掺钕钙钛锆石、榍石组合矿物固化体的浸出性能.pdf

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第4 4卷第1 0期 原子能科学技术V o l . 4 4,N o . 1 0 2 0 1 0年1 0月 A t o m i c E n e r g y S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y O c t . 2 0 1 0 掺钕钙钛锆石、 榍石组合矿物固化体的 浸出性能 滕元成1, 李玉香1, 徐会杰2, 任雪潭1 (1.西南科技大学 四川省非金属复合与功能材料重点实验室-省部共建国家重点实验室培育基地, 四川 绵阳 6 2 1 0 1 0;2. 保定天威薄膜光伏有限公司, 河北 保定 0 7 1 0 5 1) 摘要 以硅酸锆(Z r S i O4) 、 碳酸钙( C a C O3) 、 二氧化钛(T i O2) 、 氧化铝(A l2O3) 和氧化钕(N d2O3) 为原料, 采用固相反应工艺, 制备掺钕钙钛锆石、 榍石组合矿物固化体, 借助X射线衍射(X R D) 、 背散射二次电 子像(B S E) 、 荧光光谱( F S) 、 能谱(E D S) 等分析手段, 研究掺钕钙钛锆石、 榍石组合矿物固化体的化学稳 定性。结果表明, 钙钛锆石、 榍石的组合矿物能很好地固溶N d, 固化体具有良好的化学稳定性; 在 9 0℃ , 第 4 2 d,C Z 1 5-1 2 6 0、C Z A 1 5-1 2 6 0、C A 1 5-1 2 6 0固 化 体 样 品 的 平 均 归 一 化 浸 出 率 分 别 为 1. 8 21 0 -4、 1. 3 81 0 -4、 1. 4 81 0 -4 gm-2d-1; 固化体的较佳烧结温度为1 2 6 0℃。 关键词 榍石; 钙钛锆石; 固化体; 浸出率 中图分类号T L 3 2 6 文献标志码 A 文章编号1 0 0 0-6 9 3 1( 2 0 1 0)1 0-1 1 7 9-0 6 L e a c h i n g P e r f o r m a n c e o f C o m p o u n d i n g M i n e r a l s o f Z i r c o n o l i t e a n d S p h e n e D o p e d N e o d y m i u m T E NG Y u a n-c h e n g 1, L I Y u-x i a n g 1, XU H u i- j i e 2, R E N X u e-t a n 1 (1.S t a t e K e y L a b o r a t o r y C u l t i v a t i o n B a s e f o r N o n m e t a l C o m p o s i t e a n d F u n c t i o n a l M a t e r i a l s, S o u t h w e s t U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y,M i a n y a n g6 2 1 0 1 0,C h i n a; 收稿日期2 0 0 9-0 9-3 0; 修回日期 2 0 1 0-0 3-1 1 基金项目 国家自然科学基金资助项目(1 0 7 7 5 1 1 3) ; 西南科技大学核废物与环境安全国防重点学科实验室资助项目 作者简介 滕元成(1 9 6 4) , 男, 四川邻水人, 教授, 硕士, 无机非金属材料专业 2.B a o d i n g T i a n w e i S o l a r f i l m s C o.,L t d.,B a o d i n g0 7 1 0 5 1,C h i n a) A b s t r a c tT h e s y n r o c f o r m o f c o m p o u n d i n g m i n e r a l s o f z i r c o n o l i t