RU2629016C1 - Compaund with blocking vitreous surface layer and dense diffusion near-surface layer for immobilizing toxic, radioactive, household and industrial wastes and method of its production - Google Patents
Compaund with blocking vitreous surface layer and dense diffusion near-surface layer for immobilizing toxic, radioactive, household and industrial wastes and method of its production Download PDFInfo
- Publication number
- RU2629016C1 RU2629016C1 RU2016137104A RU2016137104A RU2629016C1 RU 2629016 C1 RU2629016 C1 RU 2629016C1 RU 2016137104 A RU2016137104 A RU 2016137104A RU 2016137104 A RU2016137104 A RU 2016137104A RU 2629016 C1 RU2629016 C1 RU 2629016C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- solution
- surface layer
- magnesium chloride
- density
- amount
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
- G21F9/04—Treating liquids
- G21F9/06—Processing
- G21F9/14—Processing by incineration; by calcination, e.g. desiccation
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области атомной техники и технологии, касается вопросов переработки радиоактивных отходов низкого и среднего уровня активности, строительство, утилизация промышленных и бытовых отходов, утилизация радиоактивных отходов, производство контейнеров для хранения и перевозки радиоактивных отходов (РАО).The invention relates to the field of atomic engineering and technology, relates to the processing of low and medium level radioactive waste, construction, utilization of industrial and household waste, the disposal of radioactive waste, the production of containers for storage and transportation of radioactive waste.
Известна композиция для образования прочного твердого монолитного блока, фиксирующего в своей структуре компоненты жидких радиоактивных отходов, на основе магнезиального вяжущего, включающая раствор трехкомпонентного отвердителя, состоящего из жидкости затворения в виде раствора хлористого магния плотностью 1,2-1,35 г/см3, магнезиального вяжущего и тонкодисперсного минерального наполнителя с размерами частиц 0,005-0,015 мм. При этом в качестве раствора хлористого магния используется раствор бишофита, а в качестве магнезиального вяжущего - смесь отходов металлургического производства, содержащих оксид и силикат магния с удельной поверхностью 3,0-7,0 м2/г, и бруситовой пыли. Причем в качестве тонкодисперсного минерального наполнителя используется порошок барита (полевого шпата) (пат. РФ №2214011).A composition is known for the formation of a solid solid monolithic block, fixing in its structure the components of liquid radioactive waste, based on a magnesian binder, including a solution of a three-component hardener, consisting of a mixing liquid in the form of a solution of magnesium chloride with a density of 1.2-1.35 g / cm3, magnesian astringent and finely divided mineral filler with a particle size of 0.005-0.015 mm In this case, a solution of bischofite is used as a solution of magnesium chloride, and a mixture of metallurgical waste containing magnesium oxide and silicate with a specific surface area of 3.0-7.0 m 2 / g and brucite dust is used as a magnesia binder. Moreover, as a finely divided mineral filler, barite powder (feldspar) is used (US Pat. RF No. 2214011).
Однако композиция для получения иммобилизующего материала - компаунда, приведенная в известном способе по патенту РФ №2214011, имеет ряд недостатков. Так, процесс отверждения иммобилизующего отходы материала осуществляется достаточно длительное время, настолько, что радиоактивные отходы с малым удельным весом за это время успевают всплыть в иммобилизующем растворе, и в результате в образовавшемся компаунде степень его заполнения отходами по всему объему становится неравномерной. Использование в составе отвердителя в качестве наполнителя порошков барита или полевого шпата сужает область применения указанной композиции, ограничивая ее использование для иммобилизации только жидких радиоактивных отходов и не позволяет распространить для иммобилизации твердых радиоактивных и химических токсичных отходов, таких, как, например, золы от сжигания отходов, шлаков от переплавки радиоактивно загрязненных металлов и т.д., поскольку в этом случае не обеспечивается достаточная для длительного хранения прочность образовавшегося монолитного блока, включающего в себя упомянутые отходы. Таким образом, в указанной композиции материал для иммобилизации жидких радиоактивных отходов, включающей отверждение последних в нем и выдержку до формирования прочного твердого монолитного блока - компаунда, не является экономически эффективным и универсальным и имеет ограниченную сырьевую базу.However, the composition for obtaining the immobilizing material - compound, described in the known method according to the patent of the Russian Federation No. 2214011, has several disadvantages. Thus, the process of curing the immobilizing waste material takes a rather long time, so much so that radioactive waste with a low specific gravity has time to float in the immobilizing solution during this time, and as a result, in the resulting compound, the degree of its filling with waste throughout the volume becomes uneven. The use of barite or feldspar powders as a filler narrows the scope of this composition, restricting its use for immobilizing only liquid radioactive waste and does not allow for the distribution of solid radioactive and chemical toxic wastes, such as, for example, ash from waste incineration , slags from the remelting of radioactively contaminated metals, etc., since in this case, the formation strength sufficient for long-term storage is not provided shegosya monolithic block comprising said waste. Thus, in this composition, the material for immobilizing liquid radioactive waste, including curing the latter in it and holding until a solid solid monolithic block is formed, is not cost-effective and universal and has a limited raw material base.
Известен композиционный материал для иммобилизации жидких радиоактивных отходов по патенту РФ №2483375, включающий отвердитель, порошок магнезитовый каустический и каталитическую углеродосодержащую добавку, отличающийся тем, что в качестве отвердителя используют твердые соли, и дополнительно вводят растворы ферроцианида калия и нитрата никеля, а также хлорид кальция при следующем соотношении, мас. %:Known composite material for the immobilization of liquid radioactive waste according to RF patent No. 2483375, including a hardener, caustic magnesite powder and a catalytic carbon-containing additive, characterized in that solid salts are used as a hardener, and solutions of potassium ferrocyanide and nickel nitrate, as well as calcium chloride, are additionally introduced. in the following ratio, wt. %:
Существенным недостатком этого аналога является отсутствие запирающего поверхностного или приповерхностного слоя на материале, обеспечивающего реальную иммобилизацию жидких радиоактивных отходов. Отсутствие запирающего поверхностного или приповерхностного слоя приводит к проникновению радионуклидов в окружающую среду.A significant drawback of this analogue is the absence of a blocking surface or near-surface layer on the material, which provides real immobilization of liquid radioactive waste. The absence of a locking surface or surface layer leads to the penetration of radionuclides into the environment.
Известен способ иммобилизации радионуклидов щелочноземельных и редкоземельных элементов в минеральной матрице (патент RU 2444800). Способ иммобилизации радионуклидов щелочноземельных и редкоземельных элементов в минеральной матрице на основе реакций метасоматического замещения в «мокрых» условиях включает пропускание раствора нитрата указанных радионуклидов через колонку, заполненную частицами минералов с размерами в диапазоне 0,4-0,63 мм модельной гранитной смеси или природного гранита с кристаллическим безводным ортофосфатом натрия, при массовом соотношении ортофосфата натрия к смеси, равном 1:3-4; дегидратацию содержимого колонки путем нагрева от комнатной температуры до 400°C; пропитку содержимого колонки жидким силикатом натрия с силикатным модулем, равным 2; последующий отжиг полученной минеральной композиции при температуре 900-1250°C и атмосферном давлении, либо горячее прессование при температуре 815-900°C и осевом давлении не выше 700 кг/см2 до получения кристаллической минеральной матрицы, содержащей фосфат радионуклида.A known method of immobilization of radionuclides of alkaline earth and rare earth elements in a mineral matrix (patent RU 2444800). A method of immobilizing alkaline earth and rare earth element radionuclides in a mineral matrix based on metasomatic substitution reactions in “wet” conditions involves passing a nitrate solution of said radionuclides through a column filled with mineral particles with sizes in the range of 0.4-0.63 mm of a model granite mixture or natural granite with crystalline anhydrous sodium orthophosphate, with a mass ratio of sodium orthophosphate to the mixture equal to 1: 3-4; dehydration of the contents of the column by heating from room temperature to 400 ° C; impregnation of the contents of the column with liquid sodium silicate with a silicate module equal to 2; subsequent annealing of the obtained mineral composition at a temperature of 900-1250 ° C and atmospheric pressure, or hot pressing at a temperature of 815-900 ° C and an axial pressure of not higher than 700 kg / cm 2 to obtain a crystalline mineral matrix containing radionuclide phosphate.
Недостатком данного изобретения является высокое энергопотребление - для получения указанных в способе температур требуются существенные энергетические затраты, и, соответственно, затраты финансовые. Кроме того, пропускание раствора нитрата радионуклидов через колонку представляется излишним усложнением технологии. Принципиальное отличие предлагаемого нами изобретения от данного способа - использование только перемешивания различных компонентов без внешнего теплового воздействия на смесь.The disadvantage of this invention is the high energy consumption - to obtain the temperatures specified in the method requires significant energy costs, and, accordingly, financial costs. In addition, passing a solution of radionuclide nitrate through a column seems to be an unnecessary complication of the technology. The principal difference of our invention from this method is the use of only mixing various components without external thermal effects on the mixture.
