煅燒條件對(duì)模擬高放廢液煅燒產(chǎn)物物理化學(xué)性質(zhì)的影響

賀 誠(chéng)，張 華，李 爭(zhēng)，汪潤(rùn)慈

中國(guó)原子能科學(xué)研究院 放射化學(xué)研究所，北京 102413

乏燃料后處理產(chǎn)生的高放廢液放射性強(qiáng)、酸性高、腐蝕性大，不能長(zhǎng)期儲(chǔ)存，必須進(jìn)行進(jìn)一步的處理。玻璃固化是目前唯一工程應(yīng)用的高放廢液處理技術(shù)。我國(guó)自主研制的兩步法冷坩堝玻璃固化技術(shù)的第一步是將高放廢液和添加劑甲酸混合后煅燒，使其轉(zhuǎn)形為固態(tài)煅燒產(chǎn)物，稱為轉(zhuǎn)形工藝；第二步將得到的固態(tài)煅燒產(chǎn)物與玻璃基材在高溫熔爐內(nèi)熔融，最終使放射性核素固定在玻璃網(wǎng)格中形成穩(wěn)定玻璃固化體的過(guò)程，稱為固化工藝［1-3］。在兩步法冷坩堝玻璃固化工藝?yán)?，煅燒產(chǎn)物一方面是轉(zhuǎn)形工藝的產(chǎn)物，能夠反映轉(zhuǎn)形工藝的進(jìn)程和脫硝程度；另一方面作為玻璃固化工藝的原料，其含水率、粒徑分布會(huì)影響煅燒產(chǎn)物的順利、穩(wěn)定出料，其硝酸鹽含量會(huì)影響玻璃固化過(guò)程基礎(chǔ)玻璃的投料比例。所以對(duì)煅燒產(chǎn)物物理化學(xué)性質(zhì)的研究不光能為高放廢液轉(zhuǎn)形工藝參數(shù)的設(shè)定提供必要的數(shù)據(jù)支撐，同時(shí)也能保證兩步法冷坩堝玻璃固化工藝的順利實(shí)現(xiàn)。本工作擬研究不同煅燒條件對(duì)煅燒產(chǎn)物的粒徑分布、含水率、振實(shí)密度、硝酸鹽含量等物理化學(xué)性質(zhì)的影響，同時(shí)有利于后續(xù)進(jìn)一步的研究在高放廢液轉(zhuǎn)形過(guò)程中出現(xiàn)的粘壁現(xiàn)象、元素?fù)]發(fā)性等問(wèn)題，為后續(xù)工程樣機(jī)的研制提供可供參考的實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

YZ1515X 型蠕動(dòng)泵，保定蘭格恒流泵有限公司；MS-H280-Pro型數(shù)顯加熱磁力攪拌器，大龍興創(chuàng)實(shí)驗(yàn)儀器有限公司；HC103 型水分測(cè)定儀，梅特勒-托利多有限公司；不同尺寸（18目、50目、100目、200目）的不銹鋼標(biāo)準(zhǔn)篩，北京祥宇偉業(yè)儀器設(shè)備有限公司；ICP5000型離子色譜，美國(guó)熱電公司；YFK80 mm×80 mm×1 000 mm 電阻爐，上海意豐電爐有限公司制造；HY-100型粉體振實(shí)密度儀，皓宇科技有限公司；Nicolit iS5型紅外光譜儀（IR），賽默飛世爾公司；ARL ADVANT X 型X 射線熒光光譜分析儀（XRF），美國(guó)熱電公司。

所用試劑均為分析純，購(gòu)自國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司。

1.2 實(shí)驗(yàn)裝置

回轉(zhuǎn)煅燒爐實(shí)驗(yàn)裝置如圖1所示，煅燒爐分為蒸發(fā)脫硝段和煅燒段，模擬高放廢液和脫硝劑甲酸經(jīng)過(guò)進(jìn)料泵輸送至回轉(zhuǎn)煅燒爐的頂端，混合溶液在蒸發(fā)脫硝段完成脫硝過(guò)程，廢液中的大部分水分蒸發(fā)；脫硝沉淀和硝酸鹽在煅燒段完成煅燒過(guò)程，最終形成煅燒產(chǎn)物。實(shí)驗(yàn)采用1 m 長(zhǎng)的小型回轉(zhuǎn)煅燒爐，設(shè)置的蒸發(fā)脫硝溫度和煅燒溫度一致。

