水泥固化中低放废液的工艺.doc

水泥固化中低放废液的工艺
一、 实验目的

1、了解水泥固化的原理
2、掌握水泥固化体的机械抗压强度的计算

二、 基本原理
水泥固化是一种比较常见的放射性废物处理方法，这种方法可以将危险废物进行无害化、稳定化的处理。水泥是一种无机胶结材料，加水产生水化反应，反应后形成坚硬的水泥块。水泥固化法常用于固化含有有害物质的污泥，水泥同污泥中的水分发生反应产生凝胶化，把含有有害物质的污泥微粒分别包覆而逐渐硬化。
该体系对于核素能够滞留主要是靠固溶、吸附和包容作用。而前两种作用，主要是与水化产物、核素的化学性质有关，物理包容还与固化体的孔结构有关。

1、固溶作用是指在水泥水化过程中核素离子与水泥水化产物反应生成新的矿相。
2、吸附作用指的是核素离子在水化产物以及混合材表面的吸附。
3、包容作用是指依靠水泥石致密结构对放射性废物的密封在空间上阻碍核素向环境的扩散。

三、 主要仪器及试剂

普通硅酸盐水泥 振荡器 恒温恒是养护箱
纯水泥浆 抗压强度试验机 搅拌机
液压式万能试验机 PVC样品试模

四、 实验步骤
水泥固化工艺较为简单，通常是把有害固体废物、水泥和其他添加剂一起与水混合，经过一定的养护时间而形成坚硬的固化体。固化工艺的配方是根据水泥的种类处理要求以及废物的处理要求制定的，大多数情况下需要进行专门的试验。当然，对于废物稳定化的最基本要求是对关键有害物质的稳定效果，它基本土是通过低浸出速率体现的。除此之外，还需要达到一些特定的要求。影响水泥固化的因素很多，为在各种组分之间得到良好的匹配性能，在固化操作中需要严格控制以下的各种条件。

1、 固化体的制备

（1）前期准备：将塑料管道锯成13个大小（约高5cm、内径4.6cm）均匀的模具，用砂子进行磨平使得上下表面光滑且与水平面平行，然后进行编号，最后用胶水将13个水泥固化模具粘贴固定在光滑的地板上。
（2）废液固化体制备：1)按设计实验配方称取水泥、沸石、模拟废液等固料,混合均匀,加水搅拌至适当；2)将水泥浆一一注入相应的废树脂试模，每个模具分三次加入水泥浆，每加一次后用筷子搅拌, 使试模内的气泡逸出,最后填满试模后刮平表面多余的水泥体。
（3）3d后进行脱模, 固化体样品放入相对湿度90±5% 、温度25±5℃养护28天, 用以备用。
（4） 后期处理测试：水泥固化体性能检测：对废树脂固化体，两个样品测试抗压性能，两个样品测试抗冲击性能，最后两个样品测试抗冻融性能。

2、 固化体的养护

将已拆模的水泥块一部分放入水泥恒温锅中，温度保持在20±1℃，标准养护7天、28天后，用于测试固化体的抗压强度。另一部分在常温下养护7天、28天后，制备浸出液，用于测定水泥固化体中某种放射性元素的浸出率。

3、 浸出液的制备

（1）取一块养护好的水泥固化体，置于浸取用的混合容器中，加水700ml（含式样中的水）
（2）将浸取用的混合容器垂直固定在振荡器上，调节震荡频率在110±10r/min，（3）在25℃下，震荡8小时，静置16h。通过过滤装置分离固液相，并立即测试溶液的PH值。滤液按规定的分析方法妥善贮存。

4、废树脂固化体性能测试

(1) 抗压性能对两个水泥固化体平行样品进行抗压测试。以平均值为试验结果。
(2)抗冲击性从不同的高度竖直自由下落到混凝土地面上，观察试样有无明显的破碎。
(3)抗冻融性对两个水泥固化体试样进行抗冻融试验，将样品装在密闭塑料袋中放入冷冻箱中，箱内温度0℃，每次冻结时间4h以上，完毕后取出试样，放在常温水槽中融解，每次融解时间4h以上。样品进行5次冻融循环，观察其外观，并测定其抗压强度。
五、 实验结果及数据处理

1、 机械强度Pa，

计算公式P=F/S（测定固化体的荷载量F/N，固化体竖直下落与地面的接触面积S/㎡）

2、浸出率
R=
R——组分的浸出率，g /㎝²·d
a——组分的质量，g
A——浸出试验样品中的初始质量，g
F——样品与浸出剂接触的几何表面积，㎝²
M——固化样品的质量，g
t——浸出持续的天数，d