張 禹，褚浩然，鄭博文，徐 衛(wèi)，楊麗莉，阮佳晟

(中國(guó)輻射防護(hù)研究院，太原 030006)

迄今為止，我國(guó)已經(jīng)建立了3座放射性廢物焚燒設(shè)施，用于焚燒核設(shè)施產(chǎn)生的可燃性固體廢物[1-2]?？扇夹苑派湫詮U物焚燒處理后能得到較大幅度的減容，但作為主要二次廢物的焚燒灰既富集了絕大部分放射性核素，又屬于松散型固體粉、渣類(lèi)廢物，需要進(jìn)一步整備以后，才能夠送到放射性廢物處置場(chǎng)進(jìn)行最終處置。因此焚燒灰的各種固化整備技術(shù)也就應(yīng)運(yùn)而生，如水泥固化、玻璃固化、熔融固化、陶瓷固化、造粒-固化等[3]，其中玻璃固化技術(shù)[4]可以將放射性廢物轉(zhuǎn)變成玻璃狀物質(zhì)，核素浸出率低，包容性好，減容效果明顯，適合最終處置。

如果通過(guò)高溫熔融的方法，將廢物焚燒后產(chǎn)生的焚燒灰直接進(jìn)行玻璃固化，可以省去焚燒灰的收集、運(yùn)輸、接收、暫存等環(huán)節(jié)，節(jié)約運(yùn)行成本，提高安全性。同時(shí)，熔融過(guò)程中產(chǎn)生的高溫?zé)煔庖部梢岳脧U物焚燒設(shè)施的煙氣凈化設(shè)備進(jìn)行處理，形成一套系統(tǒng)，從而降低建設(shè)周期和投資，具有非常好的工程應(yīng)用前景和實(shí)際意義[4]。

因此，有必要對(duì)焚燒灰熔融處理以及玻璃固化的可行性進(jìn)行驗(yàn)證，同時(shí)提出基礎(chǔ)玻璃配方范圍以及熔融處理的工藝條件，為今后全面開(kāi)展工程應(yīng)用提供必要的前期準(zhǔn)備。

1 實(shí)驗(yàn)方法

1.1 模擬焚燒灰制備

本實(shí)驗(yàn)使用的實(shí)際焚燒灰來(lái)自以往焚燒設(shè)施的冷態(tài)實(shí)驗(yàn)，具有較好的代表性。對(duì)焚燒灰進(jìn)行密度、成分以及熔融特性方面的測(cè)試，結(jié)果列于表1。利用化學(xué)試劑制備與之成分相似的模擬焚燒灰，作為本實(shí)驗(yàn)的處理對(duì)象，以提高實(shí)驗(yàn)的便利性和準(zhǔn)確性。

表1 焚燒灰特性測(cè)試1)Tab.1 Characteristics of incineration ash

1)焚燒灰的自然堆積密度為0.65 g/cm3。

1.2 工藝流程

參考相關(guān)文獻(xiàn)[5-6]，確定焚燒灰熔融處理以及玻璃固化的工藝流程為：焚燒灰+輔料→熔融→玻璃成型→退火。具體內(nèi)容如下：

(1) 焚燒灰和添加劑按一定比例，混合均勻，烘干后裝入剛玉坩堝；

(2) 將剛玉坩堝放入熔融爐內(nèi)，按照一定的熔制溫度曲線進(jìn)行升溫；

(3) 待熔制均化后，將玻璃液澆筑到預(yù)先加熱到退火溫度的石墨模具中急冷，形成試塊；

(4) 待試塊成型后，在退火溫度下保溫一定時(shí)間，最后再自然冷卻至室溫。

1.3 實(shí)驗(yàn)方案

實(shí)驗(yàn)?zāi)康闹饕谟诖_定添加劑的種類(lèi)和比例，以及熔融處理的工藝條件參數(shù)。

1.3.1添加劑的種類(lèi)和比例

選擇合適的添加劑，可以降低熔融溫度，減小粘度，節(jié)省能耗，同時(shí)有利于玻璃的成型，能夠提高玻璃固化體的性能[7]。

參考國(guó)內(nèi)外幾種實(shí)驗(yàn)成功的基礎(chǔ)玻璃配方[8-9]，認(rèn)為其中主要有以下幾類(lèi)物質(zhì)：SiO2，B2O3，Al2O3和Na2O。其中：