e a n d s p h e n e d o p e d n e o d y m i u m w a s p r e p a r e d b y u s i n g z i r c o n,c a l c i u m c a r b o n a t e ,t i t a n i u m d i o x i d e,a l u m i - n a,n e o d y m i u m o x i d e a s r a w m a t e r i a l s a n d s o l i d p h a s e r e a c t i o n. T h e c h e m i c a l d u r a b i l i t y o f s y n r o c f o r m w a s r e s e a r c h e d b y m e a n s o f X- r a y d i f f r a c t i o n(X R D) ,b a c k s c a t t e r i n g s c a n n i n g e l e c t r o n m i c r o s c o p y (B S E) ,e n e r g y d i s p e r s i v e s p e c t r o s c o p y(E D S) ,f l u o r e s - c e n c e s p e c t r u m(F S)a n d s o o n. T h e r e s u l t s i n d i c a t e t h a t t h e c o m p o u n d i n g m i n e r a l s o f z i r c o n o l i t e a n d s p h e n e c a n d i s s o l v e c o mm e n d a b l y n e o d y m i u m,a n d i t s s y n r o c f o r m h a s a g o o d c h e m i c a l d u r a b i l i t y .T h e u n i t a r y a v e r a g e l e a c h i n g r a t e s o f n e o d y m i u m o f s a m p l e C Z 1 5-1 2 6 0,C Z A 1 5-1 2 6 0a n d C A 1 5-1 2 6 0a r e 1. 8 21 0 -4,1. 3 81 0-4,1. 4 8 1 0 -4 gm -2d-1, r e s p e c t i v e l y a t 9 0℃,t h e 4 2 n d d a y .T h e b e t t e r s i n t e r i n g t e m p e r a- t u r e o f s y n r o c f o r m i s 1 2 6 0℃. K e y w o r d ss p h e n e;z i r c o n o l i t e;f o r m;l e a c h i n g r a t e 高放废物(HLW) 是一种放射性强、 毒性 大、 半衰期长、 释热量多的特殊废物, 必须对其 进行安全固化处理与处置, 使之与生物圈充分、 可靠地隔离, 其隔离时间需超过1万年[ 1-2]。人 造岩石(S y n r o c) 具有优良的化学稳定性、 机械 稳定性、 热稳定性、 抗辐照稳定性, 且放射性核 素可固溶在稳定矿物的晶格中, 因此, 人造岩石 被认为是锕系核素理想的固化介质材料[ 3]。 钙钛锆石(C a Z r T i 2O7) 和榍石(C a T i S i O5) 具有优异的稳定性, 能够将锕系核素作为晶体 的组成部分固定在晶格中, 其人造岩石固化体 具有很好的长期安全性, 是人造岩石固化处理 HLW 理想的介质材料[ 4-9]。国内外对钙钛锆 石的制备、 稳定性评价、 固溶机制、 固化体的制 备 及 其 性 能 等 方 面 进 行 了 较 全 面 的 研 究[ 3,1 0-1 1], 对榍石及钙钛锆石、 榍石组合矿物的 研究报道很少。