专利名称：一种包容高放废物的钙钛矿固化体制备及浸出率检测方法
技术领域：
本发明属于高水平放射性废物处理领域，具体涉及一种包容高放废物的钙钛矿固化体制备及浸出率检测方法。
背景技术：
现有技术中制备包容了高放废物的钙钛矿人造岩石固化体的方法，制备出的钙钛矿固化体在密度、孔隙率及浸出率方面均不理想。而浸出率是决定固化性能优劣的一个重要指标。浸出率越小，固化体越稳定，固化效果越好，因此有必要对制备出的包容了高放废物的钙钛矿人造岩石固化体进行浸出率检测，如何找到一种低浸出率的包容了高放废物的钙钛矿人造岩石固化体的制备方法及浸出率检测方法是需要解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种包容高放废物的钙钛矿固化体制备及浸出率检测方法，该方法具有反应快、使用设备简单、操作方便等优点。本发明采用以下技术方案
一种包容高放废物的钙钛矿固化体的制备方法，包括如下步骤 第一步，备料，原料采用CrO3> Ti、CaO和TiO2，将CrO3> Ti、CaO, TiO2按重量份2 3 4 1的比例备料，反应方程为2Cr03+3Ti+4Ca0+Ti& = 4CaTi03 + 2Cr+Q ；将原料用球磨罐磨至70 μ m以下，混勻；
第二步，将第一步混勻后的原料中加入彡40%的SrO粉末，SrO粉末颗粒< 70 μ m,混合均勻装入模具；
第三步，采用自蔓延准等静压的方法制备，首先通电引燃反应物，反应开始3 6秒之后，施加180MPa MOMPa的压力直到反应结束，合成产物为包容了锶元素的CaTiO3人造岩石废物固化体。进一步，所述第二步中SrO粉末的加入量为10%_40%。一种包容高放废物的钙钛矿固化体的浸出率检测方法，包括如下步骤
第一步，将权利要求1制备出的包容了锶元素的CaTiO3人造岩石废物固化体磨成粉末，过筛，选取75ΜΠ1 150Mm之间固化体粉末进行粉末浸泡实验；
第二步，取固化体粉末放入容器中，按S/ViOOOnT1的比例加入去离子水，盖上容器、拧紧、放入90°C的烘箱中，七天后取出，冷却至室温后进行固、液相分离；
第三步，分离出的固化体粉末用去离子水清洗，放入110°C的烘箱中烘干至恒重，称重， 进行元素分析。本发明的有益效果为
1、本发明采用自蔓延准等静压方法工艺简单，操作方便，该方法制备的包容了锶核素的钙钛矿固化体密度高(> 4. 2g/cm3)、孔隙率小(< 0.洲)，有利于经济、减容，是包容高放废物的比较理想的废物固化体；2、本发明制备的包容了高放废物的钙钛矿固化体，浸出率< 2. 1 g/m3*d，远远小于 0. 1X10 —4/πι2·(1(沸水中浸煮的浸出率)，说明该废物固化体的化学稳定性好，能长期、稳定的固化核废物。本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。
图1为自蔓延准等静压法装置示意图； 图2为浸出率检测装置示意图。
具体实施例方式
本发明采用自蔓延准等静压方法制备包容了高放废物Sr2+的钙钛矿人造岩石废物固化体，反应方程为
2Cr03+3Ti+4Ca0+Ti02 = 4CaTi03+2Cr+Q 制备步骤为
第一步，备料原料采用CrO3> Ti、CaO和TiO2，将CrO3> Ti、CaO、TiO2按重量份2 3 4 1的比例备料，将原料用球磨罐磨至70 μ m以下，过筛后按比例混勻；
第二步，将第一步混勻后的原料中加入10%的SrO粉末，SrO粉末颗粒< 70 μ m,混合均勻装入模具；
第三步，采用自蔓延准等静压的方法制备，如图1所示，自蔓延准等静压法装置包括上模冲1、阴模2、绝热介质3、压培4和点火具5。首先通电引燃反应物，反应开始3 6秒之后，施加180ΜΙ^ MOMPa的压力直到反应结束，取出试样，合成产物为包容了锶元素的 CaTiO3人造岩石废物固化体。该方法制备的包容高放废物的钙钛矿固化体密度高(> 4.2g/cm3)、孔隙率小 0.洲)、浸出率低(< 2. 1X10 —Vtf'd)，化学稳定性好，是比较理想的高放废物固化体。如图2所示，浸出率检测装置包括外盖1、内盖2和容器3，浸泡剂4和粉末样品5 (即浸出实验所用的固化体粉末)在容器3内。在进行浸出率检测前要进行以下准备工作
浸出率检测实验所用的化学药品和主要仪器设备如下化学药品本实施例采用的化学药品都为化学纯；浸泡容器由聚四氟乙烯材料制成；熔炉和退火炉高温硅碳棒电路， 升温速率及恒温由可控硅温度控制器控制。切片机和抛光机选用J5075/ZF型和XPD1-63A型；超声波发生器选用CSF-3A型， 数显电导率选用DDS-IlA型，酸度仪选用HI9025型，电热鼓风干燥箱CSlOl — 1E、3E和3D 型；还有AT261 DeltaRange万分之一天平和ACS — 5S型电子天平(500士0. lg);ICP — OES 型电感耦合等离子体原子发射光谱仪，检测限为10_8g/ml (分析浸出液中的Sr、Ca、Ti和 Cr);英国ICP - MS Plasma Quad II Plus型电感耦合等离子体积谱仪，检测限为10_8g/ml (分析浸出液中的Sr、Ca、Ti和Cr离子的浓度)。样品的准备
