CN115057618B - 一种硼硅酸盐固化玻璃、制备方法及其应用 - Google Patents
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Abstract
一种硼硅酸盐固化玻璃、制备方法及其应用，首先是氧化物的质量百分组成为SiO2 30～55,B2O3 15～30,Al2O3 2～6,ZnO 2～10,MoO3 2～10,ZrO2 2～10,RE2O3 2～10(RE是La、Nd、Ce的一种或几种),M2O 5～20(M是Li、Na、K、Rb、Cs中的一种或几种),MeO 5～15(Me是Mg、Ca、Sr、Ba中的一种或几种)，且固化玻璃中O/(Si+B)的摩尔比为2.0～2.5。其次是将原料按照配方的比例称量并混匀，熔炉中熔融、浇注、成型、退火，制得硼硅酸盐固化玻璃。本发明固化了乏燃料后处理的高放废液中大量存在的稀土、钼、锆等元素，对几种重要元素的质量包容率最高达30％，适用于我国高放射性核废料的固化处理。
Description
技术领域
本发明属于高放射性核废料的处理方法，涉及一种硼硅酸盐固化玻璃、制备方法及其应用，适用于核工业等领域所排放的高放射性的固化处理。
背景技术
世界上对高放射性核废料最广泛的处理技术是对核废料进行玻璃包容固化处理。具体过程是将高放射性核废料同玻璃基材原料混合均匀后，投入玻璃熔炉中熔融并均化，最后冷却、成型获得玻璃固化体，把放射性核素包容在玻璃固化体内，阻止其向外界环境迁移。
我国目前的高放射性核废料中含U和Pu等高放射性元素以及Np、Am、Cm等锕系元素，这些元素具有强的放射性，在模拟固化玻璃研究中一般用非放射性的氧化钕、氧化镧、氧化铈等来代替；同时，在核废料处理后端，切削等流程会产生较多的金属锆粉及锆的块体；另外，使用过的U235核燃料会产生一定量的金属钼和钼的氧化物，在经过核废料的溶解、聚集和蒸发后，其中的钼通常转变为磷钼酸盐和钼酸锆沉淀。因此，在核废料固玻璃配方研究中，模拟废料的源项往往需要同时固化高含量的稀土氧化物、氧化锆、氧化钼。
综上，针对核废料固化研究中，同时含有大量稀土氧化物、氧化锆、氧化钼等源项的难题，有必要开发一种可以同时包容以上几种源项，并且满足核废料连续熔炼的固化玻璃。
发明内容
针对上述现有高放射性废液中较高含量的铀、钚、钼、锆及锕系元素并存的现状，提出一种成玻璃性能好、化学稳定性高、适合核废料固化处理的核废料硼硅酸盐玻璃固化体。其中，在模拟高放射性元素铀、钚及锕系元素时，采用氧化钕、氧化镧或氧化铈等来替代。
本发明的技术方案如下：
一种硼硅酸盐玻璃，其特点在于：所述玻璃的组分质量百分比为：
其中RE2O3是La2O3、Nd2O3和Ce2O3稀土氧化物中一种或几种，M是碱金属Li、Na、K、Rb、Cs中的一种或几种，Me是碱土金属Mg、Ca、Sr、Ba中的一种或几种，且O/(Si+B)的摩尔比为2.0～2.5。
优选的，所述的硼硅酸盐玻璃的组分质量百分比为：
本发明还提供了一种上述的硼硅酸盐固化玻璃的制备方法，包括以下步骤：
(1)、按照玻璃组分及质量百分比称取原材料，并且混合均匀，得到混合料；
(2)、把混合料盛入坩埚，放入温度在1150～1300℃不等的熔炉中熔化，澄清1～3小时，得到澄清均匀的玻璃熔体；
(3)、将澄清均匀的玻璃熔体浇注在预热至350～450℃的不锈钢模具中成型，随后转移到预热到450～550℃的退火炉中；