文献[ 9] 采用溶胶-凝胶法、 共 沉淀法和溶液燃烧法在1 0 0 0~1 2 0 0 ℃合成 了C a T i S i O5。文献[1 2-1 4] 采用简洁实用的固 相反应工艺, 研究了榍石及钙钛锆石、 榍石组合 矿物的合成及其模拟核素固化体的制备和性能。 本研究以Z r S i O4、T i O2、C a C O3为原料, 采 用固相反应制备掺钕钙钛锆石、 榍石组合矿物 固化体, 研究固化体的化学稳定性。 1 实验 1. 1 实验配方设计 锕系元素的晶体化学性质与价态相同、 离 子半径相近的稀土元素接近,N d 3+的离子半径 与 U 3+、 P u 3+、 Am 3+ 和 C m 3+ 等相近。参照国 内外相关研究工作的经验, 本文用 N d 3+来模拟 A n 3+( 三价锕系核素) 。在配方设计时, 采用考 虑电价补偿和不考虑电价补偿两种实验方案。 依据类质同像原理,N d 3+ 可被固溶在榍石 的C a 2+位以及钙钛锆石的C a2+位、 Z r 4+位, 选择 A l 3+进行电价补偿, A l 3+ 可占据钙钛锆石和榍 石的T i 4+位。根据文献[ 5] , 在设计配方时, 针 对 N d 3+在钙钛锆石晶体中的固溶设计了3种 固溶机制 1)N d 3+ 固溶在钙钛锆石的C a 2+ 位 和Z r 4+位的摩尔数各占5 0%, 理论上形成的固 溶体为 C a1-x/2N dxZ r1-x/2T i2O7; 2)当掺入 N d 为(x+y) / 2m o l时, y/4m o l的 N d 3+ 固溶在 Z r 4+位, ( x/2+y/4)m o l的N d 3+占据C a2+位, 引入x/2m o l 的 A l 3+ 置换 T i 4+ 以保持电价平 衡,形 成 的 固 溶 体 为C a 1-x/2-y/4N d(x+y) /2- Z r1-y/4A lx/2T i2-x/2O7;3)N d 3+固溶在 C a2+位, 引入与N d 3+等摩尔数的 A l 3+置换 T i 4+以补偿 电价, 形成的固溶体为C a1-xN dxZ r A lxT i1-xO7。 前期的研究[ 1 3]表明, 在未引入电价补偿离子 ( 如A l 3+) 时, N d 3+很难固溶在榍石中形成固溶 体(C a 1-3xN d2xT i S i O5) 。设计N d 3+ 在榍石晶 体中的固溶机制时, 引入 A l 3+作为电价补偿离 子, 形成的固溶体为C a 1-xN dxA lxT i1-xS i O5。 设计的实验配方的化学式为 配方C Zn(C a 1-x/2N dxZ r1-x/2T i2O7)∶ n(C a1-xN dxA lxT i1-xS i O5)=(2/ (2-x) )∶1, 取x=0. 1 5。 配方C Z An(C a 1 -x/2 -y/4N d(x+y) /2Z r1 -y/4A lx/2- T i2 -x/2O7)∶n(C a1 -xN dxA lxT i1 -xS i O5)= ( 4/ (4-y) )∶1 , 取 x=y=0. 1 5。 配方C An(C a 1-xN dxZ r A lxT i2-xO7)∶ n(C a1-xN dxA lxT i1-xS i O5=1∶1 , 取 x=0. 1 5。 配方 C Z、C Z A、 C A 中钙钛锆石固溶体与 榍石固溶体的摩尔比是根据Z r S i O4中Z r与S i 的摩尔比, 利用设计的 N d在钙钛锆石和榍石 中的固溶方式, 通过计算得到的。前期的研究 表明,N d在钙钛锆石、 榍石组合矿物中的最高 化学固容量为0. 2 5个结构单元, 即x=0. 2 5或 x=y=0. 2 5, 本研究选取的配方为x=0. 1 5或 x=y=0. 1 5。 1. 2 样品制备 实 验 采 用 硅 酸 锆 (Z r S i O 4) 、碳 酸 钙 (C a C O 3) 、 二氧化钛(T i O2) 、 氧化铝(A l2O3) 和 氧化钕(N d 2O3) 为原料。Z r S i O4产自澳大利 亚, 其平均粒径约 1μm, 硅酸锆质量分数为 9 5. 