一种镁水泥固化放射性废树脂的配方及其制备方法组成比例

本发明专利技术公开了一种利用水化硅酸镁水泥固化废树脂的配方及其制备方法，涉及放射性废物处理技术领域。废树脂是一种中水平放射性废物，本发明专利技术将水化硅酸镁水泥作为废树脂的固化基材，按质量份数计，其组成如下：氧化镁30～50份、硅灰50～70份、骨料90～110份、添加剂2～4份、废树脂30～50份以及水50～60份。将上述物质在搅拌锅内混合均匀后倒至试模中养护，养护28天水泥固化体抗压强度可达7MPa以上。本发明专利技术的水化硅酸镁水泥固化废树脂后，经冲击、冻融、浸泡等试验后固化体表面无裂纹，强度损失小，各方面性能均能满足施工标准要求，本发明专利技术实现了对放射性废物的回收及后续安全性的保障，有利于环保。利于环保。

【技术实现步骤摘要】
一种镁水泥固化放射性废树脂的配方及其制备方法


[0001]本专利技术涉及放射性废物处理
，尤其是涉及一种水化硅酸镁水泥固化废树脂的配方及制备方法。

技术介绍

[0002]离子交换树脂通常用于核电站冷却剂的净化和液体放射性废物的处理，当所含放射性核素饱和后会被新树脂所取代，废树脂成为需要被管理处置的中水平放射性废物。由于树脂本身的可燃性、辐解或生物降解时易产生燃爆性气体、易对贮存容器造成腐蚀、长期存放易粉化等特点，给处理方式带来困难，因此，研究合适的废树脂处理方法极其重要，水泥由于良好的物理、化学性能，操作简单和生产成本低廉，是固化废树脂的主要方法。而硅酸盐水泥体系孔隙率较大，核素离子浸出率较高；由于树脂自身的膨胀和收缩，当树脂包含量较高时极易造成基体的膨胀和开裂，废树脂的包容量较低；同时废树脂可以与水泥孔隙溶液交换离子，影响水泥的水化作用，水化硅酸镁水泥体系强度较高，孔溶液pH值较低有利于含铝金属核废料的固化；水化过程放热平稳使得孔溶液中核素离子迁移速率较慢；体系产物巨大的比表面积也为核素离子的吸附提供了巨大的优势。
[0003]现有的水泥固化存在废树脂包容量及固化体耐久性能有待提高，核素离子浸出率高，固化效果及安全性有待提升，材料的实用性有限的问题。
[0004]因此，针对上述问题提出一种镁水泥固化放射性废树脂的配方及其制备方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种利用水化硅酸镁水泥固化废树脂的配方及其制备方法，能够提高废树脂包容量及固化体耐久性能，降低核素离子浸出率，保证固化后的安全，从而实现保护环境的目的。
[0006]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：
[0007]本专利技术提供的利用水化硅酸镁水泥固化废树脂的配方，按质量份数计，所述配方包括以下组分：氧化镁30～50份、硅灰50～70份、骨料90～110份、添加剂2～4份、废树脂30～50份以及水50～60份。
[0008]进一步的，按质量份数计，所述配方包括以下组分：氧化镁30～40份，硅灰50～60份、骨料90～100份、添加剂2～3份、废树脂30～40份以及水50～55份。
[0009]优选地，按质量份数计，所述配方包括以下组分：氧化镁40份，硅灰60份、骨料100份、添加剂3份、废树脂40份以及水55份。
[0010]进一步的，所述氧化镁为轻烧氧化镁，活性MgO含量为83％～87％。
[0011]进一步的，所述硅灰中值粒径为255nm，SiO2含量大于95％。
[0012]进一步的，所述添加剂包括聚羧酸型减水剂、木质素磺酸盐类减水剂、乙二胺四乙酸、六偏磷酸盐中的任意一种；
[0013]优选地，所述添加剂为六偏磷酸钠。
[0014]进一步的，所述骨料包括河砂、石英砂或石灰石砂中的任意一种；
[0015]优选地，所述骨料为石英砂；
[0016]更优选地，所述骨料为细度80
‑
100目的石英砂。
[0017]进一步的，所述废树脂为核电站已失效的混床树脂，含水率约为40％～50％；
[0018]优选地，所述废树脂为含锶和铯的混床树脂。
[0019]本专利技术提供了一种水化硅酸镁水泥固化废树脂的制备方法，所述制备方法主要包括如下步骤：
[0020](1)将氧化镁和硅灰按配比称量并均匀混合；
[0021](2)六偏磷酸钠溶解于水中，得到混合均匀的溶液；
[0022](3)在水泥砂浆搅拌机内加入石英砂和废树脂，与步骤(1)得到的混合料和步骤(2)得到的溶液搅拌均匀；
[0023](4)将搅拌完毕的含有废树脂的水化硅酸镁水泥倒入模具内并养护。
[0024]进一步的，所述的养护条件为温度T≈20
±
2℃，相对湿度RH≥90％。
