本文關(guān)鍵詞： 玻璃陶瓷 鈣鈦鋯石 重晶石 硫酸鹽 高放廢液 黃相　出處：《西南科技大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：玻璃陶瓷固化已成為玻璃固化高放廢液的重要發(fā)展方向。我國目前貯存的高放廢液中硫和鈉的含量較高,而硼硅酸鹽玻璃對硫的溶解度較低,在玻璃固化過程中會出現(xiàn)分離的黃色第二相(簡稱“黃相”),其主要成分為Na_2SO_4。為了提高硫在玻璃固化體中的包容量,本文通過熔融?熱處理工藝制備了含鈣鈦鋯石和重晶石相的鋇硼硅酸玻璃陶瓷固化體,系統(tǒng)研究了SO_3含量變化對鋇硼硅酸鹽玻璃陶瓷固化體的晶相結(jié)構(gòu)、顯微結(jié)構(gòu)和抗浸出性能的影響;探索了鈣鈦鋯石?鋇硼硅酸鹽玻璃陶瓷對模擬高硫高鈉高放廢液的極限包容量,并對其制備工藝及硫酸鹽的分相情況進行了探討。主要研究結(jié)果如下:(1)SiO_2-B_2O_3-Na_2O-BaO-CaO-TiO_2-ZrO_2-SO_3-Nd_2O_3體系玻璃熔制溫度為1200~1250℃,玻璃轉(zhuǎn)變溫度Tg在640~660℃范圍內(nèi)。不同硫摻量(SO_3為2~8 wt%)的玻璃陶瓷體內(nèi)的主晶相均為條狀的鈣鈦鋯石(CaZrTi_2O_7),還含有少量顆粒狀的斜鋯石(ZrO_2)和塊狀的榍石(CaTiSiO_5);當SO_3含量≥4 wt%時,玻璃陶瓷體內(nèi)出現(xiàn)了米粒狀的重晶石(BaSO_4)晶體,其含量隨SO_3摻量增加而增多,該重晶石晶體在玻璃的熔制階段形成。當SO_3含量為8 wt%時,玻璃陶瓷表面出現(xiàn)一層由Na_2SO_4和Ba SO_4組成的白色分離層,玻璃陶瓷體內(nèi)出現(xiàn)了許多裂縫和孔洞,致密性較差。(2)X射線熒光光譜(XRF)分析表明,當SO_3摻量為6 wt%時,玻璃陶瓷體內(nèi)SO_3的實際含量僅為1.3 wt%,在玻璃熔制階段硫酸鹽發(fā)生了分解和揮發(fā)。能譜和元素分布分析結(jié)果表明,硫元素主要分布在重晶石晶體中,Nd元素均勻分布在鈣鈦鋯石晶體和玻璃基體中。產(chǎn)品一致性試驗(PCT法)結(jié)果表明,當SO_3含量≤6 wt%時,硫含量變化對玻璃陶瓷固化體的抗浸出性能沒有明顯的影響,當SO_3含量8 wt%時,固化體抗浸出性能顯著下降。(3)采用鈣鈦鋯石?鋇硼硅酸鹽玻璃陶瓷固化模擬高硫高鈉高放廢液,在1150℃的熔制溫度下可獲得均質(zhì)玻璃,玻璃轉(zhuǎn)變溫度隨著模擬廢液摻量的增加而降低(580~650℃)。當模擬廢液含量為0~20 wt%(廢物氧化物含量)時,玻璃陶瓷體內(nèi)的主晶相均為樹枝狀的鈣鈦鋯石;模擬廢液含量為20 wt%時,出現(xiàn)圓片狀的氧化鋯晶體和方形的鈣鈦礦晶體。模擬廢液含量增加至30 wt%時,主晶相為細針狀的鈣鈦礦晶體,致密性較差。PCT結(jié)果表明,模擬廢液含量低于或等于20 wt%時對玻璃陶瓷固化體的抗浸出性能沒有明顯的影響。(4)對于模擬廢液摻量為16 wt%的樣品,在1150℃時玻璃的粘度在30 d Pa×s左右,與硼硅酸鹽玻璃固化體相當;且在玻璃熔制過程中未觀察到“黃相”。對于模擬廢液摻量為25 wt%的樣品,“黃相”在玻璃熔制早期開始形成,在1100℃時“黃相”最多,其主要成分為硫酸鈉、硫酸鋇、以及少量的鉻酸鹽和鉬酸鹽;在1150℃保溫2 h后“黃相”消失。采用急冷方式制備玻璃陶瓷固化體,樣品在較低溫度(700~800℃)進行熱處理只有少量的二氧化鋯晶相析出,當熱處理溫度達到850℃時鈣鈦鋯石晶體開始析出。
[Abstract]:In this paper , the crystal phase structure , microstructure and anti - leaching properties of the glass - ceramics have been studied by melting - heat treatment . The results show that the content of SO _ 3 in glass ceramics is only 1.3 wt % . The results show that when the content of the simulated waste liquid is 20 wt % , the viscosity of the glass is reduced ( 580 锝，

本文編號：1479820