CN109734364B - 一种导热增强地聚合物放射性废物固化体及其制备方法 - Google Patents

一种导热增强地聚合物放射性废物固化体及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109734364B
CN109734364B CN201910164612.7A CN201910164612A CN109734364B CN 109734364 B CN109734364 B CN 109734364B CN 201910164612 A CN201910164612 A CN 201910164612A CN 109734364 B CN109734364 B CN 109734364B
Authority
CN
China
Prior art keywords
weight
parts
heat
radioactive waste
conducting
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910164612.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109734364A (zh
Inventor
李军
侯莉
卢忠远
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southwest University of Science and Technology
Original Assignee
Southwest University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southwest University of Science and Technology filed Critical Southwest University of Science and Technology
Priority to CN201910164612.7A priority Critical patent/CN109734364B/zh
Publication of CN109734364A publication Critical patent/CN109734364A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109734364B publication Critical patent/CN109734364B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P40/00—Technologies relating to the processing of minerals
    • Y02P40/10—Production of cement, e.g. improving or optimising the production methods; Cement grinding

Landscapes

  • Processing Of Solid Wastes (AREA)
  • Curing Cements, Concrete, And Artificial Stone (AREA)

Abstract

本发明公开了一种导热增强地聚合物放射性废物固化体，其特征是：由地聚合物基材500重量份、模拟放射性废液250重量份、导热砂500～2000重量份和导热增强填料0～5重量份混合组成；其制备方法是：取地聚合物基材、模拟放射性废液、导热砂和导热增强填料；将地聚合物基材加入到模拟放射性废物中，搅拌制得浆体；将导热增强填料、导热砂加入到浆体中，搅拌，注模成型，于温度15～25℃、湿度＞90%的环境中养护1d后脱模，继续养护至28d龄期，即制得导热增强地聚合物放射性废物固化体。本发明导热增强地聚合物放射性废物固化体力学性能高、耐高温性能好，核素浸出率低，适用于放射性废物的规模化处理处置。