圖1 回轉(zhuǎn)煅燒爐示意圖Fig.1 Schematic diagram of rotary calciner

1.3 實(shí)驗(yàn)條件

1.3.1 模擬高放廢液的配制 模擬高放廢液按照燃耗為45 GWd/t（以U 計(jì)）的動(dòng)力堆乏燃料后處理產(chǎn)生的高放廢液組分［4］配制，其中的放射性元素用同族的非放元素代替，具體的化學(xué)成分列于表1。模擬高放廢液的配制方法如下：首先根據(jù)表1中所用的試劑分類，其中除鋯以外的硝酸鹽用0.5 mol/L 的硝酸單獨(dú)溶解，氧化物用8 mol/L的硝酸單獨(dú)溶解。為了避免產(chǎn)生沉淀，硝酸鋯和鉬粉單獨(dú)溶解，其中鉬粉用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%的過(guò)氧化氫溶解，硝酸鋯用去離子水溶解。溶解完全后將四組分按照一定的順序（鉬粉-硝酸鹽-氧化物-硝酸鋯）混合均勻獲得模擬的高放廢液。模擬高放廢液在室溫下靜置5 d不會(huì)產(chǎn)生沉淀，其中酸度為2 mol/L，硝酸根濃度為3.4 mol/L。

表1 模擬高放廢液的組成Table 1 Composition of simulated high-level liquid waste

1.3.2 回轉(zhuǎn)煅燒實(shí)驗(yàn) 將配制好的模擬高放廢液與脫硝劑甲酸按甲硝比（甲酸與硝酸根的摩爾比）為1.6∶1 的比例緩慢混合后以10 mL/min的進(jìn)料速度加入到回轉(zhuǎn)煅燒爐中煅燒，由于煅燒爐爐程較短，加入甲酸的目的是讓廢液中的硝酸和部分硝酸鹽盡快完成脫硝［5-6］。爐內(nèi)預(yù)先放置一根直徑為2 mm 的不銹鋼攪拌棒以減少物料在爐壁的粘結(jié)現(xiàn)象，最終得到不同溫度（300、400、500、600、700 ℃）和回轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)速（10、15、20、30 r/min）下的煅燒產(chǎn)物，相同的煅燒條件下進(jìn)行兩次重復(fù)實(shí)驗(yàn)。圖2為實(shí)驗(yàn)流程圖，將得到的煅燒產(chǎn)物過(guò)標(biāo)準(zhǔn)篩后分析其粒徑分布，分別研磨后測(cè)量煅燒產(chǎn)物的含水率、振實(shí)密度和游離硝酸根濃度，同時(shí)通過(guò)紅外光譜分析驗(yàn)證含水率和游離硝酸根隨煅燒條件的變化趨勢(shì)。通過(guò)X 射線熒光光譜分析煅燒產(chǎn)物中的N 含量從而粗略計(jì)算煅燒過(guò)程中的脫硝率。

圖2 實(shí)驗(yàn)流程圖Fig.2 Flow diagram of experiment

1.3.3 粒徑分布、含水率、振實(shí)密度的測(cè)量 將得到的煅燒產(chǎn)物分別過(guò)18目、50目、100目的標(biāo)準(zhǔn)篩，得到粒徑＞1.00 mm、0.36～1.00 mm、0.15～0.36 mm、＜0.15 mm 范圍內(nèi)的煅燒產(chǎn)物質(zhì)量分?jǐn)?shù)。為了量化不同煅燒條件下的粘壁程度，將粒徑＞1.00 mm 煅燒產(chǎn)物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大小作為粘壁程度的大小。含水率的測(cè)量方法如下：先將不同粒徑的煅燒產(chǎn)物研磨后分別過(guò)100目標(biāo)準(zhǔn)篩，然后稱取適量（0.6～0.7 g）該粒徑過(guò)100目標(biāo)準(zhǔn)篩后的煅燒產(chǎn)物粉末，將粉末均勻撒在水分測(cè)定儀的托盤上，合上蓋子，在130 ℃下加熱干燥，隨著水分的蒸發(fā)樣品質(zhì)量減少，加熱約140 s樣品質(zhì)量減少量不超過(guò)1 mg時(shí)，將樣品質(zhì)量的減少量除以樣品干燥后的質(zhì)量得到煅燒產(chǎn)物的質(zhì)量含水率。該煅燒條件下得到的煅燒產(chǎn)物的平均含水率計(jì)算公式為：