(4)、在退火炉中保温1～5小时，然后降至室温，得到硼硅酸盐固化玻璃。
上述制备方法中，步骤(1)所述的按照玻璃组分及质量百分比称取原材料时，B2O3来自B2O3、硼酸中的一种或多种；Al2O3来自Al(OH)3、铝的碳酸盐、铝的硝酸盐中的一种或多种；M2O来自碱金属的碳酸盐、硝酸盐中的一种或多种；所述MeO来自碱土金属的碳酸盐、硝酸盐中的一种或多种。
下面对本发明作进一步说明，本发明要求O/(Si+B)的摩尔比控制在2.0～2.5,制备的固化玻璃在浇注、退火后，呈玻璃无定形态。玻璃组分中O/(Si+B)的摩尔比值较大，可包容更多钼这类元素，避免了黄相的产生。当O/(Si+B)值低于2.0时，玻璃网络体不足，容易析晶；若大于2.5，玻璃修饰体不足，同样会导致分相及析晶。
本发明的有益效果在于：
本发明提供的玻璃配方可以包容质量百分比之和达30％的氧化锆、氧化钼及稀土氧化物，而无明显析晶，符合核工业标准EJ1186-2005中对固化体析晶率的要求。获得的玻璃固化体化学稳定性性能优异，对易产生黄相的氧化钼的固化率比较高，达到95％以上，适合连续熔炉的冷坩埚或焦耳陶瓷加热炉的漏料工艺。
附图说明
图1是本发明7个实施例的玻璃固化体的X射线衍射图谱。
具体实施方式
实施例中提供的硼硅酸盐玻璃的组分质量百分比为：
其中RE2O3是La2O3、Nd2O3、Ce2O3等稀土氧化物的其中一种或几种，M是碱金属Li、Na、K、Rb、Cs中的一种或几种，Me是碱土金属Mg、Ca、Sr、Ba中的一种或几种。且O/(Si+B)的摩尔比为2.0～2.5。
实施例中上述玻璃的制备方法包括以下步骤：
1)、按照玻璃组分及质量百分比称取原材料，并且混合均匀，得到混合料；
2)、把混合料盛入坩埚，并根据组成及质量百分比的不同放入温度在1150～1300℃不等的熔炉中熔化，澄清1～3小时，得到澄清均匀的玻璃熔体；
3)、将澄清均匀的玻璃熔体浇注在预热至350～450℃的不锈钢模具中成型，随后快速转移到预热到450～550℃的退火炉中；
4)、在退火炉中保温1～5小时，然后以1℃/分钟的速率降至室温，得到所述硼硅酸盐固化玻璃。
以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。
表1给出本发明的7个实施例的玻璃配方、O/(Si+B)的摩尔比值及固化玻璃中氧化钼的固化百分率：
表1
实施例1：
按照表1中实施例1配方氧化物的质量百分组成：称取二氧化硅40克、三氧化二硼20克、氧化铝4克、氧化锌5克、碳酸锂9.9克、碳酸铷1.2克、碳酸铯1.2克、碳酸钙16.6克、碳酸锶7.1克、氧化锆2克、氧化钼4克、氧化镧2克、氧化钕2克，混合均匀，得到混合料，把混合料盛入氧化铝坩埚，在1250℃的熔炉中熔化，澄清1小时，得到澄清均匀的玻璃熔体；将澄清均匀的玻璃熔体浇注在预热至390℃的不锈钢模具中成型，随后快速转移到预热至525℃的退火炉中；在退火炉中保温2.5小时消除应力，然后以1℃/分钟的速率降至室温，得到用于放射性核废料玻璃固化处理的硼硅酸盐玻璃。用ICP光谱仪测试固化体中氧化钼的固化率为98％。测试固化玻璃的X射线衍射图谱，如图1所示，实施例1的固化玻璃为无定形态，无析晶峰，适合高放射性核废料固化玻璃的连续熔炼。
实施例2：
