本发明专利技术提供了一种含纤维状矿物混合材的放射性废树脂固化体及其制备方法，所述固化体中的矿物混合材附着于树脂颗粒上，树脂与固化体间的孔隙被矿物混合材填充，固化体使用如下方法制备：第一步骤：放射性废树脂预处理：将一定质量比例组份的纤维状矿物混合材与碱性调配剂、放射性废树脂放入搅拌容器内，得到放射性废树脂渣料；本发明专利技术中的纤维状矿物混合材为不同长度的玄武岩纤维，通过不同步骤的掺入，获得含有纤维状矿物混合材的放射性废树脂固化体，纤维状矿物混合材具有优异的化学稳定性、辐照稳定性、机械稳定性和热稳定性，在放射性废树脂固化体制备过程中添加纤维状矿物混合材，可大幅度提高固化体的整体性能。可大幅度提高固化体的整体性能。可大幅度提高固化体的整体性能。
【技术实现步骤摘要】
一种含纤维状矿物混合材的放射性废树脂固化体及其制备方法
[0001]本专利技术属于放射性废物处理处置领域，具体涉及一种含纤维状矿物混合材的放射性废树脂固化体及其制备方法。
技术介绍
[0002]在核电站反应堆净化回路及一些辅助系统中都会使用大量的离子交换树脂，当使用到一定期限达到饱和后即成为放射性废树脂，其高效处理和处置是我国核电行业发展必须妥善考虑的问题。水泥固化作为放射性废物固化的主要方法之一，具有工艺简单，成本低的优点；特别是历史上、应用广的硅酸盐水泥系列，一直是放射性废物固化实践的主要选择。但是，应用水泥固化技术处理放射性废树脂时，存在树脂颗粒遇水溶胀破坏固化体的风险。为了避免这一风险，固化体中的废物包容量通常被限制在30％左右的较小范围；若提高废树脂比例，则可能导致固化体机械强度下降，从而影响其整体稳定性。
[0003]为了解决上述问题，近年来，采用新型水泥系列固化放射性废物已有很多报道，例如，采用硫铝酸盐水泥可以相比于传统硅酸盐水泥提供更高的强度，得到更好的固化效果。尽管与硅酸盐水泥系列相比，硫铝酸盐等新型水泥系列对废树脂的包容量有所提升，但是多集中在50％左右，幅度有限。并且，为了提高固化体整体稳定性，固化时还会引入更复杂的材料组分，特别是辐照不稳定的有机组分，如聚酯、聚氨酯、环氧树脂、乳胶粉、有机硅等。相对而言，在几十到几百年的长期处置跨度内，无机矿物混合材的化学稳定性、辐照稳定性、机械稳定性和热稳定性都更具优势，如沸石、硅粉等，但这些无机矿物混合材往往以粉末形式掺入，虽然对核素具有一定吸附性，但对固化体强度贡献有限、甚至引起强度下降，无法解决放射性废树脂溶胀引起的破裂、包容量受限、整体性能不高的问题。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于提供一种含纤维状矿物混合材的放射性废树脂固化体及其制备方法，废树脂包容量不低于60％，在不同步骤掺入短、长两类纤维，加强树脂颗粒与固化体间的微观结合，大幅度提高固化体的整体性能。
[0005]本专利技术的目的可通过下列技术方案来实现：
[0006]一种含纤维状矿物混合材的放射性废树脂固化体及其制备方法，所述固化体中的纤维状矿物混合材附着于树脂颗粒上，树脂与固化体间的孔隙被纤维填充，固化体中树脂包容量不少于60％，所述固化体中树脂包容量小于80％。
[0007]在上述的含纤维状矿物混合材的放射性废树脂固化体中，所述固化体使用如下方法制备：
[0008]第一步骤：放射性废树脂预处理：将一定质量比例组份的纤维状矿物混合材与碱性调配剂、放射性废树脂放入搅拌容器内，低速搅拌10分钟后，超声分散10分钟，得到放射性废树脂渣料；
[0009]第二步骤：制备放射性浆料：将第一步骤得到的放射性废树脂渣料和固化基体料加入搅拌锅内，先低速搅拌5分钟进行预混合，停止搅拌5分钟，然后高速搅拌10分钟，形成放射性浆料；
[0010]第三步骤：放射性浆料养护固化：将第二步骤中搅拌锅内部搅拌均匀的放射性浆料移至固化模具内，放入养护箱内部养护24～30h，养护温度为25
±
5℃，相对湿度≥90％，48h后脱模，得到放射性废树脂固化体。
[0011]在上述的含纤维状矿物混合材的放射性废树脂固化体中，所述纤维状矿物混合材包括玄武岩短纤维和玄武岩长纤维，其中，
[0012]玄武岩短纤维：长度不大于放射性废树脂颗粒的平均粒径的5倍，具体为1～3mm，并通过第一步骤与放射性废树脂直接混合；
[0013]玄武岩长纤维：长度大于放射性废树脂颗粒平均粒径的5倍，具体为3～30mm，预先加入固化基体料，并通过第二步骤与放射性废树脂渣料混合。
[0014]在上述的含纤维状矿物混合材的放射性废树脂固化体中，第一步骤中所述碱性调配剂为碱、减水剂和促凝剂，其中，碱为氢氧化钠或氢氧化钙以及其任意比例的混合物之一，减水剂为萘磺酸盐甲醛缩合物，促凝剂为偏铝酸钠。
[0015]在上述的含纤维状矿物混合材的放射性废树脂固化体中，第一步骤中所述放射性废树脂为阴离子交换树脂、阳离子交换树脂或其任意比例混合树脂，其含水率为55％～75％。
