CN112624608A - 一种硼硅酸盐玻璃固化基材及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明是关于一种硼硅酸盐玻璃固化基材及其制备方法和应用，该硼硅酸盐玻璃固化基材，以质量百分比计，包括以下组分：SiO245～65％，B2O38～15％，A12O33％～15％，Na2O 7～16％，CaO 0～6％，BaO 1～6％，TiO20.5～2.5％，Y2O30.1～10％，Fe2O30.5～2.5％。本发明采用多组分固化基材，通过调整固化基材的组成和含量，及调节熔制工艺，可同时固化多种放射性核素，并缩短玻璃固化体的析晶范围，防止玻璃析晶，大幅提高核废物在固化体中的化学稳定性及包容量。本发明的硼硅酸盐玻璃固化基材的制备工艺简单，可广泛应用于高放核废物的固化处理。

Description

一种硼硅酸盐玻璃固化基材及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于放射性核废物的处理与处置领域，具体是涉及一种硼硅酸盐玻璃固化基材及其制备方法和应用。
背景技术
核能作为一种高效、清洁的能源，能量密度大，费用成本低，且在发电过程中不产生任何大气污染，因此近年来得到不断蓬勃发展。与此同时，核电站卸出的乏燃料数量也在不断增长，到2020年全球乏燃料量已达到44.5万吨。目前全球卸出的乏燃料仅1/3被后处理，其余仍处于暂存状态，乏燃料贮存压力巨大，对其进行及时、妥善的处理处置成为当前国际研究热点和关注焦点。
而乏燃料后处理会产生大量高放废液，高放废物的体积虽然不足核燃料循环所产生的放射性废物体积的1％，但其所含放射性量超过核燃料循环总放射性量的99％。高放废物中含有镎、钚、镅、锝、碘、锶、铯等放射性核素，其主要特点是放射性持续时间长、核素毒性大和发热性等。这些放射性核素一旦进入生物圈，危害极大。目前，以液态形式存储于钢罐中的存储方式存在极大的安全隐患，且暂存库容量目前已达到饱和状态，急需解决其处理与处置的问题。
国际上对高放废液的处理技术主要可概括为两类：一是对高放废液进行固化处理后，进行深地质处置；二是对高放废液进行分离-嬗变处理，再进行地质处置。前者由于技术相对成熟且应用前景广泛而被当前国际普遍接受，也更适于我国国情。现有技术中，放射性废物的固化处理主要有玻璃固化、陶瓷固化、玻璃陶瓷固化。玻璃固化具有成分可调性大、工艺简单、便于远程操作等特点，能“一次性”固化放射性废物中的所有组分，是目前工程化技术比较成熟的固化方法，在法国、美国、英国、俄罗斯等国家得到了实际的应用。针对放射性废物固化要求耐蚀性好、化学性质稳定等特点。
玻璃固化体对裂变产物有着广泛的包容性，且生产工艺相比陶瓷固化简单，这使得玻璃固化技术成为目前唯一工业应用且发展最成熟的高放废液处理手段。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种硼硅酸盐玻璃固化基材及其制备方法和应用，所要解决的技术问题是缩短玻璃固化体的析晶范围，以免玻璃在熔制过程中发生析晶现象，影响玻璃固化体的物理化学性能，同时提高核废物在固化体中的化学稳定性及包容量。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种硼硅酸盐玻璃固化基材，以质量百分比计，包括以下组分：SiO2 45～65％，B2O3 8～15％，A12O3 3～15％，Na2O 7～16％，CaO 0～6％，BaO 1～6％，TiO2 0.5～2.5％，Y2O3 0.1～10％，Fe2O3 0.5～2.5％。
优选的，前述的硼硅酸盐玻璃固化基材，其中以质量百分比计，所述硼硅酸盐玻璃固化基材包括以下组分：SiO2 52～61％，B2O3 11～15％，A12O3 7～12％，Na2O 10～15％，CaO 0～5％，BaO 2～5％，TiO2 1～2.5％，Y2O3 5～10％，Fe2O3 1～2.5％。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。依据本发明提出的一种硼硅酸盐玻璃固化基材的制备方法，包括以下步骤：
