用硼控制处理核电站废液的方法技术

本发明专利技术涉及核电站含硼液态废物排放的综合处理。处理核电站含硼核废液的方法包括在硼酸盐溶液中引入带有沉淀硼酸钙及其与母液分离的硝酸钙，使用带有阳离子交换膜和阴离子交换膜的电渗析器进行电渗析，获得硼酸和氢氧化钠和氢氧化钾溶液。作为钠和钾盐的初始硼酸盐溶液含有它们的硝酸盐和硫酸盐。将硝酸钙引入初始硼酸盐溶液中以获得硼酸盐和硫酸钙的共同沉淀物。通过用硝酸溶液处理硼酸盐和硫酸钙的总沉淀物并从硼酸钙溶液中分离出硫酸钙沉淀物来获得硼酸。用硝酸处理硼酸钙溶液，形成硼酸沉淀和硝酸钙溶液。分离并干燥硼酸沉淀物。对母液进行电渗析处理，得到硝酸和氢氧化钠和氢氧化钾的溶液。

Treatment of nuclear power plant waste liquid by boron control

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用硼控制处理核电站废液的方法本专利技术属于综合处理核电站的含硼废液，在核电站或水-水型动力(反应)堆运行期间形成，可用于分离硼酸和硝酸以及氢氧化钠和氢氧化钾，以便在核电站的工艺循环中重复使用。在核电站产生的液态放射性废物(液态放射性废物)中，最难处理的是残液。这种废物是钠盐和钾的高盐硝酸盐溶液，含有硼酸盐和过渡金属盐形式的设备腐蚀产物，还有用于去污和倒入各种排水溶液中的试剂。在它们失活后，将溶液送去蒸发并转移到熔体中，随后储存。不可能完全处理这些废液。已知一种用硼控制处理核电站废液的方法(见专利201076，俄罗斯联邦，国际专利分类5G21F9/08,1994)，包括废物蒸发，形成的含硼浓缩物的结晶，与母液分离，溶解，超过滤所得溶液，使其通过离子选择过滤器，以硼酸和酸结晶的形式蒸浓至80-250克/公升。硼酸的产率不超过84％，杂质含量为10-2-10-3重量％。该方法的主要缺点是进行蒸浓操作的能量消耗太大，硼酸提取不充分，以及需要对所得溶液进行再净化。该方法仅回收硼酸，这导致形成大量的待处理废物。还已知一种作为原型的用硼控制处理核电站含有钠和钾盐的废液的方法(见专利7323613美国，国际专利分类G21F9/06,9/20，G21C1/00，B01D61/42(2006.01)，2008)，该方法包括包括单独收集pH值小于5.5，不含硼酸的酸性废物，以及pH值大于5.5的含有硼酸盐的碱性废物，将它们浓缩和搅拌，硼酸钠在pH为8.0-10.1时结晶，与母液分离，用钙盐或镁盐，优选硝酸钙或氯化镁处理该溶液，并分离所得的钙或镁的硼酸盐沉积物。然后，溶解硼酸钠沉淀物至溶液浓度为20-25克/公升，并在具有阳离子交换和阴离子交换膜的电渗析器中进行电渗析，以制备浓度为0.1-60克/公升的硼酸溶液和浓度为150克/公升的氢氧化钠溶液。在电流强度为0.2-45A和电压为5-55V时进行电渗析。已知方法有以下缺点。仅回收硼酸和氢氧化钠，不处理不含硼盐的高盐母液，这导致待处理的废物增加。该方法的缺点包括得到自用的硼酸溶液和低浓度的氢氧化钠溶液，这限制了它们再次利用的可能性。该方法的缺点还有钠离子浓度低，电阻高的硼酸钠溶液电渗析时能量消耗过高，在电渗析时要求的高电流和高电压。本专利技术想要达成的技术结果是，在加工含盐量高的核电站的复杂废液中，获得更多的产品，包括商业硼酸，以及硝酸和氢氧化钠和氢氧化钾的浓缩溶液，适用于核电站的循环操作。