專利名稱：有害廢料的封固的制作方法
發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及能封固有害廢料的可固化的組合物，具體涉及(盡管不是唯一的)封固有害廢料(包括重金屬如砷、鎳、鉻殘渣和汞以及放射性物質(zhì))的方法。
發(fā)明的背景在澳大利亞，砷和含砷組合物被廣泛地用作羊和牛的洗液，也被用作殺蟲劑。汞和含汞組合物也在澳大利亞和其它國家得到廣泛使用。隨著砷和汞化合物由于其毒性而逐步退出使用，累積了大量的含砷和汞的廢物。
在澳大利亞和其它國家，廣泛使用有機鎳和鉻以及含鎳和鉻的組合物。在金屬電鍍和陽極化處理中使用這些化合物，這些方法產(chǎn)生廢棄的鎳和鉻的殘渣，這種殘渣濃度非常高并儲存在圓筒中。這種殘渣是有害的、有毒的并累積大量的含鎳和鉻的廢物。
上述有害的廢物和有毒的組分儲存在壽命有限的圓筒中。在圓筒中的組分通常是以污染液體或淤泥的形式存在，這種液體或淤泥幾乎不可能安全地進行封固。淤泥中含有各種污染物，如圓筒的鐵銹、廢物顆粒、固體和各種液體。
放射性物質(zhì)和組分也是有害物質(zhì)。除了作為核反應(yīng)堆的燃料以外，放射性物質(zhì)還具有醫(yī)療用途和其它工業(yè)用途。例如，放射性同位素在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中診斷和治療各種疾病。在一些工業(yè)，如采礦工業(yè)中，在某些類型的儀器中使用放射源來測量，例如材料的厚度。但是，與使用放射性物質(zhì)有關(guān)的一個問題是尋找社會和環(huán)境上可接受的放射性廢物的處置方法。已提出了各種封裝或封固放射性物質(zhì)方法，隨后將其安全地封埋在地球未有人居住的區(qū)域。
將有害廢物封固在混凝土中的方法成功率較低，因為在污染物的存在下混凝土和水泥不能很好地結(jié)合。但是，混凝土或混凝土類產(chǎn)品是理想的封固物，因為混凝土堅硬、具有很長的壽命，并能在固化前進行模塑。
發(fā)明的概述本發(fā)明涉及一種方法，用這種方法可封固有害廢物或有害廢物組分，即使這種廢物污染有其它雜質(zhì)。
本發(fā)明的一個方面是提供一種封固有害廢物或其組分的方法，該方法包括將有害廢物加入可固化的組合物中形成淤漿，所述組合物包括碳酸鈣和苛性氧化鎂，隨后將淤漿固化以封固廢物或其組分。
本發(fā)明另一方面是提供一種封固選自砷、亞砷酸鈉、三氧化二砷或五氧化二砷的砷組分的方法，該方法包括向砷組分中加入硫酸鹽、鐵氯化物和/或堿性試劑以及水，形成淤漿，將該淤漿與可固化的組合物混合，該組合物包括碳酸鈣和苛性氧化鎂，使該組合物固化以封固砷組分。
發(fā)現(xiàn)如果用這種方法進行封固，幾乎沒有砷會從混凝土狀外觀的固化組合物中被浸提出來。
事實上，浸提率小于允許的5.00ppm的砷浸提率。加入淤漿中的硫酸鹽較好是硫酸鋁。堿性試劑較好是碳酸鹽，如碳酸鈣。所述鐵氯化物中含有氯化鐵。
合適的范圍包括砷組分100重量單位(如克)硫酸鹽10-80重量單位，較好約50重量單位堿性試劑(如碳酸鈣)10-80重量單位氯化鐵(如有的話) 5-50重量單位為形成淤漿，可在每100重量單位的砷組分中加入100-500重量單位的水。
本發(fā)明的另一方面提供一種封固汞或其組分的方法，該方法包括將汞或其組分加入可固化的組合物中形成淤漿，所述組合物含有碳酸鈣和苛性氧化鎂，使淤漿固化以封固汞或其組分。