将配方量的SiO2、B2O3、Al2O3、Na2O、CaO、BaO、TiO2、Y2O3和Fe2O3充分研磨并混合均匀后，高温熔制，形成液态熔体；
将所述液态熔体浇注至预热的模具中，冷却成型，退火，得到硼硅酸盐玻璃固化基材。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
优选的，前述的硼硅酸盐玻璃固化基材的制备方法，其中所述研磨的粒度为20目～40目，其优选范围为30目～40目。
优选的，前述的硼硅酸盐玻璃固化基材的制备方法，其中所述熔制的温度为1200～1400℃，所述熔制的时间为3～6h。
优选的，前述的硼硅酸盐玻璃固化基材的制备方法，其中所述退火包括：在400～600℃的退火炉中保温2～4h，再随炉冷却至室温；所述模具的预热温度为300～500℃，低于退火炉的温度。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下的技术方案来实现。
依据本发明提出的一种硼硅酸盐玻璃固化基材在用于高放核废物的固化处理中的应用。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
优选的，前述的硼硅酸盐玻璃固化基材在用于高放核废物的固化处理中的应用，其中所述高放核废物是由燃耗深度为55000MWd/tU动力堆产生的乏燃料经后处理产生的高放废物。
优选的，前述的硼硅酸盐玻璃固化基材在用于高放核废物的固化处理中的应用，其中所述固化处理包括：将所述硼硅酸盐玻璃固化基材制成玻璃细珠，将所述玻璃细珠与高放核废物按2：1～5:1的重量比充分混合后，再次熔制形成液态熔体；将所述液态熔体浇注至预热的模具中，冷却成型，退火，得到硼硅酸盐玻璃固化体。
优选的，前述的硼硅酸盐玻璃固化基材在用于高放核废物的固化处理中的应用，其中所述玻璃细珠的粒度为0.5-10mm。
优选的，前述的硼硅酸盐玻璃固化基材在用于高放核废物的固化处理中的应用，其中所述熔制的温度为1200～1400℃，所述熔制的时间为3～6h。
优选的，前述的硼硅酸盐玻璃固化基材在用于高放核废物的固化处理中的应用，其中所述退火包括：在400～600℃的退火炉中保温2～4h，再随炉冷却至室温。
优选的，前述的硼硅酸盐玻璃固化基材在用于高放核废物的固化处理中的应用，其中所述玻璃细珠是通过常规的制珠工艺制得的。
借由上述技术方案，本发明至少具有下列优点：
1、本发明采用多组分固化基材，通过调整固化基材的组成和含量，及调节熔制工艺，可同时固化多种放射性核素，缩短玻璃固化体的析晶范围，防止玻璃析晶，大幅提高核废物在固化体中的化学稳定性及包容量。
2、本发明的硼硅酸盐玻璃固化基材的制备工艺简单，可以用于固化高放核废物，得到的硼硅酸盐玻璃固化体；
3、采用本发明的硼硅酸盐玻璃固化基材对高放核废物进行固化处理，对高放核废物的包容率可达到25％，有利于实现固化体的体积最小化，最大程度固化高放核废物；材料适应范围广，对不同组分的动力堆核废物均可有效包容；硅含量较高，化学和物理性能优异，在深地质环境中可有效保证固化体的稳定；在MCC-1测试方法下，28天后模拟核素的归一化浸出率在10-7g·m-2·d-1以下。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合较佳实施例，对依据本发明提出的一种硼硅酸盐玻璃固化基材及其制备方法和应用，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。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。