Description

一种导热增强地聚合物放射性废物固化体及其制备方法
技术领域
本发明属于放射性废物的固化处理，涉及一种导热增强地聚合物放射性废物固化体及其制备方法，本发明导热增强地聚合物放射性废物固化体适用于放射性废物的长期安全固化处置。
背景技术
核工业、核装置、核实施运行过程中产生体积较大的放射性废物，不经处理处置会产生严重的环境和生态灾难。放射性废物中包含有一定量的长寿命锕系元素和高释热裂变元素(90Sr、137Cs)，目前可行的处理处置方法是先进行核素分离，再根据分离后的废物放射性水平进行水泥、玻璃、人造岩石固化，最后将固化体进行地质处置。但分离后的废物中仍存在较多的放射性核素，残余的核素不断衰变，释热率仍可达到2kW/m3或以上。若固化体中放射性废物包容量过大，则固化体内部的核素衰变热更大，将对固化体结构和性能产生巨大影响，这就需要固化体具有较好的导热性能，以快速将内部的衰变热传导到外界，避免内部热应力累积和集中。尽管如此，当前使用最多的水泥、玻璃固化体自身导热系数过低，例如水泥固化体的导热系数约为0.80W/(m.K)、玻璃固化体的导热系数约0.76W/(m.K)，低的导热系数使得水泥、玻璃固化体内部热累积较多、热应力较大，将造成固化体局域结构发生变化，影响固化体整体性能。因此，本领域急需寻找一种高导热的放射性废物固化体及其制备方法，以解决现有技术中固化体长期处置过程中的安全稳定问题。
发明内容
本发明的目的旨在克服现有技术中的不足，提供一种导热增强地聚合物放射性废物固化体及其制备方法；本发明解决了现有水泥、玻璃固化体导热系数低，内部容易累积核素衰变热，产生极大的热应力，并破坏固化体整体性能的问题；提供一种室温制备、工艺及设备简单、性能良好、能用于放射性废物的长期安全固化处置的导热增强地聚合物放射性废物固化体及其制备方法。
本发明的内容是：一种导热增强地聚合物放射性废物固化体，其特征是：由地聚合物基材500重量份、模拟放射性废液250重量份、导热砂500～2000重量份、以及导热增强填料0～5重量份的组分原料混合组成；
所述地聚合物基材由Na2O+K2O 62～94重量份(Na2O与K2O可以是任意质量比例混合)、Al2O3 102～204重量份和SiO2 120～600重量份的组分原料混合组成；
上述地聚合物基材的组成配方是以氧化物形态表示的500重量份的地聚合物基材为基准(即：组分Na2O+K2O与Al2O3和SiO2重量份的总和为500重量份)。
本发明的内容中：所述导热增强填料(的用量)较好的为0.1～5重量份，即：所述导热增强地聚合物放射性废物固化体，其特征是：由地聚合物基材500重量份、模拟放射性废液250重量份、导热砂500～2000重量份、以及导热增强填料0.1～5重量份的组分原料混合组成。
本发明的内容中：所述模拟放射性废液为水溶液，其中盐含量300g/L，主要存在Sr2+、Cs+、NO3 -、Cl-、F-、Na+等离子。
本发明的内容中：所述导热砂为粒径为4.75mm以下的级配颗粒，所述导热砂可以是刚玉砂、碳化硅砂、氧化镁砂、以及精制石英砂中的任一种或两种以上的混合物。
本发明的内容中：所述导热增强填料可以是碳粉、碳纤维粉、石墨粉、以及石墨烯中的任一种或两种以上的混合物。
本发明的另一内容是：一种导热增强地聚合物放射性废物固化体的制备方法，其特征是步骤为：
a、配制地聚合物基材：按Na2O+K2O 62～94重量份(Na2O与K2O可以是任意质量比例混合)、Al2O3 102～204重量份和SiO2 120～600重量份取各组分原料，混合均匀，配制成Na2O+K2O与Al2O3和SiO2重量份的总和为500重量份的地聚合物基材；
b、配料：按地聚合物基材500重量份、模拟放射性废液250重量份、导热砂500～2000重量份、以及导热增强填料0～5重量份的组分原料取地聚合物基材、模拟放射性废液、导热砂、以及导热增强填料；
c、将地聚合物基材加入到模拟放射性废物中，搅拌制得浆体；
d、将导热增强填料、导热砂依次加入到浆体中，搅拌，注入模具中成型，再置于温度15～25℃、湿度＞90％的环境中养护1d(天)后脱模，得到脱模后的试样；
e、将脱模后的试样继续在温度15～25℃、湿度＞90％的环境中养护至28d(天)龄期，即制得导热增强地聚合物放射性废物固化体。
本发明的另一内容中：步骤b中所述导热增强填料(的用量)较好的为0.1～5重量份。
本发明的另一内容中：步骤b中所述模拟放射性废液为水溶液，其中盐含量300g/L，主要存在Sr2+、Cs+、NO3 -、Cl-、F-、Na+等离子。
本发明的另一内容中：步骤b中所述导热砂为粒径为4.75mm以下的级配颗粒，步骤b中所述导热砂可以是刚玉砂、碳化硅砂、氧化镁砂、以及精制石英砂中的任一种或两种以上的混合物；步骤b中所述导热增强填料可以是碳粉、碳纤维粉、石墨粉、以及石墨烯中的任一种或两种以上的混合物。
本发明的另一内容中：步骤e所述制得导热增强地聚合物放射性废物固化体的抗压强度≥50MPa、抗折强度≥8MPa、导热系数≥2.5W/(m.K)。
与现有技术相比，本发明具有下列特点和有益效果：
(1)采用本发明导热增强地聚合物放射性废物固化体，放射性废物固化体导热系数大幅提升，在大容量固化放射性废物时，固化体内部产生的衰变热将及时传导到外界，不会在固化体内部累积，产生热应力，从而提高了固化体的长期处置安全性；
(2)采用本发明，导热增强型地聚合物导热系数高，可大幅加快固化体中核素衰变热的传导散失，避免固化体内部热应力积累；核素固化于地聚合物基材中，而导热砂和导热填料相互搭接穿插于地聚合物基材中，形成高效热传导通道和网络，使得地聚合物基材中核素衰变热通过通道和网络即时散失；
(3)采用本发明，所用地聚合物基材、导热砂、导热填料全部为耐高温材料，在固化体内部温度急速升高时，不会对固化体结构造成破坏；
(4)采用本发明导热增强地聚合物放射性废物固化体，固化体力学性能更高，抗压强度可达50MPa以上、抗折强度8MPa以上，该固化体适合长途、复杂交通条件下转运，而不会发生破损；
(5)本发明导热增强地聚合物放射性废物固化体的力学性能高、耐高温性能好，核素浸出率低；制备工艺简单，工序简便，容易操作，适合放射性废物的规模化处理处置，实用性强。
具体实施方式
下面给出的实施例拟对本发明作进一步说明，但不能理解为是对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员根据上述本发明的内容对本发明作出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1：
