發(fā)布時間：2020-04-02 01:14

【摘要】：隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展和人類社會的進(jìn)步,人類對于能源的需求與日俱增。在過去的幾十年里,化石燃料是人類獲取能源的主要方式。但由于化石燃料的燃燒會給環(huán)境帶來諸多污染,同時化石燃料是不可生資源,所以核能將逐漸成為未來經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱。在推動核能發(fā)展的同時,核廢液的處理日益成為國際性的話題。在諸多核廢液處理與處置的方法中,采用水泥基材料固化核廢液的方法最為普遍。由于核廢液中含有高濃度的硼酸,硼酸會延緩水泥基材料的水化進(jìn)程,對水化后固化體的性能產(chǎn)生影響,使得水泥固化體性能無法完全滿足實(shí)際的需求。因此,采用合理的技術(shù)手段,改進(jìn)水泥基材料的配方,提升水泥固化體的性能成為研究的關(guān)鍵。論文采用水泥、膨潤土、石灰作為固化材料,研究了含有不同濃度硼酸的模擬核廢液對水泥固化體性能的影響。同時,論文通過在模擬核廢液中添加鋰鹽改性劑,提升固化體的性能,使水泥固化模擬核廢液的固化體滿足工業(yè)的需求。另外,論文通過改變模擬核廢液中NaOH濃度,調(diào)節(jié)模擬核廢液的pH值,研究不同pH值對固化體性能的影響。論文采用XRD,FTIR,TG-DSC,SEM,微量熱等技術(shù)手段,研究不同濃度硼酸及鋰鹽改性劑對水泥基材料水化進(jìn)程及水化產(chǎn)物的影響。實(shí)驗(yàn)研究主要得到以下結(jié)論:(1)在模擬核廢液中加入硼酸能夠降低水泥固化體的抗壓強(qiáng)度,尤其對固化體早期的抗壓強(qiáng)度值影響較大。同時,隨著模擬核廢液中硼酸濃度的提升,固化體抗壓強(qiáng)度的損失逐步變大。(2)XRD檢測結(jié)果顯示硼酸的加入能夠促進(jìn)Ca_3(BO_3)_2的形成,對水泥漿體產(chǎn)生緩凝的效果。同時,BO_3~(3-)能夠與水化產(chǎn)物AFt中的SO_4~(2-)發(fā)生交換,形成具有BO_3~(3-)的新礦物B-AFt(3CaO·Al_2O_3·2Ca[B(OH)_4]_2·Ca(OH)_2·30H_2O),但硼酸的加入不改變AFt的微觀形貌。(3)在模擬核廢液中加入LiOH或者LiCl均能夠提升固化體的抗壓強(qiáng)度。同時LiOH和LiCl的加入均存在最佳摻量,當(dāng)LiOH的摻入量為水泥質(zhì)量的0.75%時,或者當(dāng)LiCl的摻入量為水泥質(zhì)量的0.5%時,水泥固化體在各齡期表現(xiàn)出最佳的抗壓強(qiáng)度。(4)在模擬核廢液中加入鋰鹽能夠提升固化體水化早期孔溶液的pH值,促進(jìn)鈣礬石的形成,提高固化體的抗壓強(qiáng)度。同時,鋰鹽的加入提升了混合料的水化速率,提升了水化產(chǎn)物中化學(xué)結(jié)合水的含量,有利于固化體性能的提升。但鋰鹽的加入沒有改變水化產(chǎn)物的類型。(5)模擬核廢液的pH值影響水泥固化體的抗壓強(qiáng)度。隨著模擬核廢液pH值的提升,水泥固化體各齡期的抗壓強(qiáng)度值逐步提升。當(dāng)模擬核廢液的pH值為3時,加入LiOH無法提升固化體的宏觀性能;當(dāng)模擬核廢液的pH值為5和7時,加入LiOH能夠提升固化體的抗壓強(qiáng)度,但不會改變固化體的水化產(chǎn)物類型。
【圖文】：

年占全世界總發(fā)電量的16%[2]。圖1為中國核電發(fā)展預(yù)測[1]。圖1 中國核電發(fā)展預(yù)測1.1.2 核廢液廢物處理的意義核電工業(yè)在迅猛發(fā)展的同時，核廢料的處理也逐步上升到國際化的程度。利

水泥固化核廢料的技術(shù)起步較早，其原理是：將水泥基膠凝材料與核廢物按照一定的比例混合均勻，在室溫條件下形成固化體，將核廢物固定在水泥基材料中，其工藝流程見圖1-2。采用水泥基材料固化核廢液，一般固化的為中、低級放射性廢物。水泥固化核廢料的研究技術(shù)發(fā)展了很多年，現(xiàn)在的技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成功，并且在處理核廢液工業(yè)中得到廣泛運(yùn)用。水泥固化核廢料技術(shù)的工藝簡單，對設(shè)備要求低，生產(chǎn)能力大。此外，，采用水泥固化核廢料的過程中沒有廢氣的產(chǎn)生，沒有廢氣凈化的問題，同時投資和運(yùn)行的成本較低，固化時產(chǎn)生的污染很小，因此，采用水泥基材料固化核廢料目前是被廣泛接受的固化方法。圖1-2 水泥固化工藝流程圖水泥固化體的穩(wěn)定性影響固化體中核廢物的浸出，固化體的孔結(jié)構(gòu)及孔隙率將影響固化體中核廢物的傳遞。采用水泥基材料固化核廢料，固化體在成型的過程中
【學(xué)位授予單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TQ172.1

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本文編號：2611231