композиция для капсулирования радиоактивных и высокотоксичных отходов

Формула изобретения

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.%:

сера	53,27-53,32
молотый кварцевый песок с удельной
поверхностью 180 м 2/кг	45,45-45,50
керосин	1,06-1,07
синтетический каучук марки СКДН-Н	0,22-0,11

Описание изобретения к патенту

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.%:

Сера	18,0...20,0
Кварцевая мука	11,5...13,0
Термолитовый щебень	36,5...37,8
Целлофот	0,8...1,5
Кварцевый песок	остальное

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 серы	50,0...55,0
Трисульфидпиперидин	1,0...1,1
Костра льняная	8,0...10,0
Молотый кварцевый песок	35,0...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.%:

Сера	53,27...53,32
Молотый кварцевый песок с удельной
поверхностью 180 м2/кг	45,45...45,50
Керосин	1,06...1,07
Синтетический каучук марки СКДН-Н	0,22...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 1
Компонент	Состав предлагаемой композиции, мас.%		Прототип [2]	Прототип [3, 4]
	1	2
Сера	53,27	53,32	-	40,0...70,0
Головки плавок серы	-	-	50,0...55,0	-
Синтетический каучук марки СКДН-Н	0,22	0,11	-	-
Керосин	1,06	1,07	-	-
Трисульфидпиперидин	-	-	1,0...1,1	-
Костра льняная	-	-	8,0...10,0	-
Молотый кварцевый песок	-	-	35,0...40,0	30,0...60,0
Молотый кварцевый песок с удельной поверхностью 180 м2/кг	45,45	45,50	-	-

Таблица 2
Показатель	Состав		Прототип [2]	Прототип [3, 4]
	1	2
Предел прочности при сжатии, МПа	56,3	51,8	48,5...55,5	-
Предел прочности при изгибе, МПа	27,1	26,1	-	-
Водопоглощение за 24 часа, %	0,06	0,13	-	-
Водостойкость после 30 суток экспозиции	0,95	0,9	-	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.