RU2267178C1 - Стеклообразующий борофосфатный состав для иммобилизации алюминийсодержащих жидких высокоактивных отходов - Google Patents
Стеклообразующий борофосфатный состав для иммобилизации алюминийсодержащих жидких высокоактивных отходов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2267178C1 RU2267178C1 RU2004109857/06A RU2004109857A RU2267178C1 RU 2267178 C1 RU2267178 C1 RU 2267178C1 RU 2004109857/06 A RU2004109857/06 A RU 2004109857/06A RU 2004109857 A RU2004109857 A RU 2004109857A RU 2267178 C1 RU2267178 C1 RU 2267178C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- glass
- oxide
- aluminum
- immobilization
- oxides
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C14/00—Glass compositions containing a non-glass component, e.g. compositions containing fibres, filaments, whiskers, platelets, or the like, dispersed in a glass matrix
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C2214/00—Nature of the non-vitreous component
- C03C2214/14—Waste material, e.g. to be disposed of
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области переработки жидких радиоактивных отходов. Сущность изобретения: Стеклообразующий борофосфатный состав для иммобилизации алюминийсодержащих жидких высокоактивных отходов путем остекловывания, содержащий оксид натрия, оксид алюминия, оксид бора, оксид фосфора и естественные примеси оксидов многовалентных элементов. Причем он дополнительно содержит оксид лития при следующем соотношении компонентов, мас.%: Na2O - 22,0-26,0; Al2О3 - 13,0-28,0; В2О3 - 3,0-6,0; P2О5 - 38,0-55,0; Li2O - 0,5-1,0; естественные примеси оксидов многовалентных элементов - остальное. Преимущества изобретения заключаются в получении качественного гомогенного стекла. 1 табл.
Description
Изобретение относится к области переработки жидких радиоактивных отходов, в частности к составам для иммобилизации жидких высокоактивных отходов (ВАО) путем их остекловывания.
На предприятиях атомной промышленности, занятых переработкой облученного топлива атомных станций, образуются жидкие радиоактивные отходы высокого уровня активности, которые в целях снижения их потенциального воздействия на окружающую среду до безопасного уровня подвергают отверждению, в частности остекловыванию.
Аналогом заявляемого изобретения является фосфатный стеклообразующий состав, используемый при остекловывании жидких ВАО в керамическом плавителе [1]. В результате иммобилизации получают фосфатное стекло при следующих соотношениях компонентов, мас.%:
Na2O | 22-26 |
Al2O3 | 14-19 |
P2O5 | 53-57 |
Сумма оксидов металлов, | |
содержащихся в отходах, | |
включая Al2О3 | 21-26 |
Температура процесса варки этого стекла находится в пределах 900-1150°С.
Недостатком этого процесса является невозможность получения гомогенного качественного стекла при увеличении концентрации оксида алюминия и других оксидов металлов, содержащихся в отходах, при сохранении температуры варки в диапазоне 900-1150°С.
При экстракционной переработке алюминийсодержащих тепловыделяющих сборок получают жидкий рафинат высокого уровня активности, то есть ВАО - азотнокислый раствор алюминия, редкоземельных элементов, платиноидов, продуктов коррозии и др., причем концентрация алюминия в нем существенно превосходит сумму концентраций всех других катионов. Поэтому эффективность последующего процесса остекловывания определяется степенью включения в стекло как всех оксидов элементов, содержащихся в ВАО вообще, так и алюминия в частности. Однако рост концентрации алюминия в стекле сопровождается увеличением температуры процесса стекловарения, что нецелесообразно по техническим причинам. Это вызывает коррозионный износ элементов стекловаренной печи и уменьшение срока ее эксплуатации, а также повышает унос радионуклидов из расплава и нагрузку на газоочистные системы. Для получения гомогенного качественного стекла при увеличении концентрации оксида алюминия и других оксидов металлов без необходимости увеличения температуры варки расплава выше 1200°С и ухудшения основных характеристик отвержденных отходов (химическая стойкость и кристаллизация) был предложен стеклообразующий состав, который дополнительно содержит оксид бора. Увеличение концентрации оксида алюминия и других оксидов металлов, содержащихся в отходах, приводит к повышению производительности и эффективности работы комплекса остекловывания жидких ВАО.
