固定含汞废物的方法与流程

本发明涉及固定含汞废物的领域，含汞废物也称为汞废物。

更具体地，本发明涉及一种固定含汞废物的方法，该方法包括通过沉淀为具有式hgs且在下文中简称为“硫化汞”的硫化汞(ii)形式来使该汞稳定化，然后通过胶结作用即通过将包含由此获得的硫化汞的废物包封在水泥基质中进行包封。

本发明特别应用于固定源自核设施并因此被放射性元素污染或可能被放射性元素污染的汞废物。

然而，不言而喻，本发明能够有效地用于固定任何汞废物，无论其来源如何。

背景技术：

汞是一种有毒金属，在正常的温度和压力条件下呈液态。它是一种非常易挥发的元素，通过形成蒸气容易在环境温度下蒸发，所述蒸汽都是更有害的无色无味物质。

汞存在于许多设备中，例如电池、蓄电池、荧光灯管、和低能量灯泡(或紧凑型荧光灯泡)，这些设备特别用于核设施，在这种情况下它与核废料有关。它还在化学工业中用作电解槽中的液体阴极。最后，它用于制造金属汞合金，特别是牙科用汞合金。

根据2006年6月28日第2006－739号关于放射性物质和废物可持续管理的法律规定建立的管理放射性材料和废物法国国家计划(pngmdr)，构成废物的一部分的汞和汞废物与石棉废物、有机流体和油类一起构成的废物目前还没有废物管理链，也就是说，目前还没有废物处理链。

考虑到汞的上述毒性和挥发性，直接储存或焚烧汞和汞废物不是可以设想的选择。

这就是为什么提出了旨在降低环境中汞流动性的工艺和方法。

这些固定方法基本上旨在防止汞通过挥发释放到大气中，并通过浸出进入地下或土壤中。

固定方法是汞齐化、稳定化和包封。

汞齐化是通过汞溶解在另一种金属中以形成汞齐或半固态合金来物理固定汞。因此，例如，专利us6,312,499(下文称为参考文献[1])提出了与铜的汞齐化，汞齐中的汞按质量计最小量为50％。

该技术的问题在于它不会降低汞挥发和浸出的风险。因此，在汞齐化之后必须进行包封，例如在专利申请us2008/0234529(下文称为参考文献[2])中描述的在水泥基质中，在这种情况下，汞即使齐化，也易于在任何温度升高的作用下挥发，例如由用于包封的水泥水合引起的温度升高。

稳定化是通过将汞与合适的化学物质组合来化学固定汞。文献中最常提出的汞的稳定化是由诱导汞与硫反应以形成硫化汞构成的方法。

因此，已经提出了通过干法的稳定化方法和通过湿法的稳定化方法。

通过干法的稳定化方法是，例如，在专利申请ep1751775、ep2072467和ep2476649(下文分别称为参考文献[3]、[4]和[5])中描述的那些。这些方法具有共同的工艺，其中在具有特定结构的反应器(参考文献[3])、混合器(参考文献[4])或行星式球磨机(参考文献[5])中诱导汞与固态硫反应，并产生一种产品，该产品含有颜色为黑色的通常称为“黑辰砂”的β形式结晶的硫化汞，掺和有硫(参考文献[3]和[5])或掺和有颜色为红色的通常称为“朱砂”的α形式结晶的硫化汞(参考文献[4])。

通过湿法的稳定化方法在于，将汞溶解在诸如硝酸或盐酸的浓强酸中，并向所得溶液中加入诸如硫化钠、硫化钾或硫化铵的硫源，以便导致黑辰砂形式的汞沉淀。s.chiriki(schriftendesforschungszentrumsjülich-reiheenergieundumwelt/energyandenvironment2010，67，151页，下文称为参考文献[6])描述了这种方法。

根据该参考文献中提出的结果，湿稳定化技术似乎具有易于实施的优点，特别是可以分批工作和从而限制了要沉淀的汞量——这在安全性方面是有利的——以及导致汞/硫反应迅速而完整。

另一方面，该技术产生大量含水、酸性和汞污染的流出物。此外，气态硫化氢，它是一种气体，一方面它是危险的，另一方面，在气态硫化氢形成和通向大气的过程中可以带出人们可能也想要稳定化的其它元素，气态硫化氢会在这种稳定化过程中释放出来。