(1) SiO2屬于玻璃網(wǎng)絡(luò)生成體氧化物，能單獨(dú)形成玻璃，可以提高玻璃的機(jī)械性能和穩(wěn)定性，但也會(huì)提高其粘度和熔融溫度。

(2) B2O3屬于玻璃網(wǎng)絡(luò)生成體氧化物，可以改善粘度，起到助熔作用，但含量過(guò)多時(shí)，會(huì)使玻璃泡多質(zhì)脆，不宜單獨(dú)使用。

(3) Al2O3屬于玻璃網(wǎng)絡(luò)中間體氧化物，能提高玻璃的穩(wěn)定性和機(jī)械性能，但同時(shí)也會(huì)提高其粘度，使熔融過(guò)程變得困難。

(4) Na2O屬于玻璃網(wǎng)絡(luò)外體氧化物，可以提供游離氧，促使斷鍵，從而起到助熔作用，但也會(huì)影響玻璃的成型質(zhì)量。

由表1可知，本實(shí)驗(yàn)對(duì)象的焚燒灰中含有較多Al2O3、CaO、TiO2以及Fe2O3，而SiO2、B2O3和Na2O等玻璃成型物質(zhì)的含量較少。根據(jù)焚燒灰的具體成分，確定以SiO2、B2O3和Na2O作為主要的添加劑研究對(duì)象，并規(guī)定基礎(chǔ)玻璃配方中Al2O3、Fe2O3、CaO、TiO2和MgO的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為固定值2%、2%、15%、5%和1%。此時(shí)配方中除了焚燒灰、SiO2、B2O3和Na2O之外，幾乎不需要加入另外的添加劑，能夠盡可能少的引入添加劑的質(zhì)量以及種類(lèi)，從而保證焚燒灰的包容率和實(shí)驗(yàn)的便利性。

同時(shí)，考慮到后期工程應(yīng)用方便，以及降低成本，因此希望通過(guò)硼砂引入B2O3和Na2O，即相當(dāng)于限定了二者比例，硼砂中B2O3與Na2O的質(zhì)量比約為2∶1。

由此，共進(jìn)行4組配方的實(shí)驗(yàn)：BNa-25、BNa-30、BNa-35和BNa-40，對(duì)應(yīng)B2O3和Na2O的添加量之和分別為25%、30%、35%和40%，計(jì)算得到對(duì)應(yīng)的SiO2含量，從而確定基礎(chǔ)玻璃配方，如表2所列。最后，實(shí)驗(yàn)中使用的所有基礎(chǔ)玻璃配方物質(zhì)均為雜質(zhì)很少的分析純?cè)噭阌诜治鰷y(cè)定，提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

表2 基礎(chǔ)玻璃配方Tab.2 Basic glass formulas

1.3.2熔融工藝條件參數(shù)

參考國(guó)內(nèi)外已經(jīng)經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的玻璃固化熔融加熱曲線，確定能夠滿足本實(shí)驗(yàn)中焚燒灰熔融處理以及玻璃固化要求的工藝條件參數(shù)[10-11]。

為了簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)過(guò)程，重點(diǎn)對(duì)熔融處理溫度進(jìn)行研究，熔融處理時(shí)間始終保持3 h，以保證玻璃的完全熔融，其余工藝參數(shù)選擇經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的數(shù)值，不會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生不利影響。由此，得到具體的實(shí)驗(yàn)熔融加熱曲線，如圖1所示。

圖1 加熱流程Fig.1 Heating process

1.4 樣品性能檢測(cè)

(1) 外觀：對(duì)樣品外觀、色澤以及透明度等方面進(jìn)行觀察，并判斷玻璃液澆筑時(shí)的流動(dòng)性能和熔融情況。

(2) 密度：使用排水法對(duì)樣品的密度進(jìn)行測(cè)量，比較樣品處理前后密度的變化。

(3) 物相結(jié)構(gòu)：采用X射線衍射法對(duì)樣品物相結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，檢測(cè)樣品的結(jié)晶度和玻璃化程度。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 實(shí)驗(yàn)組BNa-25

實(shí)驗(yàn)組BNa-25的相關(guān)結(jié)果如下：

(1) 外觀

圖2為實(shí)驗(yàn)組BNa-25配方在3個(gè)熔融處理溫度(分別為1 000、1 100、1 200 ℃)下固化體的外觀圖片。

圖2 不同熔融溫度下(1 000，1 100，1 200 ℃)實(shí)驗(yàn)組BNa-25樣品外觀Fig.2 Sample appearance of test BNa-25