[0016]在上述的含纤维状矿物混合材的放射性废树脂固化体中，第一步骤中，所述纤维状矿物混合材为玄武岩短纤维，且玄武岩短纤维与碱性调配剂、放射性废树脂的质量比为1:0.1:10～1:0.2:50。
[0017]在上述的含纤维状矿物混合材的放射性废树脂固化体中，第二步骤中，所述固化基体料为硫铝酸盐水泥、超细热活化高岭石粉与玄武岩长纤维的混合物，其质量比为428.5:71.5:1～25:8.3:1。
[0018]在上述的含纤维状矿物混合材的放射性废树脂固化体中，第二步骤中所述放射性废树脂渣料与固化基体料质量比为1:2～2:1。
[0019]与现有技术相比，本专利技术一种含纤维状矿物混合材的放射性废树脂固化体及其制备方法的优点为：
[0020]固化体中的纤维矿物混合材附着于树脂颗粒上，树脂与固化体间的孔隙被纤维填充，加强树脂颗粒与固化体间的微观结合，大幅度提高固化体的整体性能，因此废树脂包容量高，耐浸泡性好；固化体制备使用硫铝酸盐水泥、超细热活化高岭石粉与玄武岩长纤维的混合物固化基体料，与有机材料相比更耐辐照，更利于固化体在长期处置期间的稳定性；在制备的两个独立步骤分别掺入短纤维和长纤维，不但实现了树脂颗粒与基体间以及基体本身的机械性强化，而且搅拌混合更均匀，更利于水化进程和强度发展，避免固化体缺陷。
附图说明
[0021]图1是本专利技术含纤维状矿物混合材的放射性废树脂固化体的制备步骤示意图。
[0022]图2是本专利技术实施例1中含纤维状矿物混合材的添加量为67％的放射性废树脂固化体的微观照片。
[0023]图3是本专利技术实施例1中含纤维状矿物混合材的放射性废树脂固化体的照片。
[0024]图4是对比例中放射性废树脂固化体的微观照片。
具体实施方式
[0025]以下是本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步的描述，但本专利技术并不限于这些实施例。
[0026]实施例一：
[0027]一种含纤维状矿物混合材的放射性废树脂固化体，固化体中的纤维状矿物混合材附着于树脂颗粒上，树脂与固化体间的孔隙被纤维填充，固化体中树脂包容量为67％。
[0028]固化体使用如下方法制备：
[0029]第一步骤：放射性废树脂预处理：将一定质量比例组份的纤维状矿物混合材与碱性调配剂、放射性废树脂放入搅拌容器内，低速搅拌10分钟后，超声分散10分钟，得到放射性废树脂渣料；
[0030]具体的，本专利技术含纤维状矿物混合材的放射性废树脂固化体，第一步骤中碱性调配剂为碱、减水剂和促凝剂，其中，碱为氢氧化钠，减水剂为萘磺酸盐甲醛缩合物，促凝剂为偏铝酸钠。
[0031]具体的，本专利技术含纤维状矿物混合材的放射性废树脂固化体，第一步骤中放射性废树脂为阴离子交换树脂，其含水率为58％。
[0032]含纤维状矿物本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种含纤维状矿物混合材的放射性废树脂固化体，其特征在于，所述固化体中的纤维状矿物混合材附着于树脂颗粒上，树脂与固化体间的孔隙被纤维填充，固化体中树脂包容量不少于60％，所述固化体中树脂包容量小于80％。2.一种含纤维状矿物混合材的放射性废树脂固化体制备方法，所述制备方法用于制备上述权利要求1所述的放射性废树脂固化体，其特征在于，所述固化体使用如下方法制备：第一步骤：放射性废树脂预处理：将一定质量比例组份的纤维状矿物混合材与碱性调配剂、放射性废树脂放入搅拌容器内，低速搅拌10分钟后，超声分散10分钟，得到放射性废树脂渣料；第二步骤：制备放射性浆料：将第一步骤得到的放射性废树脂渣料和固化基体料加入搅拌锅内，先低速搅拌5分钟进行预混合，停止搅拌5分钟，然后高速搅拌10分钟，形成放射性浆料；第三步骤：放射性浆料养护固化：将第二步骤中搅拌锅内部搅拌均匀的放射性浆料移至固化模具内，放入养护箱内部养护24
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30h，养护温度为25
±
5℃，相对湿度≥90％，48h后脱模，得到放射性废树脂固化体。3.根据权利要求2所述的一种放射性废树脂固化体的制备方法，其特征在于：所述纤维状矿物混合材包括玄武岩短纤维和玄武岩长纤维，其中，玄武岩短纤维：长度不大于放射性废树脂颗粒的平均粒径的5倍，具体为1
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【专利技术属性】
技术研发人员：孙奇娜，许嘉谦，牛一卉，李才才，王梦舟，张庆瑞，王琪，徐计，李聪，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：
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