包封是通过截留在不可渗透的基质内来物理固定汞。

对于汞的包封，已经研究了多种类型的基质，特别是包括基于波特兰水泥或磷酸镁水泥的水泥基质和硫基聚合物基质。

这些研究表明，胶结过程是汞的物理固定的一个重要途径，因为它可以获得低于允许的监管阈值的浸出水平，条件是汞已经预先稳定化，特别是变为硫化汞(c.r.cheeseman等，wastemanagement1993,13(8)，545-552，下文称为参考文献[7]，w.p.hamilton和a.r.bowers，wastemanagement1997,17(1)，25-32，下文称为参考文献[8])或通过吸附在捕集器诸如活性炭(j.zhang和p.bishop，journalofhazardousmaterials2002,92(2)，199-212，以下称参考文献[9])或具有硫醇官能团的沸石(x.y.zhang等，journalofhazardousmaterials2009,168(2-3)，1575-1580，下文称参考文献[10])上。

最近，m.b.ullah报道了通过与硫代硫酸钠反应以硫化汞的形式使汞稳定化的测试结果(英国哥伦比亚大学2012年应用科学硕士论文，73页，以下称参考文献[11])。这些结果表明，汞仅与硫代硫酸钠非常部分地反应，其ph值从6到12。因此，在与其反应9天后，ph从6到10，仅有10至15％的汞被硫代硫酸钠攻击。在ph12时结果更好，但是在反应8天后，与硫代硫酸钠反应的汞比率仅为50％。根据这些所报道的测试的作者，硫代硫酸钠对汞的部分攻击会导致残留汞表面上的黑辰砂沉淀，其具有防止这种攻击完全的效果。无论如何，他总结说，硫代硫酸钠完全稳定化汞是不可能的(参见参考文献[11]的第35和52页)。

然而，在他们开发固定汞废物的方法的工作中，发明人发现，与参考文献[11]所教导的相反，如果该反应在碱金属硫化物存在下进行，通过在碱性水性介质中，特别是在约11-12的ph下，诱导汞与硫代硫酸盐反应，可以以定量产率和与工业规模的实施相容的时间以硫化汞的形式沉淀汞。

因此，可以通过使用硫化汞的湿法完全稳定化汞废物中存在的汞，而不产生硫化氢。

本发明人还发现，由此获得的硫化汞在水泥浆中的包埋对这些水泥浆的水合作用以及由其硬化产生的材料的机械性能几乎没有影响，这允许这种硫化汞在水泥基质中高度包封，并因此，对于给定体积的汞废物，允许获得数量减少的包装包裹。

因此，本发明基于这些发现。

技术实现要素：

本发明涉及一种固定含汞废物的方法，该方法包括：

-通过汞沉淀为硫化汞(ii)，使废物中存在的汞稳定化；然后

-通过胶结包封废物，所述胶结包括将废物包埋在通过将包含选自水硬性水泥、碱活化水泥和酸活化水泥的至少一种粘合剂的粉末的组合物与水性混合溶液拌和得到的水泥浆中，然后硬化水泥浆；

并且其特征在于，汞沉淀为硫化汞(ii)是通过在搅拌下以及在碱金属硫化物存在下使汞与硫代硫酸盐在碱性水性介质中反应获得的，在水介质中硫代硫酸盐与汞的摩尔比至少等于1。

因此，根据本发明，通过包括两个相继步骤的方法固定包含汞的废物，两个相继步骤即：

-通过沉淀为硫化汞的形式来使该废物所含的汞稳定化的步骤，该沉淀具有的特征在于，该沉淀是在碱性介质中通过在碱金属硫化物存在下使汞与硫代硫酸盐反应进行的；和

–将含有因此在水泥基质中沉淀的硫化汞的废物包封或包装的步骤(术语“包封”和“包装”在本发明的范围被认为是等同的)。

根据本发明，汞的稳定化优选包括：

-在搅拌下将废物分散在硫代硫酸盐水溶液中并在搅拌下保持所得悬浮液直至其最初为7至8的ph随hg(s2o3)和hg(s2o3)2^2-型化合物的形成而自发增加，达到至少等于11的值；然后