一种导热增强地聚合物放射性废物固化体，按重量份计，由：500重量份的地聚合物基材、250重量份的模拟放射性废液、500重量份的导热砂、以及5重量份的导热增强填料组分原料混合组成。
导热增强地聚合物放射性废物固化体的制备方法为：
a、配制地聚合物基材：按Na2O+K2O 70重量份(Na2O与K2O可以是任意质量比例混合)、Al2O3 150重量份和SiO2 280重量份取各组分原料，混合均匀，配制成Na2O+K2O与Al2O3和SiO2重量份的总和为500重量份的地聚合物基材；
b、配料：按地聚合物基材500重量份、模拟放射性废液250重量份、导热砂500重量份、以及导热增强填料5重量份的组分原料取地聚合物基材、模拟放射性废液、导热砂、以及导热增强填料；
c、将地聚合物基材加入到模拟放射性废物中，搅拌制得浆体；
d、将导热增强填料、导热砂依次加入到浆体中，搅拌，注模成型(即注入模具中成型、后同)，在温度20±5℃(即温度15～25℃、后同)、湿度＞90％的环境中养护1d后脱模，得到脱模后的试样；
e、脱模后的试样继续在温度20±5℃、湿度＞90％的环境中继续养护至28d龄期，即制得导热增强地聚合物放射性废物固化体。
实施例2：
一种导热增强地聚合物放射性废物固化体，按重量份计，由：500重量份的地聚合物基材、250重量份的模拟放射性废液、750重量份的导热砂、以及4重量份的导热增强填料组分原料混合组成。
导热增强地聚合物放射性废物固化体的制备方法为：
a、配制地聚合物基材：按Na2O+K2O 70重量份(Na2O与K2O可以是任意质量比例混合)、Al2O3 150重量份和SiO2 280重量份取各组分原料，混合均匀，配制成Na2O+K2O与Al2O3和SiO2重量份的总和为500重量份的地聚合物基材；
b、配料：按地聚合物基材500重量份、模拟放射性废液250重量份、导热砂750重量份、以及导热增强填料4重量份的组分原料取地聚合物基材、模拟放射性废液、导热砂、以及导热增强填料；
c、将地聚合物基材加入到模拟放射性废物中，搅拌制得浆体；
d、将导热增强填料、导热砂依次加入到浆体中，搅拌，注模成型，在温度20±5℃、湿度＞90％的环境中养护1d后脱模，得到脱模后的试样；
e、脱模后的试样继续在温度20±5℃、湿度＞90％的环境中继续养护至28d龄期，即制得导热增强地聚合物放射性废物固化体。
实施例3：
一种导热增强地聚合物放射性废物固化体，按重量份计，由：500重量份的地聚合物基材、250重量份的模拟放射性废液、1000重量份的导热砂、以及3重量份的导热增强填料组分原料混合组成。
导热增强地聚合物放射性废物固化体的制备方法为：
a、配制地聚合物基材：按Na2O+K2O 70重量份(Na2O与K2O可以是任意质量比例混合)、Al2O3 150重量份和SiO2 280重量份取各组分原料，混合均匀，配制成Na2O+K2O与Al2O3和SiO2重量份的总和为500重量份的地聚合物基材；
b、配料：按地聚合物基材500重量份、模拟放射性废液250重量份、导热砂1000重量份、以及导热增强填料3重量份的组分原料取地聚合物基材、模拟放射性废液、导热砂、以及导热增强填料；
c、将地聚合物基材加入到模拟放射性废物中，搅拌制得浆体；
d、将导热增强填料、导热砂依次加入到浆体中，搅拌，注模成型，在温度20±5℃、湿度＞90％的环境中养护1d后脱模，得到脱模后的试样；
e、脱模后的试样继续在温度20±5℃、湿度＞90％的环境中继续养护至28d龄期，即制得导热增强地聚合物放射性废物固化体。
实施例4：
一种导热增强地聚合物放射性废物固化体，按重量份计，由：500重量份的地聚合物基材、250重量份的模拟放射性废液、1250重量份的导热砂、以及2重量份的导热增强填料组分原料混合组成。
导热增强地聚合物放射性废物固化体的制备方法为：
a、配制地聚合物基材：按Na2O+K2O 70重量份(Na2O与K2O可以是任意质量比例混合)、Al2O3 150重量份和SiO2 280重量份取各组分原料，混合均匀，配制成Na2O+K2O与Al2O3和SiO2重量份的总和为500重量份的地聚合物基材；
b、配料：按地聚合物基材500重量份、模拟放射性废液250重量份、导热砂1250重量份、以及导热增强填料2重量份的组分原料取地聚合物基材、模拟放射性废液、导热砂、以及导热增强填料；
c、将地聚合物基材加入到模拟放射性废物中，搅拌制得浆体；
d、将导热增强填料、导热砂依次加入到浆体中，搅拌，注模成型，在温度20±5℃、湿度＞90％的环境中养护1d后脱模，得到脱模后的试样；
e、脱模后的试样继续在温度20±5℃、湿度＞90％的环境中继续养护至28d龄期，即制得导热增强地聚合物放射性废物固化体。
实施例5：
一种导热增强地聚合物放射性废物固化体，按重量份计，由：500重量份的地聚合物基材、250重量份的模拟放射性废液、1500重量份的导热砂、以及1重量份的导热增强填料组分原料混合组成。
导热增强地聚合物放射性废物固化体的制备方法为：
a、配制地聚合物基材：按Na2O+K2O 70重量份(Na2O与K2O可以是任意质量比例混合)、Al2O3 150重量份和SiO2 280重量份取各组分原料，混合均匀，配制成Na2O+K2O与Al2O3和SiO2重量份的总和为500重量份的地聚合物基材；
b、配料：按地聚合物基材500重量份、模拟放射性废液250重量份、导热砂1500重量份、以及导热增强填料1重量份的组分原料取地聚合物基材、模拟放射性废液、导热砂、以及导热增强填料；
c、将地聚合物基材加入到模拟放射性废物中，搅拌制得浆体；
d、将导热增强填料、导热砂依次加入到浆体中，搅拌，注模成型，在温度20±5℃、湿度＞90％的环境中养护1d后脱模，得到脱模后的试样；
e、脱模后的试样继续在温度20±5℃、湿度＞90％的环境中继续养护至28d龄期，即制得导热增强地聚合物放射性废物固化体。
实施例6：
一种导热增强地聚合物放射性废物固化体，按重量份计，由：500重量份的地聚合物基材、250重量份的模拟放射性废液、2000重量份的导热砂、以及0重量份的导热增强填料组分原料混合组成。
导热增强地聚合物放射性废物固化体的制备方法为：
a、配制地聚合物基材：按Na2O+K2O 70重量份(Na2O与K2O可以是任意质量比例混合)、Al2O3 150重量份和SiO2 280重量份取各组分原料，混合均匀，配制成Na2O+K2O与Al2O3和SiO2重量份的总和为500重量份的地聚合物基材；
b、配料：按地聚合物基材500重量份、模拟放射性废液250重量份、导热砂2000重量份的组分原料取地聚合物基材、模拟放射性废液、导热砂；
c、将地聚合物基材加入到模拟放射性废物中，搅拌制得浆体；