發(fā)現(xiàn)如果用這種方法進行封固，幾乎沒有汞會從混凝土狀外觀的固化組合物中被浸提出來。事實上，浸提率小于允許的5.00ppm的汞浸提率。
汞廢物通常是以淤泥儲存的。汞廢物的一個來源是來自澄清絮凝器(Clariflocculator)淤泥或鹽水(Brine)淤泥。每公斤淤泥中含有100-200mg汞，以及水、塵土和其它雜質(zhì)，這些物料使之不能令人滿意地用混凝土進行封固。
該方法合適的范圍包括含汞淤泥1000g可固化的組合物 1000g水 270ml添加劑 100g本發(fā)明的另一方面提供一種封固鎳和鉻或其組分的方法，該方法包括將鎳和鉻或其組分加入可固化的組合物中形成淤漿，所述組合物含有碳酸鈣和苛性氧化鎂，使淤漿固化以封固鎳和鉻或其組分。
發(fā)現(xiàn)如果用這種方法進行封固，幾乎沒有鎳和鉻會從混凝土狀外觀的固化組合物中被浸提出來。事實上，浸提率小于允許的0.2ppm的鎳和鉻浸提率。
鎳和鉻廢物通常是以稠液或淤泥儲存的。鎳和鉻廢物的一個來源是來自金屬電鍍和陽極化處理工業(yè)。每公斤這種液體含有10mg-28,000(？)mg鎳和約10mg-200,000(？)mg鉻，以及水、塵土和其它雜質(zhì)，這物料使之不能令人滿意地用混凝土進行封固。
如有必要，可使用填料。填料可包括灰粉，但也可以用其它填料。填料可占固化組合物的10-90％，較好占40-60％。
該方法合適的非限定性范圍包括含鎳和鉻的液體 150ml可固化的組合物 300g水 400ml添加劑 100g本發(fā)明的另一方面提供一種封固放射性物質(zhì)的方法，該方法包括將放射性物質(zhì)加入可固化的組合物中形成淤漿，所述組合物含有碳酸鈣和苛性氧化鎂，使淤漿固化以將放射性物質(zhì)封固于其中。
發(fā)現(xiàn)如果用這種方法進行封固，事實上無放射性物質(zhì)會從混凝土狀外觀的固化組合物中被浸提出。另外，浸提物中的放射性活度值大大低于本底水平。
本發(fā)明封固方法特別適用于封固低至中等水平的放射性物質(zhì)，例如獨居石。較好的是，將粉末狀的放射性材料加入可固化的組合物中。較好將放射性材料或其組分研磨成粒徑為0.01微米-5.0毫米，最好為0.1微米-1.0毫米的顆粒。
可固化組合物最好還含有鉛或鉛化合物，例如氧化鉛。認為組合物中的鉛有助于吸收放射性材料的輻射。
該方法合適的非限定性范圍包括放射性材料 1000g可固化的組合物 700-2200g氧化鉛 300-1500g水 500-900ml添加劑 250-375g術(shù)語苛性氧化鎂包括鎂組合物，該組合物包括碳酸鎂和脫二氧化碳的鎂。該術(shù)語還包括經(jīng)處理(例如加熱)釋放出二氧化碳的碳酸鎂，從而形成部分煅燒的組合物。該組合物以及苛性氧化鎂的確切結(jié)構(gòu)是未知的，但是該術(shù)語包括將碳酸鎂加熱(尤其在所述的溫度范圍內(nèi))使之部分脫二氧化碳而形成的結(jié)構(gòu)。
通過處理白云石可形成碳酸鈣和苛性氧化鎂的組合物。白云石是天然的碳酸鈣鎂。真正的白云石包括約54％碳酸鈣和43％碳酸鎂。天然白云石含有各種不同類型的雜質(zhì)，包括氧化鋁、鐵和氧化硅。
白云石可具有不同百分數(shù)的碳酸鈣和碳酸鎂。例如，含有65％碳酸鈣和30％碳酸鎂的白云石被稱為低鎂白云石。相反，含有60％碳酸鎂和30％碳酸鈣的白云石被稱為高鎂白云石。
發(fā)現(xiàn)加熱白云石會釋放出二氧化碳，可控制并改變二氧化碳的釋放比例，以形成完全或部分煅燒的白云石。