-在搅拌下将分馏或不分馏的碱金属硫化物，优选以固体形式，加入悬浮液中，并在搅拌下保持悬浮液直至所有汞已经沉淀为硫化汞。

尽管硫代硫酸盐与废物中存在的汞的摩尔比只要它至少等于1就对沉淀的持续时间和产率几乎没有影响，但优选的是硫代硫酸盐与废物中存在的汞的摩尔比等于或大于2，通常在2至3之间，例如为2.5。

关于碱金属硫化物与废物中存在的汞的摩尔比，其优选至多等于1，更优选地，小于0.5，通常在0.1和0.3之间，例如为0.2。

用于沉淀的硫代硫酸盐有利地是碱金属的硫代硫酸盐，更优选地，硫代硫酸钠(na2s2o3)或硫代硫酸钾(k2s2o3)，优选以水合形式使用它们。

然而，不言而喻，其它硫代硫酸盐也具有使用能力，只要它们是可溶于水的(这例如是硫代硫酸镁mg2s2o3和硫代硫酸铵(nh4)2s2o3的情况)以及它们的阳离子(无论是金属的还是其它的)都不会干扰溶液中的其它离子而导致不希望的化合物的沉淀。

至于用于沉淀的碱金属硫化物，其有利地是硫化钠(na2s)或硫化钾(k2s)，它们也优选以水合形式使用。

在本发明方法的一个优选实施方案中，汞的稳定化包括：

-在搅拌下将废物分散在硫代硫酸钠或硫代硫酸钾的水溶液中，硫代硫酸盐与废物中存在的汞的摩尔比为2至3，例如2.5，并将所得悬浮液在搅拌下保持10小时至48小时，例如24小时；

-在搅拌下向悬浮液中加入第一量的固体形式的硫化钠或硫化钾，该第一量使得硫化物与汞的摩尔比为0.05至0.15，例如0.1，并将悬浮液在搅拌下保持10小时至48小时，例如24小时；然后

-在搅拌下向悬浮液中加入第二量的固体形式的硫化钠或硫化钾，该量使得硫化物与汞的摩尔比为0.05至0.15，例如0.1，并将悬浮液在搅拌下保持48小时至96小时，例如72小时。

如前所述，用于胶结的粘合剂可以首先选自水硬性水泥。

术语“水硬性水泥”，指水泥的硬化是全部或部分熟料即由石灰石和粘土的混合物烧制产生的产物构成的精细研磨材料通过水水合的结果。因此，术语“水硬性水泥”不包括所谓的“地质聚合物”水泥，“地质聚合物”水泥的硬化是在碱性溶液中不含熟料的精细研磨的铝硅酸盐材料的缩聚反应，也不包括这样的水泥：其硬化是这些水泥的组成材料与酸性或碱性溶液之间发生化学反应的结果(镁水泥、碱活化炉渣等)。

当粘合剂选自水硬性水泥时，其可特别选自：

-由欧洲标准nfen197-1分类为“cemi”的水泥，也称为“波特兰水泥”，其包含按质量计至少95％的熟料和按质量计至多5％的次要成分；

-通过上述标准分类为“cemii”的水泥，也称为“波特兰复合水泥”，其包含按质量计至少65％的熟料，按质量计至多35％的选自高炉矿渣、硅粉、天然火山灰、煅烧天然火山灰、钙质或硅质粉煤灰、煅烧页岩或石灰石的组分，以及按质量计至多5％的次要成分；

-通过上述标准分类为“cemiii”的水泥，也称为“高炉水泥”，其包含按质量计5％至64％的熟料，按质量计36％至95％的高炉矿渣和按质量计至多5％的次要成分；

-通过上述标准分类为“cemiv”的水泥，也称为“火山灰水泥”，其包含按质量计45％至89％的熟料，按质量计11％至55％的选自硅粉、天然火山灰、煅烧天然火山灰、钙质或硅质粉煤灰的组分，和按质量计至多5％的次要成分；和

-通过上述标准分类为“cemv”的水泥，也称为“复合水泥”，其包含按质量计20％至64％的熟料，按质量计18％至50％的高炉矿渣，按质量计18％至50％的粉煤灰，和按质量计至多为5％的次要成分。

