CN112479664A - 一种含硼废树脂水泥固化配方及其固化方法 - Google Patents

一种含硼废树脂水泥固化配方及其固化方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112479664A
CN112479664A CN202011307929.0A CN202011307929A CN112479664A CN 112479664 A CN112479664 A CN 112479664A CN 202011307929 A CN202011307929 A CN 202011307929A CN 112479664 A CN112479664 A CN 112479664A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cement
waste resin
boron
curing
containing waste
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.)
Pending
Application number
CN202011307929.0A
Other languages
English (en)
Inventor
余达万
闫晓俊
周辰昊
郭喜良
徐宏明
杨永亮
朱昌荣
谢秀娟
刘列
姜春辉
余达宇
欧阳涛
赵凯平
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.)
CNNC Nuclear Power Operation Management Co Ltd
China Institute for Radiation Protection
Qinshan Nuclear Power Co Ltd
Original Assignee
CNNC Nuclear Power Operation Management Co Ltd
China Institute for Radiation Protection
Qinshan Nuclear Power Co Ltd
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 CNNC Nuclear Power Operation Management Co Ltd, China Institute for Radiation Protection, Qinshan Nuclear Power Co Ltd filed Critical CNNC Nuclear Power Operation Management Co Ltd
Priority to CN202011307929.0A priority Critical patent/CN112479664A/zh
Publication of CN112479664A publication Critical patent/CN112479664A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B28/00—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements
    • C04B28/02—Compositions of mortars, concrete or artificial stone, containing inorganic binders or the reaction product of an inorganic and an organic binder, e.g. polycarboxylate cements containing hydraulic cements other than calcium sulfates
    • C04B28/10—Lime cements or magnesium oxide cements
    • C04B28/12—Hydraulic lime
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/28—Treating solids
    • G21F9/30—Processing
    • G21F9/301—Processing by fixation in stable solid media
    • G21F9/302—Processing by fixation in stable solid media in an inorganic matrix
    • G21F9/304—Cement or cement-like matrix
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2111/00—Mortars, concrete or artificial stone or mixtures to prepare them, characterised by specific function, property or use
    • C04B2111/00017—Aspects relating to the protection of the environment

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Processing Of Solid Wastes (AREA)

Abstract

本发明具体涉及一种含硼废树脂水泥固化配方及其固化方法，包括普通硅酸盐水泥、石灰、分子筛、添加剂、废树脂和水，所述普通硅酸盐水泥、石灰、分子筛、添加剂、废树脂和水的重量比例为1:0.06～0.1:0.04～0.08:0.36:0.01～0.04:0.22～0.32。本发明适用于含硼废树脂的固化，具有以下显著特点：提高了废树脂固化体积包容率，废树脂固化体积包容率达49％；向配方中添加分子筛，用于吸附放射性核素，从而降低放射性核素浸出率；采用PO42.5水泥作为固化基材，PO42.5水泥有本地供货，可以提供散装水泥，满足水泥固化系统自动化装卸料要求。

