水泥固化高放射性废物的科学基础

与玻璃法、陶瓷法相比,水泥法具有原材料易得、工艺简单等优点。本文综述了国内外近几年来用水泥固化放射性废物的最新研究成果,并指出了用水泥来固化高放射性废物存在的问题及发展方向。     

水泥及其复合体系固化放射性核废物研究现状

水泥优良的物理化学性能使其在放射性废物固化领域应用广泛。介绍了水泥固化的机理和对水泥固化体的基本性能要求,并综述了硅酸盐水泥、碱激发胶凝材料、硫铝酸盐水泥和磷酸镁水泥在放射性废物固化领域的研究进展。对水泥基固化材料的发展具有一定的借鉴意义。     

放射性废物水泥固化的理论基础,研究现状及对水泥化学研究的思考

水泥具有优良的物理、化学及力学性能，是固化放射性废物的良好基体材料，本文概要介绍水泥作为固化材料的科学理论依据，以及固化处理方面的研究应用现状，并对水泥化学学科的发展提出初浅的认识。     

水泥固化α废物的研究进展

本文主要对α核素离子的水泥固化机理、固化体性能的要求及其研究现状等方面进行了评述。     

模拟高旄生废物碱矿渣水泥基固化体的性能研究

研究了用初压成型和振动成型工艺制造的碱矿渣水泥固化体的某些性能。结果表明，用碱矿渣水泥基材料固化模拟高放射性废物是可行的。采用初压成型工艺制造的碱矿渣水泥固化体，２８ｄ抗夺强度达１１７．３ＭＰａ，孔隙率为９．６４％，且固化还具有良好的抗冲击性能和较好的核素浸出率。     

模拟高放射性废物碱矿渣水泥基固化体的性能研究

研究了用初压成型和振动成型工艺制造的碱矿渣水泥固化体的某些性能。结果表明，用碱矿渣水泥基材料固化模拟高放射性废物是可行的。采用初压成型工艺制造的碱矿渣水泥固化体，２８ｄ抗压强度达１１７．３ＭＰａ，孔隙率为９．６４％，且固化体还具有良好的抗冲击性能和较低的核素浸出率。     

碱矿渣复合水泥--放射性废物固化基材力学性能的研究(二)

3 结果与讨论3.1 热活化高岭土掺量对强度的影响 C—S—H凝胶具有一定的离子吸附和交换能力,尤其在铝部分取代了硅之后。在碱矿渣水泥中掺入热活化高岭土来提高体系的铝含量,为该水泥浆体形成富铝、低碱C—S—H凝胶和沸石类水化产物提高了物质条件。热活化高岭土掺量对碱矿渣水泥强度的影响见图1(激发剂为工业水玻璃,模数为1.5,掺量为5％以Na_2O计,另加2％的工业Na_2CO_3,在相对湿度大于90％的湿空气中养护,下同)。     

碱矿渣复合水泥--放射性废物固化基材力学性能的研究(一)

在碱矿渣水泥中,掺入参改性其水化产物,提高其吸附性能的粘土矿物材料,构成用于放射性废物固化的碱矿渣复合水泥体系。研究了该体系的力学性能,结果表明,粘土矿物的掺量和养护制度对碱矿渣复合水泥的强度有较大影响,当热活化高岭土,沸石,改性凹凸棒掺量分别为１０％、５％、１５％时,其２８ｄ净浆抗压强度达８９．８ＭＰａ。该复合水泥浆体宜湿气养护,且具有良好的耐辐照和抗硫酸盐性能。     

磷酸镁水泥固化放射性废物研究现状

放射性废物的固化是目前有害废物的研究热点。而水泥固化是常用于中低放射性废物的固化技术,但水泥固化技术仍存在一定的问题,如水灰比高、废物包容量小、对所固化的废物pH要求较高、固化时可能产生粉尘、PO43-,BO33-,Zn,Sn等可能影响固化体凝结时间和强度发展,造成材料的后期强度不够,材料性能劣化。因此,有必要在水泥体系上进行更多的选择,从而提高水泥固化体的性能,磷酸镁水泥则是其中可用于替代的新型水泥品种,文章对磷酸镁水泥用于放射性废物固化的研究现状进行了调研,并对今后的研究做了展望。     

模拟放射性废物泥浆陶瓷固化的烧结试验研究

采用钾长石、粘土、煅烧氧化铝为原料,对模拟放射性废物泥浆的陶瓷固化进行了研究。结果表明:该放射性废物泥浆陶瓷固化的最佳成型工艺为压制成型;烧结温度在1100℃以上的固化体抗渗性良好;本实验所选取的3个实验配方的最佳烧结温度范围均为1100-1150℃;K ,Na 在干燥过程中或烧结低温阶段的迁移扩散以及Na2SO4在 1200℃左右的分解,对固化体的致密烧结会产生不利的影响。     