d、将导热砂依次加入到浆体中，搅拌，注模成型，在温度20±5℃、湿度＞90％的环境中养护1d后脱模，得到脱模后的试样；
e、脱模后的试样继续在温度20±5℃、湿度＞90％的环境中继续养护至28d龄期，即制得导热增强地聚合物放射性废物固化体。
实施例1～6所制备的导热增强地聚合物放射性废物固化体性能：
Figure BDA0001985884810000081
Figure BDA0001985884810000091
实施例7～实施例10：
一种导热增强地聚合物放射性废物固化体，按重量份计，由：与实施例5相同的组分原料混合而成，但分别采用刚玉砂、碳化硅砂、氧化镁砂、精制石英砂为导热砂。
其制备方法为：
与实施例5相同的方法进行实验。
实施例11～实施例14：
一种导热增强地聚合物放射性废物固化体，按重量份计，由：与实施例5相同的组分原料混合而成，但分别采用碳粉、碳纤维粉、石墨粉、石墨烯为导热增强填料。
其制备方法为：
与实施例5相同的方法进行实验。
实施例15：
一种导热增强地聚合物放射性废物固化体，由地聚合物基材500重量份、模拟放射性废液250重量份、导热砂500重量份的组分原料混合组成；
所述地聚合物基材由Na2O+K2O 62重量份(Na2O与K2O可以是任意质量比例混合)、Al2O3 102重量份和SiO2 336重量份的组分原料混合组成。
实施例16：
一种导热增强地聚合物放射性废物固化体，由地聚合物基材500重量份、模拟放射性废液250重量份、导热砂1280重量份的组分原料混合组成；
所述地聚合物基材由Na2O+K2O 94重量份(Na2O与K2O可以是任意质量比例混合)、Al2O3 204重量份和SiO2 202重量份的组分原料混合组成。
实施例17：
一种导热增强地聚合物放射性废物固化体，由地聚合物基材500重量份、模拟放射性废液250重量份、导热砂1950重量份的组分原料混合组成；
所述地聚合物基材由Na2O+K2O 78重量份(Na2O与K2O可以是任意质量比例混合)、Al2O3 153重量份和SiO2 269重量份的组分原料混合组成。
实施例18：
一种导热增强地聚合物放射性废物固化体，由地聚合物基材500重量份、模拟放射性废液250重量份、导热砂500重量份、以及导热增强填料0.1重量份的组分原料混合组成；
所述地聚合物基材由Na2O+K2O 62重量份(Na2O与K2O可以是任意质量比例混合)、Al2O3 204重量份和SiO2 234重量份的组分原料混合组成。
实施例19：
一种导热增强地聚合物放射性废物固化体，由地聚合物基材500重量份、模拟放射性废液250重量份、导热砂2000重量份、以及导热增强填料0.1重量份的组分原料混合组成；
所述地聚合物基材由Na2O+K2O 94重量份(Na2O与K2O可以是任意质量比例混合)、Al2O3 102重量份和SiO2 304重量份的组分原料混合组成。
实施例20：
一种导热增强地聚合物放射性废物固化体，由地聚合物基材500重量份、模拟放射性废液250重量份、导热砂2000重量份、以及导热增强填料5重量份的组分原料混合组成；
所述地聚合物基材由Na2O+K2O 78重量份(Na2O与K2O可以是任意质量比例混合)、Al2O3 153重量份和SiO2 269重量份的组分原料混合组成。
实施例21：
一种导热增强地聚合物放射性废物固化体，由地聚合物基材500重量份、模拟放射性废液250重量份、导热砂1250重量份、以及导热增强填料2.5重量份的组分原料混合组成；
所述地聚合物基材由Na2O+K2O 78重量份(Na2O与K2O可以是任意质量比例混合)、Al2O3 153重量份和SiO2 269重量份的组分原料混合组成。
实施例22：
一种导热增强地聚合物放射性废物固化体，由地聚合物基材500重量份、模拟放射性废液250重量份、导热砂500～2000重量份中任一重量份、以及导热增强填料0.1～5重量份中任一重量份的组分原料混合组成；
所述地聚合物基材由Na2O+K2O 62～94重量份中任一重量份(Na2O与K2O可以是任意质量比例混合)、Al2O3 102～204重量份中任一重量份和SiO2120～600重量份的组分原料混合组成；上述地聚合物基材的组成配方是以氧化物形态表示的500重量份的地聚合物基材为基准(即：组分Na2O+K2O与Al2O3和SiO2重量份的总和为500重量份)。
上述实施例中：所述模拟放射性废液为水溶液，其中盐含量300g/L，主要存在Sr2+、Cs+、NO3 -、Cl-、F-、Na+等离子。
上述实施例中：所述导热砂为粒径为4.75mm以下的级配颗粒，所述导热砂可以是刚玉砂、碳化硅砂、氧化镁砂、以及精制石英砂中的任一种或两种以上的混合物。
上述实施例中：所述导热增强填料可以是碳粉、碳纤维粉、石墨粉、以及石墨烯中的任一种或两种以上的混合物。
实施例23：
一种导热增强地聚合物放射性废物固化体的制备方法，步骤为：
a、配制地聚合物基材：按Na2O+K2O 62重量份(Na2O与K2O可以是任意质量比例混合)、Al2O3 102重量份和SiO2 336重量份取各组分原料，混合均匀，配制成Na2O+K2O与Al2O3和SiO2重量份的总和为500重量份的地聚合物基材；
b、配料：按地聚合物基材500重量份、模拟放射性废液250重量份、导热砂500重量份的组分原料取地聚合物基材、模拟放射性废液、导热砂、以及导热增强填料；
c、将地聚合物基材加入到模拟放射性废物中，搅拌制得浆体；
d、将导热砂依次加入到浆体中，搅拌，注入模具中成型，再置于温度15℃、湿度＞90％的环境中养护1d(天)后脱模，得到脱模后的试样；
e、将脱模后的试样继续在温度15℃、湿度＞90％的环境中养护至28d(天)龄期，即制得导热增强地聚合物放射性废物固化体。
实施例24：
一种导热增强地聚合物放射性废物固化体的制备方法，步骤为：
a、配制地聚合物基材：按Na2O+K2O 94重量份(Na2O与K2O可以是任意质量比例混合)、Al2O3 204重量份和SiO2 202重量份取各组分原料，混合均匀，配制成Na2O+K2O与Al2O3和SiO2重量份的总和为500重量份的地聚合物基材；
b、配料：按地聚合物基材500重量份、模拟放射性废液250重量份、导热砂2000重量份的组分原料取地聚合物基材、模拟放射性废液、导热砂、以及导热增强填料；
c、将地聚合物基材加入到模拟放射性废物中，搅拌制得浆体；
d、将导热砂依次加入到浆体中，搅拌，注入模具中成型，再置于温度25℃、湿度＞90％的环境中养护1d(天)后脱模，得到脱模后的试样；
