Композиция для цементирования жидких радиоактивных отходов


 


Владельцы патента RU 2375773:

Федеральное государственное унитарное предприятие "Производственное объединение "Маяк" (RU)

Изобретение относится к области локализации жидких радиоактивных отходов и может быть использовано в атомной энергетике и на радиохимических производствах для отверждения радиоактивных растворов и пульп. Сущность изобретения: композиция для отверждения жидких радиоактивных отходов, позволяющая увеличить степень включения целевых компонентов в цементную матрицу в 1,4 раза при увеличении раствороцементного отношения в 1,8 раза. Композиция состоит из 79,0-89,8% портландцемента (либо доменного шлака), 5,0-10,0% бентонита, 0,2-1,0% суперпластификатора С-3 и 5,0-10,0% волокнистого асбеста. При отверждении жидких отходов с использованием в составе композиции в качестве вяжущего вещества доменного шлака жидкая фаза должна содержать гидроксид натрия в концентрации 80-120 г/л. Техническим результатом изобретения является повышение степени включения компонентов отходов в цементную матрицу при отверждении жидких отходов.1 з.п. ф-лы.

 

Изобретение относится к области локализации жидких радиоактивных отходов и может быть использовано в атомной энергетике и на радиохимических производствах для отверждения радиоактивных растворов и пульп.

Известны различные композиции на основе цементов для отверждения жидких радиоактивных отходов, в состав которых входят прежде всего собственно вяжущее вещество (портландцемент, шлакопортландцемент, доменные шлаки) в количестве не менее 70% от массы сухой смеси, сорбционные добавки (обычно это природные глины, например, бентонит, вермикулит, каолин) - до 20%, необходимые для фиксации опасных компонентов отходов (радионуклидов), а также прочие модифицирующие добавки. Так, для отверждения радиоактивных концентратов отработавших дезактивирующих растворов АЭС используется сухая смесь, включающая портландцемент, каустический магнезит (строительную окись магния) и вермикулит при следующем соотношении жидких отходов и компонентов смеси: 1:(0,7-0,9):(0,2-0,25):(0,2-0,25) [Патент РФ №2116681, опубликован 27.07.1998]. Данные композиции имеют общий недостаток, который связан с весьма невысокой степенью (до 15 мас.%) наполнения компаунда компонентами отходов, что не позволяет получать цементный компаунд, отвечающий существующим нормативным требованиям.

Наиболее близкой к предлагаемой является композиция на основе природных и искусственных алюмосиликатных материалов для отверждения жидких низко- и среднеактивных отходов с высокой концентрацией солей, содержащих радиоцезий [Патент РФ №2122754, опубликован 27.11.1998]. Композиция включает компоненты в следующем соотношении, мас.%: доменный шлак - от 80 до 82, бентонит - от 12 до 16, каолин - от 2 до 6. Данная композиция смешивается с солевым раствором, содержащим нитрат натрия с концентрацией 360 г/л и гидроксид натрия с концентрацией 100 г/л, а также 137Cs, при раствороцементном отношении, равном 0,4 мл/г. Недостатком данного способа является невысокая (~12,5 мас.%) степень включения отходов в цементную матрицу.

Технической задачей изобретения является повышение степени включения компонентов отходов в цементную матрицу при отверждении жидких отходов. Указанная задача достигается тем, что в состав цементного компаунда вводится волокнистый асбест в количестве 5-10% от общей массы сухой смеси, обладающий одновременно водопоглощающим и армирующим действием. За счет поглощения воды асбестом увеличивается объем жидких отходов, локализуемых в компаунде без последующего водоотделения, а армирующее действие волокон асбеста поддерживает на требуемом уровне его прочностные свойства. Добавка асбеста повышает густоту цементного компаунда, предотвращает его расслоение при включении отходов с компонентами различной плотности (гидроксидные пульпы и пульпы ионообменных смол) и тем самым обеспечивает наиболее равномерное распределение отходов в матричном материале.

Использование волокнистой добавки позволяет увеличить раствороцементное отношение в 1,8 раза (с 0,4 до 0,7 мл/г). В результате степень включения отходов повышается по сравнению с прототипом в 1,4 раза (до 17,5 мас.%) с сохранением нормируемых характеристик компаунда [ГОСТ Р 51883-2002 «Отходы радиоактивные цементированные. Общие технические требования»]. Использование предлагаемой композиции позволяет достичь степени включения до 27 мас.%, при отверждении жидких отходов и пульп определенного состава.

Предлагаемая композиция для цементирования жидких отходов и пульп состоит из 79,0-89,8% портландцемента (либо доменного шлака), 5,0-10,0% бентонита, 0,2-1,0% суперпластификатора С-3 и 5,0-10,0% волокнистого асбеста. При отверждении жидких отходов и пульп в случае использования в составе композиции в качестве вяжущего вещества доменного шлака жидкая фаза должна содержать гидроксид натрия в концентрации 80-120 г/л.

Возможность осуществления заявляемого технического решения подтверждается следующими примерами.

Пример 1. В композицию из 159,4 г доменного шлака, 20 г бентонита, 20 г волокнистого асбеста и 0,6 г суперпластификатора С-3 вводили 140 мл раствора с концентрацией нитрата натрия 370 г/л и гидроксида натрия - 100 г/л. Раствороцементное отношение составило 0,70 мл/г, степень включения компонентов раствора - 17,2%, плотность компаунда - 1,75 г/см3, удельная прочность на сжатие - 165 кг/см2.