本发明提供了一种硼硅酸盐玻璃固化基材，以质量百分比计，包括以下组分：SiO245～65％，B2O3 8～15％，A12O3 3～15％，Na2O 7～16％，CaO 0～6％，BaO 1～6％，TiO2 0.5～2.5％，Y2O3 0.1～10％，Fe2O3 0.5～2.5％。
具体实施时，以质量百分比计，所述硼硅酸盐玻璃固化基材包括以下组分：SiO252～61％，B2O3 11～15％，A12O3 7～12％，Na2O 10～15％，CaO 0～5％，BaO 2～5％，TiO2 1～2.5％，Y2O3 5～10％，Fe2O3 1～2.5％，这样优选后能够制备出析晶范围小(150～55℃)、化学稳定性良好(Ce归一化浸出率小于10-7g·m-2·d-1)的玻璃固化体。
SiO2是玻璃形成体氧化物，是硼硅酸盐玻璃的基本网络骨架，可以提高玻璃的热力学、化学稳定性和机械强度等性能。B2O3同样是玻璃形成体氧化物，适量地替换SiO2，能够降低熔制温度。Al2O3既可以是网络形成体，也可以为网络外体，其含量的高低影响化学、热学稳定性能，过多会增加玻璃的熔制温度。
Na2O、CaO和BaO属于网络外体氧化物，作用是能够降低玻璃熔制温度，是良好的助熔剂，但加入过多会导致玻璃分相，降低玻璃的化学稳定性和机械强度；引入TiO2、Fe2O3的目的是为调整工艺性能和产品玻璃性能提供更多的选择。Y2O3的加入会减少玻璃网络结构中非桥氧数量，使孤立的岛状网络单元重新聚合，增强玻璃的网络结构，增加化学稳定性。
本发明还提供了一种硼硅酸盐玻璃固化基材的制备方法，包括以下步骤：
将配方量的SiO2、B2O3、Al2O3、Na2O、CaO、BaO、TiO2、Y2O3和Fe2O3充分研磨并混合均匀后，高温熔制，形成液态熔体；
将所述液态熔体浇注至预热的模具中，冷却成型，退火，得到硼硅酸盐玻璃固化基材。
具体实施时，所述研磨的粒度为20目～40目，其优选范围为30目～40目；这样优选后由于粒度更小，使得物料混合更均匀。
具体实施时，所述熔制的温度可以为1200～1400℃，所述熔制的时间可以为3～6h；优选地，所述熔制的温度为1280℃，所述熔制的时间为3h，这是因为优选后熔制温度和时间短，可减少成分挥发。
具体实施时，所述退火包括：在400～600℃的退火炉中保温2～4h，再随炉冷却至室温；所述模具的预热温度为300～500℃，低于退火炉的温度；若是模具的预热温度高于退火炉的温度，则成型的玻璃会变形，容易析晶。优选地，所述退火包括：在490℃的退火炉中保温2h，所述模具的温度为460℃。这样优选后玻璃易于成型，且条纹较少。
本发明还提供了一种硼硅酸盐玻璃固化基材在用于高放核废物的固化处理中的应用。
具体实施时，所述高放核废物是由燃耗深度为55000MWd/tU动力堆产生的乏燃料经后处理产生的高放废物。
具体实施时，所述固化处理包括：将所述硼硅酸盐玻璃固化基材制成玻璃细珠，将所述玻璃细珠与高放废物按2：1～5：1的重量比充分混合后，再次熔制形成液态熔体；将所述液态熔体浇注至预热的模具中，冷却成型，退火，得到硼硅酸盐玻璃固化体。所述玻璃细珠与高放废物的重量比优选为4:1，使得高放废物在玻璃中的包容率为25％，这样优选后能降低减容比，大大减低了地质处理面积。
具体实施时，所述玻璃细珠的粒度为0.5-10mm，优选为1～5mm；这是因为1mm以下的玻璃珠难以制作，1-5mm的玻璃珠容易制造，而大于5mm的玻璃珠不易熔制，会降低处理效率。
具体实施时，所述熔制的温度为1200～1400℃，所述熔制的时间为3～6h；优选地，所述熔制的温度为1280℃，所述熔制的时间为3h，这是因为优选后熔制温度和时间短，可减少成分挥发。
具体实施时，所述退火包括：在400～600℃的退火炉中保温2～4h，再随炉冷却至室温；所述模具的预热温度为300～500℃，低于退火炉的温度。优选地，所述退火包括：在490℃的退火炉中保温2h，所述模具的温度为460℃。这样优选后玻璃易于成型，且条纹较少。