Известен способ локализации радиоактивных загрязнений (патент RU 2586072 (13)C1). Изобретение относится к способу локализации радиоактивных загрязнений, например, в зоне захоронения радиоактивных отходов (РАО), и может быть использовано для очистки грунтовых вод от растворенного в них радиоактивного радия-226. В способе предусмотрена постановка на путях миграции радиоактивных грунтовых вод геохимического барьера из твердых наполнителя, оксида железа и рабочих компонентов, при растворении которых выделяются сульфат ион и катион бария. При этом радий 226 фиксируют в кристаллической решетке образующегося радиобарита. В качестве вещества, содержащего сульфат ион, используют гипс, в качестве вещества, содержащего катион бария используют витерит. В качестве оксидов железа используют гетит/гематит, в качестве наполнителя используют щебень - гранит, диорит, дунит, или диабаз. Недостатком данного изобретения для иммобилизации радиоактивных отходов (РАО), в том числе и жидких радиоактивных отходов (ЖРО) является узость области применения, а именно - грунтовые воды, содержащие радий 226. Предлагаемое нами изобретение применимо для всех видов радиоактивных отходов (РАО), в этом преимущество и отличие нашего способа.A known method of localization of radioactive contamination (patent RU 2586072 (13) C1). The invention relates to a method for localizing radioactive contaminants, for example, in a radioactive waste burial zone (RW), and can be used to purify groundwater from radioactive radium-226 dissolved in them. The method provides for setting up a geochemical barrier of solid filler, iron oxide and working components on the migration paths of radioactive groundwater, upon dissolution of which sulfate ion and barium cation are released. In this case, radium 226 is fixed in the crystal lattice of the resulting radio barite. Gypsum is used as the substance containing the sulfate ion, and Witerite is used as the substance containing the barium cation. Goeth / hematite is used as iron oxides, crushed stone is used as filler - granite, diorite, dunite, or diabase. The disadvantage of this invention for the immobilization of radioactive waste (RW), including liquid radioactive waste (LRW) is the narrow scope, namely ground water containing radium 226. Our invention is applicable to all types of radioactive waste (RW), in this is the advantage and difference of our method.
Известен метод отверждения радиоактивных отходов (РАО) и других опасных отходов (патент RU 2416832). Метод отверждения радиоактивных отходов (РАО) и других опасных отходов включает нагрев, насыщение раствором до достижения требуемой степени заполнения, связывание и фиксацию радионуклидов или других опасных отходов внутри блока. Блок изготавливают из кристаллогидратов искусственных минеральных солей путем заливки расплава кристаллогидрата в форму с предварительно размещенными в ней жидкими отходами. Расплав охлаждают до образования твердых кристаллогидратов с получением твердого блока. Недостатком данного изобретения является неустойчивость блока к тепловым воздействиям. При нагревании блока происходит его переход в расплав с последующим попаданием радионуклидов в окружающую среду. В предлагаемом нами изобретении радионуклиды надежно запираются в закрытом компаунде, защищенным низко проницаемыми для радионуклидов поверхностным и стекловидным приповерхностным слоями. Вторым недостатком данного изобретения является необходимость специального нагрева материала, что естественно повышает его энергетическую и экономическую стоимость. В предлагаемом нами изобретении происходит экзотермическая реакция, в результате которой образуется прочный компаунд с изолирующими поверхностным и приповерхностным слоями.A known method of solidification of radioactive waste (RAW) and other hazardous waste (patent RU 2416832). The method of solidification of radioactive waste (RW) and other hazardous waste includes heating, saturation with a solution to achieve the desired degree of filling, binding and fixing of radionuclides or other hazardous waste inside the unit. The block is made of crystalline hydrates of artificial mineral salts by pouring a crystalline hydrate melt into a mold with liquid waste previously placed in it. The melt is cooled to form solid crystalline hydrates to form a solid block. The disadvantage of this invention is the instability of the block to thermal effects. When the block is heated, it passes into the melt with the subsequent release of radionuclides into the environment. In our invention, radionuclides are securely locked in a closed compound protected by low permeable to radionuclides surface and glassy near-surface layers. The second disadvantage of this invention is the need for special heating of the material, which naturally increases its energy and economic value. In our invention, an exothermic reaction occurs, as a result of which a strong compound with insulating surface and near-surface layers is formed.
Известно устройство для иммобилизации жидких радиоактивных отходов (RU 93571 U). Полезная модель относится к области атомной техники и технологии, касается вопросов переработки жидких радиоактивных отходов с помощью недорогих природных материалов. Это достигается тем, что в устройстве для иммобилизации жидких радиоактивных отходов, содержащем монолитный блок, включающий концентрированные жидкие радиоактивные отходы и жидкий отвердитель, фиксирующий в своей структуре компоненты радиоактивных отходов (РАО), по полезной модели отвердитель выполнен в виде раствора трехкомпонентного отвердителя, состоящего из раствора хлористого магния, магнезиального вяжущего и тонкодисперсного минерального наполнителя, а монолитный блок оснащен емкостью, в которую он заключен, стенки которой изнутри покрыты полистиролом, а емкость при этом оборудована грузозахватными устройствами. Недостатком данного изобретения является отсутствие на монолитном блоке низко проницаемого приповерхностного и стекловидного поверхностного слоя, что приводит к недостаточной изоляции радионуклидов от окружающей среды. В предлагаемом нами изобретении образуется стекловидный поверхностный, и диффузионный приповерхностный слои, которые и обеспечивают полную изоляцию радионуклидов от окружающей среды.A device for the immobilization of liquid radioactive waste (RU 93571 U). The utility model relates to the field of nuclear engineering and technology, concerns the processing of liquid radioactive waste using inexpensive natural materials. This is achieved by the fact that in a device for immobilizing liquid radioactive waste containing a monolithic block, including concentrated liquid radioactive waste and a liquid hardener, fixing the components of radioactive waste (RAO) in its structure, according to a useful model, the hardener is made in the form of a solution of a three-component hardener, consisting of a solution of magnesium chloride, a magnesian binder and a finely divided mineral filler, and the monolithic block is equipped with a container in which it is enclosed, the walls of which are made of the inside is covered with polystyrene, and the container is equipped with load gripping devices. The disadvantage of this invention is the absence of a low permeable near-surface and glassy surface layer on the monolithic block, which leads to insufficient isolation of radionuclides from the environment. In our invention, a glassy surface and diffusion surface layers are formed, which provide complete isolation of the radionuclides from the environment.
Известен (прототип) композиционный материал (наиболее близкий по составу к предлагаемому изобретению), для иммобилизации радиоактивных и химических токсичных отходов на основе магнезиального вяжущего по патенту RU 2378723 от 10.04.2010, включающий раствор отвердителя, состоящего из жидкости затворения, магнезиального вяжущего и наполнителя, отличающийся тем, что в раствор его отвердителя в качестве жидкости затворения входит водный раствор сульфата магния плотностью 1,1-1,3 г/см3, а магнезиальное вяжущее входит в виде порошка магнезитового каустического, при этом композиционный материал дополнительно содержит каталитическую углеродосодержащую добавку при следующем соотношении компонентов, мас. %:Known (prototype) composite material (closest in composition to the proposed invention) for immobilizing radioactive and chemical toxic wastes based on magnesia binder according to patent RU 2378723 from 04/10/2010, including a hardener solution consisting of a mixing fluid, magnesia binder and filler, characterized in that it hardener solution as mixing fluid includes an aqueous solution of magnesium sulfate density of 1.1-1.3 g / cm 3, and the magnesia binder is included in powder magnesite kaust iCal, wherein the composite material further comprises a catalytic carbonaceous additive in the following ratio, wt. %:
Недостатком этого композиционного материала является превышение одного из основных, согласно ГОСТ Р 51883-2002, показателей качества цементных компаундов, а именно - скорости выщелачивания для цезия-137 (≤1⋅10-3 г/см2⋅сут) - даже при малой степени наполнения (3-8 мас. %) компаундов радиоактивными солями. Это связано с тем, что матрица магнезиального цемента (МЦ) не является барьером для цезия-137, а эффективности введенных в композиционный материал сорбентов для удержания радионуклидов с требуемыми показателями недостаточно. Следующим недостатком прототипа является недостаточная стойкость композиционного материала к длительному пребыванию в воде. Существенным недостатком прототипа является также отсутствие запирающего поверхностного или приповерхностного слоя на материале, обеспечивающего реальную иммобилизацию жидких радиоактивных отходов.The disadvantage of this composite material is the excess of one of the main, according to GOST R 51883-2002, quality indicators of cement compounds, namely, the leaching rate for cesium-137 (≤1⋅10 -3 g / cm 2 ⋅ days) - even with a small degree filling (3-8 wt.%) of compounds with radioactive salts. This is due to the fact that the matrix of magnesia cement (MC) is not a barrier to cesium-137, and the effectiveness of the sorbents introduced into the composite material to retain radionuclides with the required parameters is not enough. Another disadvantage of the prototype is the lack of resistance of the composite material to a long stay in water. A significant disadvantage of the prototype is also the absence of a locking surface or near-surface layer on the material, providing real immobilization of liquid radioactive waste.
Задача изобретения - создание запирающего стекловидного поверхностного и плотного диффузионного приповерхностного слоя на композиционном материале, повышение стойкости композиционного материала к длительному пребыванию в воде.The objective of the invention is the creation of a locking glassy surface and dense diffusion surface layer on the composite material, increasing the resistance of the composite material to prolonged residence in water.
Технический результат заключается в возможности получения стекловидного поверхностного слоя, исключающего попадание радионуклидов и токсинов окружающую среду, плотного иммобилизирующего диффузионного приповерхностного слоя (толщиной до 15 мм), повышающего прочность и водостойкость материала, повышение стойкости композиционного материала к длительному пребыванию в воде.The technical result consists in the possibility of obtaining a vitreous surface layer, eliminating the ingress of radionuclides and toxins into the environment, a dense immobilizing diffusion surface layer (up to 15 mm thick), which increases the strength and water resistance of the material, increasing the resistance of the composite material to prolonged exposure to water.