技术结果是在降低该方法的能量消耗时，减少堆积和待处理的有害废物。达成的技术结果是，用硼控制处理核电站含有钠和钾盐的废液的方法包括在硼酸钙溶液中引入硝酸钙，硼酸钙沉淀并与母液分离，使用具有阳离子交换和阴离子交换膜的电渗析器进行电渗析，根据本专利技术，制备硼酸和氢氧化钠和氢氧化钾溶液，作为钠盐和钾盐的初始硼酸盐溶液含有它们的硝酸盐和硫酸盐，将硝酸钙引入初始硼酸盐溶液中以获得硼酸盐和硫酸钙的混合沉淀物，通过用硝酸溶液处理硼酸盐和硫酸钙的混合沉淀物，从硫酸钙溶液中分离硫酸钙沉淀物，制备硼酸，之后，用硝酸处理硼酸钙溶液，形成硼酸沉淀和硝酸钙溶液，分离并干燥硼酸沉淀物，直接对母液进行电渗析，得到硝酸和氢氧化钠和氢氧化钾溶液。达成的技术结果还有在pH为9.3-11.0时将硝酸钙引入硼酸盐溶液中。达成的技术结果还有用硝酸溶液处理硼酸盐和硫酸钙的混合沉淀物，直到pH值为5-7。达成的技术结果还有在10-20℃的温度下用硝酸处理硼酸钙溶液，确保pH达到1-3。达成的技术结果还有将硼酸沉淀物分离后的硝酸钙溶液加入到初始硼酸盐溶液中。达成的技术结果是，在电渗析容器中间室中的母液VMP的体积与在阳极室和阴极室中的阳极电解液Va和阴极电解液Vk的体积之比分别等于Vмр：Va＝1：0.5-1.0和Vмр：Vk＝1：0.4-0,6,时进行电渗析，在阳极室中获得硝酸溶液，在阴极室中获得氢氧化钠和氢氧化钾溶液。在电流为1-3A，电压为4-10V时进行电渗析，这有助于实现技术效果。用含有30-35克/公升硼酸的pH为2-3的硝酸溶液洗涤硼酸沉淀物，这有助于实现技术效果。在温度不高于60℃时干燥硼酸沉淀物，这有助于实现技术效果。申请专利技术的基本特征决定了法律保护的范围，并且足以达成上述技术结果，执行功能并且与以下结果相关联。初始硼酸盐溶液中含有硝酸钠和硫酸钾，可以在电渗析溶液中获得适合再利用的硝酸和碱，从初始溶液中除去微溶性化合物形式的硫酸根离子后，例如，石膏，可用于建筑业。在初始硼酸盐溶液中引入硝酸钙可确保形成硼酸盐和硫酸钙的共同沉淀，这允许从溶液中充分分离硼化合物并清除进行电渗析的溶液中硫酸根离子。用硝酸溶液处理硼酸盐和硫酸钙，并将硼酸钙转移到溶液中，并从硼酸钙溶液中分离出硫酸钙沉淀物，可以从存在的杂质中完全分离硼化合物并确保其产品的高产率。用硝酸处理硼酸钙溶液可以得到硼酸沉淀，可以很容易地从硝酸钙溶液中分离出来。干燥经洗涤的硼酸沉淀物可以增加产物中硼酸的含量。分离出硼酸盐和硫酸钙沉淀物后得到的母液进行电渗析，可以在电流和电压较低时，可以提取高浓度的硝酸和氢氧化钠和氢氧化钾溶液，这些有用的成分可以在核电站循环操作时再次利用。上述综合特征对于实现本专利技术的技术结果是必要且充分的，包括获得更多种类的产品，包括商业硼酸和硝酸和氢氧化钠和氢氧化钾的浓缩溶液，适用于核电站的工艺循环，以及降低该方法的能源消耗和减少危险废物的储存和待处理量。在本专利技术的特定实施例中，优选以下操作和模式参数。在pH为9.3-11.0时将硝酸钙引入硼酸盐溶液中可以从溶液中完全分离出硼化合物，并且从硫酸根离子中纯化用于电渗析的溶液。在pH小于9.3或者大于11.0时引入硝酸钙导致硼酸钙的部分溶解，从而使从混合沉淀中提取的硼酸钙减少。用硝酸溶液处理硼酸盐和硫酸钙的混合沉淀物最好进行至pH为5-7，因为在该pH范围内硼酸盐化合物的溶解度最高。