Однако введение добавок бора в фосфатные стекла с высоким содержанием Al2O3 практически не снижает температуру розлива.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является стеклообразующий фосфатный состав для иммобилизации алюминийсодержащих жидких высокоактивных отходов путем остекловывания [2], содержащий оксид натрия, оксид алюминия, оксид фосфора, оксид бора, оксиды редкоземельных элементов и продукты коррозии при следующих соотношениях компонентов, мас.%:
Na2O | 21-27 |
Al2O3 | 14-28 |
P2O5 | 32-50 |
В2О3 | 3-9 |
Сумма оксидов металлов, | |
содержащихся в отходах, | |
включая Al2O3 | 19-35. |
Однако при такой рецептуре борофосфатного стекла, тем не менее, остается резерв для снижения вязкости, температуры розлива расплава и, тем самым, уменьшения уноса летучих радионуклидов, в частности Cs137.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является уменьшение уноса летучих радионуклидов путем снижения вязкости и температуры разлива расплава.
Для решения поставленной задачи предложен стеклообразующий борофосфатный состав для иммобилизации алюминийсодержащих жидких высокоактивных отходов путем остекловывания, содержащий оксид натрия, оксид алюминия, оксид бора, оксид фосфора и естественные примеси оксидов многовалентных элементов, причем он дополнительно содержит оксид лития при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Na2O | 22,0-26,0 |
Al2О3 | 13,0-28,0 |
В2O3 | 3,0-6,0 |
Р2O5 | 38,0-55,0 |
Li2O | 0,5-1,0 |
Естественные примеси оксидов | |
многовалентных элементов | Остальное |
Исследовалось влияние добавок соединений лития на температуру и скорость варки, вязкость, электросопротивление, кристаллизуемость натрийборофосфатных стекол с высоким содержанием оксида алюминия. Оксид лития в смеси с оксидом натрия в стекле является плавнем и по некоторым данным оксид лития снижает электросопротивление оксидных расплавов [3].
Известно, что в фосфатных системах имеются соединения с высоким содержанием оксида лития и оксида алюминия. Эти соединения включают оксиды натрия, оксиды алюминия и оксиды фосфора при следующих соотношениях компонентов, мас.%:
Li2O | 8-10 |
Al2О3 | 31-34 |
Р2O5 | 43-48 |
Na2O, MgO, Fe2O3, F, (ОН) | остальное. |
Соединения существуют в природе как амблигониты и имеют кристаллическую структуру [4]. Как показали опыты, фазы на основе амблигонитов (Li Na) Al(PO4) плавятся при 1200-1250°С. Отсюда, введение сравнительно больших добавок лития в алюмофосфатные системы не дают снижения температуры варки фосфатных стекол. В то же время известно, что введение небольших количеств оксида лития в боросиликатные стекла увеличивает производительность варки при одновременном снижении ее температуры, способствует лучшему осветлению стекломассы, уменьшает улетучивание компонентов из расплава стекла [5]. Изучалось влияние добавок оксида лития в количестве 0,5-1,5 мас.% на температуру, скорость варки, вязкость, электросопротивление и кристаллизуемость борофосфатных стекол в зависимости от содержания в них оксида алюминия. Борофосфатные стекла с содержанием 1,5 мас.% оксида лития кристаллизуется при охлаждении. Отрицательное влияние 1,5 мас.% оксида лития на свойства борофосфатного стекла может быть объяснено появлением при данной концентрации лития тугоплавкой фазы, содержащей амблигонит.
Введение небольших добавок оксида лития 0,5-1,0 мас.% не ухудшает кристаллизационные свойства борофосфатного стекла. Литийборофосфатные стекла с содержанием оксида алюминия 18-28 мас.% не кристаллизуются даже вблизи температур расстекловывания (500°С).
Небольшие добавки оксида лития в борофосфатное стекло в интервале концентраций 0,5-1,0 мас% заметно снижают вязкость стекломассы, содержащей 18-28 мас.% оксида алюминия. Благодаря добавке в борофосфатное стекло, содержащее 28 мас.% оксида алюминия, до 1,0 мас.% оксида лития вязкость стекломассы при 800-850°С примерно на 30% ниже, чем вязкость высокоалюминиевого борофосфатного стекла. При этом вязкость литийборофосфатного стекла лежит в допустимых для розлива стекломассы пределах (73-95 Пуаз). Вязкость литийборофосфатных стекол, содержащих 18 мас.% оксида алюминия, при температурах 750°С в два раза ниже, чем вязкость аналогичных борофосфатных стекол, что позволит осуществить розлив стекломассы при низкой температуре и тем самым уменьшить унос летучих радионуклидов (Cs137).
