[发明专利]一种核电站放射性蒸残液水泥固化体及其制备方法

说明书

本发明公开一种核电站放射性蒸残液水泥固化体及其制备方法，包括质量比为4～4.5：7～8：2～3的放射性蒸残液、水泥和固化专用添加剂，通过在蒸残液中先加固化专用添加剂后加水泥搅拌得到，放射性蒸残液由93％～98％水、2％～5％硼酸、0.5％～1％甘露醇和0.2％～1％氢氧化钠组成，固化专用添加剂由40％～60％矿粉、17％～45％硅藻土、10％～20％沸石粉、0.2％～0.4％淀粉醚和2％～4％粉剂聚羧酸减水剂组成。本发明可使水泥固化体的增容率降低至75％，同时仍具有高流动性和高保水性，且满足国家标准GB14569.1‑2011的规定，大幅降低硼酸对水泥的缓凝作用，实现凝结时间可控效果。

技术领域

本发明涉及核电放射性蒸残液水泥固化领域，具体涉及一种核电站放射性蒸残液水泥固化体及其制备方法。

背景技术

核电站运行过程中低、中放废物的安全处置，对于我国核能和核技术利用可持续发展、环境安全和公众安全具有重要意义。其中含有¹³⁷Cs、⁹⁰Sr、⁶⁰Co等放射性核素的低中水平放射性废水包括工艺废水、地面疏水和化学废水等需要通过热泵蒸发和干燥减容工艺处理，蒸发形成蒸残液后，采用水泥、沥青、玻璃、塑料等对其进行最终固化处理，使有害物质转化为物理或化学特性稳定的惰性物质，并具有足够的机械强度，从而满足再生利用或处置的要求。

现有的蒸残液水泥固化体制备技术多参照现行国家标准《低、中放射性废物固化体性能要求-水泥固化体》(GB14569.1-2011)的要求，该标准对硬化水泥固化体的游离液体、机械性能、抗水性、抗冻融性、耐γ辐照性提出了要求，但对于新拌水泥固化体浆体的泌水分层、流动性、凝结时间、增容率等指标未做明确规定，导致很多新拌水泥固化体浆体存在泌水分层、流动度经时损失快、凝结时间过慢等问题。目前，核电站要求在特殊工况下(如断电、机器故障等)蒸残液水泥固化体在一定时间内不发生凝结并具备较好的施工性，以保证搅拌桨与水泥固化体浆体能够有效分离；同时要求水泥固化体的终凝时间控制在24h以内，以保证水泥固化体钢桶在需要时高效运输。

从技术上看，上述特殊要求的水泥固化体在制备过程中存在如下难点：(1)为了使水泥固化体不出现泌水分层，通常需要采用较低的水胶比，导致固化后的增容率较大；(2)采用较高水胶比的水泥固化体，增容率降低，但易出现泌水率离析，需要添加增稠组分进行改性；(3)添加增稠组分后，混凝土的流动度经时损失增大，固化浆体拌合物性能不易控制。

发明内容

针对部分核电站对于核电站放射性蒸残液水泥固化体的特殊要求，克服现有蒸残液水泥固化增容率大、泌水分层、流动度经时损失快、凝结时间过慢等问题，本发明的主要目的在于提供一种核电站放射性蒸残液水泥固化体配方，使蒸残液水泥固化体在各性能满足国家标准GB14569.1-2011的基础上，同时实现增容率大幅降低的情况下浆体无泌水分层现象，初始流动度达到220mm～250mm，且流动度保持好，终凝时间在24h以内等特殊要求。

本发明的另一目的在于提供通过上述水泥固化体配方制备蒸残液水泥固化体的方法，通过使用矿粉、沸石粉、硅藻土、淀粉醚、粉剂聚羧酸减水剂等组成的水泥固化专用添加剂，及先加添加剂后加水泥的搅拌方式，实现特殊要求下蒸残液水泥固化体的制备，工艺简单，固化效果好且可以满足核电工程水泥固化工艺多样化的需求。

本发明的上述目的通过以下技术方案来实现：

本发明的核电站放射性蒸残液水泥固化体配方的技术方案，包括放射性蒸残液、水泥和固化专用添加剂，且所述放射性蒸残液、水泥和固化专用添加剂的质量比为4～4.5：7～8：2～3；其中：

所述放射性蒸残液由以下质量百分比的组分组成：水93％～98％、硼酸2％～5％、甘露醇0.5％～1％和氢氧化钠0.2％～1％。

进一步，所述固化专用添加剂由以下质量百分比的组分组成：矿粉40％～60％、硅藻土17％～45％、沸石粉10％～20％、淀粉醚0.2％～0.4％和粉剂聚羧酸减水剂2％～4％。