Description

一种含硼废树脂水泥固化配方及其固化方法
技术领域
本发明属于核电站放射性废物处理技术领域，具体涉及一种放射性固体废物水泥浆固定配方及其固化方法。
背景技术
在核电厂运行过程中会产生大量的废树脂，为了防止废树脂对人类环境造成危害，必须对其进行固化处理，使其便于运输和贮存，然后长期存放于放射性固体废物处置场，以保证放射性固体废物与环境的安全隔离，放射性核素经过300-500年的自然衰变，其放射性水平降低到可接受的水平，不再危害环境。
水泥固化是比较安全的固化方法，其原理是以水泥作为无机凝胶材料，将水泥、放射性废物、水和其他材料按一定比例混合，利用水泥组分的水化作用使混合浆体形成具有一定机械强度、耐久性和核素吸附能力的水泥固化体，从而实现废物固化的目的。
目前国内核电厂使用的废树脂水泥固化配方存在以下问题：1.核素浸出率水平偏高，核素137Cs第42天浸出率和累计浸出分数分别为9.45*10-04cm/d和9.92*10-02cm；2.废物包容率偏低，普遍在40％以下；3.无本地散装水泥供货，影响水泥固化生产线的自动化运行。
发明内容
基于此，有必要针对现有的废树脂水泥固化配方存在的核素浸出率水平偏高、废物包容率偏低以及无本地散装水泥供货的问题，提供一种含硼废树脂水泥固化配方及固化方法。
为了解决上述问题，本发明提供如下技术方案：
一种含硼废树脂水泥固化配方，包括普通硅酸盐水泥、石灰、分子筛、添加剂、废树脂和水，所述普通硅酸盐水泥、石灰、分子筛、添加剂、废树脂和水的重量比例为1:0.06～0.1:0.04～0.08:0.36:0.01～0.04:0.22～0.32。
进一步地，所述普通硅酸盐水泥的强度等级为42.5,3天抗压强度≥17Mpa，28天抗压强度≥42.5Mpa，3天抗折强度≥3.5Mpa,28天抗折强度≥6.5Mpa。
进一步地，所述普通硅酸盐水泥由硅酸盐水泥熟料、5％-20％的混合材料及适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。
进一步地，所述石灰中Ca(OH)2纯度≥95％。
进一步地，所述添加剂为减水剂。
进一步地，所述减水剂为Glenium C333。
进一步地，所述废树脂为处理核电厂放射性废水后失效的阴树脂、阳树脂或混合树脂,含水率约为10～20％。
进一步地，所述水为核电厂除盐水。
本发明还提供一种含硼废树脂水泥固化配方的固化方法，包括如下步骤：
将废树脂、水和添加剂按配比计量后装入水泥固化桶内，然后将普通硅酸盐水泥、分子筛和石灰按配比计量后装入水泥固化桶内，搅拌均匀，得到水泥固化体。
进一步地，所述搅拌设备为水泥固化桶内搅拌设备。
进一步地，所述水泥固化桶为符合含硼废树脂处理要求的D1金属桶或D2金属桶。
本发明的有益技术效果：
本发明适用于含硼废树脂的固化，其主要性能满足GB14569.1《低中水平放射性废物固化体性能要求-水泥固化体》及GB7023《放射性废物固化体长期浸出试验》的各项要求，具有以下显著特点：
1、向配方中添加分子筛，用于吸附放射性核素，从而降低放射性核素浸出率，实验结果表明，核素137Cs第42天浸出率和累计浸出分数分别为1.77E-04cm/d和1.71E-02cm。
2、因核素浸出率降低，单位体积可以包容更多的放射性废树脂，即提高了废树脂固化体积包容率，废树脂固化体积包容率达49％；
3、采用PO42.5水泥作为固化基材，PO42.5水泥有本地供货，可以提供散装水泥，满足水泥固化系统自动化装卸料要求。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明技术方案进行详细说明。
实施例1
一种含硼废树脂水泥固化配方，包括普通硅酸盐水泥、石灰、分子筛、添加剂、废树脂和水，所述普通硅酸盐水泥、石灰、分子筛、添加剂、废树脂和水的重量比例为1:0.06～0.1:0.04～0.08:0.36:0.01～0.04:0.22～0.32。
其中：所述普通硅酸盐水泥的强度等级为42.5,3天抗压强度≥17Mpa，28天抗压强度≥42.5Mpa，3天抗折强度≥3.5Mpa,28天抗折强度≥6.5Mpa。
所述普通硅酸盐水泥由硅酸盐水泥熟料、5％-20％的混合材料及适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。
所述石灰中Ca(OH)2纯度≥95％，所述石灰用于中和废树脂所吸附的硼酸，减少硼酸对水泥的缓凝作用，石灰用量根据硼酸含量调整，如硼酸含量低，则减少石灰用量，如硼酸含量高，则增加石灰用量。
所述分子筛用于吸附放射性核素，分子筛用量根据放射性水平调整，如放射性水平低，则减少分子筛用量，如放射性水平高，则增加分子筛用量。
所述添加剂为减水剂Glenium C333，用于减少固化体的单位用水量，满足水泥稠度要求，提供水泥浆的和易性，减水剂用量根据混料水泥浆的稀稠度调整，如水泥浆偏稠则增加减水剂用量，如水泥浆偏稀则减少减水剂用量。
所述废树脂为处理核电厂放射性废水后失效的阴树脂、阳树脂或混合树脂,含水率约为10～20％。
所述水为核电厂除盐水，是指利用各种水处理工艺，除去悬浮物、胶体和无机的阳离子、阴离子等水中杂质后所得到的成品水，水质符合二级除盐水标准，电导率小于0.2us/cm(25℃),SiO2小于20ug/L。用量根据混料水泥浆的稀稠度调整，如水泥浆偏稠则增加除盐水用量，如水泥浆偏稀则减少除盐水用量。上述含硼废树脂水泥固化配方的固化方法，包括如下步骤：
将废树脂、水和添加剂按配比计量后装入水泥固化桶内，然后将普通硅酸盐水泥、分子筛和石灰按配比计量后装入水泥固化桶内，搅拌均匀，得到水泥固化体。
进一步地，所述搅拌设备为水泥固化桶内搅拌设备。
进一步地，所述水泥固化桶为符合含硼废树脂处理要求的D1金属桶或D2金属桶，所述金属桶符合《低、中水平放射性固体废物包装容器钢桶(EJ1042-2014)》的要求。