e、将脱模后的试样继续在温度25℃、湿度＞90％的环境中养护至28d(天)龄期，即制得导热增强地聚合物放射性废物固化体。
实施例25：
一种导热增强地聚合物放射性废物固化体的制备方法，步骤为：
a、配制地聚合物基材：按Na2O+K2O 78重量份(Na2O与K2O可以是任意质量比例混合)、Al2O3 153重量份和SiO2 269重量份取各组分原料，混合均匀，配制成Na2O+K2O与Al2O3和SiO2重量份的总和为500重量份的地聚合物基材；
b、配料：按地聚合物基材500重量份、模拟放射性废液250重量份、导热砂1250重量份的组分原料取地聚合物基材、模拟放射性废液、导热砂、以及导热增强填料；
c、将地聚合物基材加入到模拟放射性废物中，搅拌制得浆体；
d、将导热砂依次加入到浆体中，搅拌，注入模具中成型，再置于温度20℃、湿度＞90％的环境中养护1d(天)后脱模，得到脱模后的试样；
e、将脱模后的试样继续在温度20℃、湿度＞90％的环境中养护至28d(天)龄期，即制得导热增强地聚合物放射性废物固化体。
实施例26：
一种导热增强地聚合物放射性废物固化体的制备方法，步骤为：
a、配制地聚合物基材：按Na2O+K2O 62重量份(Na2O与K2O可以是任意质量比例混合)、Al2O3 102重量份和SiO2 336重量份取各组分原料，混合均匀，配制成Na2O+K2O与Al2O3和SiO2重量份的总和为500重量份的地聚合物基材；
b、配料：按地聚合物基材500重量份、模拟放射性废液250重量份、导热砂500重量份、以及导热增强填料0.1重量份的组分原料取地聚合物基材、模拟放射性废液、导热砂、以及导热增强填料；
c、将地聚合物基材加入到模拟放射性废物中，搅拌制得浆体；
d、将导热增强填料、导热砂依次加入到浆体中，搅拌，注入模具中成型，再置于温度15℃、湿度＞90％的环境中养护1d(天)后脱模，得到脱模后的试样；
e、将脱模后的试样继续在温度15℃、湿度＞90％的环境中养护至28d(天)龄期，即制得导热增强地聚合物放射性废物固化体。
实施例27：
一种导热增强地聚合物放射性废物固化体的制备方法，步骤为：
a、配制地聚合物基材：按Na2O+K2O 94重量份(Na2O与K2O可以是任意质量比例混合)、Al2O3 204重量份和SiO2 202重量份取各组分原料，混合均匀，配制成Na2O+K2O与Al2O3和SiO2重量份的总和为500重量份的地聚合物基材；
b、配料：按地聚合物基材500重量份、模拟放射性废液250重量份、导热砂2000重量份、以及导热增强填料5重量份的组分原料取地聚合物基材、模拟放射性废液、导热砂、以及导热增强填料；
c、将地聚合物基材加入到模拟放射性废物中，搅拌制得浆体；
d、将导热增强填料、导热砂依次加入到浆体中，搅拌，注入模具中成型，再置于温度25℃、湿度＞90％的环境中养护1d(天)后脱模，得到脱模后的试样；
e、将脱模后的试样继续在温度25℃、湿度＞90％的环境中养护至28d(天)龄期，即制得导热增强地聚合物放射性废物固化体。
实施例28：
一种导热增强地聚合物放射性废物固化体的制备方法，步骤为：
a、配制地聚合物基材：按Na2O+K2O 78重量份(Na2O与K2O可以是任意质量比例混合)、Al2O3 153重量份和SiO2 269重量份取各组分原料，混合均匀，配制成Na2O+K2O与Al2O3和SiO2重量份的总和为500重量份的地聚合物基材；
b、配料：按地聚合物基材500重量份、模拟放射性废液250重量份、导热砂1250重量份、以及导热增强填料2.5重量份的组分原料取地聚合物基材、模拟放射性废液、导热砂、以及导热增强填料；
c、将地聚合物基材加入到模拟放射性废物中，搅拌制得浆体；
d、将导热增强填料、导热砂依次加入到浆体中，搅拌，注入模具中成型，再置于温度20℃、湿度＞90％的环境中养护1d(天)后脱模，得到脱模后的试样；
e、将脱模后的试样继续在温度20℃、湿度＞90％的环境中养护至28d(天)龄期，即制得导热增强地聚合物放射性废物固化体。
实施例29：
一种导热增强地聚合物放射性废物固化体的制备方法，步骤为：
a、配制地聚合物基材：按Na2O+K2O 62～94重量份中任一重量份(Na2O与K2O可以是任意质量比例混合)、Al2O3 102～204重量份中任一重量份和SiO2120～600重量份取各组分原料，混合均匀，配制成Na2O+K2O与Al2O3和SiO2重量份的总和为500重量份的地聚合物基材；
b、配料：按地聚合物基材500重量份、模拟放射性废液250重量份、导热砂500～2000重量份中任一重量份、以及导热增强填料0.1～5重量份中任一重量份的组分原料取地聚合物基材、模拟放射性废液、导热砂、以及导热增强填料；
c、将地聚合物基材加入到模拟放射性废物中，搅拌制得浆体；
d、将导热增强填料、导热砂依次加入到浆体中，搅拌，注入模具中成型，再置于温度15～25℃、湿度＞90％的环境中养护1d(天)后脱模，得到脱模后的试样；
e、将脱模后的试样继续在温度15～25℃、湿度＞90％的环境中养护至28d(天)龄期，即制得导热增强地聚合物放射性废物固化体。
上述实施例中：步骤b中所述模拟放射性废液为水溶液，其中的盐含量为300g/L，主要存在Sr2+、Cs+、NO3 -、Cl-、F-、Na+等离子。
上述实施例中：步骤b中所述导热砂为粒径为4.75mm以下的级配颗粒，步骤b中所述导热砂可以是刚玉砂、碳化硅砂、氧化镁砂、以及精制石英砂中的任一种或两种以上的混合物。
上述实施例中：步骤b中所述导热增强填料可以是碳粉、碳纤维粉、石墨粉、以及石墨烯中的任一种或两种以上的混合物。
上述实施例中：步骤e所述制得导热增强地聚合物放射性废物固化体的抗压强度≥50MPa、抗折强度≥8MPa、导热系数≥2.5W/(m.K)。
上述实施例中：所采用的各原料均为市售产品。
上述实施例中：所采用的百分比例中，未特别注明的，均为重量(质量)百分比例或本领域技术人员公知的百分比例；所述重量(质量)份可以均是克或千克。
上述实施例中：各步骤中的工艺参数(温度、时间等)和各组分用量数值等为范围的，任一点均可适用。
本发明内容及上述实施例中未具体叙述的技术内容同现有技术。
上述实施例只选择了不同导热砂、导热增强填料种类和掺量进行实验，对于本技术领域的技术人员可以轻易的在这些实施例基础上做出不同的修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中不必经过创造性的劳动，因此，本发明不限于上述实施例；本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内，本发明内容所述均可实施并具有所述良好效果。

