放射性污染廢舊金屬去污方法

當(dāng)前放射性污染廢舊金屬物品的去污方法主要有:金屬物件表面化學(xué)去污和金屬熔煉去（污法

（1）化學(xué)表面去污法

化學(xué)表面去污是通過化學(xué)試劑對金屬表面的污染物進行化學(xué)反應(yīng)，使之達到清除污染物的方法?；瘜W(xué)去污法對幾何形狀簡單的部件面的污染較為有效，且一般只適用于處理小的物件

H對于浸取塔中的管道及閥門而言，在長期的運過程中金屬內(nèi)表面會受到工藝介質(zhì)不同程度的腐蝕作用，且有相當(dāng)數(shù)量的鈾污染物滯留在的微孔中，化學(xué)去污很難達到在一般條件下再利用的水平。并且化學(xué)去污會產(chǎn)生大量放射性廢液和污渣，對環(huán)境造成污染，所以化學(xué)去污法受到較大的限制

（2）金屬熔煉去污法

金屬熔煉去污是通過將放射性污染的金屬（如:碳鋼、不銹鋼、銅、鋁、鎳等）經(jīng)過簡單的去污預(yù)處理，再將其放入電弧爐或感應(yīng)爐中進行熔煉，通過加入造渣劑和氧化劑使其與金屬材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，把存在于金屬中的放射性核素絡(luò)合到渣中，達到降低金屬材料中鈾殘留量的方法。該去污法具有較大的減容系數(shù)，并且可大大降低金屬材料中的鈾殘留量。該方法適用于大宗廢舊金屬的去污處理

金屬熔煉去污法與化學(xué)去污法相比，具有如下優(yōu)點:

①污染金屬廢物的減容效果非常顯著

②金屬基材可以有效清除放射性核素，達到較徹底去污的目的；

③殘留在熔煉金屬中的污染物較均勻分布在金屬基材（錠）中

④易于用譜儀測量技術(shù)對金屬熔煉的中間產(chǎn)物進行精確的測量，分析其放射性和組分有益于日后合理地利用這些金屬材料

⑤經(jīng)處理的金屬可進行再循環(huán)，用作制造企業(yè)內(nèi)部的設(shè)備和配件，以及制造放射性廢物容器、屏蔽設(shè)備等。

因此，金屬熔煉去污法得到各方面認(rèn)可，在世界上得到廣泛應(yīng)用。

我國在核工業(yè)系統(tǒng)建立了中核鈾礦冶放射污染金屬熔煉處理中心，該中心是我國目前唯一從事鈾污染金屬熔煉去污處理及再循環(huán)利用的企業(yè)，在技術(shù)熔煉方面取得了一定進展。

（1）熔煉去污簡要工藝流程

污染金屬熔煉工藝過程分為:熔化、氧化、還原、出鋼四個階段。具體為:首先對廢金屬（碳鋼或不銹鋼）進行分檢、分解切割后投入電弧爐或感應(yīng)爐，同時添加助熔劑進行熔煉，中間進行取樣檢測，根據(jù)分析結(jié)果及用戶的需求，采取不同的熔煉步驟。

第一步:熔化期形成熔渣（Ca-Mn-Si系，通過對熔煉金屬（鋼材）成分和核素含量化學(xué)分析，未達到解控標(biāo)準(zhǔn)的金屬（鋼材），可以根據(jù)核系統(tǒng)內(nèi)部的需求，直接鑄造成顎式破碎機的齒板、斗式挖掘機的挖斗斗齒、礦車輪、球磨機鋼球、機械設(shè)備的襯板等備品、備件，供鈾礦山和水冶加工廠使用

第二步:再熔煉，在鋼中鈾核素含量未達到解標(biāo)準(zhǔn)時，先澆注成鋼錠（每錠重500kg）再與非含鈾廢舊金屬（鋼材）一起配爐熔煉，使其鋼中鈾核素含量滿足控制要求，按照產(chǎn)品的材質(zhì)要求澆注加工成產(chǎn)品。如:整體型放射性廢物桶、200L水泥固化桶的桶蓋，屏蔽容器，手套箱的防護門等供核放射性廢物儲存和相關(guān)放射性工作單位使用。

（2）金屬熔煉去污效果及熔煉廢物

①金屬熔煉去污效果

熔煉過程中熔劑起到了極為重要的作用，可濃集與清除鋼水中的雜質(zhì)。放射性核素和其他非金屬夾雜物一樣，當(dāng)它們化合成為熔渣時，在鋼水的溫度下成為液體狀態(tài)，很容易聚集在一起與鋼水分離。為了使熔劑起到熔融去污的作用，就必須使熔劑具有一定的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)，熔劑的化學(xué)性質(zhì)中主要看氧化性（或還原性）和堿度，物理性質(zhì)中主要看黏度。一般熔劑成分的組成是CaO:55%～65%、MnO:5%～10%、CaF2:8%～12%、SiO₂:10%～15%、Al₂O₃:2%～4%，粉狀顆粒比塊狀的效果要好。由于熔劑的化學(xué)作用和機械的包裹作用，大部分的a放射性核素被固定在熔渣中被清除到爐外。