Указанный технический результат достигается за счет того, что заявлен компаунд с запирающим стекловидным поверхностным слоем и плотным диффузионным приповерхностным слоем, включающий порошок магнезитовый каустический (ПМК), раствор хлористого магния, каталитическую углеродосодержащую добавку и отходы или наполнители для строительных компаундов, отличающийся тем, что в составе раствора хлористого магния на количество от 200 до 400 г/л использованы: раствор железного купороса плотностью 1,08-1,10 г/см3 в количестве 0,1-0,4 от массы полученного раствора хлористого магния, 10-20-ти процентный раствор медного купороса плотностью 1,08-1,10 г/см3 в количестве 0,04-0,13 от массы полученного раствора хлористого магния, порошок магнезитовый каустический и каталитическая углеродосодержащая добавка.The specified technical result is achieved due to the fact that the claimed composition with a locking vitreous surface layer and a dense diffusion surface layer, including caustic magnesite powder (PMC), magnesium chloride solution, a catalytic carbon-containing additive and waste or fillers for building compounds, characterized in that composition solution of magnesium chloride in an amount of from 200 to 400 g / l are used: ferrous sulfate solution density of 1,08-1,10 g / cm 3 in an amount of 0.1-0.4 mass obtained p alignment magnesium chloride, 10-20-year-percent solution of copper sulfate density of 1,08-1,10 g / cm 3 in an amount of 0,04-0,13 mass obtained from the magnesium chloride solution and caustic magnesite powder catalytic carbonaceous additive.
Также заявлен способ получения вышеописанного компаунда, который отличается тем, что с целью получения стекловидного поверхностного слоя и плотного приповерхностного слоя, в раствор хлористого магния дополнительно вводят бишофит в количестве от 200 до 400 г/л, раствор железного купороса плотностью 1,08-1,10 г/см3 в количестве 0,1-0,4 от массы полученного раствора хлористого магния, 10-20-ти процентный раствор медного купороса плотностью 1,08-1,10 г/см3 в количестве 0,04-0,13 от массы полученного раствора хлористого магния, перемешивают полученный комбинированный раствор с порошком магнезитовым каустическим и каталитической углеродосодержащей добавкой, выдерживают полученную смесь в течении 2-8 минут, затем перемешивают с отходами или наполнителем, далее перемешивают полученную смесь с 9-11-процентным раствором фосфата натрия плотностью 1,05-1,07 г/см3; полученную после перемешивания смесь помещают в форму конечных, зависящих от теплоемкости наполнителя, размеров, внутренняя поверхность которой покрыта полимером.Also claimed is a method of obtaining the above compound, which is characterized in that in order to obtain a glassy surface layer and a dense surface layer, bischofite is additionally introduced into a magnesium chloride solution in an amount of 200 to 400 g / l, an iron sulfate solution with a density of 1.08-1, 10 g / cm 3 in an amount of 0.1-0.4 by weight of the resulting solution of magnesium chloride, 10-20 percent solution of copper sulfate with a density of 1.08-1.10 g / cm 3 in an amount of 0.04-0, 13 by weight of the resulting solution of magnesium chloride, mix the resulting combination a bath solution with caustic magnesite powder and a catalytic carbon-containing additive, the resulting mixture is kept for 2-8 minutes, then mixed with waste or filler, then the resulting mixture is mixed with a 9-11% sodium phosphate solution with a density of 1.05-1.07 g / cm 3 ; the mixture obtained after mixing is placed in the final form, depending on the heat capacity of the filler, dimensions, the inner surface of which is coated with a polymer.
Предпочтительно, внутренняя поверхность формы покрыта полистиролом или поливинилхлоридом.Preferably, the inner surface of the mold is coated with polystyrene or polyvinyl chloride.
Предпочтительно, внутренняя поверхность формы покрыта полиэтилентерефталатом.Preferably, the inner surface of the mold is coated with polyethylene terephthalate.
Предпочтительно, внутренняя поверхность формы покрыта полипропиленом.Preferably, the inner surface of the mold is coated with polypropylene.
Изобретение поясняется чертежами:The invention is illustrated by drawings:
На Фиг. 1 показан процесс присоединения ионов к простейшей частице.In FIG. 1 shows the process of ion attachment to a simple particle.
На Фиг. 2 показано строение коллоидной мицеллы, где 1 - ядро, 2 - адсорбционный слой противоионов, 3 - диффузионный слой противоионов.In FIG. 2 shows the structure of the colloidal micelle, where 1 is the core, 2 is the adsorption layer of counterions, 3 is the diffusion layer of counterions.
На Фиг. 3 показано фото компаунда при разном соотношении растворов купоросов.In FIG. Figure 3 shows a photo of the compound at different ratios of vitriol solutions.
На Фиг. 4 показан компаунд, разрушенный после 60 суток твердения.In FIG. 4 shows a compound destroyed after 60 days of hardening.
Осуществление изобретенияThe implementation of the invention
От прототипа предлагаемое изобретение отличается как составом исходной смеси, так и способом получения материала - и последовательностью операций: в раствор хлористого магния дополнительно вводят бишофит в количестве от 200 до 400 г/л, раствор железного купороса плотностью 1,08-1,10 г/см3 в количестве 0,1-0,4 от массы полученного раствора хлористого магния, 10-20-ти процентный раствор медного купороса плотностью 1,08-1,10 г/см3 в количестве 0,04-0,13 от массы полученного раствора хлористого магния, перемешивают полученный комбинированный раствор с порошком магнезитовым каустическим и каталитической углеродосодержащей добавкой, выдерживают полученную смесь в течении 2-8 минут, затем перемешивают с отходами или наполнителем, затем перемешивают полученную смесь с 9-11-процентным раствором фосфата натрия плотностью 1,05-1,07 г/см3, полученную после перемешивания смесь помещают в форму конечных, зависящих от теплоемкости наполнителя, размеров, внутренняя поверхность которой покрыта полистиролом (например, скотчем).The present invention differs from the prototype both in the composition of the initial mixture and in the method of obtaining the material - and in the sequence of operations: bischofite is additionally added to the magnesium chloride solution in an amount of 200 to 400 g / l, iron sulfate solution with a density of 1.08-1.10 g cm 3 in an amount of 0.1-0.4 by weight of the resulting solution of magnesium chloride, 10-20 percent solution of copper sulfate with a density of 1.08-1.10 g / cm 3 in an amount of 0.04-0.13 by weight the resulting solution of magnesium chloride, mix the resulting combined solution with powder magnesite caustic and catalytic carbon-containing additive, the resulting mixture is kept for 2-8 minutes, then mixed with waste or filler, then the resulting mixture is mixed with a 9-11% sodium phosphate solution with a density of 1.05-1.07 g / cm 3 , the mixture obtained after mixing is placed in the final form, depending on the heat capacity of the filler, dimensions, the inner surface of which is covered with polystyrene (for example, adhesive tape).
Результатом изобретения является получение стекловидного поверхностного слоя, исключающего попадание радионуклидов и токсинов окружающую среду. Этот результат достигается за счет ввода дополнительного количества бишофита в количестве от 200 до 400 г/л, а также размещения получаемой суспензии в непроницаемую для ионов суспензии оболочку, вследствие чего при экзотермической реакции твердения поток легких ионов магния и хлора, двигаясь от самого нагретого участка в центре формы к границам формы, где встречают непреодолимую преграду, образуют нагретый перенасыщенный раствор бишофита и, резко охлаждаясь, образуют тонкий слой стекла. Стекловидный слой получается в результате переохлаждения насыщенного водного раствора солей, возникающий вследствие разности температур между центром формы и ее границами в ходе экзотермической реакции, а также переизбытка жидкости затворения.The result of the invention is to obtain a vitreous surface layer, eliminating the ingress of radionuclides and toxins to the environment. This result is achieved by introducing an additional amount of bischofite in an amount of 200 to 400 g / l, as well as placing the resulting suspension in a shell that is impermeable to ions of the suspension, as a result of which, during the exothermic hardening reaction, the flow of light magnesium and chlorine ions moving from the most heated section to the center of the form to the boundaries of the form, where an insurmountable barrier is encountered, form a heated supersaturated bischofite solution and, when cooled sharply, form a thin layer of glass. The vitreous layer is obtained as a result of supercooling of a saturated aqueous solution of salts, which occurs due to the temperature difference between the center of the form and its boundaries during the exothermic reaction, as well as an excess of mixing liquid.
Стекловидный неорганический соляной слой - твердый, аморфный материал, который получается после переохлаждения нагретого, насыщенного раствора солей-электролитов. Результат - получение плотного иммобилизирущего диффузионного приповерхностного слоя (толщиной до 15 мм), повышающего прочность и водостойкость материала, достигается за счет ввода дополнительного количества бишофита и раствора железного купороса плотностью 1,08-1,10 г/см3 в количестве 0,1-0,4 от массы полученного раствора хлористого магния, 10-20-ти процентный раствора медного купороса плотностью 1,08-1,10 г/см3 в количестве 0,04-0,13 от массы полученного раствора хлористого магния. Ионы этих растворов при экзотермической реакции твердения, двигаясь от самого нагретого участка в центре формы к границам формы, где встречают непреодолимую преграду - стекловидный поверхностный слой, образуют плотный диффузионный слой, отличающийся прочностью и водостойкостью.The vitreous inorganic salt layer is a solid, amorphous material that is obtained after supercooling a heated, saturated solution of electrolyte salts. The result - obtaining a dense immobilizing diffusion surface layer (up to 15 mm thick), increasing the strength and water resistance of the material, is achieved by introducing an additional amount of bischofite and iron sulfate solution with a density of 1.08-1.10 g / cm 3 in an amount of 0.1- 0.4 by weight of the resulting solution of magnesium chloride, 10-20 percent solution of copper sulfate with a density of 1.08-1.10 g / cm 3 in an amount of 0.04-0.13 of the mass of the resulting solution of magnesium chloride. The ions of these solutions during the exothermal hardening reaction, moving from the most heated section in the center of the mold to the boundaries of the mold where an insurmountable barrier — the glassy surface layer — meet, form a dense diffusion layer, characterized by strength and water resistance.