Claims (5)

1.一种导热增强地聚合物放射性废物固化体，其特征是：由地聚合物基材500重量份、模拟放射性废液250重量份、导热砂500～2000重量份、以及导热增强填料0.1～5重量份的组分原料混合组成；
所述导热砂为粒径为4.75mm以下的级配颗粒，所述导热砂是刚玉砂、碳化硅砂、氧化镁砂、以及精制石英砂中的任一种或两种以上的混合物；
所述导热增强填料是碳粉、碳纤维粉、石墨粉、以及石墨烯中的任一种或两种以上的混合物；
所述地聚合物基材由Na2O+K2O 62～94重量份、Al2O3 102～204重量份和SiO2 120～600重量份的组分原料混合组成；
上述地聚合物基材的组成配方是以氧化物形态表示的500重量份的地聚合物基材为基准。
2.按权利要求1所述导热增强地聚合物放射性废物固化体，其特征是：所述模拟放射性废液为水溶液，其中盐含量300g/L，主要存在Sr2+、Cs+、NO3 -、Cl-、F-、Na+ 离子。
3.一种导热增强地聚合物放射性废物固化体的制备方法，其特征是步骤为：
a、配制地聚合物基材：按Na2O+K2O 62～94重量份、Al2O3 102～204重量份和SiO2 120～600重量份取各组分原料，混合均匀，配制成Na2O+K2O 与Al2O3和SiO2重量份的总和为500重量份的地聚合物基材；
b、配料：按地聚合物基材500重量份、模拟放射性废液250重量份、导热砂500～2000重量份、以及导热增强填料0.1～5重量份的组分原料取地聚合物基材、模拟放射性废液、导热砂、以及导热增强填料；
所述导热砂为粒径为4.75mm以下的级配颗粒，所述导热砂是刚玉砂、碳化硅砂、氧化镁砂、以及精制石英砂中的任一种或两种以上的混合物；所述导热增强填料是碳粉、碳纤维粉、石墨粉、以及石墨烯中的任一种或两种以上的混合物；
c、将地聚合物基材加入到模拟放射性废物中，搅拌制得浆体；
d、将导热增强填料、导热砂依次加入到浆体中，搅拌，注入模具中成型，再置于温度15～25℃、湿度＞90%的环境中养护1d后脱模，得到脱模后的试样；
e、将脱模后的试样继续在温度15～25℃、湿度＞90%的环境中养护至28d龄期，即制得导热增强地聚合物放射性废物固化体。
4.按权利要求3所述导热增强地聚合物放射性废物固化体的制备方法，其特征是：所述模拟放射性废液为水溶液，其中盐含量300g/L，主要存在Sr2+、Cs+、NO3 -、Cl-、F-、Na+ 离子。
5.按权利要求3所述导热增强地聚合物放射性废物固化体的制备方法，其特征是：步骤e所述制得导热增强地聚合物放射性废物固化体的抗压强度≥50MPa、抗折强度≥8MPa、导热系数≥2.5W/(m.K)。
CN201910164612.7A 2019-03-05 2019-03-05 一种导热增强地聚合物放射性废物固化体及其制备方法 Active CN109734364B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910164612.7A CN109734364B (zh) 2019-03-05 2019-03-05 一种导热增强地聚合物放射性废物固化体及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910164612.7A CN109734364B (zh) 2019-03-05 2019-03-05 一种导热增强地聚合物放射性废物固化体及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109734364A CN109734364A (zh) 2019-05-10
CN109734364B true CN109734364B (zh) 2022-03-25