[0025]根据本专利技术的一个方面，一种水化硅酸镁水泥固化废树脂的配方，按质量份数计，所述配方包括以下组分：氧化镁30～50份、硅灰50～70份、骨料90～110份、添加剂2～4份、废树脂30～50份以及水50～60份。废树脂的加入推迟了水化硅酸镁水泥放热峰出现的时间，延缓了水泥的水化反应，使得该水泥水化放热量较低且平稳，有利于降低废树脂中核素离子从孔隙溶液中向固化体外表面迁移的速率。本专利技术的水化硅酸镁水泥固化废树脂得到的水化产物为Mg(OH)2和M
‑
S
‑
H凝胶，Mg(OH)2比表面积较大，M
‑
S
‑
H凝胶使固化体内存在较多凝胶孔，为废树脂中的核素离子吸附提供巨大的优势。
[0026]与现有技术相比，本专利技术的有益技术效果为：
[0027]1、本专利技术提供的水化硅酸镁水泥固化废树脂的配方，该配方主要由氧化镁、硅灰、骨料、添加剂、废树脂和水按特定比例组成。由上述配方得到的固化体，经过28d养护后的力学性能及耐久性能等满足施工的各项要求，废树脂包容量可达40％，固化体抗压强度大于7MPa，经冲击、冻融、浸泡等试验后固化体完整性较好，表面无裂纹，强度损失小；不同浸出条件下核素Cs+、Sr2+的42d浸出率及累计浸出分数均低于标准中的限值要求，具有较好的固化效果及安全性。
[0028]2、本专利技术提供的水化硅酸镁水泥固化废树脂的制备方法，将上述配方混合均匀并进行标准养护，得到固化体。该制备方法具有材料来源广、便于施工、适用性强、操作简便等优点。
具体实施方式
[0029]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本专利技术进行详细说明。本实施例是以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本专利技术的保护范围不限于下述实施例。
[0030]本实施例所涉及的一种水化硅酸镁水泥固化废树脂的配方，按质量份数计，所述配方包括以下组分：氧化镁30～50份、硅灰50～70份、骨料90～110份、添加剂2～4份、废树脂30～50份以及水50～60份。
[0031]优选地，按质量份数计，所述配方包括以下组分：氧化镁30～40份，硅灰50～60份、
骨料90～100份、添加剂2～3份、废树脂30～40份以及水50～55份。
[0032]更优选地，按质量份数计，所述配方包括以下组分：氧化镁40份，硅灰60份、骨料100份、添加剂3份、废树脂40份以及水55份。
[0033]本专利技术中，通过对配方内各成分进一步优化，从而优化了水化硅酸镁水泥固化废树脂的能力。
[0034]本实施例所涉及的一种水化硅酸镁水泥固化废树脂的配方，所述氧化镁为轻烧氧化镁，活性MgO含量为83％～87％。
[0035]本实施例所涉及的一种水化硅酸镁水泥固化废树脂的配方，所述硅灰中值粒径为255nm，SiO2含量大于95％。
[0036]本实施例所涉及的一种水化硅酸镁水泥固化废树脂的配方，所述添加剂包括聚羧酸型减水剂、木质素磺酸盐类减水剂、乙二胺四乙酸、六偏磷酸盐中的任意一种；
[0037]优选地，所述添加剂为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水化硅酸镁水泥固化废树脂的配方及其制备方法，其特征在于，按质量份数计，所述配方包括以下组分：氧化镁30～50份、硅灰50～70份、骨料90～110份、添加剂2～4份、废树脂30～50份以及水50～60份。2.根据权利要求1所述的水化硅酸镁水泥固化废树脂的配方，其特征在于，按质量份数计，所述配方包括以下组分：氧化镁30～40份，硅灰50～60份、骨料90～100份、添加剂2～3份、废树脂30～40份以及水50～55份。3.根据权利要求1所述的水化硅酸镁水泥固化废树脂的配方，其特征在于，按质量份数计，所述配方包括以下组分：氧化镁40份，硅灰60份、骨料100份、添加剂3份、废树脂40份以及水55份。4.根据权利要求1～3任一项所述的水化硅酸镁水泥固化废树脂的配方，其特征在于，所述氧化镁为轻烧氧化镁，活性MgO含量为83％～87％。5.根据权利要求1～3任一项所述的水化硅酸镁水泥固化废树脂的配方，其特征在于，所述硅灰中值粒径为255nm，SiO2含量大于95％。6.根据权利要求1～3任一项所述的水化硅酸镁水泥固化废树脂的配方，其特征在于，所述添加剂包括聚羧酸型减水剂、木质素磺酸盐类减水剂、乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：张婷婷，韩俊南，武震林，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：