如果將白云石在1500℃加熱，則所有碳酸鹽均會釋放二氧化碳，留下氧化鈣和氧化鎂的混合物。這些氧化物用作耐火材料是眾所周知的，但是這些氧化物不適合作為膠粘材料。
如果在低溫下加熱白云石，碳酸鹽不會全部分解成二氧化碳。事實上，注意到可控制加熱使碳酸鎂比碳酸鈣優(yōu)先釋放二氧化碳。
因此，在500-800℃的溫度范圍進行加熱通?？蓛?yōu)先分解碳酸鎂。
通過控制優(yōu)先分解，可使白云石分解成含苛性氧化鎂的組合物而將白云石處理可固化的組合物。
加入添加劑，如無機鹽，可強化優(yōu)先分解白云石。合適的鹽是金屬硫酸鹽，如硫酸鋁或硫酸鎂，在加熱前其加入量為0.1-5％。該鹽能優(yōu)先降低MgCO3放出二氧化碳的溫度，而實質(zhì)上不會影響CaCO3較高的放出二氧化碳的溫度。該鹽可將溫度差從100℃提高至200℃。
苛性氧化鎂宜在碳酸鎂中保留0.1-50％二氧化碳，較好保留23-28％二氧化碳。
盡管分子結(jié)構(gòu)難以得知，但是其結(jié)構(gòu)可包括碳酸鈣、氧化鎂和碳酸鎂的混合物。保留在組合物中的二氧化碳的量對各種參數(shù)(如硬度和固化速率)會產(chǎn)生影響。20-30％保留的二氧化碳對許多用途提供合適的固化速率。增加二氧化碳的保留量會降低固化速率，降低二氧化碳的保留量會提高固化速率。
還可以通過將碳酸鈣與預(yù)形成的苛性氧化鎂混合或摻混來人造制備組合物。在這種方法中，可通過加熱部分除去二氧化碳，直至達到所需的煅燒程度來制備苛性氧化鎂。
在另一種方法中，用上述方法加熱天然白云石，形成含有碳酸鈣和苛性氧化鎂的組合物，如果該天然白云石是一種貧鎂白云石(如低鎂白云石)，則可向混合物中加入附加的苛性氧化鎂。
例如，可煅燒含有65％碳酸鈣和30％碳酸鎂以及雜質(zhì)的低鎂白云石，使碳酸鎂轉(zhuǎn)化成部分煅燒的苛性氧化鎂，但是碳酸鎂中原來夾帶的2-20％二氧化碳仍基本夾帶于其中。
由于可加入苛性氧化鎂和碳酸鈣并且能改變兩者的混合比，因此能使用作膠粘劑的組合物中的摻混材料具有任何所需的預(yù)定重量或百分數(shù)。
如有必要，可改變組合物的粒徑。50-70微米、90％能通過60微米的篩網(wǎng)的合適的粒徑使組合物能用于各種用途。如有必要，可將該組合物研磨至該粒徑，這可在處理以前或處理以后進行。還可使用其它粒徑范圍，如10-1000微米。
可使用10-90％的苛性氧化鎂和90-10％的碳酸鈣，最好使用60-70％的鎂和30-40％的鈣的混合物。
例如，1噸白云石含有650kg碳酸鈣(CaCO3)和300kg碳酸鎂(MgCO3)加上5％的雜質(zhì)。碳酸鎂含有156.57kgCO2。當(dāng)除去95％CO2時，其重量損失為148.74kg。白云石的煅燒重量為851.26kg，它包括650kg碳酸鈣加入143.3kg氧化鎂和50kg雜質(zhì)(CaCO3650kg/MgO 143.43kg+7.8285kg+雜質(zhì)50kg＝851.26)。例子白云石1000kg＝煅燒前650kg CaCO3300kg MgCO3+50kg雜質(zhì)煅燒后＝650gCaCO3151.258kg苛性(MgO+7.8CO2)+所需重量的所選苛性氧化鎂+雜質(zhì)50kg可將組合物配制成干的細粉(與Portland水泥粉相似)。
