技术摘要：
本申请公开了一种高放废物的固化方法，包括以下步骤：1)将花岗岩粉体和锕系废物粉体混合后加入无水乙醇进行研磨，得到混合物；2)对所述混合物进行干燥，得到干燥的混合粉体；3)将所述混合粉体置于石墨模具中，利用放电等离子烧结装置进行烧结，达到设定的烧结温度后按  全部
背景技术：
核能利用的过程中，会不可避免地产生大量放射性废物。其中，高放废物具有半衰 期长、放射性强、生物毒性大、核素种类繁多、释热率高等特点，加大了放射性废物处理与处 置的难度。 现有技术中有通过高温固化的方式来固化高放废物，其制备方法主要为高温固相 法、微波烧结法等，这些方法在合成过程中存在耗时长、工艺复杂等缺点。
技术实现要素：
本发明针对上述问题，克服至少一个不足，提出了一种高放废物的固化方法。 本发明采取的技术方案如下： 一种高放废物的固化方法，包括以下步骤： 1)将花岗岩粉体和锕系废物粉体混合后加入无水乙醇进行研磨，得到混合物； 2)对所述混合物进行干燥，得到干燥的混合粉体； 3)将所述混合粉体置于石墨模具中，利用放电等离子烧结装置进行烧结，达到设 定的烧结温度后按照预设的保温时间进行保温，保温完成后冷却，得到花岗岩固化体。 花岗岩是一种由石英、钾长石、云母等矿物组成的天然岩石，其质地坚硬，难以被 侵蚀，即使含天然放射性核素的花岗岩也能稳定存在上亿年，将花岗岩作为高放废物的固 化基材是一个很好的选择。放电等离子烧结装置具有升温速率快，烧结温度高，烧结气氛可 控，烧结压力可控等优势。放电等离子烧结法是一种具有重要的使用价值和广泛的工业应 用前景的烧结方法。本申请以花岗岩粉体为固化基材并通过放电等离子烧结装置进行烧 结，这种方式具有工艺过程简单、节能环保、耗时少、安全可靠等特点，所得的花岗岩固化体 基质均匀且具有较高体积密度，本申请的固化方法具有良好的工业应用前景。 于本发明其中一实施例中，花岗岩粉体和锕系废物粉体的质量比为(9～20)：1。 于本发明其中一实施例中，步骤2)中的干燥方式为：在常温下通风干燥0.5h～2h。 于本发明其中一实施例中，所述烧结温度为500℃～1700℃；所述保温时间为1min ～10min。 烧结温度具体可为900℃～1500℃，更具体为1000℃～1300℃；保温时间具体可为 3min或6min。 于本发明其中一实施例中，所述冷却的步骤为；以50～200℃/min的降温速率降温 至100℃～300℃。 更具有的冷却步骤为：以60～150℃/min的降温速率降温至100～200℃。实际操作 时，优选水冷方式进行冷却。 于本发明其中一实施例中，步骤3)的烧结过程在10MPa～60MPa的环境下进行。 4 CN 111584114 A 说　明　书 2/6 页 更进一步的，施加的压强为20MPa～40MPa。 于本发明其中一实施例中，所述花岗岩粉体的制备步骤为： 将大块花岗岩破碎，得到小块花岗岩； 将小块花岗岩用去离子水或无水乙醇清洗并干燥，得到干燥的小块花岗岩； 将干燥的小块花岗岩用粉碎机粉碎至200目。 实际运用时，为了方便粉碎机粉碎操作，小块花岗岩的长度小于等于3cm。 