СПОСОБ ОБРАБОТКИ ВЫСОКОТОКСИЧНЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ Российский патент 2001 года по МПК G21F9/16 G21F9/30 

Изобретение относится к области утилизации высокотоксичных промышленных, преимущественно радиоактивных отходов (РАО), таких как жидкие и твердые РАО низкой, средней и высокой активности (например, концентраты трапных вод, пульпы фильтроматериалов и ионообменных смол АЭС, отходы радиохимических производств, переработки ядерного топлива и т.п.), фосфорорганические отравляющие вещества и пестициды (например, типа протразин или фентиурам), фиксацией их в цементную поликристаллическую матрицу для последующего захоронения.

Известен способ обработки высокотоксичных промышленных отходов, например РАО, путем их фиксации в боросиликатных стеклах при нагревании до 1000^oC в керамическом плавителе ЭП-500 с использованием в качестве нагревателей помещенных в расплав молибденовых электродов (Mo-электродов). (См. Поляков А.С. и др. Опыт эксплуатации керамического плавителя ЭП-500 при остекловании жидких высокотоксичных отходов, жур. "Атомная энергия", вып. 33, т.74, 1994 г. ).

Однако для основного объема высокотоксичных промышленных отходов, включая радиоактивные, накопленных на радиохимических предприятиях в процессе производства ядерного оружия, на АЭС, в хранилищах ОВ и пестицидов с просроченными сроками годности, этот способ неприемлем, так как указанные отходы сложного химико-минералогического состава в виде, например, ферроцианидно-сульфидных пульп с нерастворимым осадком, содержат в больших концентрациях высокоагрессивные соединения, например, типа сульфидов железа и никеля, которые в условиях постоянного высокотемпературного прямого контакта с помещенными в них Mo-электродами образуют металлоподобные донные осадки - в данном случае, в виде так называемых "корольков" сульфидов железа и никеля, нерастворимые в формирующейся стекловидной фазе, которые в конечном счете приводят к электрическому замыканию и последующему быстрому разрушению Mo-электродов.

Кроме того, этот способ дает большое количество "грязных", так называемых вторичных отходов (электроды, металлоконструкции и т.п.), и не позволяет использовать в качестве реакторов и емкостей для последующего захоронения стандартные контейнеры для сбора и хранения отходов.

Известен также способ обработки высокотоксичных промышленных отходов, например РАО, путем их фиксации в ультрафосфатных стеклах при температуре стеклообразования 950-1200^oC (до 1550^oC) под воздействием СВЧ-энергии (сверхвысокочастотной энергии) с использованием в качестве источника СВЧ-энергии мощных магнетронов с выходной мощностью не ниже 50 кВт для работы на частоте 2450 МГц. Процесс ведут 1-2 часа с последующей изотермической выдержкой продукта отверждения в течение 2-3 часа. Этот способ позволяет осуществлять объемный нагрев отходов без размещения внутри их объема Mo-электродов в металлическом тигле-контейнере разового использования без образования вторичных отходов (см. Куркумели А.А. и др. Использование СВЧ-энергии при переработке высокоактивных отходов, жур. "Атомная энергия", вып.32, т. 73, 1993 г.).

Недостатком данного способа является необходимость вести процесс варки стекла при высоких температурах; необходимость использования СВЧ-магнетронов высокой мощности, не выпускаемых серийно; высокий расход энергии и времени на реализацию процесса; необходимость применения дополнительных операций для устранения вторичных процессов газовыделения и ценообразования; высокий уровень остаточной радиации.

Известен также способ обработки жидких радиоактивных отходов, включающий смешение отходов с неорганическим связующим, содержащим измельченный гранулированный металлургический шлак с удельной поверхностью 500-2000 см²/г совместно с цементным связующим, например портландцементом марки 300, и активатором шлака на основе щелочи, например едкого натра, дополненным жидким стеклом и глиной, при этом радиоактивные отходы, гранулированный металлургический шлак, цементное связующее, глину, щелочь и жидкое стекло смешивают в соотношении (мас.г.): 100:18-100:16-70:6-20:2-4, 2-8 (патент РФ N 2116682, G 21 F 9/16, 27.07.98 г.).

Недостатком известного способа является низкая прочность отвержденной композиции (даже через 28 суток отвердения средняя прочность составляет 45,3 кг/см²), следствие этого - высокая скорость выщелачивания (~ в 100 раз больше требуемой); сложная технология способа (многокомпонентный состав отверждающей композиции, необходимость проведения дополнительных операций по удалению избытка воды из пульп).