組合物的另一個來源可直接來自鎂工業(yè)上的煅燒菱鎂礦和白云石。它們主要是帶氧化鈣(含量為3-18％)的氧化鎂(含量常大于90％)并含有少量(0-5％)的二氧化碳。這種工業(yè)形式的苛性氧化鎂甚至還含有僵燒的氧化鈣或僵燒的氧化鎂，盡管它不是為封固而特別煅燒的，但是它仍能用于封固加工中。
可向組合物中加入各種添加劑。一種或多種添加劑可加速形成強的膠粘劑，并有助于組合物重結(jié)晶，使之固化。在固化過程中，加入的各種填料(包括無機填料、有機填料、固體和液體填料、放射性填料、毒性填料等)可被封閉在固化基質(zhì)中。
添加劑中的一種可以是硫酸鹽，它的加入量可為0.01-20％，較好為0.01-10％。合適的硫酸鹽可包括硫酸或金屬硫酸鹽，如硫酸鎂或硫酸鋁。
另一種所需的添加劑是在組合物中作為碳酸化來源以有助于固化的添加劑。較好是能分解或反應(yīng)釋放出二氧化碳的碳酸鹽。一種合適的添加劑可以是金屬碳酸鹽，如碳酸鈉。另一種合適的添加劑包括能反應(yīng)釋放出二氧化碳的羧酸或多羧酸。碳酸鈉的另一個優(yōu)點是它能碳酸化(carbonate)可使用的任何完全氧化的填料(例如煤灰)。
其它合適的添加劑包括檸檬(citric)酸、檸檬(lemon)的酸、乙酸、羥基乙酸、草酸其它二元或多元羧酸或者其它酸化劑。檸檬酸的可能替代物包括酒石酸、水楊酸、乙二胺四乙酸(EDTA)或其它四元酸。這些添加劑的用量可為0.01-10％，較好為0.01-5％。如果添加劑是固態(tài)(如檸檬酸)，宜將其預(yù)先研磨成粉末，使之能有效地與組合物的其余組分摻混?？墒褂眯∮?50目的研磨粒徑。硫酸鋁可以是市售的水合值為14的硫酸鋁。當(dāng)然，通過適當(dāng)調(diào)節(jié)重量也可使用較高或較低水合值的硫酸鋁。
另一種酸化劑包括硫酸，它可以最多5重量％的量加入水混合物中。
在一個較好的實例中，添加劑包括硫酸鋁和檸檬酸(或等量的酸，如羥基乙酸或乙酸)。另外，可加入鹽，如氯化鈉。
可預(yù)先將添加劑混合在一起，隨后加入組合物中。預(yù)混物加入量可以例如約為3-10％或更多。看來當(dāng)使用小粒徑填料(例如小于70微米)時，預(yù)混物加入量應(yīng)較大(約10％)，當(dāng)使用大粒徑填料時，可允許加入較少預(yù)混物(如3-7％)。
如果預(yù)混物包括(a)硫酸鋁，(b)有機酸和(c)鹽，則最好(a)的量為40-80％；(b)的量為10-60％，(c)的量為1-20％。
盡管不愿受理論的束縛，但是看來組分(a)向固化組合物提供早期強度并有助于形成水鎂石(Mg(OH)2)和氫氧化鋁膠凝聚合物，兩者均有助于組合物的初始粘結(jié)?？磥?a)還能提供防水性能。
組分(b)(如檸檬酸)有助于MgO和Mg(OH)2碳酸化，使組合物重結(jié)晶成固化材料。該酸還作為配位體在填料(如金屬離子)周圍形成配合物，有助于將其封閉在固化基質(zhì)中。碳酸化可持續(xù)較長的時間，使固化材料具有耐用的強度。組分(c)有助于使組合物獲得早期強度。
較好實例的詳細描述下面將通過實施例描述本發(fā)明實例。
砷實施例1將100g亞砷酸鈉、50g硫酸鋁、20g氯化鐵、50g碳酸鈣和300ml水一起混合成淤漿并將其靜置10分鐘，此時金屬發(fā)生分層并觀察到絮凝。將該淤漿加入至可固化組合物的淤漿中，所述可固化的組合物淤漿包括400g碳酸鈣和苛性氧化鎂，400g填料(灰粉以吸收過量的水)和160g的50g硫酸鋁、100g檸檬酸和10g蘇打灰的混合物。加入水調(diào)節(jié)全部混合物的稠度，以形成可模塑的組合物，其坍落值為80-120(即與水泥漿相當(dāng))。將全部混合物倒入模具中并固化。