于本发明其中一实施例中，所述大块花岗岩通过破碎装置进行破碎，得到所述小 块花岗岩，所述破碎装置包括： 两端开口且水平设置的破碎管，破碎管中部的上侧壁具有进料口，破碎管的下侧 壁具有多个筛选孔； 两个破碎机构，分别位于破碎管的两侧，各破碎机构均包括第一伸缩元件、圆盘以 及多个电镐，所述电镐安装在圆盘上，所述伸缩元件的活塞杆与圆盘固定，伸缩元件用于推 动圆盘在破碎管中移动； 封闭机构，位于所述进料口的上方，所述封闭机构包括第二伸缩元件以及封闭盖， 所述第二伸缩元件的活塞杆与封闭盖固定，用于带动所述封闭盖打开或遮盖所述进料口； 振动电机，固定在所述破碎管的外侧壁； 收集箱，位于所述破碎管的正下方，用于接收穿过筛选孔的小块花岗岩。 破碎装置的工作原理：两个破碎机构的圆盘分别内套在破碎管的两端，第二伸缩 元件带动封闭盖上移打开进料口，将大块花岗岩通过进料口投入破碎管内，第二伸缩元件 带动封闭盖下移遮盖进料口，两个第一伸缩元件驱动两个圆盘相互靠近，压紧花岗岩，电镐 工作，对大块花岗岩进行敲碎操作，通过振动电机能够带动破碎管振动，方便小块花岗岩从 筛选孔中掉落至收集箱。 作为优选，圆盘与破碎管的内侧壁之间的间隙小于等于1cm。 作为优选，电镐均布在圆盘上。进一步的，电镐由内到外分为多组，每组电镐绕圆 盘的轴线均匀分布。 于本发明其中一实施例中，所述第一伸缩元件和第二伸缩元件均为液压缸；所述 破碎装置还包括： 机架，所述破碎管、破碎机构以及封闭机构均安装在机架上，所述第一伸缩元件转 动安装在机架上，第一伸缩元件的外侧壁具有外齿； 驱动电机，安装在机架上，驱动电机的输出轴固定有齿轮，所述齿轮与所述外齿啮 合，驱动电机用于驱动所述第一伸缩元件往复转动。 通过齿轮和外齿的配合，驱动电机能够带动第一伸缩元件往复转动，从而能够改 变电镐的位置，方便更好的进行破碎操作。 于本发明其中一实施例中，所述封闭盖包括本体以及位于本体下方的弧形凸部， 弧形凸部与本体之间形成有限位台阶，所述弧形凸部用于伸入所述进料口，且弧形凸部伸 入所述进料口后，弧形凸部的弧形外侧壁与破碎管的内侧壁相适配，形成完整的筒状结构。 限位台阶与破碎管的外侧壁抵靠，用于限定封闭盖的位置。弧形凸部的弧形外侧 壁与破碎管的内侧壁相适配，能够形成完整的筒状结构，这种结构能够有效防止封闭盖与 圆盘发生干涉现象。 5 CN 111584114 A 说　明　书 3/6 页 本发明的特点和有益效果是： 1)本发明采用天然花岗岩作为固化基材。花岗岩是一种天然岩石，它由石英、钾长 石、云母等多种矿物组成，具有质地坚硬，难以被侵蚀等特点，即使是含天然放射性核素的 花岗岩也能稳定地存在上亿年。因此，花岗岩是一种具有潜能的高放废物的固化基材。 2)本发明采用放电等离子烧结的方法。放电等离子烧结具有烧结气氛可控，升温 速率快，烧结温度高，烧结压力可控等优势，是一种具有重要的使用价值和广泛的工业应用 前景的烧结方法。 3)本发明采用的高放废物固化方法具有工艺过程简单、节能环保、耗时少、安全可 靠等特点，所得的花岗岩固化体具有较高体积密度及基质均匀的特点。本发明的固化方法 具有良好的工业应用前景。 附图说明： 图1是实施例1花岗岩固化体XRD测试结果图； 图2是实施例2花岗岩固化体XRD测试结果图； 图3是实施例3花岗岩固化体XRD测试结果图； 图4是破碎装置的示意图； 图5是破碎机构的示意图。 图中各附图标记为： 1、破碎管；2、进料口；3、筛选孔；4、破碎机构；5、第一伸缩元件；6、圆盘；7、电镐；8、 封闭机构；9、第二伸缩元件；10、封闭盖；11、收集箱；12、驱动电机；13、齿轮；14、振动电机； 15、本体；16、弧形凸部；17、限位台阶。