Результат - повышение стойкости композиционного материала к длительному пребыванию в воде обеспечивает перемешивание полученной смеси с 9-11-процентным раствором фосфата натрия плотностью 1,05-1,07 г/см3. В результате, образуется материал, содержащий нерастворимую соль-фосфат магния.The result is an increase in the resistance of the composite material to prolonged residence in water, which ensures mixing of the mixture with a 9-11% solution of sodium phosphate with a density of 1.05-1.07 g / cm 3 . As a result, a material is formed containing insoluble magnesium phosphate salt.
Существенность отличий доказана многолетними теоретическими и экспериментальными исследованиями.The significance of the differences is proved by many years of theoretical and experimental research.
Компаунд с запирающим стекловидным поверхностным слоем и плотным диффузионным приповерхностным слоем для иммобилизации токсичных, радиоактивных, бытовых и промышленных отходов, представляет собой материал, который образует особый высокопрочный приповерхностный слой за счет массы и энергии исходной суспензии.A compound with a locking vitreous surface layer and a dense diffusion surface layer for immobilizing toxic, radioactive, domestic and industrial waste is a material that forms a special high-strength surface layer due to the mass and energy of the initial suspension.
Процесс формирования данного материала осуществляется путем взаимодействия гидратированных частиц MgO с ионами раствора и выделением теплоты в процессе экзотермических реакций гидратации MgO и образования триоксохлоридов магния (в количестве 926 кДж/кг).The process of formation of this material is carried out by the interaction of hydrated MgO particles with solution ions and heat release during exothermic reactions of hydration of MgO and the formation of magnesium trioxochlorides (in the amount of 926 kJ / kg).
В случае использования фуллеренсодержащих добавок и непроницаемых для ионов раствора стенок формы материала происходит образование разности потенциалов между центром объема компаунда и границами раздела суспензии и формы. В результате образуется высокопрочный низко проницаемый плотный приповерхностный слой компаунда и стекловидный низко проницаемый поверхностный слой компаунда. Твердение компаунда на воздухе недопустимо.In the case of using fullerene-containing additives and solution-impermeable walls of the material form walls, a potential difference is formed between the center of the volume of the compound and the interface between the suspension and the form. The result is a high-strength, low-permeable, dense, near-surface compound layer and a vitreous, low-permeable, surface compound layer. The hardening of the compound in air is unacceptable.
Порошок магниевый каустический, в дальнейшем ПМК, представляет собой полифазное вещество, способное к гидратации в присутствии солей магния (хлорида, сульфата) и созданию камня со специфическими свойствами.Caustic magnesium powder, hereinafter PMC, is a polyphase substance capable of hydration in the presence of magnesium salts (chloride, sulfate) and the creation of a stone with specific properties.
Простейшей частицей вяжущего вещества - ПМК является мицелла-пылинка, улавливаемая электрофильтрами, вылетающая в атмосферу в процессе переплавок магнезита на периклаз. Эта частица (в случае правильного режима обжига) имеет развитую поверхность. В ней присутствуют: α-форма MgO, MgCO3, β-форма MgO-периклаз и небольшое количество углерода. В случае попадания частицы в раствор хлористого магния MgCl2⋅6H2O (бишофита) или MgSO4 происходит ее гидратация - часть ее поверхности становится заряженной. Ионная емкость частицы - максимально возможное количество ионов, способных к присоединению к данной частице. Способность частицы к гидратации и соединению с другими простейшими частицами характеризуется ее связуемостью. Связуемость простейшей частицы - относительная скорость потребления частицей ионов окружающего раствора - относительная скорость образования заряженной поверхности простейшей частицы. Отнесена эта скорость должна быть к количеству ионов раствора бишофита, приходящихся на простейшую частицу Ср⋅Ср жестко определяется плотностью раствора бишофита и отношением Ж:Т (отношением масс раствора и вяжущего) при известном количестве частиц на единицу массы ПМК.The simplest particle of the binder - PMC is a dust micelle caught by electrostatic precipitators and flying into the atmosphere during the remelting of magnesite to periclase. This particle (in the case of the correct firing regime) has a developed surface. It contains: α-form MgO, MgCO 3 , β-form MgO-periclase and a small amount of carbon. If a particle enters a solution of magnesium chloride MgCl 2 ⋅ 6H 2 O (bischofite) or MgSO 4 , its hydration occurs - part of its surface becomes charged. The ionic capacity of a particle is the maximum possible number of ions capable of attaching to a given particle. The ability of a particle to hydrate and combine with other simplest particles is characterized by its binding. The connectivity of the simplest particle — the relative rate of consumption by the particle of the ions of the surrounding solution — the relative rate of formation of the charged surface of the simplest particle. This speed should be related to the number of bischofite solution ions falling on the simplest particle С p ⋅ С p is rigidly determined by the density of bischofite solution and the ratio W: T (the ratio of the masses of the solution and the binder) with a known number of particles per unit mass of PMC.
Связуемость s - скорость присоединения ионов раствора MgCl2 (или MgSO4) к простейшей (30-40 нм) частице ПМК выражается как в количественном, так и в массовом виде. Скорость изменения концентрации ионов в элементарном объеме вокруг частицы пропорциональна связуемости s простейшей частицы и текущей концентрации C ионов в раствореBondability s is the rate of attachment of ions of a solution of MgCl 2 (or MgSO 4 ) to the simplest (30–40 nm) PMA particle is expressed in both quantitative and mass form. The rate of change in the concentration of ions in an elementary volume around a particle is proportional to the connectivity s of the simplest particle and the current concentration C of ions in solution
Решая это уравнение (1), получаем зависимость для концентрации ионов на простейшей частице Сч (приняв начальную концентрацию ионов за 1)Solving this equation (1), we obtain the dependence for the concentration of ions on the simplest particle C h (taking the initial concentration of ions as 1)
То есть, с течением времени все ионы, приходящиеся на частицу, будут ею потреблены. Это было бы так, если бы ионная емкость частицы была больше количества ионов раствора, приходящихся на простейшую частицу Ср. В обычных режимах такого не наблюдается. Процесс присоединения ионов к простейшей частице аналогичен процессу зарядки конденсатора (см. Фиг. 1), где C0 - ионная емкость частиц.That is, over time, all the ions falling on the particle will be consumed by it. This would be so if the ionic capacity of the particle was greater than the number of solution ions falling on the simplest particle C p . In normal modes, this is not observed. The process of attaching ions to the simplest particle is similar to the process of charging a capacitor (see Fig. 1), where C 0 is the ionic capacity of the particles.
В результате описанного процесса поверхность простейшей частицы обретает заряд, распределенный по тем участкам поверхности, где расположены молекулы α-формы MgO. Заряд, распределенный по тем участкам поверхности, где расположены молекулы β-формы MgO может возникнуть за время, превосходящее сроки образования Компаунда и привести к потере прочности камня.As a result of the described process, the surface of a simple particle acquires a charge distributed over those parts of the surface where α-form MgO molecules are located. A charge distributed over those parts of the surface where β-form MgO molecules are located can occur in a time exceeding the compound formation time and lead to a loss of stone strength.
Схематически мицелла золя оксида магния, полученного в избытке хлорида магния (потенциалопределяющие ионы - анионы Cl-, противоионы - ионы Mg+) может быть изображена следующим образом:Schematically, the micelle of a sol of magnesium oxide obtained in excess of magnesium chloride (potential-determining ions - Cl - anions, counterions - Mg + ions) can be depicted as follows:
На Фиг. 2 показано строение коллоидной мицеллы. Простейшие частицы распределены по связуемости и это распределение описывается функцией распределения. В целом, магнезиальное вяжущее описывается функцией распределения по связуемости, однако конкретная партия ПМК может быть описана одной средне взвешенной связуемостью. Нами установлена жесткая взаимосвязь между связуемостью ПМК и температурой экзотермической реакции твердения, общим тепловыделением экзотермической реакции твердения смеси данного ПМК с раствором бишофита. При одинаковых параметрах смеси - соотношения жидкого и твердого, плотности раствора бишофита - чем выше связуемость ПМК, тем выше температура экзотермической реакции твердения и общее тепловыделение экзотермической реакции твердения смеси данного ПМК с раствором бишофита.In FIG. 2 shows the structure of colloidal micelles. The simplest particles are distributed according to their connectivity and this distribution is described by the distribution function. In general, a magnesian binder is described by the distribution function for connectivity, however, a specific batch of PMC can be described by one weighted average connectivity. We have established a strict relationship between the binding of PMC and the temperature of the exothermic hardening reaction, the total heat release of the exothermic hardening reaction of a mixture of this PMC with a bischofite solution. With the same parameters of the mixture — liquid to solid ratios, bischofite solution density — the higher the PMC binding, the higher the temperature of the exothermic curing reaction and the total heat release of the exothermic curing reaction of the mixture of this PMC with bischofite solution.