浸提率分析表明砷浸提出2.1ppm，遠低于5.0ppm的允許極限值。
實施例2將100g粉末砷、50g硫酸鋁、20g氯化鐵、50g碳酸鈣和300ml水一起混合成淤漿并將其靜置10分鐘，此時金屬發(fā)生分層并觀察到絮凝。將該淤漿加入至可固化組合物的淤漿中，所述可固化的組合物淤漿包括400g碳酸鈣和苛性氧化鎂，400g填料(灰粉以吸收過量的水)和160g的50g硫酸鋁、100g檸檬酸和10g蘇打灰的混合物。加入水調(diào)節(jié)全部混合物的稠度，以形成可模塑的組合物，其坍落值為80-120(即與水泥漿相當(dāng))。將全部混合物倒入模具中并固化。
浸提率分析表明砷浸提出4.1ppm，低于5.0ppm的允許極限值。
實施例3將100g三氧化二砷、50g硫酸鋁、20g氯化鐵、50g碳酸鈣和300ml水一起混合成淤漿并將其靜置10分鐘，此時金屬發(fā)生分層并觀察到絮凝。將該淤漿加入至可固化組合物的淤漿中，所述可固化的組合物淤漿包括400g碳酸鈣和苛性氧化鎂，400g填料(灰粉以吸收過量的水)和160g的50g硫酸鋁、100g檸檬酸和10g蘇打灰的混合物。加入水調(diào)節(jié)全部混合物的稠度，以形成可模塑的組合物，其坍落值為80-120(即與水泥漿相當(dāng))。將全部混合物倒入模具中并固化。
浸提率分析表明砷浸提出4.1ppm，遠低于5.0ppm的允許極限值。
實施例4將100g五氧化二砷、50g硫酸鋁、20g氯化鐵、50g碳酸鈣和300ml水一起混合成淤漿并將其靜置10分鐘，此時金屬發(fā)生分層并觀察到絮凝。將該淤漿加入至可固化組合物的淤漿中，所述可固化的組合物淤漿包括400g碳酸鈣和苛性氧化鎂，400g填料(灰粉以吸收過量的水)和160g的50g硫酸鋁、100g檸檬酸和10g蘇打灰的混合物。加入水調(diào)節(jié)全部混合物的稠度，以形成可模塑的組合物，其坍落值為80-120(即與水泥漿相當(dāng))。將全部混合物倒入模具中并固化。
浸提率分析表明砷浸提出4.1ppm，遠低于5.0ppm的允許極限值。
實施例5將100g粉末砷、50g硫酸鋁、20g碳酸鈣和150ml水一起混合成淤漿并將其靜置10分鐘，此時金屬發(fā)生分層并觀察到絮凝。將該淤漿加入至可固化組合物的淤漿中，所述可固化的組合物淤漿包括200g碳酸鈣和苛性氧化鎂，400g填料(灰粉以吸收過量的水)和100g的30g硫酸鋁、60g檸檬酸和10g蘇打灰的混合物。加入水調(diào)節(jié)全部混合物的稠度，以形成可模塑的組合物，其坍落值為80-120(即與水泥漿相當(dāng))。將全部混合物倒入模具中并固化。
浸提率分析表明砷浸提出1.0ppm，遠低于5.0ppm的允許極限值。
汞實施例6用下列方法封固來自含汞鹽水淤泥中的汞。鹽水淤泥含有100-200mg汞/kg淤泥。該淤泥還含有10-29％碳酸鈣、1-9％氫氧化鎂、10-29％氯化鈉、1-9％塵土和30-60％水。該淤泥是鹽水純化后的廢料。該淤泥是無氣味的棕色淤泥，不溶于水。其pH為11.6，比重為1.29。
在混合器中混合1kg鹽水淤泥、900g可固化組合物、270g水、50g硫酸鋁和50g檸檬酸。如有必要，加入水以形成可模塑的組合物。將混合物倒入模具中并固化。
浸提率分析表明汞的浸提小于0.01ppm，使封固的組合物能安全地不帶內(nèi)襯地廢棄(tip)儲存。
