沸石礦物對(duì)鈾尾礦的固化及阻滯機(jī)理研究.pdf

1、鈾尾礦含大量壽命長且毒性高的放射性核素（如 U、Th等），是長期潛伏的放射性污染源，鈾尾礦的堆放及處理措施不當(dāng)將會(huì)給人類健康和生態(tài)環(huán)境帶來了嚴(yán)重的危害。沸石礦物具有良好的吸附性和熱穩(wěn)定性，是處置鈾尾礦的優(yōu)良固化基材。本文以 Na2SiO3?9H2O、NaAlO2和NaOH為原料，在常壓開放水體系中合成了 NaA沸石和羥基方鈉石；研究了 A沸石和方鈉石對(duì)模擬核素 Cs的去除效果；并對(duì)鈾尾礦的理化屬性進(jìn)行了研究，制備了沸石礦物/鈾尾礦復(fù)合體

2、，通過模擬地下水弱酸和弱堿環(huán)境，研究了沸石礦物/鈾尾礦復(fù)合體中U、Sr和Mn元素的抗浸出性能，揭示了沸石礦物對(duì)鈾尾礦的固化及阻滯機(jī)理。
　　研究結(jié)果表明：采用水浴合成法，優(yōu)化合成 NaA沸石的最佳條件為：Na2O/SiO2摩爾比為2.0，晶化溫度為T=80℃，晶化時(shí)間為t=10 h；合成羥基方鈉石的最佳條件為：Na2O/SiO2摩爾比為4.0，晶化溫度為 T=90℃，晶化時(shí)間為 t=12 h。Na2O/SiO2摩爾比對(duì)合成產(chǎn)物的骨

3、架類型和純度的影響較晶化溫度和晶化時(shí)間大。羥基方鈉石的形成主要經(jīng)歷了四個(gè)階段：①無定形鈉鋁硅酸鹽聚合階段（5~10 min），②NaA沸石成核階段（30~40 min），③NaA沸石和羥基方鈉石協(xié)同生長階段（1~3 h），④NaA沸石轉(zhuǎn)變?yōu)榱u基方鈉石階段（4~10 h）；羥基方鈉石的生長消耗了液相中的Si和Al，生長符合液相轉(zhuǎn)變機(jī)制。骨架穩(wěn)定性差和結(jié)構(gòu)能量更高是 NaA沸石轉(zhuǎn)變成羥基方鈉石的本質(zhì)原因。在合成 NaA沸石（或羥基方鈉石）的

4、過程中產(chǎn)生雜晶 NaX沸石和羥基方鈉石（或NaA沸石）主要取決于它們具有相似的骨架結(jié)構(gòu)和相近的結(jié)構(gòu)總能量。
　　采用水浴合成法，優(yōu)化合成含CsA沸石的最佳條件為：初始Cs濃度c=3.0 at.％、晶化溫度T=80℃和晶化時(shí)間 t=10 h；優(yōu)化合成含Cs方鈉石的最佳條件為：初始Cs濃度 c=2.9 at.%、晶化溫度T=90℃和晶化時(shí)間t=12 h；Cs摻雜進(jìn) A沸石和方鈉石晶格導(dǎo)致兩者的衍射峰強(qiáng)度降低，Cs摻雜 A沸石晶格導(dǎo)致晶

5、格常數(shù)增大，而摻雜進(jìn)方鈉石晶格致使晶格常數(shù)減小。在不同反應(yīng)條件下，A沸石和方鈉石對(duì) Cs+的去除率均達(dá)到86%以上，優(yōu)化條件下可分別達(dá)97.95%和96.88%，方鈉石的去除效果略差于A沸石。
　　鈾尾礦樣品的化學(xué)組成主要為 SiO2、Al2O3、K2O等，其中SiO2和Al2O3的含量分別為74.71%和13.12%；樣品經(jīng)消解后測(cè)得 U、Sr和Mn含量分別為30.4μg/g、122μg/g和523μg/g；樣品的物相組成主要為