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности является способ обработки водных радиоактивных отходов щелочных металлов АЭС путем их фиксации в минералоподобной цементной матрице путем смешения с минеральным вяжущим, содержащим гранулированный доменный шлак, фракция 300-400 м²/кг, состава (мас. %): SiO₂ 30-40, Al₂O₃ 6-18, (FeO+Fe₂O₃) 0,1-50, CaO 31,6-47,0, MgO 2,0-12,0, MnO 0,1-1,5, TiO₂ 0,01-0,11, в количестве 67-73 мас. %, глинистую добавку - каолин или бентонит в количестве 18-22 мас.% и в предпочтительном варианте Na-замещенный клиноптилолит в количестве не более 5 мас.%. Смесь нагревают до 120^oC, охлаждают и отверждают в течение 28 суток (патент РФ N 2131628, G 21 F 9/28, 10.06.99 г.).

Недостаток прототипа состоит в малом количестве связываемых РАО (10,0-18,7%) при достаточно высокой скорости выщелачивания радионуклидов (1,5-9,2 • 10^-5 кг/м²/сут) и малой прочности конечного продукта даже через 28 суток отверждения (15,0-18,3 МПа), из-за чего следует ожидать его низкой водостойкости, стойкости к радиолизу, высокой водо- и газопроницаемости и низкой долговечности ввиду повышенной растворимости как пленки щелочных металлов на поверхности частиц шлака (глина), так и основных конечных продуктов отверждения - цеолитоподобных минералов типа шабазита и натролита (эти свойства в патенте не представлены).

Задачей настоящего изобретения является разработка способа обработки высокотоксичных промышленных отходов, обеспечивающего их кристаллохимическую фиксацию в поликристаллической цементной матрице со структурой составляющих ее минералов, подобной структуре стабильных природных кальциевых радионуклидовключающих минералов, обладающей повышенной прочностью, пониженной водопроницаемостью и выщелачиваемостью, следствием чего является повышение надежности и долговечности захоронения отходов при одновременном увеличении количества связываемых отходов.

Поставленная задача решается предлагаемым способом обработки высокотоксичных промышленных отходов, преимущественно радиоактивных, включающим их фиксацию в цементной матрице путем смешения с минеральным вяжущим, содержащим отход металлургического производства, последующего нагрева полученной пульпы и охлаждения, в котором согласно изобретению в качестве отхода минеральное вяжущее содержит шлак алюмотермического производства ферротитана или хроматный шлам, полученный при переработке хромитовых руд, в количестве 30-50 мас.% и дополнительно кальцийсодержащий цемент в количестве 50-70 мас. %, причем в процессе фиксации осуществляют воздействие на полученную пульпу СВЧ-энергии мощностью 5-50 кВТ с рабочей частотой 915-2450 МГц, при температуре 175-380^oС и давлении 10-50 МПа с изотермической выдержкой при температуре фиксации, после чего производят охлаждение полученной поликристаллической цементной матрицы.

А также тем, что
- в качестве кальцийсодержащего цемента минеральное вяжущее содержит цемент, выбранный из группы алюмосиликатный, глиноземистый, высокоглиноземистый, фторалюмосиликатный, борсиликатный, барий- и стронцийалюмосиликатный, силикальцитный;
- минеральное вяжущее содержит шлак алюмотермического производства ферротитана или хроматный шлам с удельной поверхностью не ниже 3500 см²/г;
- высокотоксичные промышленные отходы вводят в минеральное вяжущее в количестве 15-35 мас.% в расчете на сумму твердого остатка оксидов отходов;
- нагрев ведут в течение 1-2 часов, изотермическую выдержку - 4-6 часов и охлаждение - 1-2 часа;
- процесс фиксации ведут в двухслойном базальтово-титановом шлаколитьевом реакторе-контейнере при коэффициенте заполнения реактора пульпой, равном 100%;
- процесс фиксации ведут при соотношении жидкость/твердая фаза в пульпе, равном 0,25-0,40, и при величине растекаемости пульпы не менее 160 мм;
- для ликвидации усадки после охлаждения полученной поликристаллической цементной матрицы осуществляют разгерметизацию реактора-контейнера и его досыпку смесью порошков базальта и барита с подпрессовкой под давлением не ниже 50 МПа с последующей дополнительной герметизацией лазерной обваркой по периметру титановой крышки с обечайкой реактора-контейнера.