鎳和鉻實施例7將150ml未稀釋的很濃的含鎳和鉻的殘余物(含360mg鉻/升，28,000mg鎳/升)、400ml水、150g碳酸鈣和40g硫酸鋁混合在一起形成淤漿。向淤漿中加入300g碳酸鈣和苛性氧化鎂、60g硫酸鋁、34g檸檬酸、6g蘇打灰、1kg填料(電廠灰粉)和50ml水。加入水以調(diào)節(jié)全部混合物的稠度，形成可模塑的組合物。將混合物倒入模具并使之固化，以進行T.C.L.P試驗(毒性浸提步驟)。經(jīng)30天試驗后，發(fā)現(xiàn)浸提率低于0.2ppm，表示封固的產(chǎn)物可不帶內(nèi)襯地廢棄儲存。
實施例8將150ml未稀釋的很濃的含鎳和鉻的殘余物(含3.1mg鉻/升，1,100mg鎳/升)、400ml水、150g碳酸鈣和40g硫酸鋁混合在一起形成淤漿。向淤漿中加入300g碳酸鈣和苛性氧化鎂、60g硫酸鋁、34g檸檬酸、6g蘇打灰、1kg填料(電廠灰粉)和50ml水。加入水以調(diào)節(jié)全部混合物的稠度，形成可模塑的組合物。將混合物倒入模具并使之固化，以進行T.C.L.P試驗(毒性浸提步驟)。經(jīng)30天試驗后，發(fā)現(xiàn)浸提率低于0.2ppm，表示封固的產(chǎn)物可不帶內(nèi)襯地廢棄儲存。
放射性獨居石使用礦物獨居石的粉末試樣進行試驗。獨居石是單斜晶的稀土元素的磷酸鹽，含有鈰族礦物(Ce、La、Y、Th)PO4，和一些鈾和釷。獨居石相對富集于海灘砂石中，是稀土元素和釷的主要來源。釷在科學(xué)儀器中被用作放射源。稀土化合物用于各種制造業(yè)中，包括制造玻璃和某些金屬。
對試驗中使用的獨居石材料的分析發(fā)現(xiàn)，它含有246Bq/g的釷-232和28Bq/g的鈾-238。獨居石中所含的釷的半衰期約為45億年(4.5×109)。獨居石顆?？蓮幕覊m(約0.1微米)至理想的約1.0mm的顆粒。鉛殘渣、苛性氧化鎂和碳酸鈣均被預(yù)先研磨成約110微米的顆粒，即90％能通過150微米的篩網(wǎng)。
實施例9將300g放射性活度為246Bq釷/g和28.1Bq鈾/g的獨居石、400g苛性氧化鎂以及480g鉛殘渣(ex Mt.Isa)和320g碳酸鈣的混合物與100g硫酸鋁和25g檸檬酸徹底地干混。向其中加入300ml水形成稠的快速固化的糊漿。加入水以調(diào)節(jié)稠度，形成可模塑的組合物。將全部混合物倒入模具中并使之固化。
測得封固的獨居石混合物的放射性活度為44.60±0.20Bq釷/g和5.06±0.21Bq鈾/g。
在14天和18天進行浸提率分析(TCLP試驗)以測定可浸提的鈾和釷。在14天，可浸提的鈾小于0.05微克/升，可浸提的釷為0.25微克/升。在28天，可浸提的鈾為0.05微克/升，可浸提的釷為0.45-0.50微克/升。
對TCLP溶液進行γ光譜分析，以測定在14天和28天時的放射性釷和鈾的量。在14天，可浸提的鈾的放射性活度低于可檢測值，即＜1ppm，可浸提的釷的放射性活度為0.034±0.007Bq/g。在28天，可浸提的鈾的放射性活度低于可檢測值，即＜1ppm，可浸提的釷的放射性活度低于可檢測值，即＜2ppm。
實施例10將500g放射性活度為246Bq釷/g和28.1Bq鈾/g的獨居石、450g苛性氧化鎂以及360g鉛殘渣(ex Mt.Isa)和240g碳酸鈣的混合物與100g硫酸鋁和25g檸檬酸徹底地干混。向其中加入310ml水形成稠的快速固化的糊漿。加入水以調(diào)節(jié)稠度，形成可模塑的組合物。將全部混合物倒入模具中并使之固化。