按照表1中实施例2配方氧化物的质量百分组成：称取二氧化硅42克、硼酸26.6克、氧化铝2克、氧化锌2克、碳酸钠17.1克、碳酸钾14.6克、碳酸钡6.4克、氧化锆2克、氧化钼10克、氧化铈2克，混合均匀，得到混合料，把混合料盛入氧化铝坩埚，在1250℃的熔炉中熔化，澄清1小时，得到澄清均匀的玻璃熔体；将澄清均匀的玻璃熔体浇注在预热至380℃的不锈钢模具中成型，随后快速转移到预热至540℃的退火炉中；在退火炉中保温2.5小时消除应力，然后以1℃/分钟的速率降至室温，得到用于放射性核废料玻璃固化处理的硼硅酸盐玻璃。用ICP光谱仪测试固化体中氧化钼的固化率为95％。测试固化玻璃的X射线衍射图谱，如图1所示，实施例2的固化玻璃为无定形态，无析晶峰，适合高放射性核废料固化玻璃的连续熔炼。
实施例3：
按照表1中实施例3配方氧化物的质量百分组成：称取二氧化硅55克、硼酸26.6克、氧化铝6克、氧化锌2克、碳酸钾8.8克、碳酸锶14.3克、氧化锆2克、氧化钼2克、氧化钕2克，混合均匀，得到混合料，把混合料盛入氧化铝坩埚，在1250℃的熔炉中熔化，澄清1小时，得到澄清均匀的玻璃熔体；将澄清均匀的玻璃熔体浇注在预热至380℃的不锈钢模具中成型，随后快速转移到预热至520℃的退火炉中；在退火炉中保温2.5小时消除应力，然后以1℃/分钟的速率降至室温，得到用于放射性核废料玻璃固化处理的硼硅酸盐玻璃。用ICP光谱仪测试固化体中氧化钼的固化率为96％。测试固化玻璃的X射线衍射图谱，如图1所示，实施例3的固化玻璃为无定形态，无析晶峰，适合高放射性核废料固化玻璃的连续熔炼。
实施例4：
按照表1中实施例4配方氧化物的质量百分组成：称取二氧化硅31克、硼酸35.4克、氧化铝2克、氧化锌10克、碳酸钾7.3克、碳酸钡9.01克、氧化锆10克、氧化钼9克、氧化镧2克、氧化钕2克、氧化钕2克，混合均匀，得到混合料，把混合料盛入氧化铝坩埚，在1250℃的熔炉中熔化，澄清1小时，得到澄清均匀的玻璃熔体；将澄清均匀的玻璃熔体浇注在预热至380℃的不锈钢模具中成型，随后快速转移到预热至510℃的退火炉中；在退火炉中保温2.5小时消除应力，然后以1℃/分钟的速率降至室温，得到用于放射性核废料玻璃固化处理的硼硅酸盐玻璃。用ICP光谱仪测试固化体中氧化钼的固化率为95％。测试固化玻璃的X射线衍射图谱，如图1所示，实施例4的固化玻璃为无定形态，无析晶峰，适合高放射性核废料固化玻璃的连续熔炼。
实施例5：
按照表1中实施例5配方氧化物的质量百分组成：称取二氧化硅41克、硼酸44.3克、氧化铝2克、氧化锌3克、碳酸钾10.2克、碳酸钙12.5克、氧化锆2克、氧化钼3克、氧化镧10克，混合均匀，得到混合料，把混合料盛入氧化铝坩埚，在1250℃的熔炉中熔化，澄清1小时，得到澄清均匀的玻璃熔体；将澄清均匀的玻璃熔体浇注在预热至400℃的不锈钢模具中成型，随后快速转移到预热至550℃的退火炉中；在退火炉中保温2.5小时消除应力，然后以1℃/分钟的速率降至室温，得到用于放射性核废料玻璃固化处理的硼硅酸盐玻璃。用ICP光谱仪测试固化体中氧化钼的固化率为97％。测试固化玻璃的X射线衍射图谱，如图1所示，实施例5的固化玻璃为无定形态，无析晶峰，适合高放射性核废料固化玻璃的连续熔炼。
实施例6：