Способ осуществляют следующим образом. Высокотоксичные промышленные отходы в виде суспензий (пульп) или после предварительной обработки таких суспензий (пульп), например, под воздействием СВЧ-энергии при температуре до 200^oC до получения отходов в виде твердого остатка оксидов, смешивают с минеральным вяжущим, а при работе с твердым остатком и с жидкостью затворения, в качестве которой используют воду или применяемые для этих целей водные растворы, например водный раствор неорганических кислот, водный раствор водорастворимых солей неорганических кислот и т.д. В составе минерального вяжущего используют отход металлургических производств - шлак алюмотермического производства ферротитана или хроматный шлам, полученный при переработке хромитовых руд, предварительно размолотый до удельной поверхности не ниже 3500 см²/г, в количестве 30-50 маc.% и кальцийсодержащий цемент в количестве 50-70 мас.%.

Входящий в состав минерального вяжущего шлак алюмотермического производства ферротитана содержит в своем составе оксиды титана, железа, алюминия, кальция, магния, кремния, содержание которых может изменяться в следующих пределах (мас. %): TiO₂ 11,9-27,5, FeO 0,5-1,4, Al₂O₃ 66,0-71,5, CaO 4,6-11,7, MgO 1,8-3,7, SiO₂ 0,4-0,9. В состав хроматного шлама входят оксиды кальция, кремния, магния, железа, алюминия, хрома, а также бихромат натрия в следующих количествах (мас.%): CaO 24,0-46,5, SiO₂ 3,5-15,6, MgO 27,0-34,7, FeO 6,0-8,7, Al₂O₃ 4,8-19,5, Cr₂O₃ 5,7-6,9, Na₂Cr₂O₇ 0,45-0,67. В качестве цемента наиболее приемлемы кальцийсодержащие цементы, такие как кальций алюмосиликатный, например, состава (мас.%): 3CaO•SiO₂ - 60, β-2CaO•SiO₂ - 20, 3CaO•Al₂O₃ - 12,5, CaO•Al₂O₃•Fe₂O₃ - 4,0, CaO_своб. - 1, CaSO₄ - 2,5;
глиноземистый, например, имеющий состав (мас. %): CaO•Al₂O₃ - 35,0, 6CaO•4Al₂O₃•Fe₂O₃•SiO₂ - 14,5, 2CaO•Al₂O₃•SiO₂ - 22,1, Fe₂O₃ - 4,8, FeO - 23,6;
высокоглиноземистый, например, состава (мас. %): CaO•2Al₂O₃ - 50,0, CaO•Al₂O₃ - 20,0, 12CaO•7Al₂O₃ - 10,0, Fe₂O₃ - 4,0, FeO - 16,0;
фторалюмосиликатный, например, состава (мас.%): SiO₂ - 29, Al₂O₃ - 17, AlF₃ - 5, Na₃AlF₆ - 5,0, CaF₂ - 34, AlPO₄ - 10 (см. Биденко Н.В. Стеклоиономерные цементы в стоматологии. Киев, изд. Книга плюс, 1999, с.8-11);
боросиликатный цемент, например, состава (мас.%): B₂O₃ 12-28, SiO₂ 15-25, (CaO+MgO) 45-65, Na₂O 12-16, Al₂O₃ 5-25, Fe₂O₃ 1,5-8,5;
барий- и стронцийсодержащий цементы на основе 2BaO•SiO₂, 3BaO•Al₂O₃, BaO•Al₂O₃, 3SrO•SiO₂, Sr₂O•Al₂O₃, SrO•2Al₂O₃, например, имеющий состав (мас.%): 2BaO•SiO₂ - 32, 3SrO•SiO₂ - 35, 3BaO•Al₂O₃ - 10, BaO•Al₂О₃ - 2,5, 3CaO•SiO₂ - 10,0, CaSO₄ - 2, 3SrO•Al₂O₃ - 7,5, SrO•Al₂O₃ - 0,5, SrO•2Al₂O₃ - 0,5 (см. Ли Ф.М. Химия цемента и бетона. М.: Госстройиздат, 1961 г., с. 494-495);
- силикальцитный дезинтеграторного помола (пуццолановый, известково-песчаный), например, имеющий состав (мас. %): CaO - 72,5, SiO₂ - 28,5 (Бакшутов В. С. Минерализованные тампонажные растворы. М., изд. Недра, 1986 г., с. 268).