Family

ID=66369346

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910164612.7A Active CN109734364B (zh) 2019-03-05 2019-03-05 一种导热增强地聚合物放射性废物固化体及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109734364B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111018414B (zh) * 2019-11-26 2022-08-19 东华大学 一种电磁屏蔽地聚合物复合材料及其制备和应用
CN111393056A (zh) * 2020-03-04 2020-07-10 东华大学 一种导热地聚合物复合材料及其制备和应用
CN114349488A (zh) * 2021-12-24 2022-04-15 西南科技大学 掺杂Al2O3到花岗岩固化基材提高高放废物固溶度的方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101303907A (zh) * 2008-06-23 2008-11-12 西南科技大学 一种放射性废物处置回填材料及其制备方法
CN101318788A (zh) * 2008-07-09 2008-12-10 东南大学 用于重金属废弃物固封的无机聚合物材料
CN102881346A (zh) * 2012-09-11 2013-01-16 南京大学 粉煤灰在固化放射性核素中的应用及以其固化放射性核素i-的方法
CN103811092A (zh) * 2014-01-15 2014-05-21 南京大学 一种利用循环流化床燃烧炉飞灰常温固化放射性核素133Cs+的方法
CN104200862A (zh) * 2014-09-03 2014-12-10 南京大学 一种利用粉煤灰基地聚合物固化放射性废树脂的方法
CN104496333A (zh) * 2014-12-29 2015-04-08 上海浦东路桥建设股份有限公司 一种粉煤灰基地聚合物混凝土材料及其制备方法
MY168917A (en) * 2014-05-05 2018-12-31 Institute Of Tech Petronas Sdn Bhd Non-pozzolanic geopolymer brick