模拟高放废物碱矿渣水泥固化体抗冲击性能的研究

研究了模拟高放废物碱矿渣水泥固化体的抗冲击性能。实验结果表明：固化体的固化工艺对其抗冲击性能有很大影响，水泥固化体的抗冲击性能优于玻璃固化体。     

模拟高放废液碱矿渣水泥固化体稳定性的研究

本文主要研究了碱矿渣水泥固化体的热力学稳定性、热稳定性和在地下水中的稳定性.研究结果表明,水化到28天时,固化体中处于介稳态的矿渣玻璃体基本消失,转化为稳定的水化产物,固化体的热力学稳定性良好;固化体在500℃的高温下仍具有足够的强度,热稳定性良好;同时,在地下水中,固化体也具有良好的稳定性.     

钙钛锆石固化处理高放射性废物的研究现状

钙钛锆石是主要的人造岩石固化基材之一,在固化处理从高放废物中分离得到的锕系元素方面受到广泛重视.本文对钙钛锆石本身的组成、结构和性能以及其合成及制备现状进行了较为全面的综述,并展望了其前景.     

自蔓延高温合成固定放射性废物

以在氧化铬（CrO3）为氧化剂，采用自蔓延高温合成（SHS）技术制备了含锶离子（Sr^2 ）的钙钛矿（CaTiO3）化 的，并研究了反应产物的合成机理、微观组织和对Sr^2 的包容量。实验结果表明；以CrO3为氧化剂，在SHS反应过程中，可获得更高的反应温度，由于大量的液相存在，可使反应在瞬间完成，而且所获产物密度高、成分均匀的含锶CaTiO3；制备的CaTiO3可将核素固化于基体结构中，对SrO的包容量可达到35％（质量分数），从而达到封闭、隔离核素，防止放射性废物污染环境的目的。     

硫硅酸钙-硫铝酸盐水泥研究进展

硫铝酸盐水泥具有煅烧温度低、CO₂排放少、快硬早强以及抗冻抗渗等优良特性,在建材、固废领域具有广阔的应用前景,并衍生出贝利特-硫铝酸钙、贝利特-硫铝酸钡钙等一系列硫铝酸盐水泥。然而,硫铝酸盐水泥主要矿物成分贝利特(β-C₂S)具有水化活性低、水化速度慢的缺点,易导致水泥后期强度增长缓慢。硫硅酸钙(C₅S₂$\bar{\text{S}}$)曾被认为是一种“惰性”矿物,但在硫铝酸盐体系下可表现出比β-C₂S更强的水化活性,因此硫硅酸钙-硫铝酸盐水泥(TSAC)的研究具有重要意义。本文从C₅S₂$\bar{\text{S}}$矿物的形成和水化、TSAC的制备和性能等方面,综述了C₅S₂$\bar{\text{S}}$和TSAC的研究现状,并提出了TSAC需进一步研究和解决的问题,如固废原料探寻、TSAC性能调控以及TSAC熟料矿物组成优化等,以期为新型低碳水泥的研究和应用提供积极有利的参考和支持。     

钛酸盐陶瓷固化放射性废物

研究了钛酸盐陶瓷的晶体结构和性能,通过PCT实验测定了钛酸锶的浸出率.实验结果表明:钛酸盐陶瓷固化体具有较高的密度,浸出率低,化学稳定性高,是固化放射性废物和进行最终地质处置的理想固化体.展望了钛酸盐陶瓷固化放射性废物的前景.     

水泥窑协同处置液态危废对熟料生产的影响研究

针对水泥窑协同处置液态危废对水泥熟料生产的影响,文章从烧成系统、煤耗、熟料产量及质量和大气污染物排放四个方面研究分析.研究结果表明窑头废液处置期间:喂料量基本保持不变;会使二次风温波动幅度增加10 ℃左右;总煤用量基本没有明显波动;熟料产量均在5000 t/d以上,28 d抗压强度维持在55.2～55.6 MPa;颗粒...     

高放废液碱矿渣水泥固化体中矿渣反应程度研究

出于安全的考虑，高诳废液碱矿渣水泥固化体应该具有较高的热力学稳定性，要求在一个不太长的时间内使处于介稳态的矿渣玻璃体完全水化转化为热力学稳定的水化产物。为此分别用水杨酸甲醇－丙酮萃取法和非蒸发水法估测碱矿渣水泥中的矿渣反应率，用非蒸发水法结合ＤＴＡ法估测固化体中的矿渣反应率。