專利名稱：一種包容高放廢物的鈣鈦礦固化體制備及浸出率檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于高水平放射性廢物處理領(lǐng)域，具體涉及一種包容高放廢物的鈣鈦礦固化體制備及浸出率檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有技術(shù)中制備包容了高放廢物的鈣鈦礦人造巖石固化體的方法，制備出的鈣鈦礦固化體在密度、孔隙率及浸出率方面均不理想。而浸出率是決定固化性能優(yōu)劣的一個(gè)重要指標(biāo)。浸出率越小，固化體越穩(wěn)定，固化效果越好，因此有必要對(duì)制備出的包容了高放廢物的鈣鈦礦人造巖石固化體進(jìn)行浸出率檢測(cè)，如何找到一種低浸出率的包容了高放廢物的鈣鈦礦人造巖石固化體的制備方法及浸出率檢測(cè)方法是需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種包容高放廢物的鈣鈦礦固化體制備及浸出率檢測(cè)方法，該方法具有反應(yīng)快、使用設(shè)備簡單、操作方便等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
一種包容高放廢物的鈣鈦礦固化體的制備方法，包括如下步驟 第一步，備料，原料采用CrO3> Ti、CaO和TiO2，將CrO3> Ti、CaO, TiO2按重量份2 3 4 1的比例備料，反應(yīng)方程為2Cr03+3Ti+4Ca0+Ti& = 4CaTi03 + 2Cr+Q ；將原料用球磨罐磨至70 μ m以下，混勻；
第二步，將第一步混勻后的原料中加入彡40%的SrO粉末，SrO粉末顆粒< 70 μ m,混合均勻裝入模具；
第三步，采用自蔓延準(zhǔn)等靜壓的方法制備，首先通電引燃反應(yīng)物，反應(yīng)開始3 6秒之后，施加180MPa MOMPa的壓力直到反應(yīng)結(jié)束，合成產(chǎn)物為包容了鍶元素的CaTiO3人造巖石廢物固化體。進(jìn)一步，所述第二步中SrO粉末的加入量為10%_40%。一種包容高放廢物的鈣鈦礦固化體的浸出率檢測(cè)方法，包括如下步驟
第一步，將權(quán)利要求1制備出的包容了鍶元素的CaTiO3人造巖石廢物固化體磨成粉末，過篩，選取75ΜΠ1 150Mm之間固化體粉末進(jìn)行粉末浸泡實(shí)驗(yàn)；
第二步，取固化體粉末放入容器中，按S/ViOOOnT1的比例加入去離子水，蓋上容器、擰緊、放入90°C的烘箱中，七天后取出，冷卻至室溫后進(jìn)行固、液相分離；
第三步，分離出的固化體粉末用去離子水清洗，放入110°C的烘箱中烘干至恒重，稱重， 進(jìn)行元素分析。本發(fā)明的有益效果為
1、本發(fā)明采用自蔓延準(zhǔn)等靜壓方法工藝簡單，操作方便，該方法制備的包容了鍶核素的鈣鈦礦固化體密度高(> 4. 2g/cm3)、孔隙率小(< 0.洲)，有利于經(jīng)濟(jì)、減容，是包容高放廢物的比較理想的廢物固化體；2、本發(fā)明制備的包容了高放廢物的鈣鈦礦固化體，浸出率< 2. 1 g/m3*d，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于 0. 1X10 —4/πι2·(1(沸水中浸煮的浸出率)，說明該廢物固化體的化學(xué)穩(wěn)定性好，能長期、穩(wěn)定的固化核廢物。本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)、目標(biāo)和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進(jìn)行闡述，并且在某種程度上，基于對(duì)下文的考察研究對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發(fā)明的實(shí)踐中得到教導(dǎo)。


圖1為自蔓延準(zhǔn)等靜壓法裝置示意圖； 圖2為浸出率檢測(cè)裝置示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明采用自蔓延準(zhǔn)等靜壓方法制備包容了高放廢物Sr2+的鈣鈦礦人造巖石廢物固化體，反應(yīng)方程為