Пример 2. В композицию из 159,4 г портландцемента марки 400, 20 г бентонита, 20 г волокнистого асбеста и 0,6 г суперпластификатора С-3 вводили 132 мл раствора с концентрацией нитрата натрия 820 г/л. Раствороцементное отношение составило 0,66 мл/г, степень включения нитрата натрия в компаунд - 27,3%, плотность компаунда - 1,86 г/см3, удельная прочность на сжатие - 155 кг/см2.

Пример 3. В композицию из 159,4 г доменного шлака, 20 г бентонита, 20 г волокнистого асбеста и 0,6 г суперпластификатора С-3 вводили 212 мл пульпы, содержащей 65 г/л Fe(OH)3, 410 г/л NaNO3, 65 г/л Na2SO4, 70 г/л NaOH (общее содержание компонентов 610 г/л). Раствороцементное отношение составило 1,06 мл/г, степень включения компонентов пульпы в компаунд - 26,9%, плотность компаунда - 1,51 г/см3, удельная прочность на сжатие - 161 кг/см2.

Таким образом, предлагаемая композиция позволяет значительно увеличить степень включения целевых компонентов в цементную матрицу (как на основе портландцемента, так и доменного шлака) при отверждении жидких отходов и пульп без введения дополнительных стадий переработки и существенного удорожания процесса с сохранением нормируемых характеристик компаунда на уровне требований существующих стандартов.

Результаты отверждения различных растворов и пульп при отверждении составами без асбеста и с содержанием асбеста до 10% представлены в таблице 1.

Применение асбеста позволяет увеличить раствороцементное отношение в 1,6-1,8 раза для портландцементных компаундов и в 1,3-1,8 раза для компаундов на основе доменного шлака. Степень включения при этом возрастает на 10-40% и достигает 27% от общей массы компаунда

1. Композиция для цементирования жидких радиоактивных отходов, состоящая из вяжущего вещества и бентонита, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит суперпластификатор С-3, а в качестве армирующей добавки - волокнистый асбест при следующем соотношении компонентов, мас.%:

вяжущее вещество 79,0-89,8
бентонит 5,0-10,0
суперпластификатор С-3 0,2-1,0
волокнистый асбест 5,0-10,0.

2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что в качестве вяжущего вещества используется портландцемент или доменный шлак.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к переработке жидких радиоактивных отходов. .
Изобретение относится к процессам переработки жидких радиоактивных отходов (ЖРО) методом цементирования. .
Изобретение относится к области получения наноматериалов для их использования в качестве наноматриц при СВЧ-иммобилизации высокоактивных промышленных отходов (радиоактивных, продуктов первичной переработки химического и биологического оружия, пестицидов и пр.) и в наноэлектронике (например, в гетеромагнитной микроэлектронике СВЧ-, КВЧ-диапазонов).
Изобретение относится к области локализации жидких радиоактивных отходов и предназначено для использования в атомной энергетике и на радиохимических производствах для отверждения радиоактивных растворов и пульп.
Изобретение относится к области переработки облученного ядерного топлива иммобилизации летучих форм радиоактивных и стабильных изотопов из газоаэрозольного потока с узла рубки - растворения перерабатываемого топлива.

Изобретение относится к области переработки жидких радиоактивных отходов. .

Изобретение относится к области ядерной энергетики и предназначено для переработки и хранения радиоактивных отходов долгоживущих радионуклидов, в частности для переработки долгоживущего радионуклида I-129 при обращении с отработанным ядерным топливом.

Изобретение относится к области дезактивации твердых радиоактивных отходов, переработки жидких радиоактивных отходов и фиксации радиоактивных элементов в устойчивой твердой среде.

Изобретение относится к области дезактивации твердых радиоактивных отходов, переработки жидких радиоактивных отходов и фиксации радиоактивных элементов в устойчивой твердой среде.

Изобретение относится к технике обработки материалов с радиоактивным заражением, а именно к устройствам для обработки жидких радиоактивных отходов фиксацией в устойчивой твердой среде.
Изобретение относится к области локализации жидких радиоактивных отходов и может быть использовано в атомной энергетике и на радиохимических производствах для отверждения радиоактивных растворов и пульп
Изобретение относится к области атомной техники и технологии, касается вопросов переработки радиоактивных отходов низкого и среднего уровня активности

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, а точнее к области переработки радиоактивных отходов путем их иммобилизации в твердой инертной матрице, устойчивой к воздействию окружающей среды

Изобретение относится к области охраны окружающей среды от радиоактивного загрязнения и может быть использовано в технологии переработки, обезвреживания жидких высокосолевых радиоактивных отходов (ЖРО), в т.ч

Изобретение относится к технике переработки твердых радиоактивных отходов, а конкретно к омоноличиванию зольных остатков в цементные компаунды, преимущественно на предприятиях, в которых от сжигания ТРО образуется 0,5-2 м зольных остатков в год
Изобретение относится к области переработки жидких радиоактивных отходов, в частности к составам для иммобилизации жидких гомогенных и гетерогенных радиоактивных отходов (РАО) путем их остекловывания
Изобретение относится к области обработки материалов с радиоактивным заражением, а именно к отверждению с последующей иммобилизацией жидких радиоактивных отходов (ЖРО), в частности, отработанных радиоактивно-загрязненных смазочно-охлаждающих жидкостей (СОЖ)

Изобретение относится к области охраны окружающей среды от радиоактивного и прочих видов загрязнения и предназначено для использования в технологии обезвреживания радиоактивных отходов и других видов опасных отходов, а также для локализации выбросов различного рода отходов
Изобретение относится к иммобилизации жидких радиоактивных отходов от переработки ядерного топлива
Наверх