В предпочтительном варианте в качестве реактора для получения нуклидосодержащих цементных матриц и одновременно в качестве контейнера для их последующего захоронения наиболее предпочтительно использовать двухслойные базальтово-титановые шлаколитьевые реакторы-контейнеры (ДШЛК), изготавливаемые методом шлакового литья с подшихтовкой до состава природного базальта, обеспечивающих высокую химическую стойкость (97% - к HCl, 99% - к H₂SO₄, 98% - к щелочам), минимальную скорость выщелачивания (при 100^oC менее 10^-8/см²/сут.), близкую к абсолютной водонепроницаемость (менее 6-10^-18 см³) и морозостойкость, стойкость к ионизирующим излучениям и радиолизу; коэффициент диффузии радионуклидов (ионов стронция, америция и цезия) при 25^oC = 10^-16см²/с, что соответствует времени их проникновения через стенку реактора- контейнера толщиной 45 мм (t = x³/4D) в десятки тысяч лет. Кроме того, плотная структура ДШЛК, обеспечивая кристаллохимическое сродство с цементной матрицей и геологическими формациями, при низкой удельной пористости менее 3%, отсутствии сквозных пор, низком водопоглощении, высокой химической и коррозионной стойкости позволяет длительное время надежно хранить матрицы с отходами практически любой степени агрессивности. При скоростях нагрева до 10^oC в минуту ДШЛК может стабильно работать до 600^oC без потери прочностных характеристик.

Подготовку концентрированной пульпы на основе высокотоксичных отходов в виде суспензий (пульп) и минерального вяжущего, а в случае твердого остатка отходов - и жидкости затворения, проводят в смесителе-дозаторе или непосредственно в реакторе-контейнере смешением расчетных количеств компонентов до получения пульпы с отношением жидкость/твердая фаза, равном ж/т = 0,25-0,40, и до величины растекаемости пульпы не менее P = 160 мм. Приготовленную пульпу в предпочтительном варианте заливают в двухслойный базальтово-титановый шлаколитьевой реактор-контейнер с коэффициентом заполнения реактора пульпой 100% и осуществляют его герметизацию штатной титановой крышкой на болтах. СВЧ-обработку ведут с использованием промышленно выпускаемых магнетронов (марки типа СМ-1193) при выходной мощности излучения 5-50 кВт, рабочей частоте 915-2450 МГц, при температуре 175-380^oC и давлении 10-50 МПа, с изотермической выдержкой при заданной температуре процесса фиксации, после чего производят охлаждение продукта отверждения. Предпочтительное время нагрева 1-2 ч, изотермической выдержки 4-6 ч, охлаждения 1-2 ч.

Количественные соотношения указанных в формуле изобретения компонентов и их вид подбираются опытным путем исходя из конкретного состава радионуклидов и макрокомпонентов, а также свойств высокотоксичного промышленного отхода и его количества (15-35 мас.%) с таким расчетом, чтобы в результате транспортных химических реакций перекристаллизации в гидротермальных условиях в процессе СВЧ-обработки состава в реакторе-контейнере и его последующего отверждения сформировалась поликристаллическая цементная матрица, состоящая из твердых растворов минералов, в кристаллической решетке которой катионы стабильных элементов природных минералов изоморфно замещены на катионы радионуклидосодержащих элементов с образованием геохимически стабильной, высокопрочной и долговечной структуры с многократно пониженным, по сравнению с исходным, радиоционным фоном. При этом входящий в состав вяжущего отход выполняет функцию минералообразующей добавки (зародышей кристаллов минералов матрицы с заданной структурой), а цемент - функцию гидротермального активатора перекристаллизации и последующего отверждения композици.

После завершения охлаждения в предпочтительном варианте для ликвидации усадки продукта отверждения (поликристаллической цементной матрицы) осуществляют разгерметизацию реактора-контейнера и его досыпку смесью порошков базальта и барита с подпрессовкой под давлением не ниже 50 МПа. После чего производят дополнительную герметизацию контейнера лазерной обваркой по периметру титановой крышки и обечайки контейнера. Затем следует транспортировка контейнера к месту захоронения в поверхностные или приповерхностные слои - для отходов низкой и средней активности, или в глубинные геологические формации - для отходов высокой активности.

Для подтверждения эффективности предлагаемого способа по отверждению радиоактивных отходов с использованием СВЧ-энергии были приготовлены растворы и пульпы, имитирующие кубовые остатки от переработки отходов ВВЭР, РБМК, нерастворимый остаток регенерации отработавшего топлива горно-химического комбината г. Железногорск, а также фосфороорганических отравляющих веществ и пестицидов.

