铀矿冶放射性污染金属熔炼去污及再生利用.pdf

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1、第30卷第2期铀矿冶Vo1．30No．22011年5月URANIUMMININGANDMETALLURGYMay2011铀矿冶放射性污染金属熔炼去污及再生利用陈安全(湖南核T业宏华机械有限公司，湖南衡阳421004)摘要：从去污机制、方式选择、特点几方面介绍铀矿冶放射性污染金属去污的一种主要方法——熔炼法。以中核铀矿冶放射性污染金属熔炼处理中心1O多年处理放射性污染金属的实践，论述了熔炼法处理放射性污染金属达到的效果：表面污染水平为4～48Bq／cm的污染金属，经处理后降至0．004～0．016Bq／cm，其金

2、属中放射性比活度<1Bq／g，低于IAEARS—G1．7《排除豁免和解控概念的应用》提出的解控水平值，完全可供矿山及系统内部生产循环利用。关键词：铀矿冶；熔炼去污；再生利用中图分类号：TI944文献标志码：A文章编号：10008063(2011)02—0095-05在铀矿开采和水冶生产、退役治理、科研各个集中处理和处置。阶段，都将产生大量的污染废旧钢铁设备、设施、目前，国内外主要采用工业垃圾掩埋储存、化零件，如：反应容器(搅拌槽、萃取塔、贮存罐)，核学表面去污和金属熔炼去污等方法对废旧金属进原料桶、管道、阀门，

3、破损的仪器、仪表及丁具等。行处置。为了降低金属的放射性物质比活度和表面污染水掩埋储存处理不仅浪费资源，而且费用高(1平，需要清洁解控，使之便于处置和供再生利用。m。处理费用将近数万元)，这是因为要降低掩埋初步调查的铀矿冶工艺过程放射性污染金属处理对环境的潜在危险，必须建立一套完整的管平均产生率情况见表1l】j。理系统和长时间的检测。化学表面去污对几何形状简单的部件的表面表1铀矿冶工艺过程的污染金属产生情况污染较为有效，但对萃取塔中的管道及阀门等去污的效果就不尽人意。在长期的运行过程中金属内表面会受到工艺介质不同

4、程度的腐蚀作用，将有相当量的铀污染物滞留在膜的微孔中，化学去污很难达到在一般条件下再利用的水平。金属熔炼去污技术具有很大的减容系数，并且选用适当的熔剂和熔炼T艺去污后，可大大降低金属锭和再生产品的铀残留量。同时，能够有效降低资源和能源消耗，减少废弃物对环境的影响。1熔炼去污技术废旧金属的a表面污染水平为0．8～25Bq／cm，{3表面污染水平为0．8～66Bq／cm。污1．1熔炼去污机理染核素主要为船‘U、U、。Ra、∞。Th、“Pb、熔炼去污的过程是：把被放射性污染的金属。Po。金属的储存堆积极易发生丢失，流

5、入社会(如：碳钢、不锈钢、铜、铝、镍等)经过预处理，再放将造成环境污染，危害公众健康和安全，同时其社置于电弧炉或感应炉中进行熔炼，通过加入造渣会影响也是非常严重的，需要专业化和规范化的剂和氧化剂等进行化学反应造渣。同时，通过一收稿日期：2O10—12—10作者简介：陈安全(1951一)，男，湖南衡阳人，研究员级高级T程师，从事材料冶金及熔炼去污的试验研究工作。96铀矿冶第3O卷定的工艺手段把存在于金属中的放射性核素络合器、手套工作箱的防护门等核工业系统内部产品。到渣中，而少部分核素则均匀地分布在基体金属1．2熔

6、炼去污技术的优点中，熔渣在熔化过程中被扒除，金属则可变为较纯概括地说，熔炼去污技术有以下优点：1)与其的金属及合金材料，在符合国家有关清洁解控标他处理方法相比，废物的体积显著减少；2)金属基准规定的范围内得到再生利用。材得以去污；3)残留的污染在熔炼金属的中间产铀在熔炼过程中，能否有效进入熔渣，主要取物(如锭)中均匀分布；4)易于用光谱测量技术对决于金属铀和基体金属的氧化物形成的自由能差金属的中间产物进行精确而可靠的放射性测量和值和化学反应平衡常数(K)值的大小。分组，有益于日后更好应用这些材料；5)经处理的在

7、熔炼过程中，金属(M)和铀氧化物间可能金属可再循环，可用作制造铀矿冶设备配件及废发生下列氧化还原反应：物容器的结构原材料、屏蔽设备和其他在核循环，2M+UO22MO+U。中的产品等；6)熔炼去污技术未来的发展还可以化学反应平衡常数(K)为：K+[U]·处理一些复杂的部件，而事先不需要对待处理的[Mo]。／[M]。·[UO]一exp[一(2AG(MO)一放射性污染金属进行分类。2△G(U0))／R丁{，1．3熔炼方式选择式中：AG为氧化物形成自由能，J／tool；R为普适目前，国内外处理放射性污染金属应用的熔气体

8、常数，8．28×10J／(tool·K)；T为温度，K。炼方式一般有感应炉熔炼、电弧炉熔炼、等离子弧当K>1时，熔炼达不到去污目的；只有熔炼等方式。如德国SiempeIkampFoundry熔K<1时，铀才能以氧化物形式存在，并被熔剂提炼厂和Saclay公司采用感应炉熔炼，中核铀矿冶取络合进入熔渣。放射性污染金属熔炼处理中心采用电弧炉和中频在熔炼过程中熔剂起到了极为重要的作用，感应炉分