Нами установлено, чем выше плотность раствора бишофита, тем выше температура экзотермической реакции твердения и общее тепловыделение экзотермической реакции твердения смеси данного ПМК с раствором бишофита. Кроме того установлено, что добавка в жидкость затворения растворов медного и железного купоросов позволяет регулировать ход экзотермической реакции твердения смеси данного ПМК с раствором бишофита: чем выше доля раствора медного купороса относительно раствора железного купороса, тем выше температура экзотермической реакции твердения и общее тепловыделение экзотермической реакции твердения смеси данного ПМК с раствором бишофита. Таким образом, можно компенсировать малую связуемость данного ПМК добавкой в жидкость затворения растворов медного и железного купоросов, за счет чего будет поддержана температура экзотермической реакции твердения и общее тепловыделение экзотермической реакции твердения смеси. Это позволяет обеспечить интенсивные ионообменные реакции с образованием малорастворимых солей - сульфата магния и хлоридов железа и меди, поддержать движение ионов от центра формы для смеси к ее границам с образованием иммобилизирущего диффузионного приповерхностного слоя, повышающего прочность и водостойкость материала и стекловидного поверхностного слоя, исключающего попадание радионуклидов и токсинов окружающую среду. We found that the higher the density of the bischofite solution, the higher the temperature of the exothermal hardening reaction and the total heat release of the exothermal hardening reaction of the mixture of this PMC with the bischofite solution. In addition, it was found that the addition of copper and iron sulphate solutions to the mixing fluid allows one to control the course of the exothermic hardening reaction of a mixture of this PMC with a bischofite solution: the higher the proportion of copper sulphate solution relative to the iron sulfate solution, the higher the temperature of the exothermic hardening reaction and the total heat release of the exothermic hardening reaction mixtures of this PMC with bischofite solution. Thus, it is possible to compensate for the low connectivity of this PMC by adding copper and iron sulphate solutions to the mixing liquid, due to which the temperature of the exothermic hardening reaction and the total heat release of the exothermic hardening reaction of the mixture will be maintained. This makes it possible to ensure intense ion-exchange reactions with the formation of sparingly soluble salts - magnesium sulfate and iron and copper chlorides, to support the movement of ions from the center of the mixture form to its boundaries with the formation of an immobilizing diffusion surface layer, which increases the strength and water resistance of the material and a vitreous surface layer, eliminating the ingress of radionuclides and toxins environment.
Процесс твердения сопровождается повышением вязкости смеси. Нами установлена жесткая взаимосвязь между соотношением компонентов жидкости затворения - растворов бишофита, медного и железного купоросов - и вязкостью смеси в данный момент твердения (при постоянстве соотношения жидкого и твердого). Используя эту взаимосвязь, мы добиваемся обеспечения возможности равномерного размещения отходов и наполнителей различной плотности по объему получаемого камня.The hardening process is accompanied by an increase in the viscosity of the mixture. We have established a strict relationship between the ratio of the components of the mixing fluid — bischofite solutions, copper and iron sulfate — and the viscosity of the mixture at the moment of hardening (with a constant ratio of liquid to solid). Using this relationship, we are striving to ensure the uniform distribution of waste and fillers of various densities in terms of the volume of the resulting stone.
Необходимо обеспечить водостойкость камня Так как поддержана температура экзотермической реакции твердения и общее тепловыделение экзотермической реакции твердения смеси мы можем обеспечить интенсивные ионообменные реакции с образованием нерастворимых солей, в частности фосфата магния. С этой целью мы добавляем операцию перемешивания полученной смеси с 9-11-раствором фосфата натрия плотностью 1,05-1,07 г/см результате образуется нерастворимый фосфат магния и хлорид натрия. Так добиваются повышения водостойкости и снижения выщелачиваемости получаемого камня.It is necessary to ensure water resistance of the stone. Since the temperature of the exothermic hardening reaction and the total heat release of the exothermic hardening reaction of the mixture are maintained, we can provide intense ion-exchange reactions with the formation of insoluble salts, in particular magnesium phosphate. To this end, we add the operation of mixing the resulting mixture with a 9-11 sodium phosphate solution with a density of 1.05-1.07 g / cm resulting in the formation of insoluble magnesium phosphate and sodium chloride. So they achieve an increase in water resistance and a decrease in the leachability of the resulting stone.
Все описанные выше процессы обеспечиваются энергией экзотермической реакции твердения смеси. Рассмотрим закономерности образования нашего компаунда.All the processes described above are provided by the energy of the exothermic reaction of the hardening of the mixture. Consider the laws of formation of our compound.
Фундаментальная задача вышеописанного исследования процесса образования нашего материала несет предсказание функции состояния компаунда.The fundamental task of the above study of the process of formation of our material carries a prediction of the function of the state of the compound.
В случае, когда ионная плотность раствора - количество ионов в растворе, приходящихся на одну простейшую частицу превосходит ионную емкость частиц, а средняя связуемость ПМК достаточно высока, удобнее пользоваться функцией распределения по совокупному поверхностному заряду q.In the case when the ionic density of the solution — the number of ions in the solution of one simple particle — exceeds the ionic capacity of the particles, and the average PMC connectivity is quite high, it is more convenient to use the distribution function over the total surface charge q.
Функция состоянияState function
Для того чтобы предсказать процессы, протекающие в КОМПАУНДе и определить результаты этих процессов, вводится понятие о функции состояния компаунда γ(q, x, y, z, t, ν), описывающей состояние частицы зарядом q во время t, в точке x, y, z. В случае, когда ионная плотность раствора - количество ионов в растворе, приходящихся на одну простейшую частицу превосходит ионную емкость частиц, а средняя связуемость ПМК достаточно высока, удобнее пользоваться функцией распределения по совокупному поверхностному заряду.In order to predict the processes occurring in the COMPOUND and determine the results of these processes, the concept of the state function of the compound γ (q, x, y, z, t, ν) is introduced, which describes the state of a particle with charge q at time t, at the point x, y , z. In the case when the ionic density of the solution — the number of ions in the solution of one simple particle — exceeds the ionic capacity of the particles, and the average PMC connectivity is quite high, it is more convenient to use the distribution function over the total surface charge.
В поле электростатического воздействия простейших частиц ионы движутся с усредненной для каждого иона скоростью зависящей от заряда q, x, y, z, tIn the field of electrostatic action of the simplest particles, ions move with a speed averaged for each ion charge dependent q, x, y, z, t
где i, j, k - единичные векторы всех координат x, y, z. Здесь вектор скорости разложен на составляющие вдоль осей координат. Усредненная скорость - это такая скорость, из которой исключена случайная составляющая.where i, j, k are the unit vectors of all coordinates x, y, z. Here, the velocity vector is decomposed into components along the coordinate axes. The average speed is such a speed from which a random component is excluded.
Векторная функция для фиксированного q=const во всех точках зоны определяет поле скоростей в зоне элементарной фракции (q, q+dq).Vector function for a fixed q = const at all points of the zone determines the velocity field in the zone of the elementary fraction (q, q + dq).
Нахождение поля скоростей является важнейшим промежуточным шагом к решению фундаментальной задачи предсказания: по известной функции однозначно и строго вычисляется искомая функция состояния γ(q, x, y, z, t) из закона сохранения, который рассматривается ниже.Finding a velocity field is the most important intermediate step to solving the fundamental prediction problem: by a known function the required state function γ (q, x, y, z, t) is uniquely and strictly calculated from the conservation law, which is considered below.
Локальный, т.е. справедливый для окрестности любой локальной точки x, y, z и любой элементарной фракции закон сохраненияLocal, i.e. the conservation law valid for a neighborhood of any local point x, y, z and any elementary fraction
где m=m(q, x, y, z, t); γ=γ(q, x, y, z, t) и where m = m (q, x, y, z, t); γ = γ (q, x, y, z, t) and
W(q, x, y, z, t) проводимый (отводимый) потокW (q, x, y, z, t) conducted (diverted) flow
Напомним, что дивергенцией любой векторной функции зависящей от x, y, z, t (здесь или ) является скалярная функцияRecall that the divergence of any vector function depending on x, y, z, t (here or ) is a scalar function
где Ax, Ay, Az - проекции на оси x, y, z;where Ax, Ay, Az are projections on the x, y, z axis;
V - локальный объем;V is the local volume;
s - ограничивающая поверхность вокруг x, y, z.s is the bounding surface around x, y, z.
При m=const и W=0 уравнение (2) можно записать какFor m = const and W = 0, equation (2) can be written as
для предсказания функции состояния недостаточно локального закона сохранения, так как оно дает только одно уравнение с 2 неизвестными.To predict the state function, the local conservation law is not enough, since it gives only one equation with 2 unknowns.
Возьмем в качестве второго уравнения - уравнение баланса статистически усредненных сил, действующих на частицы любой элементарной фракцииLet's take as the second equation - the balance equation of statistically averaged forces acting on particles of any elementary fraction
т.е. суммы сил, действующие на частицу, равны нулю.those. the sum of the forces acting on the particle is zero.
Гравитационная сила, отнесенная к единице объема частицы плотности ρGravitational force referred to unit density particle ρ
Архимедова сила для среды с плотностью ρср Archimedean force for a medium with density ρ cf
Сила Стокса Stokes force
где I - гидравлический размер частицы,where I is the hydraulic particle size,
ν - скорость частицы,ν is the particle velocity,
νcp - скорость среды.ν cp is the velocity of the medium.
α - коэффициент сопротивления, пропорциональный вязкости средыα is the drag coefficient proportional to the viscosity of the medium
Градиентная силаGradient force
где k - коэффициент пропорциональности,where k is the coefficient of proportionality,
при m≠const имеемfor m ≠ const we have
При рассмотрении с точки зрения кинетической теории имеемBy revising from the point of view of kinetic theory, we have
где - средний квадрат скорости движения частиц.Where - the average square of the particle velocity.
Кулонова силаCoulomb Power
где E - напряженность поля.where E is the field strength.
Допустим идеальное перемешивание твердого в суспензии. Это исключает зависимость процесса от координат пространства x, y, z. Закон сохранения тогда выглядит так:Let perfect mixing of solid in suspension. This eliminates the dependence of the process on the coordinates of the space x, y, z. The conservation law then looks like this:
где S - удельная поверхность частицы, приведенная к поверхности сферы,where S is the specific surface of the particle reduced to the surface of the sphere,
γ=γ(ν, t) дифференциальное распределение по связываемости частиц ПМК,γ = γ (ν, t) is the differential distribution over the binding of particles of PMC,
ν - скорость присоединения иона к частице ПМК (скорость гидратации) связуемость.ν is the rate of attachment of the ion to the PMC particle (hydration rate) and connectivity.
