【摘要】：鈾尾砂是鈾礦石經(jīng)過固液分離或萃取等一系列復(fù)雜工藝后形成的,一般貯存在鈾尾礦庫中。鈾尾礦庫中含有的廢物量巨大、物質(zhì)種類多且毒性高,其中近30%的核素為長壽命核素。鈾尾砂與重金屬元素可通過空氣、生物和水等方式遷移和擴散,這些核素將給自然環(huán)境帶來潛在輻射危害。某鈾尾礦庫灘面主要通過真空預(yù)壓法和水泥攪拌樁法進(jìn)行治理,但上述方法在局部區(qū)域無法實施。因此,為了保證該鈾尾礦庫退役治理的安全性和可靠性,仍需選擇添加化學(xué)固化劑來進(jìn)行固化處置。對于中低放射性廢物,目前主要采用水泥固化技術(shù),也取得了較好的效果,但純水泥固化有增容和經(jīng)濟成本較高等缺陷。本文選用高爐礦渣、粉煤灰、生石灰和水泥共同固化鈾尾砂,因為前三種材料與水泥一樣在固化過程中可以水化生成膠凝物質(zhì)和膨脹性水化物,這樣可以減少水泥用量,降低工程造價。本文分別將高爐礦渣、生石灰、和粉煤灰三種材料分別與水泥、鈾尾砂按照一定質(zhì)量百分比混合后進(jìn)行固化研究,對不同配比的鈾尾砂固化體的物理性能參數(shù)、力學(xué)性能參數(shù)和降氡效果等進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究。實驗結(jié)果得出摻有高爐礦渣的固化效果最佳,具體內(nèi)容包括:(1)對某鈾尾礦庫內(nèi)鈾尾砂的理化特性進(jìn)行了測定,包括:化學(xué)組成、物相分析、微觀形貌和能譜分析、含水率、粒徑分布以及γ劑量率等。通過查閱相關(guān)文獻(xiàn),綜合分析確定選用高爐礦渣、生石灰和粉煤灰這三種材料作為固化鈾尾砂的基料,配合水泥使用。(2)將三種材料分別與水泥等比例混合后,以15%、20%和25%的摻量摻入鈾尾砂中,通過配料、攪拌、裝料、振搗、脫模和養(yǎng)護(hù)后制備70.7×70.7×70mm、Φ50×100mm、Φ50×25mm和150×150×150mm的試樣;對摻有三種材料的固化體試樣進(jìn)行了物理參數(shù)(包括微觀形貌和滲透系數(shù)等)、力學(xué)參數(shù)(抗壓強度、抗拉強度和抗剪強度)和降氡效果的實驗研究。(3)與鈾尾砂原狀砂相比,同種摻量下高爐礦渣試樣膠結(jié)程度最佳,其次是粉煤灰試樣,最差的為生石灰試樣;固化后的高爐礦渣2號試樣、高爐礦渣3號試樣、生石灰3號試樣、粉煤灰2號試樣和粉煤灰3號試樣的滲透系數(shù)值比鈾尾砂原狀砂5.58×10-3cm·s-1和鈾尾砂筑壩的現(xiàn)場測定值小,均達(dá)到0.136×10-3cm·s-1;高爐礦渣2號試樣、高爐礦渣3號試樣、粉煤灰2號試樣、粉煤灰3號試樣和生石灰3號試樣均達(dá)到退役治理的抗壓強度要求,同時同種摻量下試樣的抗壓強度(抗拉強度和抗剪強度)值從大到小依次為高爐礦渣試樣、粉煤灰試樣和生石灰試樣,而且得出固化體試樣的抗壓強度值是抗拉強度的8-10倍,是抗剪強度的3-5倍。(4)本文基于小波理論,對測得的累積氡濃度值進(jìn)行降噪處理后重新獲得氡析出率、氡擴散長度和氡擴散系數(shù)值。結(jié)果表明:降噪后擬合斜率的相關(guān)系數(shù)從降噪前的0.90-0.94提高至0.96以上,各試樣氡析出率、擴散長度和擴散系數(shù)值分別增大0.0002Bq·m-2·s-1、0.06m和0.008×10-6m2·s-1。采用小波理論進(jìn)行降噪處理可提高氡析出率、擴散長度和擴散系數(shù)的準(zhǔn)確度,同時為本文鈾尾砂固化降氡效果提高說服力。本研究中取得的相應(yīng)成果可為鈾尾礦庫退役治理提供技術(shù)參考。
【圖文】：

研究路線圖

含水率、微觀形貌與能譜特征，為鈾尾砂的固化實驗提供基礎(chǔ)。2.1 鈾尾砂來源鈾尾礦樣品采自某鈾尾礦庫，如圖 2.1 所示。隨著水冶廠生產(chǎn)時間的延長，尾礦貯存量逐漸增加，所需要貯存尾礦的容積將越來越大，由最初的初期壩單面放礦筑壩，改為由初期壩和攔水壩雙面放礦筑壩，隨后又與第二尾礦庫聯(lián)合使用逐漸形成了周圍放礦堆壩的平地型尾礦庫。尾礦庫周圍共有*個壩段，均采用尾礦堆筑壩體。尾礦庫堆積壩頂以內(nèi)的灘面面積為***km2，其中尾礦周圈全長約*km，堆積壩體總長為*km，占庫總周長的 77%，尾礦庫占地面積約***萬 m2，由*個壩段與*個丘陵山頭圍攔而形成“平地型尾礦庫”，庫內(nèi)貯存了**t 鈾尾礦是目前礦冶系統(tǒng)最大的尾礦庫。鈾尾砂主要為粒狀土黃色，，中間夾有黑色顆粒，如圖 2.2 所示。將所采集的鈾尾砂置于鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)進(jìn)行烘干后裝樣備用。
【學(xué)位授予單位】：南華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TD926.4

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2612850