实施例2
将实施例1的含硼废树脂水泥固化配方进行实验室冷试验证和热试验证，以验证配方性能是否满足GB14569.1《低中水平放射性废物固化体性能要求-水泥固化体》及GB7023《放射性废物固化体长期浸出试验》的要求。
1、水泥浆性状：实施例1的水泥浆稠度适中，流动性小，3h后无泌水，22h样品硬化。
2、抗压强度：泥固化体试样的抗压强度不应小于7MPa。本实验取六组实施例1的水泥固化体进行抗压强度实验，实验结果表明，其28天平均抗压强度35.0MPa，满足标准要求。
3、抗浸泡性：水泥固化体试样抗浸泡试验后，其外观不应有明显的裂纹或龟裂，抗压强度损失不超过25％。本实验取六组实施例1的水泥固化体进行抗浸泡性实验，实验结果表明，其外观均无明显的裂纹或龟裂，平均抗压强度37.4MPa，浸泡强度变化增加+6.9％。
4、耐γ辐照性：水泥固化体试样γ辐照试验后，其外观不应有明显的裂纹或龟裂，抗压强度损失不超过25％。本实验取六组实施例1的水泥固化体进行耐γ辐照性实验，实验结果表明，其外观均无明显的裂纹或龟裂，平均抗压强度35.4MPa，辐照强度增加1.1％，满足标准要求。
5、抗冻融性：水泥固化体试样抗冻融试验后，其外观不应有明显的裂纹或龟裂，抗压强度损失不超过25％。本实验取六组实施例1的水泥固化体进行抗冻融性实验，实验结果表明，其外观均无明显的裂纹或龟裂，平均抗压强度33.7MPa，辐照强度变化减少3.8％，满足标准要求。
6、抗冲击性：从9m高处竖直自由下落到混凝土地面上的水泥固化试样或带包装容器的固化体不应有明显的破碎。本实验取实施例1的水泥固化体进行抗冲击性实验，水泥固化体外形几乎完整，满足标准要求。
7、抗浸出性：水泥固化体试样中，核素137Cs、60Co、90Sr第42d的平均浸出率的标准规定限值分别是4.00E-03cm/d、2.00E-03cm/d、1.00E-03cm/d，核素137Cs、60Co、90Sr第42d的累积浸出分数的标准规定限值分别是2.60E-01cm、1.70E-01cm、1.70E-01cm。本实验取实施例1的水泥固化体进行抗浸出性实验，核素137Cs、60Co、90Sr第42d的平均浸出率分别为：1.77E- 04cm/d、1.41E-05cm/d、1.47E-04cm/d，符合标准要求；核素137Cs、60Co、90Sr第42d的累积浸出分数分别为：1.71E-02cm、8.34E-04cm、9.99E-03cm，符合标准要求。
实施例1的配方性能满足GB14569.1《低中水平放射性废物固化体性能要求-水泥固化体》及GB7023《放射性废物固化体长期浸出试验》的各项要求。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种含硼废树脂水泥固化配方，其特征在于，包括普通硅酸盐水泥、石灰、分子筛、添加剂、废树脂和水，所述普通硅酸盐水泥、石灰、分子筛、添加剂、废树脂和水的重量比例为1:0.06～0.1:0.04～0.08:0.36:0.01～0.04:0.22～0.32。
2.根据权利要求1所述的含硼废树脂水泥固化配方，其特征在于，所述普通硅酸盐水泥的强度等级为42.5,3天抗压强度≥17Mpa，28天抗压强度≥42.5Mpa，3天抗折强度≥3.5Mpa,28天抗折强度≥6.5Mpa。
3.根据权利要求2所述的含硼废树脂水泥固化配方，其特征在于，所述普通硅酸盐水泥由硅酸盐水泥熟料、5％-20％的混合材料及适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。
4.根据权利要求1所述的含硼废树脂水泥固化配方，其特征在于，所述石灰中Ca(OH)2纯度≥95％。
5.根据权利要求1所述的含硼废树脂水泥固化配方，其特征在于，所述添加剂为减水剂。
6.根据权利要求5所述的含硼废树脂水泥固化配方，其特征在于，所述减水剂为Glenium C333。
7.根据权利要求1所述的含硼废树脂水泥固化配方，其特征在于，所述废树脂为处理核电厂放射性废水后失效的阴树脂、阳树脂或混合树脂,含水率约为10～20％。
8.根据权利要求1所述的含硼废树脂水泥固化配方，其特征在于，所述水为核电厂除盐水。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的含硼废树脂水泥固化配方的固定工艺，其特征在于，包括如下步骤：将废树脂、水和添加剂按配比计量后装入水泥固化桶内，然后将普通硅酸盐水泥、分子筛和石灰按配比计量后装入水泥固化桶内，搅拌均匀，得到水泥固化体。
10.根据权利要求9所述的固定工艺，其特征在于，所述搅拌设备为水泥固化桶内搅拌设备；所述水泥固化桶为符合含硼废树脂处理要求的金属桶。
CN202011307929.0A 2020-11-20 2020-11-20 一种含硼废树脂水泥固化配方及其固化方法 Pending CN112479664A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011307929.0A CN112479664A (zh) 2020-11-20 2020-11-20 一种含硼废树脂水泥固化配方及其固化方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011307929.0A CN112479664A (zh) 2020-11-20 2020-11-20 一种含硼废树脂水泥固化配方及其固化方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112479664A true CN112479664A (zh) 2021-03-12