На процесс формирования материала в нашем случае влияют две функции распределения простейших частиц ПМК по связуемости s и функция распределения ионов суспензии по заряду q. Движение ионов к частице и от нее описывается стандартными для электрокинетических явлений образом; основой описания электрокинетических явлений представляется теория двойного электрического слоя (ДЭС).In our case, the material formation process is affected by two distribution functions of the simplest PMC particles with respect to s connectivity s and the charge distribution function of suspension ions q. The movement of ions to and from the particle is described in a manner standard for electrokinetic phenomena; The basis of the description of electrokinetic phenomena is the theory of the double electric layer (DEL).
Рассмотрим реальную ситуацию в суспензии. В стесненных условиях реальной суспензии действие сил Кулона приводит к хаотическому движению ионов и частиц. В случае близости плотностей частицы и среды взаимодействием гравитационной и архимедовой сил можно пренебречь. Важнейшим здесь выступает взаимодействие градиентных сил и сил сопротивления.Consider the real situation in suspension. Under the constrained conditions of a real suspension, the action of the Coulomb forces leads to the chaotic motion of ions and particles. If the densities of the particle and the medium are close, the interaction of gravitational and Archimedean forces can be neglected. The most important here is the interaction of gradient forces and resistance forces.
Возникновение градиентных сил в нашем случае начинается с момента гидратации простейшей частицы и первого этапа выделения тепла, связанного с этим процессом. Начинается тепловое движение ионов и простейших частиц. Это движение тем интенсивнее, чем больше у простейшей частицы соседей, передающих ей свою энергию. Таким образом, наиболее «горячей» становится точка в геометрическом центре формы. Наиболее «холодными» становятся точки на границах суспензии с внешней оболочкой - формой. Частицы, обладающие большей энергией и импульсом, начинают активное движение от центра формы к ее границам, передают часть своего импульса другим, менее «энергичным» частицам, расположенным дальше от центра и т.д. Перейдем к силам сопротивления движению.The emergence of gradient forces in our case begins from the moment of hydration of the simplest particle and the first stage of heat generation associated with this process. The thermal movement of ions and simple particles begins. This movement is the more intense, the more the simplest particle of neighbors transferring their energy to it. Thus, the point in the geometric center of the form becomes the hottest. The most “cold” are the points at the borders of the suspension with the outer shell - the form. Particles with greater energy and momentum begin to actively move from the center of the form to its boundaries, transfer part of their momentum to other, less “energetic" particles located further from the center, etc. Let's move on to the forces of resistance to movement.
Их можно отнести к двум видам: сопротивление среды и сопротивление окружающих частиц ПМК и ионов. Сопротивление однородной среды может быть учтено традиционными детерминированными методами. Поэтому разберемся с силой сопротивления, возникающей вследствие соударений, для этого примем, что среда отсутствует. Выделим одну частицу элементарной фракции и представим что на нее действует градиентная силаThey can be attributed to two types: the resistance of the medium and the resistance of the surrounding particles of PMC and ions. The resistance of a homogeneous medium can be taken into account by traditional deterministic methods. Therefore, we will deal with the resistance force arising from collisions, for this we assume that the medium is absent. Select one particle of the elementary fraction and imagine that it has a gradient force
Частица начнет разгоняться с постоянным ускорением, но пройдя некоторый путь, ударится о другую частицу ПМК и потеряет часть скорости и т.д., затем при следующем ударе опять потеряет набранную направленную скорость (хаотическая составляющая скорости y нее останется). После удара частица вновь начнет направленно ускоряться. Затем при следующем ударе потеряет направленную набранную скорость и т.д. При этих торможениях частица теряет часть своего импульса, передавая эту часть импульса другим частицам.The particle will begin to accelerate with constant acceleration, but after passing some path, it will hit another PMC particle and lose part of the speed, etc., then at the next impact it will again lose the accumulated directional speed (the chaotic component of the velocity y will remain). After impact, the particle will again begin to accelerate directionally. Then, at the next impact, it will lose directional speed gained, etc. Under these decelerations, the particle loses part of its momentum, transmitting this part of the momentum to other particles.
Усредненная тормозящая сила равна потере импульса частицы в единицу времени (изменение импульса, которое передается окружающим ее частицам при соударениях), т.е. эта сила равнаThe average braking force is equal to the loss of momentum particles per unit time (the change in momentum that is transmitted to the particles surrounding it during collisions), i.e. this force is equal
где mчаст - масса частицы.where m part is the mass of the particle.
Приближенно ее можно вычислить следующим образом: пусть среднее время пробега частицы между столкновениями равно τ и при каждом столкновении она полностью теряет направленную скорость Тогда потеря количества движений за одно столкновение равна , а за единицу времениIt can be calculated approximately as follows: let the average particle travel time between collisions be equal to τ, and during each collision it completely loses directional velocity Then the loss of motion in one collision is per unit time
αчаст - коэффициент пропорциональности (при переходе от отдельной частицы к единице объема заменяем αчаст на α.α part - proportionality coefficient (when moving from an individual particle to a unit volume, we replace α part by α.
В нестесненных условиях, когда частицы не соударяются друг с другом, сила градиентная и сила сопротивления пропадают (сопротивление среды остается).In unrestricted conditions, when the particles do not collide with each other, the gradient force and the resistance force disappear (the resistance of the medium remains).
Рассмотрим диффузионные эффекты совместного действия сил градиентной и сопротивления. Градиентная сила возникает вследствие разности температур между геометрическим центром формы и ее границами. Если частицы элементарной фракции [ν, ν+dν] действуют только две силы и , то частицы ведут себя в зоне разделения между центром и стенками формы как при (свободной) диффузии.Consider the diffusion effects of the combined action of the forces of gradient and resistance. Gradient force arises due to the temperature difference between the geometric center of the form and its boundaries. If the particles of the elementary fraction [ν, ν + dν], only two forces act and , then the particles behave in the separation zone between the center and the walls of the form as in (free) diffusion.
Для доказательства возьмем за исходные два уравнения - локальный закон сохранения при m=const и баланса сил.To prove this, we take the two initial equations as the local conservation law for m = const and the balance of forces.
Исключив с помощью подстановки, получим уравнение диффузии для функции состоянияExcluding using substitution, we obtain the diffusion equation for the state function
где введен коэффициент макродиффузии D=kα-1, м2/с.where the macrodiffusion coefficient D = kα -1 , m 2 / s, is introduced.
Обозначим концентрацию элементарной i-той фракции через Ci, тогда уравнение принимает видDenote the concentration of the elementary ith fraction by C i , then the equation takes the form
Здесь при фиксированном s, уравнение, предсказывающее Ci есть уравнение диффузии (типа уравнения теплопроводности). Решение этого классического уравнения математической физикой (введенного еще Фурье) хорошо отработаны. В частности одномерное решение задачи предсказания Коши: найти Ci(x, t0) при t>0 по заданной начальной Ci(x, t0) при t0=0 для безграничного пространства имеет вид:Here, for a fixed s, the equation predicting C i is the diffusion equation (such as the heat equation). The solution to this classical equation by mathematical physics (introduced by Fourier) is well-established. In particular, the one-dimensional solution of the Cauchy prediction problem: find C i (x, t 0 ) for t> 0 from a given initial C i (x, t 0 ) for t 0 = 0 for unlimited space has the form:
где λ - промежуточная переменная, исчезающая после подстановки пределов интегрирования.where λ is an intermediate variable that disappears after substituting the limits of integration.
Воспользуемся этим решением для иллюстрации физического смысла рассматриваемых сил и Fсопр на примере продвижения частиц элементарной фракции связуемости ν от центра к границе формы.We will use this solution to illustrate the physical meaning of the forces in question. and F sopr on the example of the movement of particles of the elementary cohesion fraction ν from the center to the boundary of the form.
Пространство x возьмем горизонтальным и, чтобы попасть в рамки упомянутой задачи Коши, примем его бесконечным. Время t отсчитываем от момента t0=0 начало экзотермической реакции.We take the space x horizontal and, to fall within the framework of the mentioned Cauchy problem, we take it infinite. Time t is counted from the moment t 0 = 0 the beginning of the exothermic reaction.
Упомянутую элементарную фракцию загружаем точно в центр формы в точке x=0. поэтому начальное условие задачи Коши имеет следующий частный видWe load the mentioned elementary fraction exactly in the center of the form at the point x = 0. therefore, the initial condition of the Cauchy problem has the following particular form
где C0=const - заданная концентрация рассматриваемой фракции (νi, νi+dν) в точке x=0 при t=0; δ(x) - импульсная функция.where C 0 = const is the given concentration of the considered fraction (ν i , ν i + dν) at the point x = 0 at t = 0; δ (x) is the momentum function.
Подставив это начальное условие в общее решение и проведя интегрирование, получаем искомую функцию Ci(x, t) при t>0Substituting this initial condition into the general solution and performing integration, we obtain the desired function C i (x, t) for t> 0
где среднее квадратическое отклонение в полученном нормальном законе распределения фракций (γ, γ+dγ) по горизонтальному пространству зоны.Where standard deviation in the obtained normal law of the distribution of fractions (γ, γ + dγ) over the horizontal space of the zone.
При t0=0 все частицы сосредоточены в центре формы (x=0), при t1>t0 начальный импульс рассматривается в нормальном распределении с , при t2>t1 рассеивание становится еще больше и становится еще большим.At t 0 = 0, all particles are concentrated in the center of the form (x = 0); at t 1 > t 0, the initial momentum is considered in the normal distribution with , at t 2 > t 1 the dispersion becomes even greater and getting bigger.
При D=0, что соответствует отсутствию градиентной силы или бесконечно большой силе сопротивления, все рассматриваемые находятся в центре формы.At D = 0, which corresponds to the absence of a gradient force or an infinitely large resistance force, all considered are in the center of the form.