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101303907A (zh) * 2008-06-23 2008-11-12 西南科技大学 一种放射性废物处置回填材料及其制备方法
CN101318788A (zh) * 2008-07-09 2008-12-10 东南大学 用于重金属废弃物固封的无机聚合物材料
CN102881346A (zh) * 2012-09-11 2013-01-16 南京大学 粉煤灰在固化放射性核素中的应用及以其固化放射性核素i-的方法
CN103811092A (zh) * 2014-01-15 2014-05-21 南京大学 一种利用循环流化床燃烧炉飞灰常温固化放射性核素133Cs+的方法
MY168917A (en) * 2014-05-05 2018-12-31 Institute Of Tech Petronas Sdn Bhd Non-pozzolanic geopolymer brick
CN104200862A (zh) * 2014-09-03 2014-12-10 南京大学 一种利用粉煤灰基地聚合物固化放射性废树脂的方法
CN104496333A (zh) * 2014-12-29 2015-04-08 上海浦东路桥建设股份有限公司 一种粉煤灰基地聚合物混凝土材料及其制备方法

Non-Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
"砂-膨润土混合物热传导特性研究";谢敬礼等;《第三届废物地下处置学术研讨会论文集》;20100914;第441-449页 *
"沸石改性粉煤灰基地聚物水泥固化放射性废物的研究";卢忠远等;《中国硅酸盐学会水泥分会首届学术年会论文集》;20090822;第619-626页 *
"粉煤灰基地聚合物固化模拟放射性核素Cs+、Sr2+的研究";李培明等;《粉煤灰综合利用》;20111225;第20页"2.1固化体制备"、第22页左栏 *
"粉煤灰基地聚物水泥固化重金属和放射性废物研究现状及发展趋势";安金鹏等;《原子能科学技术》;20081220;第1086-1090页 *
"高放废物处置库缓冲材料导热性能研究";刘月妙等;《岩石力学与工程学院》;20071201;摘要 *
Geopolymers for radioactive waste immobilisation;Vance et.al;《27th Annual Condensed Matter and Materials Meeting》;20031231;全文 *
Lai Zhenyu et.al.Simulated radioactive incineration ash solidification by magnesium phosphate cement.《Journal of the Chinese Ceramic Society》.2012,摘要. *

Also Published As

Publication number Publication date
CN109734364A (zh) 2019-05-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109734364B (zh) 一种导热增强地聚合物放射性废物固化体及其制备方法
Musil et al. In situ mechanical properties of chamotte particulate reinforced, potassium geopolymer
CN104658627B (zh) 一种用于低中放废物玻璃固化处理的固化体及方法
CN105172142B (zh) 一种3d打印制备碳/碳复合材料方法
EP2784039A1 (en) Cement curing formulation and method for high-level radioactive boron waste resins from nuclear reactor
CN104130546A (zh) 一种核辐射屏蔽材料的制备方法
WO2023115670A1 (zh) 一种早强速凝型超高性能混凝土及其制备方法和应用
KR102361125B1 (ko) 초고성능 콘크리트 조성물의 고온 전기양생방법
CN108585945A (zh) 一种基于贝壳的混凝土砖及其制备方法
Revelo et al. A green composite material of calcium phosphate cement matrix with additions of car tire waste particles
CN113666685A (zh) 一种低水化热高热导的防辐射混凝土及其制备方法
CN103787621A (zh) 一种地聚物-聚合物复合板材及其制备方法
Cao et al. Crack self-healing properties of concrete with adhesive
WO2016045492A1 (zh) 一种用于固化放射性焚烧灰的新型地质水泥材料及其固化方法
CN111524632A (zh) 一种处理中低放射性核废料的镁基水泥固化基材及方法
CN108585722B (zh) 一种固化含有高浓度硼酸核废液的水泥基固化材料及其固化方法
US3993579A (en) Method of encapsulating solid radioactive waste material for storage
CN114394784B (zh) 一种玻璃掺杂放射性核废料地聚合物基固化体的制备方法
EP2596503A1 (en) Additive-containing aluminoborosilicate and process for producing the same
CN109896823A (zh) 一种类天然花岗岩矿物固化体的水热制备方法
Pernicová et al. Influence of Special Additives on Characteristics of Concrete with SiC Based Filler
Rohden et al. Strength optimization of reactive powder concrete
CN109231916A (zh) 一种环保污泥砖的制备方法
CN109354456A (zh) 一种环保污泥砖
Al-Swaidani et al. Study on the optimum nano-natural pozzolan content in the concrete binder

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant