合成榍石的化学稳定性

以H2SiO3、CaCO3、TiO2为原料,通过固相法合成榍石,借助X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、原子吸收光谱(AAS)等分析手段,研究合成榍石的化学稳定性。结果表明,在pH为5~9的水溶液中,合成榍石具有良好的化学稳定性,温度和pH是影响1~21 d化学稳定性的重要因素;42 d Ca2+的浸出率比Ti4+的浸出率高2个数量级;在90℃、pH=7下,Ca2+和Ti4+的42 d归一化浸出率分别为3.33×10-3、1.33×10-5g.m-2.d-1;在25℃、pH=7下,Ca2+和Ti4+的42 d归一化浸出率分别为1.52×10-3、3.05×10-5g.m-2.d-1;在25℃、pH=3下,Ca2+的42 d归一化浸出率达到7.71×10-2g.m-2.d-1。     

掺钕钙钛锆石、榍石组合矿物固化体的浸出性能

以硅酸锆(ZrSiO4)、碳酸钙(CaCO3)、二氧化钛(TiO2)、氧化铝(Al2O3)和氧化钕(Nd2O3)为原料,采用固相反应工艺,制备掺钕钙钛锆石、榍石组合矿物固化体,借助X射线衍射(XRD)、背散射二次电子像(BSE)、荧光光谱(FS)、能谱(EDS)等分析手段,研究掺钕钙钛锆石、榍石组合矿物固化体的化学稳定性。结果表明,钙钛锆石、榍石的组合矿物能很好地固溶Nd,固化体具有良好的化学稳定性;在90℃,第42d,CZ15-1260、CZA15-1260、CA15-1260固化体样品的平均归一化浸出率分别为1.82×10-4、1.38×10-4、1.48×10-4g·m-2·d-1;固化体的较佳烧结温度为1260℃。     

人造岩石固化掺铀模拟放射性焚烧灰

以天然锆英石、模拟放射性焚烧灰、CaCO₃、TiO₂、UO₂为原料,采用高温固相反应,对人造岩石固化掺铀模拟放射性焚烧灰进行研究。借助XRD、SEM、抗浸出性能测试等分析测试方法,研究固化体的性能。结果表明：在空气气氛下烧结,固化体的晶相为CaZrTi₂O₇［Ca（Zr,U）Ti₂O₇］、CaTiSiO₅、CaTiO₃和CaUO₄,一部分U固溶于Ca（Zr,U）Ti₂O₇中;较多CaZrTi₂O₇的生成有利于Ca（Zr,U）Ti₂O₇固溶更多的U;模拟放射性焚烧灰掺量为60%、UO₂含量为6.88%的人造岩石固化体,1～35d铀的归一化浸出率为0.17~2.81μg/(cm²•d),42～192d铀的归一化浸出率为0.09～0.13μg/(cm²•d)。     

钙钛锆石和榍石人造岩石固化模拟放射性焚烧灰的研究

以天然锆英石（ZrSiO4）、CaCO3、TiO2为原料,利用高温固相反应,借助X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等分析方法,进行了钙钛锆石（CaZrTi2O7）和榍石（CaTiSiO5）人造岩石固化模拟放射性焚烧灰的研究。结果表明：针对成分为CaO 60．9％（wt）,TiO2 10．2％（wt）,SiO2 6．16％（wt）,Fe2O3 11．4％（wt）的焚烧灰,当模拟放射性焚烧灰掺量分别为20％、40％、60％时,最佳合成及烧结温度分别为1260℃、1230℃、1200℃。采用本实验的工艺技术和路线,可以制备得到性能优良的钙钛锆石和榍石人造岩石固化体,其最佳烧结及合成温度随模拟放射性焚烧灰掺量的增加而降低;可以将固化基材的合成与人造岩石体固化体的烧结工艺合二为一,易于实现工程化。     

钕在钙钛锆石和榍石组合矿物中的固溶机制

以ZrSi O4、CaCO3、Ti O2、Al2O3、Nd2O3为原料,引入Al3+作价态补偿,通过固相反应制备包容模拟三价锕系核素Nd的钙钛锆石(CaZrTi2O7)和榍石(CaTiSi O5)组合矿物固化体。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜/能谱仪(SEM/EDS)研究其矿相组成、微观结构和元素分布,探讨Nd在钙钛锆石和榍石组合矿物固化体中的固溶机制。研究表明:钙钛锆石和榍石组合矿物固化体较佳的合成条件是在1 230℃条件下保温30 min,较佳配方的摩尔比为n(Ca1-x/2-y/4Nd(x+y)/2Zr1-y/4Alx/2Ti2-x/2O7)∶n(Ca1-xNdxAlxTi1-xSi O5)=[4/(4-y)]∶1;Nd3+能够进入钙钛锆石和榍石晶格,榍石能够固溶Zr4+、Al3+、Nd3+,Zr4+和Nd3+取代Ca2+位,Al3+占据Ti4+位,钙钛锆石能够固溶Al3+、Nd3+,Nd3+进入Ca2+位和Zr4+位,Al3+占据Ti4+位。     

硅灰对硅酸盐水泥滞留铀(Ⅵ)性能的影响

在25℃下,通过浸出试验,用模拟地下水浸出42 d,比较不同硅灰掺量时硅酸盐水泥固化体对铀的滞留能力。结果表明随硅灰掺量的增加,水泥固化体对铀的滞留能力也在增加;硅灰掺量为15%时,水泥固化体的扩散系数为7×10-3cm3.d-1,仅为不掺硅灰时的5.5%。     

掺钆铈独居石陶瓷固化体在THMC耦合作用下的化学稳定性

以氧化钆、十水草酸铈和磷酸二氢铵为原料,采用热压烧结制备掺钆铈独居石陶瓷固化体,借助X射线衍射（XRD）、场发射扫描电镜（FESEM）、能谱（EDS）和电感耦合等离子体发射光谱-质谱（ICP-MS）等分析手段,研究掺钆铈独居石陶瓷固化体的热压烧结及固化体在热-水-力-化学(THMC)耦合作用下的化学稳定性。结果表明,采用热压烧结技术,实现了单相Ce_0.9Gd_0.1PO₄陶瓷固化体的低温（1150～1200 ℃）、快速（2 h）烧结,固化体的相对密度达99.62%;在THMC耦合作用下（温度为90～200 ℃(0.101～1.554 MPa),pH=5～9）,固化体具有优异的化学稳定性,浸出时间为42 d时,模拟次锕系核素Gd的归一化浸出率在10^-6～10^-5 g/(m²•d）数量级;温度和pH值对Ce的归一化浸出率影响较小;温度对Gd的归一化浸出率没有影响;与弱碱性（pH=9）水溶液相比,在弱酸性（pH=5）和中性（pH=7）水溶液中,Gd的归一化浸出率相对较高。     

模拟铯废物玻璃固化体组成对浸出性能的影响

按正交试验设计方法设计了熔制模拟铯废物钛硅酸盐玻璃固化体的配料组成 ,制备了相应的固化体样品。按静态浸出试验方法 (MCC- 1)对样品进行了浸出试验 ,条件为去离子水、90℃、7d、样品表面积与去离子水体积之比为 10 m-1。用电感耦合等离子体原子发射光谱 (ICP- AES)和原子吸收 (AAS)测定浸出液中各种离子的浓度。结果表明 ,固化体浸出液中主要含 Na+和 Si4+ ,其次是 Cs+。固化体中Zr O2 组分对浸出性能影响最大 ,其次是 Ti O2 / Si O2 (摩尔比 )。配料中 Zr O2 的摩尔分数选择在 1.5 %～4 .5 %之间、Ti O2 / Si O2 的摩尔比在 0 .4 0左右时 ,有利于减少 Cs+ 及 Na+ 、Si4+ 的浸出     

放射性焚烧灰碱激发胶凝材料固化体浸出实验

为了实现放射性焚烧灰的稳定包容,研究了以矿渣为主要原料,添加水泥熟料、粉煤灰和沸石,选用水玻璃或硅(硫)酸钠等作为激发剂制备出碱激发胶凝材料。实验优选的固化基材为:矿渣含量65%(质量分数,下同),粉煤灰10%,沸石20%,水泥熟料2%,氢氧化钙3%。水玻璃作为激发剂其添加量为基材的5%。采用该基材制备固化体,当放射性焚烧灰包容量为30%、水灰比0.34~0.35,固化体机械性能良好。浸出性能测试结果表明:第35天铀的浸出率为6.0×10-6cm/d,225天长期浸出率较低。铀在固化体中的扩散系数计算结果表明,碱激发胶凝材料对铀的滞留性能较好。最后探讨了固化体的浸出机制。     

一种高放射性废物固化处理基材的制备方法

一种高放射性废物固化处理基材的制备方法，其特征包括：1）配料。以天然锆英石、CaCO2和TiO2为原料，按天然锆英石26-32重量份、CaCO2 29～35重量份、TiO2 35～42重量份的比例取各原料；2）细磨。将各原料装入细磨设备内，添加磨球后，振磨30-60min；3）煅烧。将物料在1150～1350℃的温度下煅烧20～60min，即制得产物。采用本发明制备钙钛锆石和榍石的人造岩石固化体，原料成本低廉，工艺简单（可以减少或避免固化处理过程中的二次污染），反应温度较低、得到的目标矿物纯度高，为钙钛锆石、榍石基人造岩石固化高放废物的工程化应用奠定了良好的基础。     

Tc immobilization by using perovskite-rich and rutile-rich synroc

1IntroductionSynrocwasinitiallydevelopedin1978byRingwoodetal.[1]Itisasuitableandeffectivemediumforimmobilizingradioactivewaste.Synrochassupe-riorchemicaldurabilitytoconventionalglasswasteforms.Uptonowalotofsynrocapproacheshavebeendeveloped.[2]Tcispresentedinthehighlevelwaste(HLW)withlargerproportion.BecauseTcisaverylong-lived(T1/2=2.14×105a)nuclideitssafedisposalisasignifi-cantproblemconcerned.TccanbeseparatedfromHLWbythepartitioningmethod,thenprocessedbyusingimmobilizationtechnique.Syn…     