其中：A為煅燒產(chǎn)物的平均含水率，%；Ai為不同粒徑煅燒產(chǎn)物的含水率，%；w i為不同粒徑煅燒產(chǎn)物所占的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。振實(shí)密度的測(cè)量方法：根據(jù)國(guó)標(biāo)GB/T 21354-2008［7］的方法，準(zhǔn)確稱取一定量（m=（20.0±0.1）g）的粒徑＜0.36 mm 的煅燒產(chǎn)物置于粉體振實(shí)密度儀的量筒內(nèi)（25 mL），設(shè)置振動(dòng)條件為振動(dòng)次數(shù)3 000次，振動(dòng)頻率200次/min，振動(dòng)幅度3 mm。待振動(dòng)結(jié)束后，讀取量筒內(nèi)煅燒產(chǎn)物的體積V，此時(shí)的煅燒產(chǎn)物振實(shí)密度（ρ）為：

1.3.4 煅燒產(chǎn)物中硝酸鹽含量的測(cè)量

（1）游離硝酸根的測(cè)量

不同條件下的煅燒產(chǎn)物研磨過(guò)200目標(biāo)準(zhǔn)篩后，準(zhǔn)確稱取0.1 g煅燒產(chǎn)物樣品溶于10 mL 的超純水中，振蕩30 min后靜置2 h，離心過(guò)濾后用離子色譜測(cè)量上清液中游離硝酸根濃度。

（2）煅燒產(chǎn)物中N 含量的測(cè)量

煅燒產(chǎn)物研磨過(guò)200 目標(biāo)準(zhǔn)篩后進(jìn)行XRF分析，得到煅燒產(chǎn)物中的N 元素含量，通過(guò)煅燒產(chǎn)物中的N 元素質(zhì)量與加入到模擬高放廢液中的N 元素質(zhì)量計(jì)算煅燒過(guò)程中的脫硝率。

2 結(jié)果與討論

2.1 煅燒產(chǎn)物的質(zhì)量和形貌

圖3為蒸發(fā)煅燒0.5 L模擬高放廢液收集到的煅燒產(chǎn)物質(zhì)量，當(dāng)煅燒條件為300 ℃，10 r/min時(shí)收集到的煅燒產(chǎn)物質(zhì)量最大為67.8 g，隨著回轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)速的增加，煅燒產(chǎn)物在爐內(nèi)的運(yùn)動(dòng)變得劇烈，部分細(xì)顆粒的煅燒產(chǎn)物被吹起夾帶進(jìn)入尾氣系統(tǒng)，導(dǎo)致質(zhì)量減少；當(dāng)轉(zhuǎn)速增加到30 r/min后，收集到的煅燒產(chǎn)物質(zhì)量減少了6.1 g。而隨著煅燒溫度的升高，煅燒產(chǎn)物的質(zhì)量也減少，這歸因于硝酸鹽的分解，當(dāng)轉(zhuǎn)速為10 r/min，煅燒溫度從300 ℃增加到400、500、600 ℃時(shí)損失的質(zhì)量分別為6.4、16.9、21.1 g。而當(dāng)煅燒溫度升高到600℃以后煅燒產(chǎn)物的質(zhì)量幾乎不變，說(shuō)明600 ℃后煅燒產(chǎn)物中的硝酸鹽幾乎分解完全。

圖3 收集到的煅燒產(chǎn)物質(zhì)量Fig.3 Mass of calcinate collected

圖4為不同煅燒條件下的煅燒產(chǎn)物形貌圖。從圖4可以看出，隨著回轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)速的增加，煅燒產(chǎn)物的粒徑在不斷的減小。這是因?yàn)殡S著回轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)速的增加，煅燒產(chǎn)物在爐內(nèi)的運(yùn)動(dòng)形式由滑落、塌落和滾落變成較為劇烈的瀉落、拋落和離心［8］，再加上攪拌棒與物料的摩擦，使得大塊的煅燒產(chǎn)物被擊碎形成較小的顆粒。隨著煅燒溫度的增加，煅燒產(chǎn)物的尺寸也在減小。這是因?yàn)殡S著煅燒溫度升高，溶液液滴達(dá)到過(guò)飽和的時(shí)間縮短，瞬間成核速率加快，成核數(shù)量增多，從而導(dǎo)致所得微粒粒徑減?。?］。煅燒產(chǎn)物的顏色隨著煅燒溫度的增加逐漸變深，由300 ℃時(shí)的土黃色變成700 ℃時(shí)的黑褐色。