这些水泥尤其可从lafarge，holcim，heidelbergcement，cemex，italcementi及其子公司calcia获得。

粘合剂也可选自碱活化水泥，并尤其选自玻璃化高炉矿渣，在这种情况下，它可以是在高炉中来自铸铁生产的并或者通过在水下玻璃化(颗粒状矿渣)或者通过空气玻璃化或“制粒”(造粒炉渣)获得的任何炉渣。这种类型的炉渣通常由按质量计38％至48％的氧化钙(cao)、按质量计29％至41％的二氧化硅(sio2)、按质量计9％至18％的氧化铝(al2o3)、按质量计1％至9％的氧化镁(mgo)、和按质量计至多3％的次要成分构成。作为这种炉渣的例子，可以提及由ecocem公司生产的磨碎的粒状高炉矿渣。

粘合剂也可以选自酸活化的水泥，并且尤其选自磷酸镁水泥，即由氧化镁源(即在氧化态+ii中)和可溶于水的磷酸盐源构成的水泥，该氧化镁源通常是在高温下煅烧(“硬烧”或“死烧”型)的纯的或是具有sio2、cao、fe2o3、alo3等杂质的氧化镁(mgo)，该磷酸盐源通常是磷酸盐。

可用于本发明的磷酸镁水泥可以是本领域技术人员已知的任何磷酸镁水泥。但是，这种水泥优选由以下构成：

-氧化镁，诸如由richardbakerharrison公司在产品标号dbm90和dbm95下销售的那些；和

-磷酸盐，诸如磷酸铵((nh4)3po4)、磷酸氢二铵((nh4)2hpo4)、磷酸二氢铵(nh4h2po4)、多磷酸铵((nh4)3hp2o7)、磷酸铝(alpo4)、磷酸氢铝(al2(hpo4)3)、磷酸二氢铝(al(h2po4)3)、磷酸钠(na3po4)、磷酸氢钠(na2hpo4)、磷酸二氢钠(nah2po4)、磷酸钾(k3po4)、磷酸氢钾(k2hpo4)、磷酸二氢钾(kh2po4)等，优选磷酸二氢钾，

并且，mg/p摩尔比优选在1至12之间，更优选在5至10之间。

最后，粘合剂也可以由一种或多种水硬性水泥和/或一种或多种碱活化水泥的混合物构成。

根据本发明，粘合剂有利地选自cemi、cemii、cemiii、cemv水泥、玻璃化高炉矿渣、它们的混合物、和磷酸镁水泥，并且更优选选自cemi水泥和磷酸镁水泥。

根据粘合剂的性质(水硬性水泥、碱活化水泥或酸活化水泥)，水性混合溶液可以是ph中性、碱性(在这种情况下，该溶液优选包含氢氧化钠或氢氧化钾类型强碱，优选浓度至少为1mol/l)或酸性(在这种情况下，该溶液优选包含磷酸盐，例如前面提到的那些)。

除了包括粘合剂粉末和水性混合溶液之外，根据希望赋予水泥浆的可操作性、凝固和/或硬化的性质，该组合物还可以包含至少一种添加剂，选自增塑剂(减水剂或不减水剂)、超塑化剂、缓凝剂和结合多种效果的化合物例如超塑化剂/缓凝剂。

特别地，该组合物可包含超塑化剂和/或缓凝剂。

可能合适的超增塑剂尤其是聚萘磺酸盐类型的高减水超增塑剂，例如可从basf公司以产品标号pozzolith^tm400n获得的超增塑剂，而可能适合的缓凝剂尤其是氢氟酸(hf)及特别是其盐(例如氟化钠)、磷酸(h3po4)及其盐(例如磷酸钠)、硼酸(h3bo3)及其盐(例如硼砂型硼酸钠))、柠檬酸及其盐(例如柠檬酸钠)、苹果酸及其盐(例如苹果酸钠)、酒石酸及其盐(例如酒石酸钠)、碳酸钠(na2co3)和葡萄糖酸钠。

当组合物包含超增塑剂时，后者优选按质量计不超过该组合物总质量的4.5％，而当组合物包含缓凝剂，特别是柠檬酸或其盐时，后者优选按质量计不超过所述组合物总质量的3.5％。