2%, 碳酸钙、 二氧化钛、 氧化铝和氧化钕均 为分析纯的化学试剂。实验的工艺流程为 硅 酸锆、 碳酸钙、 二氧化钛、 氧化铝、 氧化钕→配 料→细磨→预煅烧→压制成型→烧结→固化体 样品。实验配方和样品列于表1。 0811 原子能科学技术 第4 4卷 表1 实验配方和样品 T a b l e 1 F o r m u l a s a n d s a m p l e s 配方号配方化学式样品号烧结温度/℃ C Z n(C a0. 9 2 5N d0. 1 5Z r0. 9 2 5T i2O7)∶n(C a0. 8 5N d0. 1 5A l0. 1 5T i0. 8 5S i O5)=1. 0 8 1∶1C Z 1 5-1 2 0 0 1 2 0 0 C Z 1 5-1 2 3 0 1 2 3 0 C Z 1 5-1 2 6 0 1 2 6 0 C Z 1 5-1 2 9 0 1 2 9 0 C Z A n(C a0. 8 8 7 5N d0. 1 5Z r0. 9 6 2 5A l 0. 0 7 5T i1. 9 2 5O7)∶n(C a0. 8 5N d0. 1 5A l0. 1 5T i0. 8 5S i O5)=1. 0 3 9∶1C Z A 1 5-1 2 0 0 1 2 0 0 C Z A 1 5-1 2 3 0 1 2 3 0 C Z A 1 5-1 2 6 0 1 2 6 0 C Z A 1 5-1 2 9 0 1 2 9 0 C A n(C a0. 8 5N d0. 1 5Z r A l0. 1 5T i1. 8 5O7)∶n(C a0. 8 5N d0. 1 5A l0. 1 5T i0. 8 5S i O5)=1∶1C A 1 5-1 2 0 0 1 2 0 0 C A 1 5-1 2 3 0 1 2 3 0 C A 1 5-1 2 6 0 1 2 6 0 C A 1 5-1 2 9 0 1 2 9 0 1. 3 分析测试 采用日本理学电机公司D/m a xⅢA型X 衍射分 析 仪 对 样 品 进 行X射 线 衍 射 分 析 (X R D) 。用日立S -4 7 0 0型扫描电镜和I N C A E n e r g y 3 5 0型能谱仪分别对样品进行背散射 二次电子像(B S E) 和能谱( E D S) 分析。参照放 射性 废 物 固 化 体 长 期 浸 出 试 验 估 价 标 准 (G B 7 0 2 38 6 ) 和 MC C - 1 法 [1 5]测定固化体 中 N d的浸出率。用咪唑和丙氨酸作为络合 剂, 采用美国P E仪器公司的L S 5 5荧光光谱 仪, 测定浸出液中 N d 3+ 的浓度( 分析溶液 p H 为3 , 最大和最小激发波长分别为3 4 0n m 和 4 1 0n m) 。 2 结果分析与讨论 2. 1 固化体的烧结温度 采用阿基米德原理测定了 C Z、C Z A、C A 3个系列的密度, 实验结果示于图1。由图1可 知, 随着烧结温度的升高, 密度逐渐增大, 在 1 2 6 0℃达到最大值, 到1 2 9 0 ℃, 样品的密度 略有降低。这是由于过高的烧结温度使得玻璃 相增加, 玻璃相粘度下降, 小气孔汇集成较大气 孔, 样品出现一定程度的膨胀, 造成样品密度的 降低。因此,C Z、C Z A、 C A 3个配方的较佳烧 结温度为1 2 6 0℃。 2. 2 固化体的物相分析 在较 佳 烧 结 温 度 下 获 得 的C Z 1 5-1 2 6 0、 C Z A 1 5-1 2 6 0和C A 1 5-1 2 6 0样品, 其晶相均为 C a Z r T i2O7和C a T i S i O5, 仔细分析衍射峰的相 对强度, 3个样品中C a Z r T i2O7和C a T i S i O5的 相对含量差异不明显( 图2) 。这表明3个固化 体样品的晶相是C a Z r T i 2O7和 C a T i S i O5组合 矿物, 且掺入的 N d已固溶在组合矿物中, 形成 了C a Z r T i2O7和 C a T i S i O5的固溶体, 实现了配 方设计的预期目标。 