[发明专利]稳定消化废料使之再生结构产品用的外加剂－黏合材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于稳定与消化松散废料包括低度放射性和混合废料并解决废料再生结构产品的方法。

背景技术

低度混合废料含有危险的化学物质和低度放射性物质。一般来说，混合的废物流含有水合液体、不均匀的碎片、无机废渣和颗粒、有机液体和土壤。仅国内大城市产生的混合废料在接下来五年的投放体积估计大约一百二十万立方米。

稳定这些混合的废料需要有效稳定外壳的两相。

稳定和存放这些混合的废料的一般方法需要在至少1850℃的温度下燃烧至少12小时，制成陶瓷模体。但是，这种与高温有关的方法成本很高。另外，废物流的玻璃化常常导致废物流中所含的挥发性组分燃烧。这样的燃烧会产生不希望的二次废物流。

一种用于生产具有陶瓷类性质的水泥的体系不需要用于最终结晶的高温。但是，该方法导致在加工和存放过程中释放腐蚀容器的氨，并且如果废料含有硝酸盐还会产生爆炸成分。

发明内容

本发明利用外加剂来稳定并包封废料的方法具有许多超过常规波特兰水泥、薄浆→聚合物→和陶瓷包封技术的优点。陶瓷包封体系特别具有吸引力之处在于在这些体系中形成的键是离子型或者共价型的并因此比波特兰水泥中的水合键更强。因为采用外加剂的废料稳定化是基于化学稳定和物理稳定，这些最终废物体的游离性质优于主要以物理包封为基础的上述废物体。与前面的玻璃化的要求不同，放热陶瓷加工方法不需要热处理或者提供热，结果实现了温总理提倡的废料的稳定化及本身经济化，且无需庞大的设备和运输步骤，就地取材、因地制宜大方针，做到了优质高产低能耗。在节约人力、节约设备、节约原材料(特别是贵重金属)、缩短生产周期、保证产品质量等方面，此种外加剂都起到一定的作用，因而其有广泛的应用范围。

常规废料生产方法的另一个缺点是这类体系造成了低pH条件。例如，酸碱化合物包封反应在较强的酸性条件下开始，pH接近于0。这类强酸条件对HgS是不稳定的，使其在物理包封之前可沥滤。低pH条件还造成CaCO₃分解。

值得注意的是本领域所提供松散废料稳定化和固化的方法，体现在包封工艺过程中不产生大量的热。须在温和的pH条件下操作以便有利于稳定在低pH条件下不稳定的废料。最终产物必须在水合体系中具有低的浸提性和高的耐久性。简短地，○利用生产来自包含烧成菱镁石碱性氧化物或氢氧化物的与含有钾长石成分的矿物粉末为原料，与磷酸混合反应后产生一个浆糊状流体，最终聚合材料结构为固体，即含有镁磷成分的外加剂○利用生产来自包含烧成菱镁石碱性氧化物或氢氧化物粉末为原料，该粉末再与酸性磷酸盐混合在一起反应后产生一个浆糊状流体，最终聚合材料结构为固体，即镁磷成分的外加剂。试验样品的抗压强度达2224-5809psi，固化时间7-28d，表明其用作建筑结构具有非常好的前景，利用含有钾、钙、钠、镁、化合物反应，使各种废料资源化在技术上是可行的。简单的讲，是可以替代以液态下结构存在的，须高温加工才能得到的黏合材料。使不能生物降级和有时有危险的物料，都能再用于结构体中。从而达到使用无危害的作用。

磷镁成分外加剂的主要化学成分为镁磷酸盐，以下简称外加剂其分子结构及性能与海泡石很相似，其基体相呈具有四面体随机分布的网络结构，含有一价碱金属离子与磷酸根离子分布于网络孔隙之间以平衡电价。网络的基本结构单元可为硅磷链，正是由于链状结构，且能够与矿物颗粒表面的镁和硅四面通过脱羥基作用形成化学键，具有有机化合物和无机化合物的共性。材料强度高，硬化快，其耐压强度＞59.8MPa，抗折强度＞245Mpa，抗腐蚀性与耐久性能好分解率最低优于其它材料，渗透率极低/多空隙＜5％体积/密1.239-1.32(g/cm3)，可固化有毒废料，可用于固封有毒金属及放射性核废料。外加剂对重金属离子主要为物理封固，次为化学封固。尾矿和矿泥形成聚合物后，金属离子的浸出率大大降低。工业固体废料制成矿物聚合材料，其中的有毒元素或化合物即被固化于材料内部。由于此类材料的耐腐蚀及耐气候多变的性能优良，因而不会对周围环境造成新的污染。低收缩率、低膨胀率和抗潮湿性可与波特兰水泥相比，磷镁聚合体的收缩率要低的多。耐高温和低导热率。磷镁聚合体的耐火度＞1200热导系数0.24-0.3W/M与轻质耐火粘土砖相近0.3-0.438W/MK所用原料为天然氧化镁矿物或工业固体废料，因而材料具有很好的防火性能。作为建筑结构材料，可满足防火阻燃的消防要求。抗冻性经过4H在零下20度冷冻其结果3％的NaCl被使用了作为除冰器，研究显示磷镁聚合体结冰的解冻的抗冻能力比波特兰水泥强的多。