1)将包容了锶元素的CaTiO3人造岩石废物固化体用去离子水洗净，放入110°C的烘箱中烘干；将固化体敲碎，并用SJ-2型固体粉碎机粉碎；粉末过75um和150 um不锈钢筛筛后，取75um 150 um之间的粉末样品放入干净的烧杯中；2)用洗瓶向烧杯中加入两倍的去离子水，转动烧杯以搅动样品，大约10秒后，倒去水，
重复两次；
3)离子水溢过样品表面1厘米左右，超声波洗涤1分钟后倒掉，重复两次；在用无水乙醇(按以上步骤)重复两次；
4)盛有样品的烧杯用表面皿盖上，至于110°C的烘箱中干燥至恒重；再把样品转入干燥密封的容器中备用。容器的准备
1)外盖1、内盖2和容器3均用去离子水涮洗数次后，在90°C、lwt%HN03中浸泡1小时以上。然后在容器3内加入其容积90%左右的去离子水，加盖密封后放入90°C 士 1°C烘箱内16小时以上；
2)取出容器3，冷却至室温；开启容器，取适量水样测pH值；
3)重复以上操作4 8次，直至pH值在5.0— 7.0范围内；
4)取出容器3，加盖密封后保存于洁净环境备用。由以上方法制备的包容了锶元素的CaTiO3人造岩石废物固化体，采用以下方法检测其浸出率
第一步，将包容了锶元素的CaTiO3人造岩石废物固化体磨成粉末，过筛，选取75ΜΠ1 150Mm之间固化体粉末进行粉末浸泡实验；浸出条件为浸出剂为去离子水，比表面积S/ V=IOOOnr1，温度是90°C，时间为7天;
第二步，在十万分之一克的感量天平上称取粉末样品1克，将粉末加入容器中，按S/ V=IOOOm-1的比例加入去离子水，盖上容器、拧紧，将容器迅速置于预先升至90°C的烘箱中， 七天后取出，冷却至室温后进行固、液相分离；
第三步，分离出的粉末用去离子水清洗两次后，放入110°C的烘箱中烘干至恒重，用十万分之一克的感量天平准确称重，取足量的浸出液加浓硝酸酸化，进行元素分析。检测结果为=CaTiO3的浸出率2. 1X10 —V^.d，远远小于0. 1X10 —、/πι2·(1 (沸水中浸煮的浸出率)，说明CaTiO3固化体的化学稳定性好，能长期、稳定的固化核废物。最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
权利要求
1.一种包容高放废物的钙钛矿固化物的制备方法，其特征在于包括如下步骤 第一步，备料，原料采用CrO3> Ti、CaO和TiO2，将CrO3> Ti、CaO, TiO2按重量份2 3 4 1的比例备料，反应方程为2Cr03+3Ti+4Ca0+Ti& = 4CaTi03 + 2Cr+Q ；将原料用球磨罐磨至70 μ m以下，混勻；第二步，将第一步混勻后的原料中加入彡40%的SrO粉末，SrO粉末颗粒< 70 μ m,混合均勻装入模具；第三步，采用自蔓延准等静压的方法制备，首先通电引燃反应物，反应开始3 6秒之后，施加180MPa MOMPa的压力直到反应结束，合成产物为包容了锶元素的CaTiO3人造岩石废物固化体。
2.根据权利要求1所述的一种包容高放废物的钙钛矿固化物的制备方法，其特征在于所述第二步中SrO粉末的加入量为10%-40%。
3.—种包容高放废物的钙钛矿固化物的浸出率检测方法，其特征在于包括如下步骤第一步，将权利要求1制备出的包容了锶元素的CaTiO3人造岩石废物固化体磨成粉末，过筛，选取75ΜΠ1 150Mm之间固化体粉末进行粉末浸泡实验；第二步，取固化体粉末放入容器中，按S/ViOOOnT1的比例加入去离子水，盖上容器、拧紧、放入90°C的烘箱中，七天后取出，冷却至室温后进行固、液相分离；第三步，分离出的固化体粉末用去离子水清洗，放入110°C的烘箱中烘干至恒重，称重， 进行元素分析。
全文摘要
本发明公开了一种包容高放废物的钙钛矿固化物的制备方法，包括如下步骤第一步，备料，原料采用CrO3、Ti、CaO和TiO2，将CrO3、Ti、CaO、TiO2按重量份2341的比例备料，将原料用球磨罐磨至70μm以下，混匀；第二步，将第一步混匀后的原料中加入≤40%的SrO粉末，SrO粉末颗粒＜70μm，混合均匀装入模具；第三步，采用自蔓延准等静压的方法制备。本发明方法制备的包容高放废物的钙钛矿固化体密度高(＞4.2g/cm3)、孔隙率小(＜0.2%)、浸出率低(＜2.1×10－3g/m2 d)，化学稳定性好，是比较理想的高放废物固化体。
文档编号G01N5/04GK102229440SQ201110090108
公开日2011年11月2日 申请日期2011年4月12日 优先权日2011年4月12日
发明者尹彦礼, 张太萍, 张瑞珠, 李军, 李刚, 李勇 申请人:华北水利水电学院