图1 C Z、C Z A、 C A系列样品的密度 与烧结温度关系 F i g . 1 D e n s i t i e s v s . s t e r i n g t e m p e r a t u r e s o f s a m p l e C Z,C Z A a n d C A s e r i e s 1811 第1 0期 滕元成等 掺钕钙钛锆石、 榍石组合矿物固化体的浸出性能 样 品 C Z 1 5-1 2 6 0,C Z A 1 5-1 2 6 0 和 C A 1 5- 1 2 6 0的B S E照片示于图3。可见,3个样品均 为粒状或短柱状晶粒, 平均晶粒约为1μm, 无 明显玻璃相, 这与 X R D 的分析结果是一致的。 B S E表明,3个样品均由亮、 暗两种衬度的晶相 组成。结合 表 2 结 果表明, 亮 相 是 掺 N d 的 C a Z r T i2O7的固溶体, 暗相为掺 N d的C a T i S i O5 的固溶体。因C a Z r T i2O7和 C a T i S i O5的固溶体 是通过非均相固相反应形成的, 单个晶粒的组 成与设计 C a Z r T i2O7和 C a T i S i O5固溶体的组 成存在一定差异, 样品C Z A 1 5-1 2 6 0的E D S分 析结果与设计C a Z r T i 2O7和 C a T i S i O5固溶体 的 组 成 差 异 较 小,这 说 明 C a Z r T i2O7和 C a T i S i O5固溶N d的固溶机制是配方C Z A设 计的固溶机制,C a Z r T i 2O7固溶N d的固溶机制 与文献报道是一致的[ 5]。上 述分 析 进一 步 表 明 ,1 2 6 0 ℃烧结 获 得 的 样 品 是 固 溶N d的 C a Z r T i2O7、C a T i S i O5组合矿物固化体。 图2 样品C Z 1 5-1 2 6 0、C Z A 1 5-1 2 6 0 和C A 1 5-1 2 6 0的X R D谱 F i g . 2 X R D p a t t e r n s o f s a m p l e C Z 1 5-1 2 6 0, C Z A 1 5-1 2 6 0a n d C A 1 5-1 2 6 0 图3 样品C Z 1 5-1 2 6 0(a) 、C Z A 1 5-1 2 6 0(b ) 和 C A 1 5-1 2 6 0(c ) 的 B S E照片 F i g . 3 B S E o f s a m p l e C Z 1 5-1 2 6 0(a) ,C Z A 1 5-1 2 6 0(b)a n d C A 1 5-1 2 6 0(c) 表2 样品C Z 1 5-1 2 6 0、C Z A 1 5-1 2 6 0、C A 1 5-1 2 6 0的E D S分析结果 T a b l e 2 E D S r e s u l t s o f s a m p l e C Z 1 5-1 2 6 0,C Z A 1 5-1 2 6 0a n d C A 1 5-1 2 6 0 样品物相指标化学式 w/% A l S i Z r C a T i N d C Z 1 5-1 2 6 0 榍石 E D S C a0. 9 1 5N d0. 1 1 4A l0. 1 2 9Z r0. 1 0 0T i0. 8 6 5S i0. 8 9 6O52. 6 3 1 9. 0 0 6. 8 6 2 7. 7 1 3 1. 4 1 1 2. 3 9 配方C a0. 8 5N d0. 1 5A l0. 1 5T i0. 8 5S i O54. 1 2 2 1. 3 7 0 2 4. 4 3 2 9. 3 1 2 0. 7 6 钙钛锆石 E D S C a1. 0 8 1N d0. 1 4 3A l0. 1 1 6Z r0. 4 4 9T i1. 6 7 6S i0. 6 4 0O7 1. 5 2 8. 6 9 1 9. 8 1 2 0. 9 7 3 9. 0 1 9. 9 9 配方C a0. 9 2 5N d0. 1 5Z r0. 