金屬熔煉去污處理效果十分明顯。接收時污染碳鋼的表面污染水平為4～25Bq/cm²，經(jīng)熔煉去污后，其表面污染水平降至6×10-4和1.6×10-2Bq/cm2，碳鋼中鈾放射性比活度也降至<1Bqg，符合IAEA中RS-G-1.7《排除豁免和解控概念的應(yīng)用》提出的解控水平以下，完全可供鈾礦山和水冶廠內(nèi)部循環(huán)使用。

②金屬熔煉廢物

廢舊金屬熔煉過程產(chǎn)生的廢物主要有:熔渣，噸鋼水的熔渣平均產(chǎn)生率在4%～5%，最高可到8%，熔渣外觀呈玻璃狀，較脆，具有放射性，熔渣須裝入鋼桶送到專門的處置場；煙塵，熔煉煙塵通過旋風(fēng)除塵器、布袋除塵器及其他高效粒子過濾器進行收塵，過濾收集的塵埃定期清理裝桶，同樣需要送到專用的廢物處置場

假設(shè)年處理放射性污染廢金屬規(guī)模為2500t，則熔渣產(chǎn)生量為100～125ta，煙塵產(chǎn)生量約為25t/a。

（3）金屬熔煉去污技術(shù)發(fā)展前景

中核鈾礦冶放射性污染金屬熔煉處理中心通過幾年的金屬熔煉去污實踐，到目前為止，已在國內(nèi)的鈾礦冶、鈾濃縮、元件制造、核電海軍等20多個單位和部門，總共回收熔煉處理了數(shù)萬噸的放射性污染廢舊鋼鐵，以及相當(dāng)數(shù)量的不銹鋼材等，這些去污后的金屬材料成功應(yīng)用到核相關(guān)企業(yè)，既解決了廢舊金屬的放射性污染問題，又解決了企業(yè)需求，同時也消除了環(huán)境隱患，取得較好的社會效益和一定的經(jīng)濟效益

今后隨著我國大量核設(shè)施的退役，將會有更大數(shù)量的放射性污染廢舊金屬設(shè)備器材產(chǎn)生，屆時將需要更大規(guī)模的放射性污染廢舊金屬熔煉去污產(chǎn)業(yè)予以適應(yīng)。如能進一步降低熔煉后金屬中放射性核素含量和輻射水平，則可以進一步擴大應(yīng)用范圍，使有限的金屬資源回歸社會，更好地服務(wù)于社會。

鈾礦勘探開采過程產(chǎn)生的廢舊設(shè)備（如鉆塔鉆機、鑿巖機、罐籠、鋼軌等），鈾礦選冶過程產(chǎn)生的廢舊設(shè)備（如選礦機、破磨機，浸出塔，濃密機，離子交換、萃取設(shè)施，煅燒干燥設(shè)備等），核燃料循環(huán)系統(tǒng)的鈾轉(zhuǎn)化、濃縮、元件制造、后處理過程產(chǎn)生的一系列廢舊設(shè)備還有相關(guān)科研院所產(chǎn)生的廢舊實驗設(shè)備、裝等，都受到了不同程度的放射性污染。造成它們污染的主要是鈾礦物、鈾化學(xué)濃縮物、鈾氟化物、鈾氧化物等的溶液、物料及形成的各種絡(luò)合體，以及含钚化合物和大量人工放射性核素等。

鈾礦勘探開采和核燃料循環(huán)各個環(huán)節(jié)所致放射性污染的性質(zhì)和程度雖然各有不同，但都必須進行嚴(yán)格的去污處理和嚴(yán)加控制。防止污染廢舊金屬流入社會污染環(huán)境、危害公眾安全 。

去污方法很多，包括機械-物理法（圖1、圖2）、化學(xué)法（圖3）、電化學(xué)法（圖4）、熔融法（圖5）、生物法等等。

選擇去污技術(shù)時需綜合考慮其適用的介質(zhì)和特征、去污中產(chǎn)生的廢物量和廢物的管理問題、去污性能、費用、操作安全性等 。

圖3 （a、b）日本核電公司的化學(xué)去污和電解去污裝置

《港口環(huán)境放射性污染監(jiān)測與防治》詳細(xì)分析了放射性污染來源及其對環(huán)境和人類造成的危害，重點介紹了港口環(huán)境放射性污染的監(jiān)測技術(shù)與方法、放射性污染的洗消技術(shù)，具有較強的知識性、實用性和可操作性。

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