具体实施时，所述玻璃细珠是通过常规的制珠工艺制得的。
实施例1：
本实施例提供了一种硼硅酸盐玻璃固化基材，以质量百分比计，包括以下组分：SiO2 55％，B2O3 13％，Na2O 10％，BaO 2％，TiO2 1％，Fe2O3 1％，A12O3 9％，CaO 0％，Y2O39％。
上述硼硅酸盐玻璃固化基材的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)选取硼硅酸盐玻璃固化基材的原料，以质量百分比计，所述原料包括以下组分：SiO2 55％，B2O3 13％，Na2O 10％，BaO 2％，TiO2 1％，Fe2O3 1％，A12O3 9％，CaO 0％，Y2O3 9％；
(2)将所述原料放入混料机中充分研磨混合；置于高温炉中，在1300℃熔制3小时，将配合料完全融化成液态熔体；所述研磨的粒度为30目；
(3)将所述液态熔体浇注至480℃预热的模具中，在空气中冷却成型，放入500℃的退火炉中保温2小时，随炉冷却至室温，得到硅酸盐玻璃固化体基材。
实施例2：
本实施例提供了一种硼硅酸盐玻璃固化基材，以质量百分比计，包括以下组分：SiO2 53％，B2O3 14％，Na2O 12％，BaO 4％，TiO2 1％，Fe2O3 1％，A12O3 8％，CaO 0％，Y2O37％。
上述硼硅酸盐玻璃固化基材的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)选取硼硅酸盐玻璃固化基材的原料，以质量百分比计，所述原料包括以下组分：SiO2 53％，B2O3 14％，Na2O 12％，BaO 4％，TiO2 1％，Fe2O3 1％，A12O3 8％，CaO 0％，Y2O3 7％；
(2)将所述原料放入混料机中充分研磨混合；置于高温炉中，在1280℃熔制3小时，将配合料完全融化成液态熔体；所述研磨的粒度为30目；
(3)将所述液态熔体浇注至460℃预热的模具中，在空气中冷却成型，放入490℃的退火炉中保温2小时，随炉冷却至室温，得到硅酸盐玻璃固化体基材。
实施例3：
本实施例提供了一种硼硅酸盐玻璃固化基材，以质量百分比计，包括以下组分：SiO2 56％，B2O3 14％，Na2O 11％，BaO 1％，TiO2 2％，Fe2O3 1％，A12O3 7％，CaO 2％，Y2O36％。
上述硼硅酸盐玻璃固化基材的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)选取硼硅酸盐玻璃固化基材的原料，以质量百分比计，所述原料包括以下组分：SiO2 56％，B2O3 14％，Na2O 11％，BaO 1％，TiO2 2％，Fe2O3 1％，A12O3 7％，CaO 2％，Y2O3 6％；
(2)将所述原料放入混料机中充分研磨混合；置于高温炉中，在1330℃熔制3.5小时，将配合料完全融化成液态熔体；所述研磨的30目；
(3)将所述液态熔体浇注至460℃预热的模具中，冷却成型，放入530℃的退火炉中保温3小时，随炉冷却至室温，得到硅酸盐玻璃固化体基材。实施例4：
本实施例提供了一种硼硅酸盐玻璃固化基材，以质量百分比计，包括以下组分：SiO2 55％，B2O3 13％，Na2O 12％，BaO 2％，TiO2 1％，Fe2O3 1％，A12O3 8％，CaO 3％，Y2O35％。
上述硼硅酸盐玻璃固化基材的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)选取硼硅酸盐玻璃固化基材的原料，以质量百分比计，所述原料包括以下组分：SiO2 55％，B2O3 13％，Na2O 12％，BaO 2％，TiO2 1％，Fe2O3 1％，A12O3 8％，CaO 3％，Y2O3 5％；
(2)将所述原料放入混料机中充分研磨混合；置于高温炉中，在1320℃熔制3小时，将配合料完全融化成液态熔体；所述研磨的30目；