9 2 5T i2O7 0 0 3 1. 9 2 1 4. 0 3 4 2. 1 1 1 1. 9 3 C Z A 1 5-1 2 6 0 榍石E D S C a0. 8 4 5N d0. 1 5 5A l 0. 1 8 6Z r0. 0 7 6T i0. 8 1 3S i0. 9 3 3O53. 7 7 1 9. 6 3 5. 2 1 2 5. 3 7 2 9. 2 9 1 6. 7 3 配方C a0. 8 5N d0. 1 5A l0. 1 5T i0. 8 5S i O5 4. 1 2 2 1. 3 7 0 2 4. 4 3 2 9. 3 1 2 0. 7 6 钙钛锆石E D S C a0. 7 1 2N d0. 1 5 1A l0. 1 3 8Z r0. 8 7 8T i1. 6 5 3S i0. 3 9 7O71. 6 7 4. 9 5 3 5. 6 1 1 2. 7 0 3 5. 3 7 1 0. 5 3 配方C a0. 8 8 7 5N d0. 1 5Z r0. 9 6 2 5A l0. 0 7 5T i1. 9 2 5O7 1 1. 1 2 0 3 5. 7 9 1 4. 0 8 3 7. 7 6 1 1. 2 6 C A 1 5-1 2 6 0 榍石 E D S C a0. 9 0 4N d0. 0 7 9A l0. 1 0 3Z r0. 0 8 9T i0. 9 7 2S i0. 8 5 1O52. 1 6 1 8. 4 8 6. 3 0 2 8. 0 6 3 6. 2 0 8. 8 0 配方C a0. 8 5N d0. 1 5A l0. 1 5T i0. 8 5S i O54. 1 2 2 1. 3 7 0 2 4. 4 3 2 9. 3 1 2 0. 7 6 钙钛锆石 E D S C a1. 1 3 5N d0. 1 2 1A l0. 1 0 7Z r0. 4 4 3T i1. 5 3 9S i0. 7 8 0O7 1. 4 3 1 0. 8 3 1 9. 9 7 2 2. 5 1 3 6. 6 3 8. 6 3 配方C a0. 8 5N d0. 1 5Z r A l0. 1 5T i1. 8 5O7 1. 2 3 7. 6 2 1 8. 3 6 2 4. 9 3 4 0. 2 1 7. 6 4 2811 原子能科学技术 第4 4卷 2. 3 固化体的化学稳定性 浸出试验固化体样品的尺寸为2 5mm 2 6. 5 mm,C Z 1 5-1 2 6 0、C Z A 1 5-1 2 6 0 和 C A 1 5- 1 2 6 0样品各取两个, 浸出温度为9 0 ℃。浸出 试验结果列于表3和4。 表3 固化体中 N d的浸出率 T a b l e 3 L e a c h i n g r a t e o f N d i n s y n r o c f o r m s 浸出 天数 3组样品中 N d的浸出率/ (n md-1) C Z 1 5-1 2 6 0C Z A 1 5-1 2 6 0C A 1 5-1 2 6 0 1 7. 2 6. 9 6. 2 7 5. 8 6 5. 7 6. 3 3 2. 2 2. 5 2. 3 0 2. 1 8 2. 6 2. 9 7 0. 5 4 0. 6 2 0. 4 5 0. 5 1 0. 4 0 0. 3 8 1 0 0. 4 0 0. 3 7 0. 3 9 0. 4 1 0. 3 6 0. 3 3 1 4 0. 3 1 0. 3 0 0. 2 4 0. 2 0 0. 2 7 0. 2 6 2 1 0. 1 8 0. 1 9 0. 2 3 0. 1 9 0. 1 6 0. 1 5 2 8 0. 1 9 0. 1 8 0. 1 3 0. 1 2 0. 1 5 0. 1 5 3 5 0. 1 7 0. 1 7 0. 1 2 0. 1 2 0. 1 4 0. 1 4 4 2 0. 1 6 0. 1 6 0. 1 2 0. 1 1 0. 1 3 0. 