有害焚烧灰固化材料设计与制备开题报告

全文总字数：3808字

1. 研究目的与意义（文献综述）

核工业在生产过程中，会产生大量高、中、低放射性废物，运用合适的技术手段处理和管理这些核废物，保持生物圈不被污染，这已经不单单是科技问题^[1]。面对核工业中产生的可燃性废物，焚烧处理是目前为止最有效的减容方法之一，但会产生大量放射性焚烧灰，如果不及时处理，将会对自然界产生极大的危害。因此，放射性焚烧灰的无害化处理就成为了核技术可持续发展的一个重要环节^[2-3]。

在众多处理技术中，水泥固化技术的使用已经超过60年，水泥固化体依靠机械密封、基体吸附以及固溶等作用将核素离子滞留在固化体中^[1],其有工艺简单、成本低和固化体的热稳定性好等优点，是目前处理有害废物最有效的方法之一^[4],因此广泛地应用于放射性焚烧灰的处理环节。

水泥基材料由于其孔溶液的高ph值以及水化产物的高吸附性，因而可以较好地固化重金属离子。碱激发胶凝材料是使用自身具有火山灰活性或者水硬性材料与对应的碱性激活剂进行反应，从而得到的一种具有良好使用性能的胶结材料^[5-6]。与硅酸盐水泥相比，碱激发胶凝材料的孔溶液的碱度更大，其吸附性和包容性更好。同时碱激发胶凝材料水化产生低钙硅比c-s-h凝胶比硅酸盐水泥水化形成的c-s-h凝胶的比表面积更大，吸附能力更强^[7]。碱激发胶凝材料的种类众多，其中，地聚合物是由硅铝材料、碱激发材料为主要原材，低于150℃或常温养护得到的一种硅铝酸盐型无机聚合物材料。地聚合物兼具有机高聚物、陶瓷、水泥的性能，具有高强、快凝快硬、低收缩、低渗透性、耐酸、耐高温、隔热好、可回收再利用、价格低、生产耗能低等优点^[8]。从微观结构看，地聚合物硬化产物通常认为是硅氧四面体和铝氧四面体聚合而成的非晶态和准晶态的凝胶体^[9-10]，地聚合物的三维网络结构可将有害重金属离子固化在其中，从而形成稳定的废物固化物。因此，作为绿色胶凝材料，地聚合物在有害焚烧灰的固化领域中有很大的潜力。

2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容

文献调研：通过查找大量文献，对硅酸盐水泥固化和地聚合物固化材料的原材料、结构、固化机理和应用领域进行总结；

数据分析：实验室前期的研究积累为基础，分析抗压强度测试结果，xrd分析测试结果，sem分析测试结果以及ftir分析测试结果，从而析固化过程原材料对固化体性能的影响机制。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4－6周：查阅大量文献，总结综述水泥固化和地聚合物固化的原材料、机理以及应用领域等方面研究内容。

第7－12周：总结水化进程、固化效果等的测试技术和机理，分析实验室前期所进行的研究结果—硅酸盐固化高硼废液的实验数据，包括xrd、sem、ftir和抗压强度测试。

4. 参考文献（12篇以上）

1.沈晓冬,严生,吴学权,唐明述.放射性废物水泥固化的理论基础、研究现状及对水泥化学研究的思考[j].硅酸盐学报,1994(02):181-187.

2.赵颜红,潘社奇,李长成,张洪滔.放射性焚烧灰碱激发胶凝材料固化体浸出实验[j].核化学与放射化学,2010,32(05):268-273.

3.李长成,姚燕,崔琪,赵颜红.改性碱激发水泥固化处置模拟放射性焚烧灰[j].硅酸盐学报,2010,38(07):1215-1219.