该组合物可另外包含沙子，例如由sibelco公司以产品标号cv32销售的沙子类型，在这种情况下，沙子/粘合剂质量比可达到6。

该组合物通常具有e/l比(即组合物中存在的水和粘合剂之间的质量比)，范围为0.1至1，优选0.2至0.6，更优选0.35至0.55。

根据本发明，汞的稳定化和废物的包封可以在相同的容器或“包装容器”(例如桶型容器)中进行，在这种情况下，废物的包封包括：

-将粘合剂和水性混合溶液一起或分别引入容器中，在该容器中进行稳定化汞，并同时或相继地将废物与粘合剂和水性混合溶液混合，例如通过带有一个或多个叶片的搅拌系统，直到获得均匀的包埋；然后

-硬化容器中的水泥浆。

如果提供添加剂和/或沙子，它们可以与粘合剂同时引入容器中，或者如果添加剂可溶于水中，则以溶解在水性混合溶液中的形式引入容器中。

作为替代方案，汞的稳定化可以在第一容器中进行，并且废物的包封在第二容器或“包装容器”中进行。

因此，可以采用多种方式进行包封。

因此，例如，首先，废物的包封可以包括：

-将粘合剂和水性混合溶液引入第二容器中并将其混合，例如通过具有一个或多个叶片的搅拌系统，直至获得均匀的水泥浆；

-将废物引入第二容器中，同时或相继地将水泥浆和废物在第二容器中混合，例如通过具有一个或多个叶片的搅拌系统，直到获得均匀的包埋；然后

-在第二个容器中硬化水泥浆。

在这种情况下，如果提供添加剂和/或沙子，则优选将它们与粘合剂和水性混合溶液同时引入第二容器中。

其次，废物的包封可以包括：

-将粘合剂和废物引入第二容器中并将其混合，例如通过具有一个或多个叶片的搅拌系统，直至获得均匀的混合物；

-将水性混合溶液引入第二容器中并将粘合剂/废物混合物与该水性混合溶液混合，例如通过具有一个或多个叶片的搅拌系统，直至获得均匀的包埋；然后

-硬化水泥浆。

在这种情况下，如果提供添加剂和/或沙子，则可以将它们与粘合剂同时引入容器中，或者如果添加剂可溶于水中，则以溶解在水性混合溶液中的形式引入容器中。

在这两种情况下，废物可以以两种形式引入第二个容器：

–或者以废物恰好在稳定化结束时的形式，即悬浮在已发生稳定化的水性介质中，在这种情况下，通过悬浮液提供给粘合剂的水量应在上述e/l比中考虑到；

-或者以废物先前已经从已经进行稳定化的水性介质中释放的形式，例如通过过滤和在需要时的脱水，在这种情况下该方法在汞的稳定化和废物的包封之间另外包括将废物从汞已经进行稳定化的水介质中分离出来。

根据本发明，水泥浆中包埋的废物的质量可占废物和该浆形成的整体质量的5-70％。

水泥浆的硬化例如可以通过在环境温度和受控的湿度测量条件下包装容器的储存来进行。

该容器在包埋和硬化之间或硬化之后是气密密封的。

废物可能是任何含汞的废物，尤其可能是泥土、瓦砾(例如，源于拆除含汞设施)、污泥(例如，源自卤素化学)、技术性汞废物，即由废旧设备组成，比如废物包括含汞电池(纽扣电池、棒状电池等)、蓄电池、荧光灯管、低能耗灯泡、水银温度计、水银气压计、水银血压计、管道、吸收剂、电子卡等，甚至是不同类型的汞混合物的混合物。

废物中存在的汞在稳定化之前可以呈现很多形式：因此，它可以涉及处于金属状态的汞(即氧化态0)，也称为“元素汞”；正汞或亚汞的无机化合物形式的汞，如hg2cl2或甘汞、hg2o、hgcl2、hg(oh)2、hgo、hgso4、hgno3、hg(sh)2、hgohsh、hgohcl、hgclsh等；或有机汞化合物形式的汞，如单甲基汞化合物ch3hg⁺x^-(其中x^-代表任何阴离子，例如cl^-或no3^-)，通常称为通用术语“甲基汞”，或单乙基汞化合物c2h5hg⁺x^-(其中x^-代表任何阴离子，例如cl^-或no3^-)，通常称为通用术语“乙基汞”。