(3)将所述液态熔体浇注至460℃预热的模具中，冷却成型，放入520℃的退火炉中保温3小时，随炉冷却至室温，得到硅酸盐玻璃固化体基材。
对比例1：
本对比例提供了一种硼硅酸盐玻璃固化基材，以质量百分比计，包括以下组分：SiO2 54％，B2O3 14％，Na2O 15％，BaO 5％，TiO2 1％，Fe2O3 2％，A12O3 9％，CaO 0％，Y2O30％。
上述硼硅酸盐玻璃固化基材的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)选取硼硅酸盐玻璃固化基材的原料，以质量百分比计，所述原料包括以下组分：SiO2 54％，B2O3 14％，Na2O 15％，BaO 5％，TiO2 1％，Fe2O3 2％，A12O3 9％，CaO 0％，Y2O3 0％；
(2)将所述原料放入混料机中充分研磨混合；置于高温炉中，在1420℃熔制4小时，将配合料完全融化成液态熔体；所述研磨的粒度为30目；
(3)将所述液态熔体浇注至490℃预热的模具中，在空气中冷却成型，放入510℃的退火炉中保温3小时，随炉冷却至室温，得到硅酸盐玻璃固化体基材。
对比例2：
本对比例提供了一种硼硅酸盐玻璃固化基材，以质量百分比计，包括以下组分：SiO2 60％，B2O3 16％，Na2O 14％，BaO 2％，TiO2 1.5％，Fe2O3 1.5％，A12O3 0％，CaO 5％，Y2O3 0％。
上述硼硅酸盐玻璃固化基材的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)选取硼硅酸盐玻璃固化基材的原料，以质量百分比计，所述原料包括以下组分：SiO2 60％，B2O3 16％，Na2O 14％，BaO 2％，TiO2 1.5％，Fe2O3 1.5％，A12O3 0％，CaO5％，Y2O3 0％；
(2)将所述原料放入混料机中充分研磨混合；置于高温炉中，在1310℃熔制3小时，将配合料完全融化成液态熔体；所述研磨的30目；
(3)将所述液态熔体浇注至460℃预热的模具中，在空气中冷却成型，放入500℃的退火炉中保温2小时，随炉冷却至室温，得到硅酸盐玻璃固化体基材。
对比例3：
本对比例提供了一种硼硅酸盐玻璃固化基材，以质量百分比计，包括以下组分：SiO2 58％，B2O3 15％，Na2O 13％，BaO 3％，TiO2 2％，Fe2O3 1％，A12O3 0％，CaO 0％，Y2O38％。
上述硼硅酸盐玻璃固化基材的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)选取硼硅酸盐玻璃固化基材的原料，以质量百分比计，所述原料包括以下组分：SiO2 58％，B2O3 15％，Na2O 13％，BaO 3％，TiO2 2％，Fe2O3 1％，A12O3 0％，CaO 0％，Y2O3 8％；
(2)将所述原料放入混料机中充分研磨混合；置于高温炉中，在1270℃熔制3小时，将配合料完全融化成液态熔体；所述研磨的30目；
(3)将所述液态熔体浇注至460℃预热的模具中，在空气中冷却成型，放入480℃的退火炉中保温2小时，随炉冷却至室温，得到硅酸盐玻璃固化体基材。
将上述实施例1～4和对比例1～3中制备的硼硅酸盐玻璃固化基材的组成(wt.％)及主要工艺参数列在表1中。
表1实施例1～4和对比例1～3的玻璃固化基材的具体组成(wt.％)及主要工艺参数
Figure BDA0002845620340000091
实施例5：
将实施例1～4和对比例1～3中制备的硼硅酸盐玻璃基材制备成硼硅酸盐玻璃固化体的方法，具体包括以下步骤：
(1)将实施例1～4和对比例1～3中制备的硼硅酸盐玻璃基材通过常规的制珠工艺如喷吹法或粉末法等制成玻璃细珠(粒度为1-5mm)，与模拟高放废物按4:1的重量比混合均匀；其中，模拟高放核废物主要是指根据高放废物源项及元素的性质，对高放核废物组分进行分类合并，以消除放射性并简化组分，最终获得的模拟高放核废物配方，含有Na、Mn、Ba、Sr、Cr、Mo、Fe、Ce、Nd、Zr等共计约二十种元素，模拟高放废物配方成分具体见表2；所述高放核废物为燃耗深度是55000MWd/tU动力堆产生的乏燃料经后处理产生的高放废物；