Family

ID=74932514

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011307929.0A Pending CN112479664A (zh) 2020-11-20 2020-11-20 一种含硼废树脂水泥固化配方及其固化方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112479664A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114664471A (zh) * 2022-03-17 2022-06-24 中国原子能科学研究院 一种放射性固体废物水泥固化的方法
CN115159917A (zh) * 2022-07-05 2022-10-11 中国核电工程有限公司 一种水泥固化处理放射性废树脂的配方及方法
CN115490500A (zh) * 2022-09-20 2022-12-20 大连理工大学 一种镁水泥固化放射性废树脂的配方及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101456715A (zh) * 2008-12-25 2009-06-17 清华大学 一种含硼放射性废树脂水泥固化的方法
CN103886927A (zh) * 2012-12-21 2014-06-25 中核核电运行管理有限公司 一种放射性废树脂固化配方

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101456715A (zh) * 2008-12-25 2009-06-17 清华大学 一种含硼放射性废树脂水泥固化的方法
CN103886927A (zh) * 2012-12-21 2014-06-25 中核核电运行管理有限公司 一种放射性废树脂固化配方

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114664471A (zh) * 2022-03-17 2022-06-24 中国原子能科学研究院 一种放射性固体废物水泥固化的方法
CN114664471B (zh) * 2022-03-17 2023-11-10 中国原子能科学研究院 一种放射性固体废物水泥固化的方法
CN115159917A (zh) * 2022-07-05 2022-10-11 中国核电工程有限公司 一种水泥固化处理放射性废树脂的配方及方法
CN115490500A (zh) * 2022-09-20 2022-12-20 大连理工大学 一种镁水泥固化放射性废树脂的配方及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112479664A (zh) 一种含硼废树脂水泥固化配方及其固化方法
US3988258A (en) Radwaste disposal by incorporation in matrix
US4530723A (en) Encapsulation of ion exchange resins
EP2784039B1 (en) Cement curing formulation and method for high-level radioactive boron waste resins from nuclear reactor
CN112010595A (zh) 一种高强半再生粗骨料混凝土制备方法
CN110183150B (zh) 一种硅铝质废弃物氯离子固化剂及其制备方法和应用
CN114956750B (zh) 一种全固废矿井充填碳封存膏体及其制备方法
CN110330297B (zh) 固化含有高浓度硼酸中低放废液的硫铝酸盐水泥基固化材料及其固化方法
JPH0634097B2 (ja) 放射性廃棄物の固化剤
CN111268976B (zh) 一种高流动性高致密性中水平放射性废液水泥固化材料及其固化方法
Yeoh et al. Mechanistic impacts of long-term gamma irradiation on physicochemical, structural, and mechanical stabilities of radiation-responsive geopolymer pastes
EP0644555B1 (en) Preparation of inorganic hardenable slurry and method for solidifying wastes with the same
CN104291762B (zh) 放射性废树脂固化用化学键合胶凝材料及其固化方法
RU2360313C1 (ru) Композиция для цементирования жидких радиоактивных отходов
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
WO2021107811A1 (ru) Способ переработки жидких тритийсодержащих радиоактивных отходов
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
RU2706019C1 (ru) Способ переработки жидких радиоактивных отходов, содержащих, в том числе, изотопы трития
FI129112B (fi) Menetelmä nestemäisten jätteiden käsittelemiseksi ja kiinteyttämiseksi
CN113061006A (zh) 一种含硼浓缩废液水泥固化配方及其固化方法
CN113800876B (zh) 一种用于协同处理含铅固废的矿山充填料及其制备方法
CN113336460A (zh) 一种防辐射混凝土用功能集料及其制备方法
KR101641281B1 (ko) 알루미나 시멘트를 포함하는 방사성폐기물 고화용 고화제 조성물 및 이를 이용한 방사성폐기물의 고화방법
CN115159917B (zh) 一种水泥固化处理放射性废树脂的配方及方法
JPH0232600B2 (ja) Ionkokanjushisuiseiekikongobutsuosementochunifunyusuruhoho

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