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)。     

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。     

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。     

多组元烧绿石陶瓷固化体的制备及其抗浸出性能

烧绿石具有优异的理化稳定性和耐辐照稳定性,被认为是理想的放射性核素固化基材。然而,人造烧绿石在烧结过程中对核素的选择性高,从而限制了其固化核素的种类和数量。针对上述问题,本工作以镧系元素铕(Eu)、钐(Sm)、钕(Nd)模拟放射性的锕系核素,成功制备得到了2、3、4组元的烧绿石结构陶瓷固化体。结果表明,目标核素均匀地固溶在烧绿石的晶格结构中形成了单相均一的多组元烧绿石陶瓷固化体。化学浸出实验表明,多组元烧绿石结构具有优异的抗浸出性能,是一种具有应用前景的高放废物陶瓷固化体候选材料。     

模拟高放玻璃固化体浸出行为的研究：Ⅰ.温度对固化体浸出…

研究了温度对９０－１９／Ｕ模拟高放玻璃固化浸出的影响，得到了不同体系的反应表观活化能，确定浸泡过程的控速反应步骤。     

固化体大小对核素浸出的影响

本文介绍了放射性废物固化体大小对核素浸出的影响。文中讨论了核素浸出的数学模拟问题，并根据实验数据拟合了适用于计算具有不同体积的固化体的有效扩散系数的公式。用此公式计算的结果与实验结果相符很好。     

放射性废物固化体抗浸出性快速测定方法探讨

固化体的抗浸出性是放射性废物安全管理的一重要参数。目前，国内采用国标GB7023—86中的标准浸出试验方法测试固化体的抗浸出性，试验周期长。并且，国标GB14569.1—93仅对核素第42d的浸出率作了规定。这一规定不能很好反映不同固化基材、不同配方固化体间抗浸出性的差异。美国国家标准ANSI/ANS-16.1—2003采用快速浸出试验方法，并用浸出因子来表征核素的抗浸出性。本工作参照美国标准对试验结果的处理方法，对以往获得的真实或模拟放射性废物水泥固化体的浸出试验数据进行重新计算。计算结果表明，当核素累积浸出百分数小于20%时，核素的浸出率与浸出因子间存在一定的换算关系。据此，可考虑建立快速浸出试验方法和新的试验结果表述式，以较全面地判定放射性废物固化体的抗浸出性能。     

水泥固化体的非饱和浸出实验

采用自行研制的非饱和浸出实验装置，用石英砂作蓄水介质，将8种规格(体积在40．2-16945.5cm^3之间)的水泥固化体试块置于密封容器中，进行了非饱和浸出实验。实验的含水量系列有5种，在0．15-0．40之间。非饱和浸出实验结果表明，在固化体试块体积≤4586.7cm^3时，累积浸出份额F随固化体周围介质含水量θ的增加而增大，例如，含水量在0．35和0．15时，不同体积固化体其360d的累积浸出份额之比在1．24-1．41之间；累积浸出份额随固化体体积V的增大而减少；含水量较高时的浸出实验结果接近于饱水浸出实验结果；历时1年的浸出实验显示，固化体试块的最大浸出深度约为2．25cm；另外，浸出实验中间取样与否，对最后的累积浸出份额影响不大。     

非饱和浸出实验中水泥固化体体积对137Cs浸出性能的影响

本文介绍了非饱和浸出实验中水泥固化体试块体积大小对137Cs浸出影响的一些结果,包括累积浸出份额Ft、浸出通量分数Jn和等效扩散系数De等.实验用浸出介质为石英砂;石英砂中水的饱和度在39.4%～100%之间,共计5个饱和度;被浸固化体的体积在40.2 cm3～16945.5 cm3之间,共计8种规格.结果表明,Ft随着固化体试块体积V的增大而减小,并可以用Ft=a×Vb很好地拟合;Jn随固化体试块体积V的增大而明显降低,而且可以用Jn=c×Vd很好地拟合;De不是常数,而是随固化体试块体积V的增加而增大.由此可以看出,浸出实验不考虑固化体试块体积的大小以及浸出时间的影响,将会得出与实际处置释放源项相差甚大的结果.     

某花岗岩铀矿实验室溶浸工艺实验

采用传统水冶工艺开采铀,生产成本高,选冶效率较低。通过对某花岗岩铀矿石实验室工艺实验的研究,获得最佳溶浸工艺参数,为下一步进行现场原地破碎浸出实验提供技术依据。对铀矿床矿石进行了取样加工及化学全分析,并主要进行了搅拌浸出实验、泡浸实验、柱浸实验。结果表明:某花岗岩铀矿石浸出性能好,耗酸量低, 铀浸出率高,浸出时间短;与常规水冶工艺相比,改变了浸出剂的硫酸浓度常规工艺从高到低的布液方式,采用由低到高再低的周期流程布液方式,有效地避免了硫酸钙的沉淀,降低了成本。     

富烧绿石在模拟处置条件下的浸出行为研究

研究了包容46 8%模拟锕系废物的富烧绿石在5种模拟处置介质:纯花岗岩,花岗岩+水泥,花岗岩+Fe3O4,纯膨润土,膨润土+Fe3O4中的浸出行为。并用X射线衍射仪(XRD)和带有X射线能谱仪的扫描电镜(SEM/EDS)对浸泡后的样品表面进行了分析。实验结果显示,在模拟条件下,包容46 8%模拟锕系废物的富烧绿石的质量浸出率相当低,浸泡182d后,其质量浸出率基本保持在1×10-7g·cm-2·d-1;在含有膨润土和花岗岩+水泥介质的体系中,样品表面有新的矿相生成;膨润土和水泥介质有阻滞元素浸出的作用;Fe3O4的存在促进了元素的浸出;除钛离子在样品表面贫化外,其余5种离子Ba,U,Ca,Zr,Al在浸泡过程中呈富集态或稳定态,表明模拟地质介质可以较好地阻滞富烧绿石中元素的浸出。     

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。     

铀矿石酸化-细菌柱浸的动力学分析

研究了沥青铀矿石酸化阶段和细菌浸出阶段体系中pH值、Eh值和浸出率随时间的变化规律,采用JMA动力学模型分析了酸化过程和细菌浸出过程的动力学行为特征。结果表明：在酸化阶段,同一级数中各酸化体系的pH值和浸出率随酸化时间的增加而升高,Eh值随酸化时间的增加而降低;在细菌浸出阶段,同一级数中各浸出体系的pH值、Eh值和浸出率随浸出时间的增加而升高;随着酸化级数和细菌浸出级数的增加,各酸化体系和浸出体系的pH值、Eh值和浸出率随时间的变化量减小。动力学分析结果表明：酸化阶段的动力学方程为-ln(1-α)=(0.534 9～0.310 3) t^{0.175 7～0.701 6},初、中期反应过程属于扩散控制,后期反应过程属于混合控制;细菌浸出阶段的动力学方程为-ln(1-α)=(0.132 5～0.002 3)•t^{0.212 7～2.033 0},初期反应过程属于扩散控制,中期反应过程属于混合控制,后期反应速率接近于零。     

水的饱和度对固化体内137Cs浸出的影响

介绍了非饱和浸出实验条件下水泥固化体试块周围水的饱和度 f对137 Cs浸出影响的一些结果,包括累积浸出份额Ft、浸出通量分数Jn和等效扩散系数De。结果表明:Ft随f的增大而增大;Jn随着浸出时间的增加明显降低,随f的增加略有增加;De随f的增加而增大。     

硫粉量对铀矿石嗜酸氧化硫硫杆菌通气柱浸的影响

研究了铀矿石酸化-硫粉细菌通气柱浸体系的pH值、Eh值和铀离子浓度等参数随时间的变化规律,探索了铀矿石的浸出率与硫粉含量的关系。结果表明:在酸化阶段,同一酸化级数下各酸化体系的pH值和铀离子浓度随酸化时间的延长而升高,Eh值随酸化时间的延长而降低;随酸化级数的增加,各酸化体系的pH值、Eh值和铀离子浓度随酸化时间的延长变化量减小。在细菌浸出阶段,同一酸化浸出级数下各浸出体系的pH值、Eh值和铀离子浓度随浸出时间的延长而升高;随浸出级数的增加,各浸出体系的pH值和铀离子浓度的增长率减小,Eh值的增长率增大;硫粉加入量越大,浸出体系pH值降低的幅度越大,Eh值和铀离子浓度升高的幅度也越大。铀矿石的浸出率与硫粉含量呈正相关,硫粉含量为5g/L的浸出体系中,铀的浸出率高达95.45%。     

铀赋存形态对砂岩型矿床地浸开采的影响

为研究铀赋存形态对地浸开采的影响,采用逐级提取法分离新疆某砂岩铀矿同一采区不同地段样品的铀赋存形态,测定其中的铀品位。结合室内浸出实验以及现场监测实验,探究了铀赋存形态与浸出动力学和浸出过程的关系。结果表明：相同采区不同地段的铀矿赋存形态存在差异,铀的浸出动力学受到F1-F4四种铀赋存形态的影响,首先由内扩散控制,然后转变为化学反应控制,铀表观浸出速率常数随着F1-F4相态铀质量分数提高而增大。浸出液铀浓度变化特征可以根据F1相态的质量分数分为两类：当F1质量分数高于25%时,铀浓度由高到低变化;当F1质量分数低于10%时,铀浓度表现为低→高→低的变化趋势。最后建立了铀初始浓度与F1品位、铀浓度峰值与F1-F4总品位之间的关系模型。研究结果可为依据铀赋存形态分地段选择溶浸剂种类和应用时间,并对铀地浸过程预测提供理论支持。