在硼酸盐溶液的pH小于5时，由于形成溶解度较低的硼酸，溶液中硼的产率降低。因此，获得高浓度的含硼溶液就不可能了。在硼酸盐溶液的pH大于7时，形成微溶的硼酸钙，这样就排除了分离混合沉淀物的可能性。优选用硝酸处理硼酸钙溶液确保pH达到1-3。处理硼酸钙溶液直至pH值小于1导致硝酸浪费在硼酸沉淀上。pH值大于3时，固相硼酸的产率降低。当温度为10-20℃时用硝酸处理硼酸钙溶液可以为溶液中硼酸的沉淀创造最有利的条件。温度升高到20℃以上会导致硼酸溶解度增加和产品产出率降低。在温度低于10℃时处理需要冷却溶液，而且产品的产出率不会明显提高。分离出硼酸沉淀物之后，向初始硼酸盐溶液中加入硝酸钙溶液可以减少浪费，更充分地使用试剂。当三室电渗析器的中间室中的母液Vмр的体积比和阳极电解液Va和阴极电解液Vk的体积比达到相应的比列时对母液进行电渗析，在阳极室和阴极室中，可以调节所得产物的浓度-硝酸溶液和氢氧化钠和氢氧化钾溶液。加工母液的体积与阳极电解液和阴极电解液的体积Vмр：Va＝1：0.5-1.0和V本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.处理含硼的钠盐和钾盐的核电站液体废物的方法，包括在硼酸钙溶液中引入硝酸钙，硼酸钙沉淀并与母液分离，使用带有阳离子交换膜和阴离子交换膜的电渗析器进行电渗析，制备硼酸和氢氧化钠和氢氧化钾溶液，其特征在于，初始钠和钾盐的硼酸盐溶液中含有硝酸盐和硫酸盐，将硝酸钙引入初始硼酸盐溶液中，以获得硼酸盐和硫酸钙的混合沉淀物，然后用硝酸处理硼酸钙溶液形成硼酸沉淀物和硝酸钙溶液，分离并干燥硼酸沉淀物，直接电渗析母液，得到硝酸和氢氧化钠和氢氧化钾的溶液。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170412 RU 20171125211.处理含硼的钠盐和钾盐的核电站液体废物的方法，包括在硼酸钙溶液中引入硝酸钙，硼酸钙沉淀并与母液分离，使用带有阳离子交换膜和阴离子交换膜的电渗析器进行电渗析，制备硼酸和氢氧化钠和氢氧化钾溶液，其特征在于，初始钠和钾盐的硼酸盐溶液中含有硝酸盐和硫酸盐，将硝酸钙引入初始硼酸盐溶液中，以获得硼酸盐和硫酸钙的混合沉淀物，然后用硝酸处理硼酸钙溶液形成硼酸沉淀物和硝酸钙溶液，分离并干燥硼酸沉淀物，直接电渗析母液，得到硝酸和氢氧化钠和氢氧化钾的溶液。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在pH为9.3-11.0时将硝酸钙引入硼酸盐溶液中。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，用硝酸溶液处理硼酸盐和硫酸钙的混合沉淀物，直到pH值为5-7。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在10...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·I·伊万尼科，T·A·塞德涅瓦，E·P·洛克辛，R·I·科尔尼科夫，
申请(专利权)人：原子能股份公司，科学与创新股份公司，俄罗斯科学院科拉联邦科学研究中心，
类型：发明
国别省市：俄罗斯;RU