科创中国

行业领域

新材料技术

需求背景

材料检测，针对不同的涂层材料，叶片清洗中对基材是否有影响；转台、机械臂、激光器控制等设备整合控制；企业已在核电站做了进场清理和检测，需求核电设备退役综合清理的合作。

需解决的主要技术难题

材料检测，针对不同的涂层材料，叶片清洗中对基材是否有影响；转台、机械臂、激光器控制等设备整合控制；企业已在核电站做了进场清理和检测，需求核电设备退役综合清理的合作。

铀尾矿在经石灰固化处理后，经过一定时间尾矿渗水中会出现反酸、放射性核素浓度超标等问题，导致尾矿库周边土壤或地下水受到放射性核素的严重污染。研究针对 3 种不同典型铀尾矿（尾渣、底泥、伴生矿）筛选对铀尾矿中放射性核素铀和钍固定效果较好的材料；重点针对放射性核素浸出浓度较高的伴生放射性矿渣，优化固定化材料和固定方案；研究地质聚合物固化封存伴生放射性矿渣的效能，开发制备开孔地聚物，评价其吸附渗水中铀的效能，进而建立“封存固定化+渗水铀吸附”双重铀尾矿渗出安全保障技术。

期望实现的主要技术目标

（1）针对尾渣、底泥和伴生矿筛选出适合的固定材料，以渗出液中铀和钍浓度均小于 *** mg/L 的企业排放要求，确定材料的投加量和适用的 pH 范围。对于尾渣，筛选出零价铁、硫化亚铁和凹凸棒土 3 种固定效果较好的材料；对于底泥，筛选出零价铁、粉煤灰和生物质炭 3 种材料效果最优；对于伴生矿，筛选出零价铁、硫化亚铁和磷灰石 3 种固定材料，其中零价铁、凹凸棒土和生物质炭能够适用于 pH 为酸性至中性范围。所筛选的材料实际投加量均不超过 10%。伴生矿中铀和钍的浸出浓度相比尾渣和底泥更高，有较高的浸出风险。稳定化前后尾矿中铀和钍的赋存形态变化表明加入固定材料能够将铀和钍易溶出的形态转变为更稳定的形态。

（2）优化确定针对伴生矿的固定化投加方案：以少量石灰+碱性材料/改性磷灰石的组合投加，保障铀和钍的浸出浓度在酸性至中性范围内始终达到排放要求。筛选出可替代石灰的碱性材料为 K2CO3和 Na2SiO3；制备零价铁-磷灰石（Fe-HAP）和氨基磷灰石（HAP-NH2）两种改性磷灰石材料，结果表明在 pH 为 3、5、7 时固定化效能均有提升；通过改性磷灰石固定伴生矿前的 XRD 和 FTIR 分析，固定铀和钍的过程是吸附作用、还原作用、溶解沉淀以及离子交换等共同作用的反应机制。

（3）针对实际尚未填埋的伴生矿，“封存固定化+渗水铀吸附”的双重保障技术。以粉煤灰和偏高岭土为原料掺杂伴生矿制备地聚物固化体。研究不同碱激发剂和伴生矿掺杂比例的固化体抗压强度和放射性核素浸出性能，在碱激发剂投加量不超过 *** 或伴生矿掺杂比例低于 40%时固化体抗压强度最高可达 *** MPa，满足安全填埋要求，浸出过程中铀和钍的浓度也满足排放要求；固化体在酸性至中性范围浸出时，浸出液中铀和钍的浓度均符合排放要求。结合地聚物固化伴生矿的 XRD 和 FTIR分析，推测铀和钍通过进入到地聚物的三维网状结构中从而被固定。以相同原料制备的开孔地聚物对渗水中铀的吸附效果显著，铀初始浓度为 20mg/L 时去除率最高可达 95%。利用地聚物开发的“封存固定化+渗水铀吸附”双重保障技术能够作为经济有效的尾矿固定方式。

需求解析

解析单位：“科创中国”新材料产业科技服务团（中国颗粒学会） 解析时间：2023-10-08

杨柳

中国颗粒学会

研究员

综合评价

清晰，材料检测，针对不同的涂层材料，叶片清洗中对基材是否有影响；转台、机械臂、激光器控制等设备整合控制；企业已在核电站做了进场清理和检测，需求核电设备退役综合清理的合作。

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