榍石固溶体中钕的固溶量

以CaCO₃、H₂SiO₃、TiO₂、Nd₂O₃和Al₂O₃为原料,通过高温固相反应合成榍石固溶体,借助X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）等分析手段,研究钕在榍石固溶体中的固溶情况。结果表明,引入Al³⁺作为电价补偿时,Nd³⁺能较好地固溶在Ca_1-yNd_yTi_1-yAlySiO₅固溶体中,其固溶量为12.3%～13.56%;不引入电价补偿时,Nd较难在Ca缺位的Ca_1-3/2yNd_yTiSiO₅固溶体中固溶,其固溶量约为3.5%;合成掺Nd榍石固溶体的较佳温度为1270℃。     

人造岩石固化体SrCeTi2O7的合成与性能研究

采用⁸⁸Sr模拟放射性核素⁹⁰Sr,Ce⁴⁺模拟四价锕系放射性核素。以分析纯SrCO₃、CeO₂和TiO₂为主要原料,通过高温固相反应制备SrCeTi₂O₇人造岩石固化体。对固化体的烧成工艺、物理性能、晶体结构及微观形貌进行研究,并对固化体的热稳定性及抗浸出性能进行探讨。结果表明,选择配方n(SrCO₃)∶n(CeO₂)∶n(TiO₂)＝1∶1∶2,在1 450 ℃下保温5 h可合成结构致密、晶型发育完整的SrCeTi₂O₇人造岩石固化体;Dicvol程序指标化结果表明,该固化体化合物属四方晶系,晶胞参数为a＝0.387 33(4) nm,c＝0.388 07(5) nm;SrCeTi₂O₇人造岩石固化体具有良好的热稳定性,经高达800 ℃热处理后样品仍保持原有物相不变;PCT-B粉末浸泡法测试结果表明,SrCeTi₂O₇人造岩石固化体具有较好的抗浸出性能,浸泡周期28 d时Sr、Ce和Ti的浸出率分别为3.51×10^-4、8.23×10^-8和2.02×10^-7 g/(m²·d)。     

水滑石为前躯体合成尖晶石固化模拟90Sr

研究了以包容锶水滑石为前躯体合成尖晶石固化模拟⁹⁰Sr的方法,借助X射线衍射(XRD)、热重分析（TG）和浸出实验确定的包容锶尖晶石固化体制备的最佳条件为：煅烧温度为1 100℃、煅烧时间为4 h、锶包容量为0.648%。测定固化体的物理性能,采用PCT和MCC-1法研究其化学稳定性,利用扫描电镜能谱(SEM/EDS)分析固化体的组成、微观结构等。结果表明,制备的包容锶固化体具有良好的物理性能,显气孔率为0.07%,密度为4.8 g/cm³;固化体中的锶完全被尖晶石相所包容;PCT法浸出7 d后的锶元素归一化浸出率为5.2×10^-2g/（m²•d）,固化体的化学稳定性良好。     

(Sr0.1Th0.2Nd0.3La0.2Gd0.2)2Zr2O7高熵烧绿石固化体的制备及化学稳定性

以金属硝酸盐为原材料,通过溶胶-喷雾热解-高温烧结法制备了(Sr_0.1Th_0.2Nd_0.3La_0.2Gd_0.2)₂Zr₂O₇高熵烧绿石固化体。利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、Raman光谱对固化体结构进行表征,通过MCC-1浸出实验方法分析了固化体化学稳定性。研究结果表明：高熵烧绿石固化体为纯相高熵烧绿石结构,最佳烧结温度为1 500℃。随着烧结温度增加,固化体晶粒和密度明显增加。浸出实验结果显示：La、Gd、Zr、Nd元素42 d归一化浸出率为10^-6 g/(m²·d)量级,Sr、Th元素的42 d归一化浸出率分别为10^-5 g/(m²·d)和10^-3 g/(m²·d)量级,固化体表现出良好的化学稳定性。     

不同地浸采铀工艺主要元素迁移强度与饱和状态研究

针对新疆某铀矿床矿石碳酸钙含量高的特点,为掌握酸法、碱法及CO₂+O₂中性3种原地浸出采铀工艺条件下主要元素的迁移强度和矿物饱和状态,开展了3种工艺条件下的室内及现场浸铀对比试验,并应用水文地球化学原理对碳酸钙与硫酸钙的饱和指数进行了计算。结果表明,酸法浸出时U、Ca、Mg、Al、Fe的迁移强度高于碱法及中性时的;碱法与中性浸出时,U的迁移强度基本相同,中性浸出Ca、Mg的迁移强度大于碱法,两种工艺下Fe、Al的迁移强度均弱于U、Ca、Mg。中性浸出时,硫酸钙始终未发生沉淀,pH值控制在6.6以下时,碳酸钙不会发生沉淀;碱法浸出时,碳酸钙不可避免地会发生沉淀;酸法浸出时,硫酸钙不可避免地会发生沉淀。对于该矿床,CO₂+O₂中性浸出工艺为首选,控制pH值在6.6以下可有效避免碳酸钙沉淀,确保铀正常浸出。