Нижеследующие примеры иллюстрируют, но не ограничивают предлагаемый способ.

Пример 1. Низкоактивные жидкие отходы АЭС с ВВЭР (до 10^-5 кюри/л).

Модельная смесь имеет следующий состав (г/л):
NaNO₃ - 200, Na₂B₄O₇ - 100, Na₂CO₃ - 20, Na₂C₂O₄ - 20, Na₃PO₄ - 10, NaCl - 1
Сульфонол 10
Взвеси: MnO₂ - 5, CaCO₃ - 5
Минеральное вяжущее (состав приведен в таблице 1) вводят после окончания приготовления модельной смеси, при этом средой затворения является суспензия (пульпа) вышеуказанной модельной смеси.

Содержание отходов в минеральном вяжущем в расчете на сумму твердого остатка оксидов отходов 35 мас.%.

Пример 2.

Низкоактивные жидкие отходы АЭС с ВВЭР (до 10^-5 кюри/л) в (г/л):
NaNO₃ - 200, Na₂B₄O₇ - 100, Na₂C₂O₄ - 20, Na₃PO₄ - 10, NaCl - 1
Сульфанол 10
Взвеси: MnO₂ - 5, CaCO₃ - 5
pH 11
Смесь упаривают, после выпарки остается твердый остаток 400 г в расчете на 1 л. Содержание отходов в минеральном вяжущем 35 мас.%.

Пример 3.

Низкоактивные жидкие отходы АЭС с РБМК.

Состав модельной смеси (г/л): NaNO₃ - 150, Na₂C₂O₄ - 20, Na₃PO₄ - 20, NaOH - 10, Na₂SO₄ - 5, NaCl - 1
Сульфонол 2
Взвеси: MnO₂ - 5, CaCO₃ - 5
pH 12
Твердый остаток после выпарки 210 г/л. Содержание отходов в минеральном вяжущем 35 мас.%.

Пример 4.

Среднеактивные (до 1 кюри/л) жидкие отходы радиохимических производств (ферроцианидные пульпы).

Состав модельной смеси (г/л): NaNO₃ - 25, Na₂C₂O₄ - 1,5, KNO₃ - 0,7, Fe(OH)₂ - 1,5, Ni(OH)₂ - 3,0, K₄Ni₄ [Fe(CN)₆]₃ - 1,5, Ni₃S₂ - 3,5, FeS₂ - 2,5, Cr(ОН)₃ - 0,5.

После выпаривания получают твердый остаток в количестве 30% исходной смеси.

Содержание отходов в минеральном вяжущем 30 мас.%.

Пример 5.

Высокоактивные (более 1 кюри/л) отходы - нерастворимый твердый остаток регенерации отработавшего ядерного топлива после выделения изотопов урана и плутония (Fe-CN-S)- и (Al, Fe, Ni, Cr) - гидроксидные пульпы, имеющие состав (г/л): UO₂ - 2,0, Fe₂O₃ - 7,1, MnO₂ - 2,2, Cr₂O₃ - 1,0, Al₂O₃ - 2,6, NiO - 3,7.

После упаривания получают остаток в количестве 15 мас.%. Содержание отходов в минеральном вяжущем 15 мас.%.

Пример 6.

Фосфорноорганические отравляющие вещества типа табун, зарин, зоман, V_x-газы.

Применяют продукт переработки модельной смеси 50% V_x и 50% трибутилфосфата; масса кубового твердого остатка 38-50%, который вводят в минеральное вяжущее в количестве 30 мас.%.

Пример 7.

Пестициды, типа протразина или фентиурама, подвергают предварительной СВЧ-обработке при Т ≤ 200^oC для их прямого разложения без перегрева и выделения диоксинов; до 70% пестицидов переходят в газообразное состояние и сжигаются, а 30% остаются в виде твердого остатка. Содержание исходного вещества в твердом остатке 1•10^-4 - 4•10^-5. Твердый остаток вводят в минеральное вяжущее в количестве 30%.

В таблице 1 приведен качественный и количественный состав минерального вяжущего, используемого для отверждения образцов по примерам 1-7, минералообразующей добавки и активатора гидротермальной перекристаллизации.

В таблице 2 приведен фазовый состав и структура твердых растворов минералов поликристаллической цементной матрицы.