測得封固的獨居石混合物的放射性活度為70.20±0.30Bq釷/g和8.01±0.31Bq鈾/g。
在14天和18天進行浸提率分析(TCLP試驗)以測定可浸提的鈾和釷。在14天，可浸提的鈾小于0.05微克/升，可浸提的釷為0.15微克/升。在28天，可浸提的鈾為0.05微克/升，可浸提的釷為0.15-0.45微克/升。
對TCLP溶液進行γ光譜分析，以測定在14天和28天時的放射性釷和鈾的量。在14天，可浸提的鈾的放射性活度低于可檢測值，即＜1ppm，可浸提的釷的放射性活度低于可檢測值，即＜2ppm。在28天，可浸提的鈾的放射性活度低于可檢測值，即＜1ppm，可浸提的釷的放射性活度為0.038±0.007Bq/g。
實施例11將800g放射性活度為246Bq釷/g和28.1Bq鈾/g的獨居石、400g苛性氧化鎂以及300g鉛殘渣(ex Mt.Isa)和200g碳酸鈣的混合物與100g硫酸鋁和25g檸檬酸徹底地干混。向其中加入400ml水形成稠的快速固化的糊漿。加入水以調(diào)節(jié)稠度，形成可模塑的組合物。將全部混合物倒入模具中并使之固化。
測得封固的獨居石混合物的放射性活度為104.0±0.41Bq釷/g和12.0±0.42Bq鈾/g。
在14天和18天進行浸提率分析(TCLP試驗)以測定可浸提的鈾和釷。在14天，可浸提的鈾為0.05微克/升，可浸提的釷為0.25微克/升。在28天，可浸提的鈾為0.10微克/升，可浸提的釷為1.10-1.40微克/升。
對TCLP溶液進行γ光譜分析，以測定在14天和28天時的放射性釷和鈾的量。在14天，可浸提的鈾的放射性活度低于可檢測值，即＜1ppm，可浸提的釷的放射性活度低于可檢測值，即＜2ppm。在28天，可浸提的鈾的放射性活度低于可檢測值，即＜1ppm，可浸提的釷的放射性活度為0.038±0.007Bq/g。
在上面實施例9-11中，浸提溶液中的釷和鈾均低于10ppm，表明能成功地封固放射性材料。
應(yīng)理解在不偏離本發(fā)明精神和范圍的前提下可對這些實例進行各種變化和改進，本發(fā)明的實質(zhì)是由前面的描述和所附的權(quán)利要求書決定的。另外，前面的實施例僅出于說明的目的，不對本發(fā)明方法的范圍構(gòu)成限制。
權(quán)利要求
1.一種封固有害廢物或其組分的方法，該方法包括將有害廢物加入可固化的組合物中形成淤漿，所述組合物包括碳酸鈣和苛性氧化鎂，隨后將淤漿固化以封固廢物或其組分。
2.一種封固選自砷、亞砷酸鈉、三氧化二砷或五氧化二砷的砷組分的方法，該方法包括向砷組分中加入硫酸鹽、鐵氯化物和/或堿性試劑以及水，形成淤漿，將該淤漿與可固化的組合物混合，該組合物包括碳酸鈣和苛性氧化鎂，使該組合物固化以封固砷組分。
3.一種封固汞或其組分的方法，該方法包括將汞或其組分加入可固化的組合物中形成淤漿，所述可固化的組合物含有碳酸鈣和苛性氧化鎂，使淤漿固化以封固汞或其組分。
4.一種封固鎳和鉻或其組分的方法，該方法包括將鎳和鉻或其組分加入可固化的組合物中形成淤漿，所述可固化的組合物含有碳酸鈣和苛性氧化鎂，使淤漿固化以封固鎳和鉻或其組分。
5.一種封固放射性物質(zhì)的方法，該方法包括將放射性物質(zhì)加入可固化的組合物中形成淤漿，所述可固化的組合物含有碳酸鈣和苛性氧化鎂，使淤漿固化以將放射性物質(zhì)封固于其中。