优选地，废物来自一个或多个核设施。

更优选地，废物包含金属状态的汞。

根据待处理废物的性质和尺寸，该方法另外包括减小废物尺寸的初步处理，例如，诸如破碎、碎裂或类似类型的机械处理。

除了前面提到的优点(呈硫化汞的汞的定量稳定化，不存在h2s的产生，高包封率)之外，本发明的方法还具有其它优点，特别是：

-实施的简单性；

-没有产生酸性含水流出物；

-使用商业上容易获得且廉价的试剂；

-低能耗；和

-获得的包装满足如国家放射性废物管理机构(andra)所规定的包含受放射性元素污染或可能受到放射性元素污染的汞的包装的可接受规范，特别是在汞的浸出方面(如下文实施例所示))。

本发明方法的其它特征和优点将从随后的附加描述中得出，该附加描述涉及实施两个步骤的实施例-稳定化和通过胶结作用的包封-它也包括由此获得的硫化汞的性质和由该硫化汞在水泥基质中包封产生的材料。

不言而喻，该附加描述仅作为本发明的主题的示意而提供，并且决不应被解释为对该主题的限制。

附图说明

图1说明了在实施本发明方法的一实施例中获得的硫化汞的x射线衍射图。

图2显示了基于波特兰水泥cemi的砂浆的标记为q并以j/g表示的反应热(或水合热)随标记为t并以小时表示的时间的演变，有或没有添加实施本发明方法的一实施例中获得的硫化汞；在该图中，标记为a和b的曲线对应于分别加入了按质量计10％和20％的这种硫化汞的两种砂浆，而标记为c的曲线对应于不含所述硫化汞的砂浆。

图3说明了基于磷酸镁水泥的砂浆的以j/g表示的反应热(或水合热)随标记为t并以小时表示的时间的演变，有或没有添加在实施本发明方法的一实施例中获得的硫化汞；在该图中，表示为a和b的曲线对应于其中分别加入了按质量计10％和20％的这种硫化汞的两种砂浆，而表示为c的曲线对应于不含所述硫化汞的砂浆。

图4说明了砂浆硬化产生的材料的标记为r并以mpa表示的抗压强度随这些砂浆中以％表示的硫化汞质量含量的演变，所述硫化汞是在实施本发明方法的一实施例中获得的；在该图中，符号◆对应于基于波特兰水泥cemi的砂浆硬化得到的材料，而符号■对应于基于磷酸镁水泥的砂浆硬化得到的材料。

图5显示了由砂浆硬化产生的材料的标记为r并以mpa表示的抗弯强度与这些砂浆中以％表示的硫化汞质量含量的演变，硫化汞是在实施本发明方法的一个实施例中获得的；在该图中，符号◆对应于基于波特兰水泥cemi的砂浆硬化得到的材料，而符号■对应于基于磷酸镁水泥的砂浆硬化得到的材料。

具体实施方式

实施例1：在硫代硫酸钠/硫化钠的碱性水性介质中将汞沉淀为硫化汞

在环境温度(21±2℃)下，在搅拌下，通过将6g的五水合硫代硫酸钠na2s2o3·5h2o溶解在50ml去离子水中，然后向该溶液中加入2.04g的金属汞hg(0)，制备硫代硫酸钠水溶液。汞以小液滴的形式分散在该溶液中。

搅拌2-3小时后，溶液变为灰色，其在加入汞之前为7-8的ph值增加直至达到11-12的值。这些改变是由于在反应介质中形成了hg(s2o3)和/或hg(s2o3)2^2-型硫代硫酸汞。

分别搅拌24小时和48小时后，向溶液中加入0.20g硫化钠na2s·xh2o，即总量为0.40g。

搅拌120小时后，过滤红色的溶液，以回收分散在该溶液中的所有的固相。

对该固相进行x射线衍射分析(drx)。得到的衍射图如图1所示，表明该固相由表示为α-hgs的以α或朱砂形式结晶的硫化汞颗粒构成，其比表示为β–hgs的以β或黑辰砂形式结晶的硫化汞更稳定。