2Cr03+3Ti+4Ca0+Ti02 = 4CaTi03+2Cr+Q 制備步驟為
第一步，備料原料采用CrO3> Ti、CaO和TiO2，將CrO3> Ti、CaO、TiO2按重量份2 3 4 1的比例備料，將原料用球磨罐磨至70 μ m以下，過篩后按比例混勻；
第二步，將第一步混勻后的原料中加入10%的SrO粉末，SrO粉末顆粒< 70 μ m,混合均勻裝入模具；
第三步，采用自蔓延準(zhǔn)等靜壓的方法制備，如圖1所示，自蔓延準(zhǔn)等靜壓法裝置包括上模沖1、陰模2、絕熱介質(zhì)3、壓培4和點(diǎn)火具5。首先通電引燃反應(yīng)物，反應(yīng)開始3 6秒之后，施加180ΜΙ^ MOMPa的壓力直到反應(yīng)結(jié)束，取出試樣，合成產(chǎn)物為包容了鍶元素的 CaTiO3人造巖石廢物固化體。該方法制備的包容高放廢物的鈣鈦礦固化體密度高(> 4.2g/cm3)、孔隙率小 0.洲)、浸出率低(< 2. 1X10 —Vtf'd)，化學(xué)穩(wěn)定性好，是比較理想的高放廢物固化體。如圖2所示，浸出率檢測(cè)裝置包括外蓋1、內(nèi)蓋2和容器3，浸泡劑4和粉末樣品5 (即浸出實(shí)驗(yàn)所用的固化體粉末)在容器3內(nèi)。在進(jìn)行浸出率檢測(cè)前要進(jìn)行以下準(zhǔn)備工作
浸出率檢測(cè)實(shí)驗(yàn)所用的化學(xué)藥品和主要儀器設(shè)備如下化學(xué)藥品本實(shí)施例采用的化學(xué)藥品都為化學(xué)純；浸泡容器由聚四氟乙烯材料制成；熔爐和退火爐高溫硅碳棒電路， 升溫速率及恒溫由可控硅溫度控制器控制。切片機(jī)和拋光機(jī)選用J5075/ZF型和XPD1-63A型；超聲波發(fā)生器選用CSF-3A型， 數(shù)顯電導(dǎo)率選用DDS-IlA型，酸度儀選用HI9025型，電熱鼓風(fēng)干燥箱CSlOl — 1E、3E和3D 型；還有AT261 DeltaRange萬分之一天平和ACS — 5S型電子天平(500士0. lg);ICP — OES 型電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀，檢測(cè)限為10_8g/ml (分析浸出液中的Sr、Ca、Ti和 Cr);英國ICP - MS Plasma Quad II Plus型電感耦合等離子體積譜儀，檢測(cè)限為10_8g/ml (分析浸出液中的Sr、Ca、Ti和Cr離子的濃度)。樣品的準(zhǔn)備
1)將包容了鍶元素的CaTiO3人造巖石廢物固化體用去離子水洗凈，放入110°C的烘箱中烘干；將固化體敲碎，并用SJ-2型固體粉碎機(jī)粉碎；粉末過75um和150 um不銹鋼篩篩后，取75um 150 um之間的粉末樣品放入干凈的燒杯中；2)用洗瓶向燒杯中加入兩倍的去離子水，轉(zhuǎn)動(dòng)燒杯以攪動(dòng)樣品，大約10秒后，倒去水，
重復(fù)兩次；
3)離子水溢過樣品表面1厘米左右，超聲波洗滌1分鐘后倒掉，重復(fù)兩次；在用無水乙醇(按以上步驟)重復(fù)兩次；
4)盛有樣品的燒杯用表面皿蓋上，至于110°C的烘箱中干燥至恒重；再把樣品轉(zhuǎn)入干燥密封的容器中備用。容器的準(zhǔn)備
1)外蓋1、內(nèi)蓋2和容器3均用去離子水涮洗數(shù)次后，在90°C、lwt%HN03中浸泡1小時(shí)以上。然后在容器3內(nèi)加入其容積90%左右的去離子水，加蓋密封后放入90°C 士 1°C烘箱內(nèi)16小時(shí)以上；
2)取出容器3，冷卻至室溫；開啟容器，取適量水樣測(cè)pH值；
3)重復(fù)以上操作4 8次，直至pH值在5.0— 7.0范圍內(nèi)；
4)取出容器3，加蓋密封后保存于潔凈環(huán)境備用。由以上方法制備的包容了鍶元素的CaTiO3人造巖石廢物固化體，采用以下方法檢測(cè)其浸出率