6.如權(quán)利要求1-5中任何一項所述的封固方法，其特征在于所述可固化的組合物還包括占總組合物0.01-20重量％的硫酸鹽添加劑。
7.如權(quán)利要求6所述的封固方法，其特征在于所述硫酸鹽選自(a)硫酸，或(b)金屬硫酸鹽，如硫酸鎂或硫酸鋁。
8.如權(quán)利要求1-5中任何一項所述的封固方法，其特征在于所述可固化的組合物還包括一種在固化過程中作為碳酸化來源的添加劑。
9.如權(quán)利要求8所述的封固方法，其特征在于所述添加劑選自檸檬酸、檸檬的酸、乙酸、羥基乙酸、草酸、其它二元或多元羧酸、酒石酸、水楊酸、乙二胺四乙酸(EDTA)或其它四元酸。
10.如權(quán)利要求9所述的封固方法，其特征在于所述添加劑的用量占總組合物的0.01-10重量％。
11.如權(quán)利要求10所述的封固方法，其特征在于所述添加劑有助于苛性氧化鎂的碳酸化，使組合物重結(jié)晶成封固廢物的固化材料。
12.如權(quán)利要求11所述的封固方法，其特征在于所述添加劑作為配位體，圍繞有害廢物或其組分形成配合物，有助于將有害廢物或其組分封閉在固化材料中。
13.如權(quán)利要求1-5中任何一項所述的封固方法，其特征在于所述可固化的組合物還含有無機鹽。
14.如權(quán)利要求13所述的封固方法，其特征在于所述無機鹽選自金屬鹽，包括硫酸鋁、硫酸鎂和氯化鈉。
15.如權(quán)利要求14所述的封固方法，其特征在于所述無機鹽占總組合物的0.1-5重量％。
16.如權(quán)利要求1所述的封固方法，其特征在于所述有害廢物或其組分是粉末狀的，平均粒徑為0.01-5.0mm。
17.如權(quán)利要求16所述的封固方法，其特征在于所述平均粒徑為0.1-1.0mm。
18.如權(quán)利要求1-5中任何一項所述的封固方法，其特征在于所述可固化組合物中的苛性氧化鎂選自a)含有碳酸鎂和脫二氧化碳的鎂的鎂組合物；b)經(jīng)加熱處理釋放出二氧化碳的碳酸鎂，從而形成部分煅燒的組合物；c)將碳酸鈣與預(yù)形成的苛性氧化鎂混合而成的人造混合物，所述預(yù)形成的苛性氧化鎂是通過加熱碳酸鎂以部分釋放二氧化碳，直至獲得所需的煅燒程度而制得的；d)加熱貧鎂白云石，形成含碳酸鈣和苛性氧化鎂的組合物，再向其中加入苛性氧化鎂。
19.如權(quán)利要求18所述的封固方法，其特征在于苛性氧化鎂中含有2-50％保留在碳酸鎂中的二氧化碳。
20.如權(quán)利要求2所述的封固方法，其特征在于加入砷組分中的所述硫酸鹽是硫酸鋁。
21.如權(quán)利要求20所述的封固方法，其特征在于所述加入砷組分中的堿性試劑是碳酸鹽，包括碳酸鈣。
22.如權(quán)利要求21所述的封固方法，其特征在于加入砷組分中的所述鐵氯化物是氯化鐵。
23.如權(quán)利要求5所述的封固方法，其特征在于所述可固化的組合物還包括鉛或鉛化合物。
全文摘要
一種封固有害廢物(包括重金屬,如砷、汞、鎳和鉻殘余物以及放射性物質(zhì))的方法。該方法包括將有害廢物加入可固化的組合物中,形成淤漿,使淤漿固化以封固廢物。可固化組合物是粉末狀可流動的膠粘組合物,含有碳酸鈣和苛性氧化鎂。封固材料的試驗表明事實上沒有有害廢物從混凝土狀外觀的固化組合物中被浸提出來。
文檔編號A62D3/00GK1258269SQ98805559
公開日2000年6月28日 申請日期1998年5月29日 優(yōu)先權(quán)日1997年5月29日
發(fā)明者D·雷奇奇 申請人:派里克累斯有限公司