[科普中國]-放射性污染廢舊金屬去污方法

對鈾礦勘探開采過程產(chǎn)生的廢舊設(shè)備進(jìn)行放射性污染祛除。

鈾礦勘探開采過程產(chǎn)生的廢舊設(shè)備（如鉆塔鉆機(jī)、鑿巖機(jī)、罐籠、鋼軌等），鈾礦選冶過程產(chǎn)生的廢舊設(shè)備（如選礦機(jī)、破磨機(jī)，浸出塔，濃密機(jī)，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(jìn)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1。

1.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(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，使之達(dá)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(dá)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(jìn)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(dá)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(dá)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(jìn)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(jìn)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。

2.金屬熔煉去污法簡介我國在核工業(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(jìn)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(jìn)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(jìn)行熔煉，中間進(jìn)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(dá)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(jī)的齒板、斗式挖掘機(jī)的挖斗斗齒、礦車輪、球磨機(jī)鋼球、機(jī)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(dá)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(hù)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(jī)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