圖4 不同煅燒條件下的煅燒產(chǎn)物形貌圖Fig.4 Calcinate at different conditions

2.2 煅燒產(chǎn)物的粒徑分布

圖5為不同煅燒條件下的煅燒產(chǎn)物的粒徑分布圖。如圖5所示，當(dāng)煅燒溫度為300 ℃時(shí)，煅燒過(guò)程有很嚴(yán)重的粘壁現(xiàn)象，體現(xiàn)在粒徑＞1.00 mm的煅燒產(chǎn)物所占的比例最高，當(dāng)回轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)速在10～15 r/min時(shí)，粒徑＞1.00 mm 的煅燒產(chǎn)物所占的比例達(dá)到80%左右，持續(xù)的進(jìn)料會(huì)導(dǎo)致粘壁層越來(lái)越厚，甚至將整個(gè)爐管堵死，嚴(yán)重威脅設(shè)備的安全運(yùn)行。增加轉(zhuǎn)速能較大程度地減緩粘壁現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速?gòu)?0 r/min增加到30 r/min，粒徑＞1.00 mm 的煅燒產(chǎn)物占比從75.05%降到了38.55%。

圖5 不同煅燒條件下的煅燒產(chǎn)物的粒徑分布圖Fig.5 Particle size-distribution of calcinate at different conditions

煅燒溫度為400 ℃時(shí)，煅燒產(chǎn)物的粘壁現(xiàn)象仍然存在，從圖4 可看出煅燒產(chǎn)物的尺寸較300℃時(shí)有所減小，且在轉(zhuǎn)速為10 r/min時(shí)粒徑＞1.00 mm 的煅燒產(chǎn)物比例從300 ℃時(shí)的75.05%降到了54.91%，而當(dāng)回轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)速?gòu)?0 r/min增加到30 r/min時(shí)，粒徑＞1.00 mm 的煅燒產(chǎn)物比例從54.91%降低到了35.25%。

煅燒溫度為500 ℃后，收集到的煅燒產(chǎn)物尺寸更小也更均勻，這是因?yàn)殡S著溫度的升高，一方面廢液的蒸發(fā)強(qiáng)度增加，大部分的液滴在接觸爐管壁時(shí)表面已經(jīng)干燥，發(fā)生粘壁現(xiàn)象的概率降低［10］；另一方面，溫度升高硝酸鹽分解速率加快，硝酸鹽分解產(chǎn)生的大量氮氧化物會(huì)將粘壁的煅燒產(chǎn)物沖破脫落，使其粒徑減?。?1］。

2.3 煅燒產(chǎn)物的含水率

由于煅燒產(chǎn)物容易吸收空氣中的水分，為了盡量準(zhǔn)確地測(cè)量其初始含水率，研究了不同粒徑煅燒產(chǎn)物研磨到同一粒徑（＜0.15 mm）后的含水率隨其在空氣中的停留時(shí)間的影響（空氣相對(duì)濕度（RH）為50%～60%），結(jié)果示于圖6。由圖6可知，煅燒產(chǎn)物在空氣中有明顯的吸水現(xiàn)象，且60 min后尚未達(dá)到飽和，不過(guò)在剛開(kāi)始的5 min內(nèi)，煅燒產(chǎn)物的含水率增加不很明顯，粒徑＞1.00 mm、0.36～1.00 mm、0.15～0.36 mm的煅燒產(chǎn)物含水率分別增加了11.1%、7.8%、16.8%。所以為了能準(zhǔn)確測(cè)量煅燒產(chǎn)物的初始含水率，應(yīng)盡量減少煅燒產(chǎn)物在空氣中的停留時(shí)間，從煅燒爐掉落的煅燒產(chǎn)物應(yīng)立即過(guò)完標(biāo)準(zhǔn)篩后裝入密閉的自封袋內(nèi)保存，同時(shí)煅燒產(chǎn)物應(yīng)在自封袋內(nèi)研磨，研磨完后馬上測(cè)量含水率。煅燒產(chǎn)物從爐管掉落到開(kāi)始測(cè)量含水率所經(jīng)歷的時(shí)間應(yīng)控制在5 min以內(nèi)。

圖6 不同粒徑煅燒產(chǎn)物在空氣中的含水率Fig.6 Moisture content of calcinate with different particle sizes in air