此外，这些颗粒的光学显微镜观察显示它们测量为5至10μm。

实施例2：在水泥基质中包封α-hgs硫化汞

将上述实施例1中得到的硫化汞包封在通过硬化分别为m1和m2的两种类型的砂浆得到的水泥基质中，m1和m2的两种类型的砂浆组成如下表i所示。

表i

*e/l＝质量比水/(mgo+kh2po4+硼砂)

为了做到这一点，将硫化汞以按质量计相对于砂浆的总质量10％或20％的水平加入到砂浆固体组分的混合物中，然后，在均质化后，加入混合水。砂浆的混合根据现行标准中规定的规则进行，以制备用于测量机械阻力的典型标准砂浆。

下面表2显示了因此加入硫化汞的砂浆的凝固时间，如根据标准en196-3+a1(测试水泥的方法，第3部分：凝固时间和稳定性的测定)通过维卡尺所测定，以及水合过程中达到的最高温度，如根据标准en196-9(测试水泥的方法，第9部分：水合热-半绝热法)在langavant半绝热条件下确定。

作为比较，在该表中还示出了对于没有α-hgs硫化汞的砂浆m1和m2获得的维卡凝固时间和最大水合温度。

表ii

此外，图2和图3显示了各种砂浆的标记为q并以j/g表示的反应热(或水合热)随标记为t并以小时表示时间的演变，图2对应于砂浆m1(曲线c)，m1+10％的α-hgs(曲线a)和m1+20％的α-hgs(曲线b)，图3对应于砂浆m2(曲线c)，m2+10％的α-hgs(曲线a)和m2+20％的α-hgs(曲线b)。

表2和图2和图3显示，对于给定类型的砂浆(m1或m2)，在砂浆中添加α-hgs硫化汞基本上不会改变该砂浆的凝结时间或在水化过程中经历的升温。

砂浆m1，m1+10％的α-hgs，m1+20％的α-hgs，m2，m2+10％的α-hgs，以及m2+20％的α-hgs硬化所得到的材料根据标准nfen196-1(测试水泥的方法，第1部分：机械强度的测定)进行抗压强度和抗弯强度试验。

抗压强度试验的结果如图4所示，而抗弯强度试验的结果如图5所示。在这些图中，它们显示了获得的标记为q并以mpa表示的强度，作为砂浆的以％表示的α-hgs硫化汞质量含量的函数，符号◆对应于砂浆m1，m1+10％的α-hgs，m1+20％的α-hgs硬化所得到的材料，符号■对应于砂浆m2，m2+10％α-hgs和m2+20％α-hgs硬化所得到的材料。

这些图表明，对于给定类型的砂浆(m1或m2)，在砂浆中添加α-hgs硫化汞基本上不会改变该砂浆硬化所得到的材料的机械性能。

砂浆m1，m1+10％的α-hgs，m1+20％的α-hgs，m2，m2+10％的α-hgs，以及m2+20％的α-hgs硬化所得到的材料还根据标准xpcen/ts15862(整料上浸出)和nfen12457-2(碎片上浸出)进行浸出试验。

这些测试的主要操作条件如下表3所示。

表iii

在浸出24小时结束时，使用真空过滤装置在0.45μm膜过滤器上过滤浸出剂，然后通过等离子体炬(icp-aes)原子发射光谱法分析洗脱液。

这些分析表明，所有洗脱液的汞浓度均小于百万分之0.01(ppm)，这相当于整料测试的最大浸出值为0.005mg/kg，碎片测试的最大浸出值为0.1mg/kg，即浸出值远低于andra规定的监管阈值。

引用的参考文献

[1]专利us6,312,499

[2]专利申请us2008/0234529

[3]专利申请ep1751775

[4]专利申请ep2072467

[5]专利申请ep2476649

[6]s.chiriki，schriftendesforschungszentrumsjülich-reiheenergieundumwelt/energyandenvironment2010,67,151页

[7]c.r.cheeseman等，wastemanagement1993,13(8)，545-552

[8]w.p.hamilton和a.r.bowers，wastemanagement1997,17(1)，25-32

[9]j.zhang和p.bishop，journalofhazardousmaterials2002,92(2)，199-212

[10]x.y.zhang等，journalofhazardousmaterials2009,168(2-3)，1575–1580

[11]m.b.ullah，2012年应用科学硕士论文，英国哥伦比亚大学，73页