4 (32) 11. МЕЖА МІЦНОСТІ НА СТИСК КОМПАУНДІВ, ОТРИМАНИХ ПРИ ЦЕМЕНТУВАННІ ВИСОКОСОЛЬОВИХ БОРВМІЩУЮЧИХ РРВ ГЕОПОЛІМЕРНИМИ ЗВ’ЯЗУЮЧИМИ

УДК 621.039 • Випуск 4 (32) / 2020  • 96-101 сторінки

Розко А.М., Федоренко Ю.Г., Ольховик Ю.О., Павлишин Г.П.

Розко А.М. канд. геол. н., ст. н. с. Інститут геохімії мінералогії та рудоутворення ім. Семененка М.П. НАН України ORCID: 0000-0002-4614-5569, al.rozko@gmail.com

Федоренко Ю.Г. н. с., – ДУ «Інститут геохімії навколишнього середовища  НАН України»

Ольховик Ю.О. д. т. н., зав. відд., – ДУ «Інститут геохімії навколишнього середовища  НАН України»

Павлишин Г.П. гол.матем. – ДУ «Інститут геохімії навколишнього середовища  НАН України»

Анотація

В роботі розглядаеться перспективність цементування борвміщуючих рідких радіоактивних відходів (РРВ) геополімерними зв’язуючими. Відомо, що геополімерні компаунди можуть бути створенні на основі відходів виробництва – мелених шлаків металургійних комбінатів, зол виносу ТЕС і т.п. До геополімерів можуть залучатися луги, які входять до складу РРВ. Міцність геополімерів з часом може збільшуватись у 1,5 – 2 рази, при синтезі геополімерів повітря не забруднюється СО2. Враховані властивості імітату РРВ, який за температури понад 60о С є концентрованим розчином солей. При охолодженні імітату спостерігаються явища переохолодження і спонтанної кристалізації метаборату натрію. Якщо до імітату додається дисперсний цеоліт фр. < 140 мкм у кількості 10 % від маси імітату, а також рідке скло та суміш шлаку із золою у співвідношенні 1:1, то переохолодження не спостерігається, а метоборат натрію кристалізується у вигляді дрібніших кристалів. Експериментально підтвержено, що кількості лугів, які присутні в імітаті РРВ для утворення міцних геополімерних компаундів не вистачає. Це пояснюється тим, що при перетворенні тетраборату натрію на метаборат з розчину частково вилучається вода та гідрооксид натрію. Для підвищення лужності імітату у цьому випадку необхідно додаткове внесення лугів у експерементально підібраній кількості. Для вивчення межі міцності на стиск було експериментально підібрано співвідношення між компонентами і створено базовий зразок, який мав склад: імітат РРВ, рідке скло, суміш золи із шлаком, КОН, цеоліт. Відносно базового складу проводилося варіювання маси компонентів у зразках. Маса збільшувалася (зменьшувалася), на 17 % за постійної маси імітату та цеоліту. Зразки компаундів виготовлялися у однакових умовах при співвідношенні між компонентами, яке не повторювалося. Після витримки і сушки було виміряно межу міцності на стиск, яка для всіх зразків мала середнє значення 9,6±1.5 МПа, окремі зразки мали різну межу міцності, що залежала від складу компаундів. Розрахунки дозволили отримати рівняння, з якого випливає, що в інтервалі варіювання рідке скло та луги (КОН) зменшують межу міцності, у той час як суміш золи із шлаком межу міцності на стиск збільшує. Це може бути враховано при подальших дослідах по залученню геополімерів для цементування РРВ.

 Ключові слова: цементування борвміщуючих рідких радіоактивних відходів, геополімери, компаунд, межа міцності на стиск.

Стаття

Література

  1. ГОСТ Р 51883-2002 Отходы радиоактивные цементированные. Общие технические требования. Госстандарт России. – М. ИПК Издательство стандартов, 2002. – 7с.
  2. Davidovits Josef The Piramides: An Enigma Solved. New York: Dorset Press, – 1988
  3. Davidovits J. Soft Mineralurgu and Geopolimers. In proceeding of Geopolimer 88 International Conference, The Universite de Technologie. Compiegne. Franse, – 1988. – pp. 49-56.
  4. Davidovits J. Chemistry of Geopolimeric Systems Terminology// Proc/ Int/. Conf. “Geopolimer”/ France, 1999
  5. Глуховский В.Д. Грунтосиликаты, их свойства, технология изготовления и область применения: Автореферат дис. д.т.н. – Киев, 1965.
  6. Чекмарев А.С., Получение глинополимерных материалов с применением природных компонентов. / Чекмарев А.С., Сео Д.К., Скорина В.С., Чекмарева Г.Д. Вестник Казанского технологического университета, 2010, № 8, С.272–276.
  7. Кривенко П.В. Цементи та бетони на основі паливних зол і шлаків: / Кривенко П.В., Пушкарьова К.К., Гоц В.І., Ковальчук Г.Ю. Монографія – Київ: ТОВ «ІПК Експрес-Поліграф», 2012. 258 с.
  8. P.Duxson Geopolimer technology: the current state of the art // P.Duxson, A. Fernandez – Jimenez, J.L. Provis/ J. Mater. Sci, 2007.V.42, P. 2917-2933.
  9. Khaled, Chagudhary. Mechanism of geopolimerization and factors influencinyits development // P. 729 – 746
  10. Kumar S, Kumar R Mechanical activation of fly ash: Effect on reaction, structure and properties of resulting geopolimer, Ce-ramics international, Vol. 37, 2011, pp 533-541.
  11. Свидерский В.А. Технологии отверждения жидких радиоактивных отходов / Свидерский В.А., Глуховский В.В., Глуховский И. В. Дашкова Т.С. // Ядерна та радіаційна безпека 2019, 1(18), С. 68-74.
  12. Асканский бентонит [{Электронный ресурс], https://lityo.com.ua/askanskij-bentonit-vozvrashhaetsya
  13. А. Rozko, Yu. Fedorenko, H. Zadvernyuk Zeolite as a component of binding materials for liquid radioactive waste conditioning Пошукова та екологічна геохімія, гол. редактор Жовінський Е.Я. № 1(20)., 2019, – С.29- 31
  14. Новик Ф.С. Оптимизация процессов технологии металлов методами планирования єксперимента. / Новик Ф.С., Арсов Я.Б. : Машиностроение; 1980, – 304 С.
  15. ДСТУ БВ. 2.7 –: 187. 2009. Будівельне матеріалознавство. Цементи. Методи визначення міцності на згин і стиск / За ред. П.В.Кривенко.. – K.: Ліра-K, 2012. – 624 с