Замечу, что из известной Ci(x, t) уравнение ∑Fi=0 можно найти νi(x, t) в рассматриваемом примере уравнение ∑Fi=0 принимает видNote that from the well-known C i (x, t) equation ∑F i = 0, we can find ν i (x, t) in the example under consideration, the equation ∑F i = 0 takes the form
откуда с учетом уравнения можно найти поле скоростей рассматриваемой фракцийwhere, taking into account the equation, one can find the velocity field of the fractions under consideration
Возникновение градиентных сил в нашем случае начинается с момента гидратации простейшей частицы и первого этапа выделения тепла, связанного с этим процессом.The emergence of gradient forces in our case begins from the moment of hydration of the simplest particle and the first stage of heat generation associated with this process.
Начинается тепловое движение ионов и простейших частиц. Это движение тем интенсивнее, чем больше у простейшей частицы соседей, передающих ей свою энергию. Таким образом, наиболее «горячей» становится точка в геометрическом центре формы. Наиболее «холодными» становятся точки на границах суспензии с внешней оболочкой - формой.The thermal movement of ions and simple particles begins. This movement is the more intense, the more the simplest particle of neighbors transferring their energy to it. Thus, the point in the geometric center of the form becomes the hottest. The most “cold” are the points at the borders of the suspension with the outer shell - the form.
Частицы, обладающие большей энергией и импульсом, начинают активное движение в центре формы, передают часть своего импульса другим, менее «энергичным» частицам, расположенным дальше от центра и т.д.Particles with greater energy and momentum begin active movement in the center of the form, transfer part of their momentum to other, less "energetic" particles located further from the center, etc.
Процесс приводит к образованию на границе суспензии - полистирол слоя положительно заряженных простейших частиц. Заряд распределен по разным точкам поверхности простейшей частицы. Количество таких зарядов определяется связуемостью частицы и ограничено ее ионной емкостью.The process leads to the formation of a layer of positively charged protozoa particles at the suspension - polystyrene boundary. The charge is distributed at different points on the surface of a simple particle. The number of such charges is determined by the binding of the particle and is limited by its ionic capacity.
Разность температур между центром формы и ее границами приводит к движению ионов - возникают ионные токи.The temperature difference between the center of the form and its boundaries leads to the movement of ions - ionic currents arise.
После первичного образования камня - возникновения гидроксильно-хлоридных связей между простейшими частицами - т.е. приобретения компаундом твердого вида, начинается процесс его преобразования, сопровождаемый мощным тепловым эффектом. Это мощное выделение тепла (922 кдж/кг) приводит к мощному совокупному импульсу движения ионов, который в результате множества соударений образует слой отрицательно заряженных ионов на границе раздела компаунд-форма.After the initial formation of stone - the occurrence of hydroxyl-chloride bonds between the simplest particles - i.e. acquiring a solid compound, the process of its transformation begins, accompanied by a powerful thermal effect. This powerful heat release (922 kJ / kg) leads to a powerful cumulative momentum of ion motion, which, as a result of many collisions, forms a layer of negatively charged ions at the compound-form interface.
В результате происходит образование стекловидного поверхностного слоя, исключающего попадание радионуклидов и токсинов окружающую среду, плотного иммобилизирущего диффузионного приповерхностного слоя, повышающего прочность и водостойкость материала.As a result, a glassy surface layer is formed, which excludes the ingress of radionuclides and toxins to the environment, a dense immobilizing diffusion surface layer that increases the strength and water resistance of the material.
Образование плотного иммобилизирущего диффузионного приповерхностного слоя происходит благодаря действию описанных выше градиентных сил, энергии и массе «быстрых» ионов смеси, встретивших непреодолимую преграду в виде стекловидного поверхностного слоя. На фото Фиг. 4 показан разлом компаунда, разрушенного после 60 суток твердения. Нетрудно видеть, что цвет плотного иммобилизирущего диффузионного приповерхностного слоя отличается от цвета внутреннего объема компаунда. Величина - толщина - приповерхностного слоя составила 15 мм.The formation of a dense immobilizing diffusive surface layer occurs due to the action of the gradient forces described above, the energy, and the mass of “fast” ions of the mixture, which have encountered an insurmountable barrier in the form of a glassy surface layer. In the photo of FIG. 4 shows a fracture of a compound destroyed after 60 days of hardening. It is easy to see that the color of the dense immobilizing diffusion surface layer differs from the color of the internal volume of the compound. The value - thickness - of the surface layer was 15 mm.
На фото Фиг. 3 показан компаунд после 7 суток твердения. Стекловидный неорганический соляной слой покрывает поверхность материала, практически исключает попадание радионуклидов и токсинов окружающую среду.In the photo of FIG. 3 shows the compound after 7 days of hardening. A vitreous inorganic salt layer covers the surface of the material, virtually eliminating the ingress of radionuclides and toxins to the environment.
Стекловидный слой получается в результате переохлаждения насыщенного водного раствора солей, возникающий вследствие разности температур между центром формы и ее границами в ходе экзотермической реакции, а также переизбытка жидкости затворения. Избыток жидкости затворения и/или ионов солей-электролитов есть разность между концентрацией вводимой жидкости затворения и концентрацией, требуемой по стехиометрическому соотношению. Стекловидный неорганический соляной слой (снс-слой) - твердый, аморфный материал, который получается после переохлаждения нагретого, насыщенного раствора солей-электролитов. Этот стекловидный неорганический соляной слой обладает механическими свойствами твердого тела и характеризуется термодинамичностью и метастабильностью, не прозрачно для токсинов и радиоактивных изотопов. Отличается от кристаллов и жидкостей по своей структуре. Стекловидный неорганический соляной слой рентгено аморфен вследствие неупорядоченного атомного строения. В его структуре отсутствует дальний порядок, оно изотропно, не имеет определенной температуры плавления и затвердевания.The vitreous layer is obtained as a result of supercooling of a saturated aqueous solution of salts, which occurs due to the temperature difference between the center of the form and its boundaries during the exothermic reaction, as well as an excess of mixing liquid. The excess mixing liquid and / or ions of electrolyte salts is the difference between the concentration of the introduced mixing liquid and the concentration required by the stoichiometric ratio. The vitreous inorganic salt layer (sns layer) is a solid, amorphous material, which is obtained after supercooling a heated, saturated solution of electrolyte salts. This vitreous inorganic salt layer has the mechanical properties of a solid and is characterized by thermodynamics and metastability, not transparent to toxins and radioactive isotopes. It differs from crystals and liquids in its structure. The vitreous inorganic salt layer of X-ray is amorphous due to disordered atomic structure. Its structure lacks long-range order, it is isotropic, does not have a specific melting and solidification temperature.
В нашем случае расплав переходит из жидкого состояния в пластичное, а затем в твердое, что является процессом остекловывания. Стекловидный неорганический соляной слой отличается прозрачностью в различных областях спектра. Плотность стекловидного неорганического соляного слоя колеблется от 2,2 до 8 г/см3.In our case, the melt passes from a liquid to a plastic state, and then to a solid state, which is a vitrification process. The vitreous inorganic salt layer is transparent in various spectral regions. The density of the vitreous inorganic salt layer ranges from 2.2 to 8 g / cm 3 .
Стекло неорганическое соляное - прочный, но хрупкий материал и весьма чувствителен к ударным воздействиям. При низкотемпературном ионном обмене можно достичь упрочнения нашего стекла путем замещения ионов одних щелочных металлов на ионы других, большего радиуса. После чего возникает сжатый поверхностный слой значительно большей плотности. Толщина поверхностного слоя в нашем случае может достигать 20-40 мкм (микрометров). Структура стекла соответствует структуре жидкости в интервале стеклования.Inorganic salt glass is a strong but brittle material and is very sensitive to shock. With low-temperature ion exchange, it is possible to achieve hardening of our glass by replacing ions of some alkali metals with ions of others of a larger radius. After which there is a compressed surface layer of much higher density. The thickness of the surface layer in our case can reach 20-40 microns (micrometers). The structure of the glass corresponds to the structure of the liquid in the glass transition interval.
Геометрия взаимного расположения, составляющих стекловидный неорганический соляной слой, соответствует геометрии тех ионов, которые достигли границы стеклования. Таким образом, изменяя точку стеклования, т.е. температуру, путем внешнего охлаждения или нагрева мы можем обеспечить желаемую структуру стекловидного неорганического соляного слоя.The geometry of the mutual arrangement of the vitreous inorganic salt layer corresponds to the geometry of those ions that have reached the glass transition boundary. Thus, by changing the glass transition point, i.e. temperature, by external cooling or heating, we can provide the desired structure of the vitreous inorganic salt layer.
Образование первичного звена центра кристаллизации приводит к появлению поверхности раздела кристаллической и жидкой фаз, что влечет за собой рост свободной энергии системы, которая при температурах ниже температуры ликвидуса (те отвечающему жидкому состоянию, термодинамически менее устойчивая, чем кристаллическая, иначе метастабильное) энергии, меньше чем свободная энергия жидкости той же массы. Уменьшение размеров тела отношение его поверхности к объему увеличивается, те меньший радиус центра кристаллизации отвечает росту свободной энергии, связанной с появление раздела фаз.The formation of the primary link of the crystallization center leads to the appearance of an interface between the crystalline and liquid phases, which entails an increase in the free energy of the system, which at temperatures below the liquidus temperature (those corresponding to the liquid state is thermodynamically less stable than crystalline, otherwise metastable) energy, less than free energy of a liquid of the same mass. A decrease in the size of the body, the ratio of its surface to volume increases, the smaller radius of the center of crystallization corresponds to an increase in free energy associated with the appearance of a phase separation.