圖7為不同煅燒條件下的煅燒產(chǎn)物的平均含水率。從圖7可以看出，煅燒產(chǎn)物的平均含水率均小于2%，其大小主要受平均停留時(shí)間（MRT）的影響［12］，300 ℃時(shí)煅燒產(chǎn)物的粘壁現(xiàn)象很嚴(yán)重，隨著轉(zhuǎn)速的增加粘壁現(xiàn)象改善，使得MRT 縮短，所以平均含水率隨轉(zhuǎn)速的增加而增加。而隨著溫度的升高，轉(zhuǎn)速對(duì)粘壁現(xiàn)象的改善作用減弱，轉(zhuǎn)速對(duì)平均含水率的影響變小。煅燒產(chǎn)物的平均含水率隨著煅燒溫度的升高而降低。煅燒產(chǎn)物的水分來(lái)源于兩方面：一方面是水蒸氣在爐管內(nèi)回流將一部分的煅燒產(chǎn)物重新潤(rùn)濕，煅燒產(chǎn)物中的水分經(jīng)歷“被蒸發(fā)—潤(rùn)濕煅燒產(chǎn)物—又被蒸發(fā)”的循環(huán)過(guò)程，直至水分完全蒸干；另一方面是煅燒產(chǎn)物出料時(shí)吸附冷空氣中的水分。煅燒溫度越高，水蒸氣的蒸發(fā)速率越快，循環(huán)過(guò)程越快，導(dǎo)致含水率越低，但在出料時(shí)由于煅燒產(chǎn)物與空氣的溫差越大，吸附空氣中水分的速率越快。由于以上兩方面的原因，使得測(cè)量的煅燒產(chǎn)物平均含水率在500 ℃后幾乎不變。

圖7 不同煅燒條件下煅燒產(chǎn)物的平均含水率Fig.7 Average moisture content of calcinate at different conditions

2.4 煅燒產(chǎn)物的振實(shí)密度

密度的測(cè)量歸根到底是體積的測(cè)量。規(guī)則物體的體積易于計(jì)算。而對(duì)于不規(guī)則物體的體積，可以用阿基米德排水法進(jìn)行測(cè)量。為此本工作采用排溶劑法測(cè)量了煅燒產(chǎn)物在不同溶劑中的密度，結(jié)果列于表2。圖8為煅燒產(chǎn)物在不同溶劑中的溶解情況。由表2可知，用不同溶劑測(cè)出的煅燒產(chǎn)物密度不同，結(jié)合圖8可知，煅燒產(chǎn)物在溶劑中越渾濁，測(cè)得的密度越大，這可能與煅燒產(chǎn)物在溶劑中的溶解度有關(guān)。

圖8 煅燒產(chǎn)物在不同溶劑中的溶解情況Fig.8 Dissolution of calcinate in solvents

表2 不同溶劑中煅燒產(chǎn)物的密度Table 2 Density of calcinate in different solvents

但煅燒產(chǎn)物在不同溶劑中的溶解度較難測(cè)出，且體積讀數(shù)的誤差大。所以本實(shí)驗(yàn)將煅燒產(chǎn)物統(tǒng)一當(dāng)成粉體來(lái)對(duì)待，將用于粉體的振實(shí)密度來(lái)近似等于煅燒產(chǎn)物的密度。

煅燒產(chǎn)物的振實(shí)密度示于圖9。如圖9 所示，煅燒產(chǎn)物的振實(shí)密度隨煅燒溫度的升高而增加，這是因?yàn)闇囟仍礁?，煅燒產(chǎn)物中的硝酸鹽含量越低，氧化物含量越高，而同種元素的氧化物密度高于硝酸鹽密度所致。當(dāng)煅燒溫度超過(guò)400℃后煅燒產(chǎn)物的振實(shí)密度基本保持在1.7～1.8 g/cm3。煅燒產(chǎn)物的振實(shí)密度越高，能包容的放射性核素越多。

圖9 不同條件下煅燒產(chǎn)物的振實(shí)密度Fig.9 Tap density of calcinate at different conditions

2.5 煅燒產(chǎn)物中的硝酸根含量

煅燒產(chǎn)物中的游離硝酸根濃度很低。廢液中的硝酸在煅燒爐中蒸發(fā)分解，廢液中的硝酸鹽在煅燒段受熱分解，且大部分的硝酸鹽分解溫度較低，300 ℃時(shí)游離硝酸根的濃度為0.03 mol/L，隨著煅燒溫度的升高，硝酸鹽分解得更徹底，到600℃時(shí)，煅燒產(chǎn)物中游離硝酸根的濃度接近于0。轉(zhuǎn)速的增加會(huì)使煅燒產(chǎn)物在煅燒爐內(nèi)的平均停留時(shí)間（MRT）減?。?3］，相同的溫度下分解的硝酸鹽的量更少，使其游離硝酸根濃度增加，當(dāng)轉(zhuǎn)速?gòu)?0 r/min增加到30 r/min時(shí)，游離硝酸根的濃度從0.001 mol/L增加到0.004 mol/L。

