在搅拌的 模拟低放有机废液A，继续搅拌30min，配成均匀稳定的悬浮液；

步骤4，对配置好的均匀稳定的悬浮液进行检测；在当配置好的悬浮液稳定 时间小于1.5h的条件下，添加添加剂碳酸镁，直至稳定时间大于1.5h为止。

悬浮液测试数据，用水量小于12％，稳定时间大于1.5h，粘度1.24～ 1.46mPs·s，悬浮液分相后，重新搅拌可以恢复初始配制状态。按照模拟低放 有机废液悬浮液配方配制的悬浮液的指标，满足技术指标要求。

以下三个表格中所示三个实施例均满足上述悬浮液测试数据：

上面对本发明的实施例作了详细说明，上述实施方式仅为本发明的最优实 施例，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识 范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。