КОМПОЗИЦИЯ ДЛЯ КАПСУЛИРОВАНИЯ РАДИОАКТИВНЫХ И ВЫСОКОТОКСИЧНЫХ ОТХОДОВ Российский патент 2008 года по МПК C04B28/36 C08L9/00 G21F1/04 C08K13/02 

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для герметизации радиоактивных и высокотоксичных веществ путем совмещения предлагаемой композиции, находящейся в пластично-вязком состоянии, с твердым отходом; получение в определенных пропорциях смеси и изготовление из нее форм с требуемыми геометрическими размерами. Фиксация отходов осуществляется твердением прелагаемого материала при охлаждении. Из предлагаемой композиции также можно организовать производство контейнеров длительного хранения, которые могут быть захоронены в геологических формациях.

Известна композиция для изготовления строительных изделий и конструкций [1], включающая следующие компоненты, мас.%:

Сера18,0...20,0Кварцевая мука11,5...13,0Термолитовый щебень36,5...37,8Целлофот0,8...1,5Кварцевый песокостальное

Однако для изделий, изготовленных из указанной композиции, характерны невысокая прочность при изгибе и большое водопоглощение.

Наиболее близкой является композиция для изготовления строительных изделий [2], включающая, мас.%:

Головки плавок серы50,0...55,0Трисульфидпиперидин1,0...1,1Костра льняная8,0...10,0Молотый кварцевый песок35,0...40,0

Недостатком указанной композиции является использование дорогостоящей и потенциально опасной для здоровья человека органической добавки - трисульфидпиперидина. Кроме того, в качестве наполнителя используется молотый кварцевый песок, который в процессе приготовления материала взаимодействует с расплавом серы с образованием водорастворимых сульфидов кремния [3, 4]. В естественных условиях эксплуатации сульфиды кремния вымываются из материала, что приводит к преждевременному разрушению изделий и конструкций.

Этот недостаток устраняется снижением величины водопоглощения материала и нанесением на поверхность наполнителя защитного слоя из аппретирующей добавки при сохранении высоких значений предела прочности при сжатии.

Указанный технический эффект достигается тем, что композиция для капсулирования радиоактивных и высокотоксичных отходов, содержащая серу, модификатор и молотый кварцевый песок, отличающаяся тем, что в качестве модификатора содержит керосин и дополнительно содержит аппретирующую добавку - синтетический каучук марки СКДН-Н при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Сера53,27...53,32Молотый кварцевый песок с удельной поверхностью 180 м²/кг45,45...45,50Керосин1,06...1,07Синтетический каучук марки СКДН-Н0,22...0,11

Композиция для капсулирования радиоактивных и высокотоксичных отходов содержит серу, керосин, молотый кварцевый песок и синтетический каучук.

Использование серы (ГОСТ 127-93) и молотого кварцевого песка (со средней плотностью 2650 кг/м³ и удельной поверхностью 180 м²/кг) позволяет значительно снизить стоимость изделий и конструкций, обеспечить их высокие прочностные показатели и безотходность технологии изготовления.

Введение керосина (ТУ 10227-86) обеспечивает формирование аморфно-кристаллической структуры серы, устойчивой к эксплутационным воздействиям, а добавление синтетического каучука марки СКДН-Н (стереорегулярный полибутадиен, соответствующий требованиям ТУ 38.103551-82) позволяет создать на поверхности молотого кварцевого песка защитный слой, предотвратить взаимодействие наполнителя с серой и образование водорастворимых сульфидов кремния.

Композицию готовят следующим образом. Приготавливают 10...20%-ный раствор каучука в керосине. Отдозированное количество указанного раствора вводят в наполнитель и тщательно перемешивают 5...10 минут. Обработанный наполнитель добавляют в расплав серы, нагретый до температуры 160°С, и смесь тщательно перемешивают до однородной массы. Смесь выдерживают при температуре 160°С в течение 2...3 часов и укладывают в предварительно подготовленные и нагретые металлические формы. После охлаждения в течение 30...40 минут формы подвергают распалубке.

Составы предлагаемой композиции приведены в табл.1, а ее свойства - в табл.2.

Таблица 1КомпонентСостав предлагаемой композиции, мас.%Прототип [2]Прототип [3, 4]12Сера53,2753,32-40,0...70,0Головки плавок серы--50,0...55,0-Синтетический каучук марки СКДН-Н0,220,11--Керосин1,061,07--Трисульфидпиперидин--1,0...1,1-Костра льняная--8,0...10,0-Молотый кварцевый песок--35,0...40,030,0...60,0Молотый кварцевый песок с удельной поверхностью 180 м²/кг45,4545,50--

Таблица 2ПоказательСоставПрототип [2]Прототип [3, 4]12Предел прочности при сжатии, МПа56,351,848,5...55,5-Предел прочности при изгибе, МПа27,126,1--Водопоглощение за 24 часа, %0,060,13--Водостойкость после 30 суток экспозиции0,950,9-0,5...0,65

Из табл.2 видно, что предлагаемая композиция имеет высокую прочность, низкое водопоглощение и более высокую водостойкость (в 1,5...1,8 раза).

Литература

1. RU №1393824, МКИ С04В 28/36 «Композиция для изготовления строительных изделий и конструкций».

2. RU №1085958, С04В 19/06, С04В 43/12 «Композиция для из готовления строительных изделий».

3. Яушева Л.С. Серобетоны каркасной структуры: Дисс. канд. техн. наук. - Саранск, 1998 г. - 170 с.

4. Королев Е.В., Прошин А.П., Ерофеев В.Т., Хрулев В.М., Горетый В.В. Строительные материалы на основе серы. - Пенза: ПГУАС; Саранск: Изд. Мордов. ун-та, 2003. - 372 с.

Изобретение относится к промышленности строительных материалов и может быть использовано для изготовления строительных деталей, изделий и конструкций, предназначенных для капсулирования радиоактивных и высокотоксичных отходов. Композиция содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: сера - 53,27-53,32, молотый кварцевый песок с удельной поверхностью 180 м²/кг - 45,4-45,50, керосин - 1,06-1,07, каучук марки СКДН-Н - 0,22-0,11. Капсулирование осуществляют совмещением композиции с твердым отходом с последующим отверждением. Возможно также изготовление контейнеров из композиции по изобретению для захоронения отходов в геологических формациях. Технический результат состоит в снижении водопоглощения при сохранении высоких значений предела прочности при сжатии. 2 табл.

Композиция для капсулирования радиоактивных и высокотоксичных отходов, содержащая серу, модификатор и молотый кварцевый песок, отличающаяся тем, что в качестве модификатора содержит керосин и дополнительно содержит аппретирующую добавку - синтетический каучук марки СКДН-Н, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

сера53,27-53,32молотый кварцевый песок с удельной поверхностью 180 м²/кг45,45-45,50керосин1,06-1,07синтетический каучук марки СКДН-Н0,22-0,11