При температуре варки, равной 1000°С, химическая стойкость стекол высока и составляет от 1·10-6 до 9·10-6 г/см2 сутки. Кроме того, введение небольших добавок оксида лития открывает возможности для исключения водяного охлаждения в отдельных элементах сливного узла (сливной желоб, сливной носик) при условии их выполнения из жаростойкого сплава ХН70Ю (ЭП652), повышения коррозионной стойкости панели сливного отверстия, работающего в накопительной зоне в условиях ниже и выше уровня стекломассы.
Результаты опытных операций остекловывания приведены в таблице.
Таблица | |||||||
№ | Состав стекла, мас.% | Температура слива, °С | |||||
Na2O | Li2O | В2O3 | Р2O5 | Al2О3 | Al2O3+отх. | ||
1 | 23,0 | 0,0 | 0,0 | 52,0 | 19,0 | 25,0 | 1000 |
2 | 24,0 | 0,0 | 3,0 | 43,0 | 24,0 | 30,0 | 950 |
3 | 23,5 | 0,5 | 3,0 | 43,0 | 24,0 | 30,0 | 850 |
4 | 23,0 | 1,0 | 3,0 | 43,0 | 24,0 | 30.0 | 820 |
5 | 24,0 | 0,0 | 6,0 | 40,0 | 28,0 | 30,0 | 980 |
6 | 23,5 | 0,5 | 6,0 | 40,0 | 28,0 | 30,0 | 910 |
7 | 23,0 | 1,0 | 6,0 | 40,0 | 28,0 | 30,0 | 860 |
8 | 25,0 | 0,0 | 0,0 | 52,0 | 17,0 | 23,0 | 960 |
9 | 24,5 | 0,5 | 3,0 | 49,0 | 17,0 | 23,0 | 790 |
10 | 24,0 | 1,0 | 3,0 | 49,0 | 17,0 | 23,0 | 750 |
Таким образом, преимущество предлагаемого изобретения заключается в том, что заявляемый стеклообразующий состав обеспечивает получение качественного гомогенного стекла с высокой концентрацией оксида алюминия и оксидов металлов, содержащихся в отходах, при температуре слива расплава не выше 750°С.
Источники информации
1. Поляков А.С. и др. Опыт эксплуатации керамического плавителя ЭП-500/1Р по остекловыванию жидких высокоактивных отходов. М.: Атомная энергия, т. 76, вып.3, март 1994 г., с. 183-185.
2. Патент РФ №2203513, МПК 7 G 21 F 9/16, опубл. 27.04.2003 г.
3. Производство алюминия. Справочник металлурга, М., Металлургия, 1971, с. 58-59.
4. Остроушко Ю.И. Литий, его химия и технология, М.: Атомиздат, 1960.