表2模拟高放废物配方成分
Figure BDA0002845620340000101
(2)采用实施例1～4和对比例1～3中对应的熔制和退火工艺，得到前面所述的硼硅酸盐玻璃固化体实施例1～4和对比例1～3。
对实施例5中得到的硼硅酸盐玻璃固化体实施例1～4和对比例1～3进行化学稳定性测试，在温度90℃的去离子水中浸泡28天，得到如表3所示的检测结果。
表3硼硅酸盐玻璃固化体实施例1～4和对比例1～3的包容率和Ce归一化浸出率的测试结果
Figure BDA0002845620340000102
由表3的数据可知，本发明实施例1-4的硼硅酸盐玻璃固化体的高放废料包容率可达到25％，在MCC-1测试方法下，Ce归一化浸出率在10-7g·m-2·d-1以下，满足国家玻璃固化体的浸出性能检验标准。
此外，相比于对比例1-3，本发明实施例1-3的硼硅酸盐玻璃固化体的Ce归一化浸出率较低，原因在于，一方面是由于实施例1-3中的CaO含量少，析晶范围小；另一方面是由于实施例1-3中Y2O3含量相对较多；而Y2O3的加入会减少玻璃网络结构中非桥氧数量，使孤立的岛状网络单元重新聚合，增强玻璃的网络结构，增加化学稳定性；再者，实施例1-3中的Al2O3也有利于玻璃网络结构稳定；相比于对比例1，由于对比例2-3不含Al2O3，而Al2O3能使玻璃网络结构稳定，使得熔制温度高，进而降低了浸出率，故对比例1的浸出率比对比例2-3低。
实施例6：
将实施例5中制备的硼硅酸盐玻璃固化体实施例1～4和对比例1～3进行梯温炉实验，以测定固化体实施例1～4和对比例1～3的析晶范围，具体包括以下步骤：
(1)将实施例5中得到的硼硅酸盐玻璃固化体实施例1～4和对比例1～3，利用切割机切出一部分样品，并用研钵碾碎过筛，最终得到40目的颗粒；
(2)将制备的40目的颗粒置于清洗干净的瓷舟中，把装有样品的瓷舟放在已升温完成的梯温炉里面(梯温炉此前已经过温度校准，温度校准范围为600～1050℃)，待2小时后取出；
(3)利用温度刻度棒比对瓷舟，在瓷舟相应的位置每隔2cm标上温度，形成温度梯度值，最后观察瓷舟样品表面是否析晶，从而确定析晶范围。
对实施例6中得到的硼硅酸盐玻璃固化体实施例1～4和对比例1～3梯温结果进行析晶范围分析，得到表4所示的检测结果。
表4硼硅酸盐玻璃固化体实施例1～4和对比例1～3的析晶范围测试结果
固化体 析晶范围℃ 差值℃
实施例1 728～778 50
实施例2 727～782 55
实施例3 720～826 96
实施例4 723～823 100
对比例1 742～876 134
对比例2 639～919 280
对比例3 719～905 186
由表4的数据可知，对比本发明的硼硅酸盐玻璃固化体实施例1～4和对比例1～3的析晶范围，发现硼硅酸盐玻璃固化体对比例1～3析晶最为严重，范围差值分别为134、280、186℃；硼硅酸盐玻璃固化体实施例3～4的析晶缺陷相对轻微，范围差值分别为96、100℃；硼硅酸盐玻璃固化体实施例1～2的析晶缺陷最小，范围差值分别为50、55℃；总的来说。硼硅酸盐玻璃固化体实施例1析晶范围最窄，为728～778℃，范围差值为50℃。