1 3 表4 固化体中N d的归一化浸出率 T a b l e 4 U n i t a r y l e a c h i n g r a t e o f N d i n s y n r o c f o r m s 浸出 天数 1 0 4归一化浸出率/ ( gm-2d -1) C Z 1 5-1 2 6 0C Z A 1 5-1 2 6 0C A 1 5-1 2 6 0 1 7 9. 5 7 8. 8 5 8. 9 6 0. 2 6 3. 7 6 4. 5 3 3 0. 1 2 3 2. 4 0 2 4. 4 2 9. 0 3 8. 6 3 6. 2 7 1 1. 1 2 1 2. 5 1 1 0. 9 1 1. 0 1 2. 5 7 1 2. 6 3 1 0 5. 3 5 5. 8 6 4. 8 8 4. 9 5 5. 2 1 5. 2 5 1 4 3. 0 2 3. 1 2 2. 8 7 2. 7 9 2. 9 2 2. 9 8 2 1 2. 2 2 2. 2 8 1. 8 2 1. 7 4 1. 8 5 1. 9 7 2 8 1. 9 8 1. 9 4 1. 6 4 1. 5 7 1. 6 4 1. 4 5 3 5 1. 8 8 1. 9 0 1. 6 2 1. 5 2 1. 6 0 1. 4 2 4 2 1. 8 0 1. 8 4 1. 4 0 1. 3 6 1. 5 6 1. 3 9 分析表3和4可知, 在3组6个样品中, N d的 浸 出 率、 归 一 化 浸 出 率 差 异 很 小, 与 C Z 1 5-1 2 6 0样品相比,C Z A 1 5-1 2 6 0、C A 1 5-1 2 6 0 的浸出率和归一化浸出率略低, 这表明C Z 1 5- 1 2 6 0、C Z A 1 5-1 2 6 0和C A 1 5-1 2 6 0对N d的 固 溶情 况 及 其 化 学 稳 定 性 无 明 显 差 异。尽 管 C Z 1 5、C Z A 1 5、C A 1 5 3个配方不同, 但差异不 大,C a Z r T i 2O7和 C a T i S i O5固溶 N d的固溶机 制符合 C Z A 配方的设计思路,C A 1 5 配方与 C Z A 1 5配方最接近, 因此, 样品 C Z A 1 5-1 2 6 0、 C A 1 5-1 2 6 0的浸出率和归一化浸出率略低。随 着浸出时间的增加, 固化体样品的浸出率和归 一化浸出率逐渐降低, 2 8d以后, 趋于稳定并 保持在一较低水平, 符合固化体元素浸出率的 一 般 规 律。4 2 d,C Z 1 5 -1 2 6 0、C Z A 1 5-1 2 6 0、 C A 1 5-1 2 6 0的 浸 出 率 分 别 为0. 1 6、0. 1 1 5、 0. 1 3n md -1, 平均浸出率为0. 1 3 5n md-1; 3组样品的归一化浸出率分别为1. 8 21 0 -4、 1. 3 81 0 -4、 1. 4 81 0 -4 gm -2d-1, 平均归 一化浸出率为1 . 4 81 0 -4 gm-2d-1。综上 所述, 掺钕钙钛锆石、 榍石组合矿物固化体具有 良好的化学稳定性, 能够满足HLW固化体化 学稳定性的要求。 3 结论 1)以Z r S i O4、T i O2、C a C O3为主要原料, 采 用固相反应和采用常压烧结工艺, 可获得掺钕 钙钛锆石、 榍石组合矿物固化体。 2)掺钕钙钛锆石、 榍石组合矿物固化体具 有良 好 的 化 学 稳 定 性,C Z 1 5 -1 2 6 0、C Z A 1 5- 1 2 6 0、C A 1 5-1 2 6 0样品4 2d的平均归一化浸出 率分别 是1. 8 21 0 -4、 1. 3 81 0 -4、 1. 4 8 1 0 -4 gm -2d-1。 3)C a Z r T i2O7和C a T i S i O5固溶 N d的固溶 机制符合C Z A配方的设计思想。 4)掺钕钙钛锆石、 榍石组合矿物固化体的 较佳烧结温度为1 2 6 0℃。 参考文献 [1] 杨建文, 罗上庚, 李宝军, 等.富烧绿石人造岩石 固化模拟锕系废物[J].原子能科学技术, 2 0 0 1, 3 5( 增刊) 1 0 4-1 0 9. 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