5 Lareon Charter, E. Glass Industry, 1986, N 13. р. 14-16.
Claims (1)
- Стеклообразующий борофосфатный состав для иммобилизации алюминийсодержащих жидких высокоактивных отходов путем остекловывания, содержащий оксид натрия, оксид алюминия, оксид бора, оксид фосфора и естественные примеси оксидов многовалентных элементов, причем он дополнительно содержит оксид лития при следующем соотношении компонентов, мас.%: Na2O 22,0-26,0; Al2О3 13,0-28,0; В2О3 3,0-6,0; P2O5 38,0-55,0; Li2O 0,5-1,0; естественные примеси оксидов многовалентных элементов - остальное.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004109857/06A RU2267178C1 (ru) | 2004-03-31 | 2004-03-31 | Стеклообразующий борофосфатный состав для иммобилизации алюминийсодержащих жидких высокоактивных отходов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2004109857/06A RU2267178C1 (ru) | 2004-03-31 | 2004-03-31 | Стеклообразующий борофосфатный состав для иммобилизации алюминийсодержащих жидких высокоактивных отходов |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2004109857A RU2004109857A (ru) | 2005-09-20 |
RU2267178C1 true RU2267178C1 (ru) | 2005-12-27 |
Family
ID=35848813
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2004109857/06A RU2267178C1 (ru) | 2004-03-31 | 2004-03-31 | Стеклообразующий борофосфатный состав для иммобилизации алюминийсодержащих жидких высокоактивных отходов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2267178C1 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2523715C2 (ru) * | 2008-12-30 | 2014-07-20 | Арева Нс | Алюмоборосиликатное стекло для изоляции радиоактивных жидких эфлюентов и способ обработки радиоактивных жидких эфлюентов |
RU2658329C1 (ru) * | 2017-09-19 | 2018-06-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Производственное объединение "Маяк" | Вещество для иммобилизации бериллия, содержащегося в высокоактивных растворах |
RU2668605C1 (ru) * | 2017-12-04 | 2018-10-02 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Производственное объединение "Маяк" | Алюмофосфатное стекло для иммобилизации радиоактивных отходов |
-
2004
- 2004-03-31 RU RU2004109857/06A patent/RU2267178C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
ПОЛЯКОВ А.С. и др. Опыт эксплуатации керамического плавителя ЭП-500/1Р по остекловыванию жидких высокоактивных отходов. Атомная энергия. Т.76, вып.3, 1994, с.183. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2523715C2 (ru) * | 2008-12-30 | 2014-07-20 | Арева Нс | Алюмоборосиликатное стекло для изоляции радиоактивных жидких эфлюентов и способ обработки радиоактивных жидких эфлюентов |
RU2658329C1 (ru) * | 2017-09-19 | 2018-06-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Производственное объединение "Маяк" | Вещество для иммобилизации бериллия, содержащегося в высокоактивных растворах |
RU2668605C1 (ru) * | 2017-12-04 | 2018-10-02 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Производственное объединение "Маяк" | Алюмофосфатное стекло для иммобилизации радиоактивных отходов |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2004109857A (ru) | 2005-09-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101633560B (zh) | 一种无铅低熔玻璃及其制备方法 | |
CA3017536C (en) | High performance glass fiber composition, and glass fiber and composite material thereof | |
CN112694254A (zh) | 一种中硼硅玻璃组合物、中硼硅玻璃及其制备方法和应用 | |
WO2023125015A1 (zh) | 玻璃组合物、微晶玻璃及其制备方法和应用 | |
KR101178027B1 (ko) | 액정 표시 장치용 유리 기판의 제조 방법 | |
CN114538784A (zh) | 一种高模量玻璃纤维组合物及其玻璃纤维和复合材料 | |
CN113754275A (zh) | 防辐射玻璃 | |
RU2267178C1 (ru) | Стеклообразующий борофосфатный состав для иммобилизации алюминийсодержащих жидких высокоактивных отходов | |
US2976161A (en) | Glass batches and method of preparation | |
US4814299A (en) | Optical glass with refractive index 1.60, an abbe number 58, with high chemical stability and resistance to phase separation and crystallization | |
CN101857371A (zh) | 一种无铅低熔电子显示器封接玻璃及其制备方法 | |
RU2386182C2 (ru) | Силикофосфатное стекло для иммобилизации радиоактивных отходов | |
CN110183103A (zh) | 无碱硼铝硅酸盐玻璃用澄清剂及其使用方法 | |
JP3965728B2 (ja) | 無アルカリガラス板の製造方法 | |
CN112551891B (zh) | 玻璃组合物、玻璃管及其制备方法和应用 | |
JPH0444612B2 (ru) | ||
WO2018116709A1 (ja) | 医薬容器用ホウケイ酸ガラス | |
RU2203513C2 (ru) | Стеклообразующий фосфатный состав для иммобилизации алюминийсодержащих жидких высокоактивных отходов | |
SU1565344A3 (ru) | Способ получени припоечного боросвинцового стекла | |
Hayward et al. | Crystallization of titanosilicate glasses for nuclear waste immobilization | |
CN112759256B (zh) | 玻璃用组合物、中性玻璃及其制备方法和应用 | |
WO2015129495A1 (ja) | 珪酸塩ガラスの製造方法、珪酸塩ガラス及び珪酸塩ガラス用シリカ原料 | |
Goltsman et al. | Modern fluxing materials and analysis of their impact on silicate structures: A review | |
JP2009091244A (ja) | 無アルカリガラスの清澄方法 | |
JPH07172863A (ja) | 耐火性板ガラス |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20210607 |