不同溫度下錒系模擬核素與膨潤土體系的相關(guān)系及晶體結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、為研究高溫條件下膨潤土阻滯放射性核素遷移機(jī)理,本文以內(nèi)蒙古高廟子膨潤土和四川三臺膨潤土為原料,Ce模擬四價鋼系核素,Nd模擬三價錒系核素,采用高溫固相法在1150℃合成了高廟子膨潤土與氧化釹固化體、高廟子膨潤土與氧化鈰固化體、三臺膨潤土與氧化釹固化體和三臺膨潤土與氧化鈰固化體四個體系的系列樣品。利用X射線熒光、熱分析和X射線衍射對內(nèi)蒙古高廟子膨潤土和四川三臺膨潤土的基樣和模擬固化體的元素含量、相轉(zhuǎn)變溫度、物相組成和晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析,同

2、時利用Rietveld方法對固化體進(jìn)行了晶體結(jié)構(gòu)研究。
　　 通過研究兩種膨潤土基樣和四個體系固化體的燒結(jié)溫度、相關(guān)系、固溶區(qū)范圍和晶體結(jié)構(gòu),得到了一些成果,現(xiàn)總結(jié)如下：
　　 (1)高廟子膨潤土基樣
　　 高廟子膨潤土化學(xué)成分以Si02為主,其次為MgO、A1203,Fe203,還含有少量的CaO、Na20、和K20,以及微量元素Ti、Sr、Mn、Ba和P等。主要物相為蒙脫石和石英,還有少量的方石英和長石。在室

3、溫-100℃時,膨潤土脫去表面吸附水,衍射峰強(qiáng)度未發(fā)生改變。在200-400℃時,蒙脫石脫去層間水,導(dǎo)致(001)面衍射峰強(qiáng)度突然降低。在500～800℃時,蒙脫石失去了晶格結(jié)構(gòu)中的羥基,特征峰dool值由原來的1.439nm縮小到0.962nm,晶格骨架被破壞,有序度下降。溫度為900℃時,蒙脫石相衍射峰已經(jīng)完全消失,蒙脫石晶格已經(jīng)完全被破壞。
　　 (2)三臺膨潤土基樣
　　 三臺膨潤土化學(xué)成分以Si02為主,其次為

4、MgO、A1203,Fe203,CaO,還含有少量的TiO:和K20,以及微量元素Pb、Zr、Zn、Ba和P等。主要物相為蒙脫石和石英,還有少量的方石英和長石。在室溫-100℃時,膨潤土脫去表面吸附水,衍射峰強(qiáng)度未發(fā)生改變。在200～400℃時,蒙脫石脫去層間水,導(dǎo)致(001)面衍射峰強(qiáng)度突然降低。在500～700℃時。蒙脫石失去了晶格結(jié)構(gòu)中的羥基,特征峰dool值由原來的1.534nm縮小到0.999nm,晶格骨架被破壞,有序度下降。

5、溫度為900℃時,蒙脫石相衍射峰已經(jīng)完全消失,蒙脫石晶格已經(jīng)完全被破壞。
　　 (3)高廟子膨潤土與氧化釹體系
　　 在1150℃時,高廟子膨潤土發(fā)生物相轉(zhuǎn)變,生成堇青石、石英和方石英,模擬核素Nd3+被固化在堇青石晶格之中,隨Nd3+固化量的增加,堇青石晶胞參數(shù)a值變小,b、c值和晶胞體積V值增加,最大固化量為8wt％,此時堇青石的晶胞參數(shù)a=l.6962nm,b=0.9813nm,c=0.9336nm,晶胞體積V=l

6、.5540nm3。過量的Nd3+以Nd2Si207形式存在。
　　 (4)高廟子膨潤土與氧化鈰體系
　　 在1150℃時,高廟子膨潤土發(fā)生物相轉(zhuǎn)變,生成堇青石、石英和方石英,模擬核素Ce4+被固化在堇青石晶格之中,隨Ce4+固化量的增加,堇青石晶胞參數(shù)a值變小,b、c值和晶胞體積V值增加,最大固化量為15wt％,此時堇青石的晶胞參數(shù)a=l.6930nm,b=0.9842nm,c=0.9364nm,晶胞體積V=l.5603

7、nm3。過量的Ce4+以Ce02形式存在。
　　 (5)三臺膨潤土與氧化釹體系
　　 在1150℃時,三臺膨潤土發(fā)生物相轉(zhuǎn)變,生成堇青石、鈣長石和方石英,模擬核素Nd3+被固化在堇青石晶格之中,隨Nd3+固化量的增加,堇青石晶胞參數(shù)a值變小,b、c值和晶胞體積V值增加,最大固化量為8wt％,此時堇青石的晶胞參數(shù)a=l.6933nm,b=0.9833nm,c=0.9370nm,晶胞體積V=l.5601nm3。過量的Nd3+

8、以Nd2Si207形式存在。
　　 (6)三臺膨潤土與氧化鈰體系
　　 在1150℃時,三臺膨潤土發(fā)生物相轉(zhuǎn)變,生成堇青石、鈣長石和方石英,模擬核素Ce4+被固化在堇青石晶格之中,隨Ce4+固化量的增加,堇青石晶胞參數(shù)a值變小,b、c值和晶胞體積V值增加,最大固化量為13wt％,此時堇青石的晶胞參數(shù)a=1.6933nm,b=0.9825nm,c=0.9373nm,晶胞體積V=l.5594nm3。過量的Ce4+以Ce2Si