Для любой жидкости в метастабильном состоянии характерен критический радиус центра кристаллизации, мене которого свободная энергия некоторого объема вещества, включающая этот цент, выше свободной энергии объема того же вещества, но без центра. При радиусе, равном критическому, эти энергии равны, а при радиусе, превышающем критический, дальнейший рост термодинамически закономерен.Any liquid in a metastable state is characterized by a critical radius of the center of crystallization, less than which the free energy of a certain volume of a substance, including this cent, is higher than the free energy of a volume of the same substance, but without a center. For a radius equal to critical, these energies are equal, and for a radius greater than critical, further growth is thermodynamically regular.
При снижении температуры число докритических центров увеличивается, что сопровождается ростом их среднего радиуса. Помимо термодинамического, на скорость образования центров влияет кинетический фактор - свобода перемещения частиц относительно друг друга обуславливает скорость и рост кристаллов. Таким образом, увеличивая соотношение жидкой и твердой фаз в сторону преобладания жидкого, мы увеличиваем свободу перемещения ионов. При их одинаковом количестве мы увеличиваем скорость образования и рост кристаллов.With decreasing temperature, the number of subcritical centers increases, which is accompanied by an increase in their average radius. In addition to the thermodynamic, the kinetic factor influences the rate of formation of centers - the freedom of movement of particles relative to each other determines the speed and growth of crystals. Thus, increasing the ratio of liquid and solid phases in the direction of the predominance of liquid, we increase the freedom of movement of ions. With the same amount, we increase the rate of formation and crystal growth.
На фото Фиг. 3 видно два варианта стекловидного поверхностного слоя - цвет камня зависит от цвета приповерхностного слоя, т.е соотношения растворов купоросов.In the photo of FIG. Figure 3 shows two variants of the glassy surface layer - the color of the stone depends on the color of the surface layer, i.e. the ratio of vitriol solutions.
На фото Фиг. 4, где показан разрушенный материал, отчетливо виден плотный диффузионный приповерхностный слой толщиной до 12 мм.In the photo of FIG. 4, where the destroyed material is shown, a dense diffusion surface layer up to 12 mm thick is clearly visible.
Материал внутренней поверхности формы для размещения полученной смеси, непроницаемый для ионов смеси - полистирол, поливинилхлорид, полиэтилентерефталат, полипропилен или силикон. Обеспечивает образование поверхностного слоя, исключающего попадание радионуклидов и токсинов окружающую среду, плотного иммобилизирущего диффузионного приповерхностного слоя, повышающего прочность и водостойкость материала.The material of the inner surface of the mold to accommodate the resulting mixture, impermeable to ions of the mixture is polystyrene, polyvinyl chloride, polyethylene terephthalate, polypropylene or silicone. Provides the formation of a surface layer that prevents the ingress of radionuclides and toxins to the environment, a dense immobilizing diffusion surface layer that increases the strength and water resistance of the material.
Примеры и испытания прочности.Examples and tests of strength.
Образцы кубической формы с ребром 100 мм были получены в результате операций, проведенных в соответствии с предлагаемым изобретением. В качестве наполнителей использовались: зола сжигания илового осадка водоканала, металлургический шлак и гранитная крошка. Результаты определения прочности на сжатие показаны в таблице 1.Samples of a cubic shape with a rib of 100 mm were obtained as a result of operations carried out in accordance with the invention. As fillers used: ash burning sludge sediment vodokanal, metallurgical slag and granite chips. The results of determining the compressive strength are shown in table 1.
Добавка 10%-раствора тринатрийфосфата технического - 2,7% от общей массы образца. Изменения массы и прочности образцов при длительном пребывании в воде до 60 суток не превысили 2,1%.The addition of a 10% solution of technical trisodium phosphate is 2.7% of the total sample weight. Changes in the mass and strength of the samples after prolonged exposure to water for up to 60 days did not exceed 2.1%.
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016137104A RU2629016C1 (en) | 2016-09-15 | 2016-09-15 | Compaund with blocking vitreous surface layer and dense diffusion near-surface layer for immobilizing toxic, radioactive, household and industrial wastes and method of its production |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016137104A RU2629016C1 (en) | 2016-09-15 | 2016-09-15 | Compaund with blocking vitreous surface layer and dense diffusion near-surface layer for immobilizing toxic, radioactive, household and industrial wastes and method of its production |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2629016C1 true RU2629016C1 (en) | 2017-08-24 |
Family
ID=59744953
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016137104A RU2629016C1 (en) | 2016-09-15 | 2016-09-15 | Compaund with blocking vitreous surface layer and dense diffusion near-surface layer for immobilizing toxic, radioactive, household and industrial wastes and method of its production |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2629016C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3215508A1 (en) * | 1982-04-26 | 1983-10-27 | Kernforschungszentrum Karlsruhe Gmbh, 7500 Karlsruhe | METHOD FOR IMPROVING THE RADIONUCLIDE RETENTION PROPERTIES OF RESTORATION OF RADIOACTIVE WASTE |
US4533395A (en) * | 1983-09-13 | 1985-08-06 | Kernforschungszentrum Karlsruhe Gmbh | Method of making a leach resistant fixation product of harmful water-containing waste and cement |
RU2214011C2 (en) * | 2001-10-10 | 2003-10-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ТВЭЛЛ" | Method for immobilizing liquid radioactive wastes |
RU2378723C2 (en) * | 2008-03-03 | 2010-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ТВЭЛЛ" | Composite material for immobilisation of toxic radioactive chemical wastes (versions) |
RU2381580C1 (en) * | 2008-10-13 | 2010-02-10 | Учреждение Российской академии наук Ордена Ленина и Ордена Октябрьской Революции Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН (ГЕОХИ РАН) | Method of stabilising highly saline high-activity wastes |
-
2016
- 2016-09-15 RU RU2016137104A patent/RU2629016C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3215508A1 (en) * | 1982-04-26 | 1983-10-27 | Kernforschungszentrum Karlsruhe Gmbh, 7500 Karlsruhe | METHOD FOR IMPROVING THE RADIONUCLIDE RETENTION PROPERTIES OF RESTORATION OF RADIOACTIVE WASTE |
US4533395A (en) * | 1983-09-13 | 1985-08-06 | Kernforschungszentrum Karlsruhe Gmbh | Method of making a leach resistant fixation product of harmful water-containing waste and cement |
RU2214011C2 (en) * | 2001-10-10 | 2003-10-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ТВЭЛЛ" | Method for immobilizing liquid radioactive wastes |
RU2378723C2 (en) * | 2008-03-03 | 2010-01-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ТВЭЛЛ" | Composite material for immobilisation of toxic radioactive chemical wastes (versions) |
RU2381580C1 (en) * | 2008-10-13 | 2010-02-10 | Учреждение Российской академии наук Ордена Ленина и Ордена Октябрьской Революции Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского РАН (ГЕОХИ РАН) | Method of stabilising highly saline high-activity wastes |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Li et al. | Immobilization of simulated radionuclide 133Cs+ by fly ash-based geopolymer | |
Singh et al. | Inorganic waste forms for efficient immobilization of radionuclides | |
He et al. | Interplay between storage temperature, medium and leaching kinetics of hazardous wastes in Metakaolin-based geopolymer | |
US5645518A (en) | Method for stabilizing low-level mixed wastes at room temperature | |
He et al. | Safe trapping of cesium into doping-enhanced pollucite structure by geopolymer precursor technique | |
Bohre et al. | Vitreous and crystalline phosphate high level waste matrices: Present status and future challenges | |
Jantzen et al. | Radioactive waste (RAW) conditioning, immobilization, and encapsulation processes and technologies: overview and advances | |
Shichalin et al. | Hydrothermal synthesis and spark plasma sintering of NaY zeolite as solid-state matrices for cesium-137 immobilization | |
ES2875026T3 (en) | Procedure for preparing a composite material from an organic liquid and material thus obtained | |
Finch et al. | Fluorine and chlorine behaviour during progressive dehydration melting: Consequences for granite geochemistry and metallogeny | |
Kim et al. | Development of a treatment process and immobilization method for the volume reduction of uranium-bearing spent catalysts for final disposal | |
JP2016117050A (en) | Inorganic polymer-made adsorbent and method for production thereof | |
Riley et al. | Solution‐Derived, Chloride‐Containing Minerals as a Waste Form for Alkali Chlorides | |
Kim et al. | Glass-ceramic composite wasteform to immobilize and stabilize a uranium-bearing waste generated from treatment of a spent uranium catalyst | |
Chen et al. | Effect of groundwater chemistry on the swelling behavior of a Ca-bentonite for deep geological repository | |
RU2629016C1 (en) | Compaund with blocking vitreous surface layer and dense diffusion near-surface layer for immobilizing toxic, radioactive, household and industrial wastes and method of its production | |
Vance et al. | Geopolymers for nuclear waste immobilisation | |
Frolova et al. | Corrosion behavior of some glasses immobilized with REE in simulated mineralized solutions | |
Vance et al. | Development of geopolymers for nuclear waste immobilisation | |
Mukiza et al. | Co-immobilization of cesium and strontium containing waste by metakaolin-based geopolymer: Microstructure, mineralogy and mechanical properties | |
Zhang et al. | Montmorillonite alteration and its influence on Sr (II) adsorption on GMZ bentonite | |
Fang et al. | Effects of borosilicate glass on pollucite crystallization and Cs+ immobilization in geopolymer materials | |
Chen et al. | Immobilization of simulated 137 CsCl using metakaolin based geopolymers obtained by hybrid hydrothermal-sintering processes | |
Giacobbo et al. | An experimental study on Sodalite and SAP matrices for immobilization of spent chloride salt waste | |
Gapparova et al. | Production of waterproof composite magnesia cement on the basis of local mineral resources |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20200916 |