第一步，將包容了鍶元素的CaTiO3人造巖石廢物固化體磨成粉末，過篩，選取75ΜΠ1 150Mm之間固化體粉末進(jìn)行粉末浸泡實(shí)驗(yàn)；浸出條件為浸出劑為去離子水，比表面積S/ V=IOOOnr1，溫度是90°C，時(shí)間為7天;
第二步，在十萬分之一克的感量天平上稱取粉末樣品1克，將粉末加入容器中，按S/ V=IOOOm-1的比例加入去離子水，蓋上容器、擰緊，將容器迅速置于預(yù)先升至90°C的烘箱中， 七天后取出，冷卻至室溫后進(jìn)行固、液相分離；
第三步，分離出的粉末用去離子水清洗兩次后，放入110°C的烘箱中烘干至恒重，用十萬分之一克的感量天平準(zhǔn)確稱重，取足量的浸出液加濃硝酸酸化，進(jìn)行元素分析。檢測(cè)結(jié)果為=CaTiO3的浸出率2. 1X10 —V^.d，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于0. 1X10 —、/πι2·(1 (沸水中浸煮的浸出率)，說明CaTiO3固化體的化學(xué)穩(wěn)定性好，能長期、穩(wěn)定的固化核廢物。最后說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案所做的其他修改或者等同替換，只要不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種包容高放廢物的鈣鈦礦固化物的制備方法，其特征在于包括如下步驟 第一步，備料，原料采用CrO3> Ti、CaO和TiO2，將CrO3> Ti、CaO, TiO2按重量份2 3 4 1的比例備料，反應(yīng)方程為2Cr03+3Ti+4Ca0+Ti& = 4CaTi03 + 2Cr+Q ；將原料用球磨罐磨至70 μ m以下，混勻；第二步，將第一步混勻后的原料中加入彡40%的SrO粉末，SrO粉末顆粒< 70 μ m,混合均勻裝入模具；第三步，采用自蔓延準(zhǔn)等靜壓的方法制備，首先通電引燃反應(yīng)物，反應(yīng)開始3 6秒之后，施加180MPa MOMPa的壓力直到反應(yīng)結(jié)束，合成產(chǎn)物為包容了鍶元素的CaTiO3人造巖石廢物固化體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種包容高放廢物的鈣鈦礦固化物的制備方法，其特征在于所述第二步中SrO粉末的加入量為10%-40%。
3.—種包容高放廢物的鈣鈦礦固化物的浸出率檢測(cè)方法，其特征在于包括如下步驟第一步，將權(quán)利要求1制備出的包容了鍶元素的CaTiO3人造巖石廢物固化體磨成粉末，過篩，選取75ΜΠ1 150Mm之間固化體粉末進(jìn)行粉末浸泡實(shí)驗(yàn)；第二步，取固化體粉末放入容器中，按S/ViOOOnT1的比例加入去離子水，蓋上容器、擰緊、放入90°C的烘箱中，七天后取出，冷卻至室溫后進(jìn)行固、液相分離；第三步，分離出的固化體粉末用去離子水清洗，放入110°C的烘箱中烘干至恒重，稱重， 進(jìn)行元素分析。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種包容高放廢物的鈣鈦礦固化物的制備方法，包括如下步驟第一步，備料，原料采用CrO3、Ti、CaO和TiO2，將CrO3、Ti、CaO、TiO2按重量份2341的比例備料，將原料用球磨罐磨至70μm以下，混勻；第二步，將第一步混勻后的原料中加入≤40%的SrO粉末，SrO粉末顆粒＜70μm，混合均勻裝入模具；第三步，采用自蔓延準(zhǔn)等靜壓的方法制備。本發(fā)明方法制備的包容高放廢物的鈣鈦礦固化體密度高(＞4.2g/cm3)、孔隙率小(＜0.2%)、浸出率低(＜2.1×10－3g/m2 d)，化學(xué)穩(wěn)定性好，是比較理想的高放廢物固化體。
文檔編號(hào)G01N5/04GK102229440SQ201110090108
公開日2011年11月2日 申請(qǐng)日期2011年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月12日
發(fā)明者尹彥禮, 張?zhí)? 張瑞珠, 李軍, 李剛, 李勇 申請(qǐng)人:華北水利水電學(xué)院