按照表1中实施例6配方氧化物的质量百分组成：称取二氧化硅42克、硼酸35.4克、氧化铝3克、氧化锌4克、碳酸钠20.5克、碳酸锶14.3克、氧化锆3克、氧化钼2克、氧化铈3克，混合均匀，得到混合料，把混合料盛入氧化铝坩埚，在1250℃的熔炉中熔化，澄清1小时，得到澄清均匀的玻璃熔体；将澄清均匀的玻璃熔体浇注在预热至380℃的不锈钢模具中成型，随后快速转移到预热至510℃的退火炉中；在退火炉中保温2.5小时消除应力，然后以1℃/分钟的速率降至室温，得到用于放射性核废料玻璃固化处理的硼硅酸盐玻璃。用ICP光谱仪测试固化体中氧化钼的固化率为95％。测试固化玻璃的X射线衍射图谱，如图1所示，实施例6的固化玻璃为无定形态，无析晶峰，适合高放射性核废料固化玻璃的连续熔炼。
实施例7：
按照表1中实施例7配方氧化物的质量百分组成：称取二氧化硅30克、硼酸53.1克、氧化铝2克、氧化锌5克、碳酸锂5克、碳酸钠31克、氧化镁5克、碳酸钡9克、氧化锆2克、氧化钼5克、氧化镧2克、氧化钕2克，混合均匀，得到混合料，把混合料盛入氧化铝坩埚，在1250℃的熔炉中熔化，澄清1小时，得到澄清均匀的玻璃熔体；将澄清均匀的玻璃熔体浇注在预热至4000℃的不锈钢模具中成型，随后快速转移到预热至530℃的退火炉中；在退火炉中保温2.5小时消除应力，然后以1℃/分钟的速率降至室温，得到用于放射性核废料玻璃固化处理的硼硅酸盐玻璃。用ICP光谱仪测试固化体中氧化钼的固化率为98％。测试固化玻璃的X射线衍射图谱，如图1所示，实施例7的固化玻璃为无定形态，无析晶峰，适合高放射性核废料固化玻璃的连续熔炼。
Claims (5)
1.一种硼硅酸盐固化玻璃，其特征在于：所述的玻璃组分中同时含有氧化钼MoO3、氧化锆ZrO2和稀土氧化物RE2O3，且所述玻璃的组分质量百分比为：
其中RE2O3是La2O3、Nd2O3和Ce2O3稀土氧化物中一种或几种，M是碱金属Li、Na、K、Rb、Cs中的一种或几种，Me是碱土金属Mg、Ca、Sr、Ba中的一种或几种，且O/(Si+B)的摩尔比为2.0～2.5。
2.如权利要求1所述的硼硅酸盐固化玻璃，其特征在于：所述的玻璃组分中同时含有氧化钼MoO3、氧化锆ZrO2和稀土氧化物RE2O3，且所述玻璃的组分质量百分比为：
。
3.一种权利要求1或2所述的硼硅酸盐固化玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、按照玻璃组分及质量百分比称取原材料，并且混合均匀，得到混合料；
(2)、把混合料盛入坩埚，放入温度在1150～1300℃的熔炉中熔化，澄清1～3小时，得到澄清均匀的玻璃熔体；
(3)、将澄清均匀的玻璃熔体浇注在预热至350～450℃的不锈钢模具中成型，随后转移到预热到450～550℃的退火炉中；
(4)、在退火炉中保温1～5小时，然后降至室温，得到硼硅酸盐固化玻璃。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述的坩埚为氧化铝坩埚。
5.一种权利要求1-2任一所述的硼硅酸盐固化玻璃在放射性核废料玻璃固化处理中的应用。
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| CN102272859A (zh) * | 2008-12-30 | 2011-12-07 | 阿雷瓦核废料回收公司 | 用于密封放射性废液的铝硼硅酸盐玻璃、以及处理放射性废液的方法 |
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