由上所述可见，本发明实施例1-2所提供的硼硅酸盐玻璃固化体，具有短窄的析晶范围，在制备过程中能有效规避析晶缺陷，并具有化学稳定性优良的特点。这是由于实施例3-4的硼硅酸盐玻璃固化体含有CaO，CaO含量过多会促进析晶，使析晶范围扩大；而实施例1-2的硼硅酸盐玻璃固化体不含有CaO，因此其析晶倾向小，使得析晶范围小。相比于对比例1、3，本发明实施例1-4的硼硅酸盐玻璃固化体含有A12O3和Y2O3，而对比例1、3仅含A12O3或Y2O3，且含量较低，且A12O3和Y2O3之间具有协同作用，使得抗析晶能力大大增强。相比于对比例2，本发明实施例1-2的硼硅酸盐玻璃固化体不含有CaO，CaO有利于促进析晶，使析晶范围增大；本发明实施例3-4的硼硅酸盐玻璃固化体含有A12O3和Y2O3，而对比例2不含有A12O3和Y2O3，但A12O3和Y2O3具有抗析晶的作用；故实施例1-4的硼硅酸盐玻璃固化体析晶倾向小，使得析晶范围小。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
本发明中所述的数值范围包括此范围内所有的数值，并且包括此范围内任意两个数值组成的范围值。本发明所有实施例中出现的同一指标的不同数值，可以任意组合，组成范围值。
本发明权利要求和/或说明书中的技术特征可以进行组合，其组合方式不限于权利要求中通过引用关系得到的组合。通过权利要求和/或说明书中的技术特征进行组合得到的技术方案，也是本发明的保护范围。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种硼硅酸盐玻璃固化基材，其特征在于，以质量百分比计，包括以下组分：SiO2 45～65％，B2O3 8～15％，A12O3 3～15％，Na2O 7～16％，CaO 0～6％，BaO 1～6％，TiO2 0.5～2.5％，Y2O3 0.1～10％，Fe2O3 0.5～2.5％。
2.如权利要求1所述的硼硅酸盐玻璃固化基材，其特征在于，以质量百分比计，包括以下组分：SiO2 52～61％，B2O3 11～15％，A12O3 7～12％，Na2O 10～15％，CaO 0～5％，BaO 2～5％，TiO2 1～2.5％，Y2O3 5～10％，Fe2O31～2.5％。
3.一种权利要求1或2所述的硼硅酸盐玻璃固化基材的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将配方量的SiO2、B2O3、Al2O3、Na2O、CaO、BaO、TiO2、Y2O3和Fe2O3充分研磨并混合均匀后，高温熔制，形成液态熔体；
将所述液态熔体浇注至预热的模具中，在空气中冷却成型，退火，得到硼硅酸盐玻璃固化基材。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述研磨的粒度为不大于40目；所述高温熔制的温度为1200～1400℃，所述熔制的时间为3～6h。
5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述退火包括：在400～600℃的退火炉中保温2～4h，再随炉冷却至室温；所述模具的预热温度为300～500℃。
6.一种权利要求1或2所述的硼硅酸盐玻璃固化基材在用于高放核废物的固化处理中的应用。
7.如权利要求6所述的硼硅酸盐玻璃固化基材在用于高放核废物的固化处理中的应用，其特征在于，所述高放核废物为燃耗深度是55000MWd/tU动力堆产生的乏燃料经后处理产生的高放废物。
8.如权利要求6所述的硼硅酸盐玻璃固化基材在用于高放核废物的固化处理中的应用，其特征在于，所述固化处理包括：将所述硼硅酸盐玻璃固化基材制成玻璃细珠，将所述玻璃细珠与高放废物按2：1～5:1的重量比充分混合后，再次熔制形成液态熔体；将所述液态熔体浇注至预热的模具中，冷却成型，退火，得到硼硅酸盐玻璃固化体。
9.如权利要求8所述的硼硅酸盐玻璃固化基材在用于高放核废物的固化处理中的应用，其特征在于，所述玻璃细珠的粒度为0.5-10mm；所述熔制的温度为1200～1400℃，所述熔制的时间为3～6h。
10.如权利要求8所述的硼硅酸盐玻璃固化基材在用于高放核废物的固化处理中的应用，其特征在于，所述退火包括：在400～600℃的退火炉中保温2～4h，再随炉冷却至室温。
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