Определить количество каждого минерала в матрице в каждом отдельном случае обычными методами невозможно из-за их кристаллохимической аналогии (т. е. межплоскостные расстояния и интенсивность диффракционных пиков на рентгенограммах у них близки), а также из-за того, что часть минералов является рентгеноаморфной (т.е. слабоокристаллизованной), и не дает диффракцию даже при применении электронографии.

В таблице 3 приведены основные технологические свойства полученных поликристаллических матриц с кристаллохимически фиксированными в них радионуклидами промышленных отходов.

Основные показатели поликристаллической цементной матрицы были определены в соответствии с требованиями ГОСТ P 50926-96 "Отходы высокоактивные отвержденные", ГОСТ 29114-91 "Методы измерения химической устойчивости") и в соответствии с требованием МАГАТЭ.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет осуществлять долговременную и достаточно надежную иммобилизацию высокотоксичных промышленных отходов в поликристаллической цементной матрице со структурой составляющих ее минералов, подобной структуре природных кальциевых радионуклидовключающих минералов. Способ может быть реализован в промышленном масштабе с использованием промышленно выпускаемого оборудования.

Изобретение относится к переработке жидких и твердых радиоактивных отходов, фосфорорганических отравляющих веществ и пестицидов. Сущность изобретения: высокотоксичные промышленные отходы смешивают с минеральным вяжущим, содержащим кальцийсодержащий цемент в количестве 50-70 мас.% и отходы металлургического производства в количестве 30-50 мас.%. В качестве отходов металлургического производства могут использоваться шлак алюмотермического производства ферротитана или хроматный шлам, полученный при переработке хромитовых руд. Полученной пульпой заполняют двухслойный базальтово-титановый шлаколитьевой реактор-контейнер, нагревают пульпу до 200^oС при помощи СВЧ-энергии, производят изотермическую выдержку смеси при температуре фиксации и осуществляют охлаждение полученной поликристаллической цементной матрицы в течение 1-2 ч. Преимущества способа заключаются в том, что он позволяет осуществлять долговременную и достаточно надежную иммобилизацию высокотоксичных промышленных отходов в поликристаллической цементной матрице. 7 з.п. ф-лы, 3 табл.

1. Способ обработки высокотоксичных промышленных отходов, преимущественно радиоактивных, включающий их фиксацию в цементной матрице путем смешения с минеральным вяжущим, содержащим отход металлургического производства, последующего нагрева полученной пульпы и охлаждения, отличающийся тем, что в качестве отхода минеральное вяжущее содержит шлак алюмотермического производства ферротитана или хроматный шлам, полученный при переработке хромитовых руд, в количестве 30-50 мас.% и дополнительно - кальцийсодержащий цемент в количестве 50-70 мас.%, причем в процессе фиксации осуществляют воздействие на полученную пульпу СВЧ-энергии мощностью 5 - 50 кВт с рабочей частотой 915-2450 МГц, при температуре 175-380^oC и давлении 10-50 МПа с изотермической выдержкой при температуре фиксации, после чего производят охлаждение полученной поликристаллической цементной матрицы. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве кальцийсодержащего цемента минеральное вяжущее содержит цемент, выбранный из группы: алюмосиликатный, глиноземистый, высокоглиноземистый, фторалюмосиликатный, борсиликатный, барий- и стронцийалюмосиликатный, силикальцитный. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что минеральное вяжущее содержит шлак алюмотермического производства ферротитана или хроматный шлам с удельной поверхностью не ниже 3500 см²/г. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что высокотоксичные промышленные отходы вводят в минеральное вяжущее в количестве 15-35 мас.% в расчете на сумму твердого остатка оксидов отходов. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что нагрев ведут в течение 1-2 ч, изотермическую выдержку - 4-6 ч и охлаждение - 1-2 ч. 6. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс фиксации ведут в двухслойном базальтово-титановом шлаколитьевом реакторе-контейнере при коэффициенте заполнения реактора, равном 100%. 7. Способ по п.1, отличающийся тем, что процесс фиксации ведут при соотношении жидкость/твердая фаза в пульпе, равном 0,25-0,40, и при величине растекаемости пульпы не менее 160 мм. 8. Способ по п. 6, отличающийся тем, что для ликвидации усадки после охлаждения полученной поликристаллической цементной матрицы осуществляют разгерметизацию реактора-контейнера и его досыпку смесью порошков базальта и барита с подпрессовкой под давлением не ниже 50 МПа с последующей дополнительной герметизацией лазерной обваркой по периметру титановой крышки с обечайкой реактора-контейнера.