通過(guò)測(cè)量游離硝酸根的含量，可以定性了解煅燒產(chǎn)物中的硝酸鹽含量，為了定量地了解煅燒產(chǎn)物中的硝酸鹽含量，對(duì)煅燒產(chǎn)物進(jìn)行XRF分析得出煅燒產(chǎn)物中的N 元素含量，結(jié)果示于圖10。從圖10可知，N 質(zhì)量分?jǐn)?shù)隨煅燒溫度的升高而降低，煅燒溫度為300 ℃時(shí)，N 質(zhì)量分?jǐn)?shù)在4%左右，當(dāng)煅燒溫度升高到700℃后，N 含量低于儀器的檢測(cè)下限，這與游離硝酸根的結(jié)論基本吻合。假設(shè)煅燒產(chǎn)物中的N 全部來(lái)源于硝酸鹽，根據(jù)煅燒產(chǎn)物中的N 含量與模擬高放廢液中N 含量可以算出不同煅燒條件下的脫硝率η：

圖10 不同煅燒溫度下煅燒產(chǎn)物的C、N、O 含量Fig.10 C，N，O content of calcinate at different temperatures

式中：mN1為煅燒產(chǎn)物中N 的質(zhì)量（收集到的煅燒產(chǎn)物質(zhì)量與N 元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的乘積）；mN2為模擬高放廢液中N 的質(zhì)量（廢液中硝酸根的物質(zhì)的量濃度、煅燒模擬高放廢液的體積和N 的相對(duì)分子質(zhì)量的乘積）。

煅燒產(chǎn)物的脫硝率在89%以上，且隨溫度的升高而升高。當(dāng)煅燒溫度為300 ℃時(shí)，脫硝率為89.2%；煅燒溫度為400 ℃時(shí)，脫硝率為94.3%；煅燒溫度為500 ℃時(shí)，脫硝率為98.0%；煅燒溫度為600℃時(shí)，脫硝率為99.0%；煅燒溫度為700℃時(shí)，脫硝率為100.0%。

2.6 煅燒產(chǎn)物的紅外光譜分析

同時(shí)對(duì)煅燒產(chǎn)物進(jìn)行了紅外光譜分析，其IR圖譜示于圖11。圖11中1 629、3 430 cm-1為吸附水中O—H 的彎曲、伸縮振動(dòng)［14］，隨著煅燒溫度的升高，振動(dòng)峰的強(qiáng)度逐漸減弱，說(shuō)明吸附水的含量逐漸下降，這與含水率的變化規(guī)律一致。1 471、1 047、743 cm-1為NO-3的伸縮振動(dòng)［15］，1 336 cm-1為NO-2的伸縮振動(dòng)［15］，煅燒產(chǎn)物中有硝酸鹽和亞硝酸鹽存在，當(dāng)煅燒溫度在400 ℃時(shí)亞硝酸鹽分解完全，600 ℃后硝酸鹽分解完全，這與游離硝酸根和XRF的結(jié)論一致。

圖11 煅燒產(chǎn)物的IR 光譜圖Fig.11 IR spectrum of calcinate

3 結(jié)論

高放廢液在轉(zhuǎn)形的過(guò)程中，隨著溫度的升高，粒徑＞1.00 mm 煅燒產(chǎn)物的比例下降，且粒徑分布更趨于均勻，煅燒溫度從300 ℃升高到600 ℃后，粒徑＞1.00 mm 煅燒產(chǎn)物的比例由約80%降到了約30%（10 r/min），能實(shí)現(xiàn)煅燒過(guò)程中的順利出料。繼續(xù)升高溫度粒徑分布變化很小，同時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致煅燒產(chǎn)物過(guò)度燒結(jié)。轉(zhuǎn)速對(duì)粒徑分布的影響隨著溫度升高而減弱，回轉(zhuǎn)爐轉(zhuǎn)速過(guò)快還會(huì)導(dǎo)致極細(xì)的煅燒產(chǎn)物被夾帶進(jìn)尾氣。綜上，本研究推薦的模擬高放廢液轉(zhuǎn)形工藝溫度為600～700 ℃，轉(zhuǎn)速為15～20 r/min。此時(shí)煅燒產(chǎn)物中的平均含水率小于2%，振實(shí)密度在1.7 g/cm3左右，脫硝率達(dá)到99%以上。