[發(fā)明專利]一種處理中、低放射性焚燒灰的水泥基固化材料及處理中、低放射性焚燒灰的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910083104.2
• 申請日: 2009-04-30
• 公開（公告）號(hào): CN101549965A
• 公開（公告）日: 2009-10-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李長成;崔琪;吳春麗;張文生;張洪滔
• 申請（專利權(quán)）人: 中國建筑材料科學(xué)研究總院
• 主分類號(hào): C04B7/26
• 分類號(hào): C04B7/26;A62D3/33
• 代理公司: 北京尚誠知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 魯 兵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及處理放射性廢物的固化材料，特別是涉及一種用于處理中、低放射性 焚燒灰的水泥基固化材料及其在處理中、低放射性焚燒灰中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

由于核科學(xué)和核技術(shù)在科學(xué)、醫(yī)療、工業(yè)和軍事上的應(yīng)用與研究，每年都會(huì)產(chǎn) 生大量被放射性污染的塑料、紙張、工作服、手套等具有中、低放射性及可燃性的廢 物。為了消除因霉變、著火等原因造成的放射性物質(zhì)泄露隱患，需要對其進(jìn)行焚燒減 容處理，生成易于處置的穩(wěn)定形式-焚燒灰。

但是，焚燒并不能改變廢物的放射性，如何妥善和嚴(yán)格管理這些放射性焚燒灰， 不使其泄漏到生物圈中去，已不僅是一個(gè)單純的科學(xué)技術(shù)難題，而是成為一個(gè)國際性 的政治問題和社會(huì)問題。目前，在放射性廢物處理的問題上，世界各國已經(jīng)形成了比 較一致的意見，即將放射性廢物先進(jìn)行固化，再將固化包裝體置于深地層、輸水性能 好的基巖中，基巖與固化體間填充對放射性核素阻滯性能好的填充物，依據(jù)多重阻礙 的原則形成對放射性核素與生物圈長期有效的隔離。

放射性廢物的固化方法主要有水泥法、瀝青法、塑料法、玻璃法、陶瓷法等。水 泥固化法因設(shè)備工藝簡單，無需高溫，一次性投資少，無廢氣凈化問題，原料易得， 水化產(chǎn)物穩(wěn)定，現(xiàn)已成功用于中低放廢物的固化。然而，用常規(guī)工藝制備的水泥固化 體是多孔材料，核素浸出率高，加上某些成分對水泥水化不利，影響了固化體性能和 包容量的提高。堿膠凝材料因孔隙率低、強(qiáng)度高、水化完全，對放射性核素吸附阻滯 效果好，長期穩(wěn)定性好，是一種較為理想的放射性廢物固化材料，日益成為研究熱點(diǎn)。

目前，國內(nèi)外對中低放射性廢物的水泥基材料固化處理做了大量研究，從使用傳 統(tǒng)的硅酸鹽水泥、鋁酸鹽水泥或在硅酸鹽水泥中摻加硅灰、礦渣、粉煤灰等混合材水 泥向硅酸鹽水泥-粘土礦物復(fù)合體系、堿激發(fā)膠凝材料體系、堿礦渣-粘土復(fù)合膠凝材 料以及水熱合成材料方向發(fā)展。

但還存在以下問題：

(1)廢物包容量低(20％左右)；

(2)核素浸出率偏高，特別是對含钚廢物的固化效果較差；

(3)核素離子固化機(jī)理需進(jìn)一步研究；

(4)國內(nèi)研究多數(shù)停留在模擬固化階段，較少進(jìn)行真實(shí)廢物固化處理；

(5)固化體水化產(chǎn)物需進(jìn)一步優(yōu)化，以增強(qiáng)對核素的固化作用。

此外，對中低放射焚燒灰的固化研究則較少，焚燒灰的組成與性能嚴(yán)重影響固化 體包容量的提高與核素離子的固化效果。例如，a.當(dāng)灰中混有CaO時(shí)，其遇水反應(yīng)生 成Ca(OH)₂，放出大量的熱，體積膨脹97.9％，產(chǎn)生局部應(yīng)力，導(dǎo)致固化體安定性不良； b.當(dāng)灰中混有PbO、ZnO、CuO等時(shí)，這些金屬氧化物會(huì)延遲水泥的水化反應(yīng)；c.當(dāng)灰 中混有Mg、Al、Zn、Sn和Pb等金屬時(shí)，水泥中的堿性組份就會(huì)與這些金屬發(fā)生反應(yīng) 致使固化物放置中釋放氫氣，并引起固化體發(fā)生裂隙，甚至使包裝容器破損。為此， 開發(fā)新型水泥固化材料，提高焚燒灰的包容量及固化體的綜合物理化學(xué)性能，對放射 性廢物的安全管理具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種廢物包容量大、機(jī)械性能穩(wěn)定、核素離子浸出率低的用于處理 中、低放射性焚燒灰的水泥基固化材料。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案：

一種處理中、低放射性焚燒灰的水泥基固化材料，是以粉磨后的礦渣、粉煤灰、 沸石、偏高嶺土和水泥熟料組成待激發(fā)材料，和激發(fā)劑混合均勻，經(jīng)養(yǎng)護(hù)、固化得到 的改性水泥。

其中：所述偏高嶺土為經(jīng)過低溫煅燒的；所述水泥熟料為華新P?I?52.5水泥熟料 或基準(zhǔn)水泥高品質(zhì)水泥熟料。

其中：所述礦渣、粉煤灰、沸石、偏高嶺土、水泥熟料為分別粉磨至400～ 500±20m²/Kg、400～500±20m²/Kg、100～300目、1000～1500目、400～500±20m²/Kg 的粉體；所述礦渣、粉煤灰、沸石、偏高嶺土和水泥熟料的重量份數(shù)比為40～70∶ 10～20∶10～30∶10～35∶4～20。

其中：為提高水泥機(jī)械性能，所述水泥基固化材料中還添加有0～6重量份聚合 物乳膠粉；添加時(shí)，聚合物乳膠粉用量計(jì)入水泥基固化材料粉料重量中，優(yōu)選在100 重量份的水泥基固化材料粉料中含4～6重量份的聚合物乳膠粉。