由圖2可見(jiàn)：當(dāng)熔融處理溫度為1 000 ℃時(shí)，樣品基本沒(méi)有流動(dòng)性，難以澆筑，同時(shí)能夠觀察到大量的未熔雜質(zhì)。當(dāng)溫度上升到1 100 ℃時(shí)，樣品的流動(dòng)性有所改善，但基本上也難以澆筑成型，同時(shí)仍然能夠觀察到一些氣泡和未熔雜質(zhì)。當(dāng)溫度進(jìn)一步提高到1 200 ℃時(shí)，樣品已經(jīng)具有一定的流動(dòng)性，基本上可以澆筑成型，但還有少量的氣泡和雜質(zhì)，說(shuō)明該配方下，處理后的樣品沒(méi)有熔融完全。

(2) 密度

表3為實(shí)驗(yàn)組BNa-25配方在3個(gè)熔融處理溫度下固化體的密度、體積以及對(duì)應(yīng)的焚燒灰和減容比統(tǒng)計(jì)。

表3 實(shí)驗(yàn)組BNa-25樣品密度Tab.3 Sample density of test BNa-25

由表3可見(jiàn)：經(jīng)熔融處理后，玻璃固化體的密度在2.4～2.6 g/cm3之間；以原焚燒灰堆積密度0.65 g/cm3計(jì)算，減容比小于1.0。因此，實(shí)驗(yàn)前后基本屬于增容處理，說(shuō)明該配方下，經(jīng)過(guò)熔融處理后，玻璃固化體不夠致密，減容效果較差。

(3) 物相結(jié)構(gòu)

圖3為實(shí)驗(yàn)組BNa-25配方在3個(gè)熔融處理溫度下固化體的衍射圖譜。

圖3 實(shí)驗(yàn)組BNa-25樣品衍射圖譜Fig.3 Sample XRD of test BNa-25

由圖3可見(jiàn)：大致從衍射角20°開(kāi)始至50°，出現(xiàn)駝峰，形成鼓包狀的彌散峰，圖譜的背底曲線波動(dòng)劇烈，說(shuō)明其中存在玻璃態(tài)物質(zhì)。

具體而言，當(dāng)熔融處理溫度為1 000 ℃時(shí)，樣品衍射峰峰強(qiáng)較大，說(shuō)明其中存在晶體物質(zhì)，結(jié)晶度為1.28%；當(dāng)溫度提高到1 100 ℃時(shí)，樣品中已無(wú)明顯的衍射峰，說(shuō)明該階段樣品中的晶體物質(zhì)消失，基本實(shí)現(xiàn)玻璃化；當(dāng)溫度繼續(xù)升高到1 200 ℃時(shí)，峰強(qiáng)逐漸變?nèi)醪捇瑥浬F(xiàn)象明顯，說(shuō)明樣品更加接近玻璃態(tài)，玻璃化程度進(jìn)一步提高。

2.2 實(shí)驗(yàn)組BNa-30

實(shí)驗(yàn)組BNa-30的相關(guān)結(jié)果如下：

(1) 外觀

圖4為實(shí)驗(yàn)組BNa-30配方在3個(gè)熔融處理溫度下固化體的外觀圖片。

圖4 不同熔融溫度下(1 000，1 100，1 200 ℃)實(shí)驗(yàn)組BNa-30樣品外觀Fig.4 Sample appearance of test BNa-30

由圖4可見(jiàn)：當(dāng)熔融處理溫度為1 000 ℃時(shí)，樣品的流動(dòng)性較差，同樣基本上難以澆筑成型，同時(shí)還能夠觀察到一些氣泡和未熔雜質(zhì)，但較實(shí)驗(yàn)組BNa-25有所改善。當(dāng)溫度上升到1 100 ℃和1 200 ℃時(shí)，樣品均有較好的流動(dòng)性，成型情況理想，同時(shí)樣品表觀堅(jiān)硬、光滑，呈黃褐色透明狀，也沒(méi)有出現(xiàn)明顯的氣泡和雜質(zhì)。

(2) 密度

表4為實(shí)驗(yàn)組BNa-30配方在3個(gè)熔融處理溫度下固化體的密度、體積以及對(duì)應(yīng)的焚燒灰和減容比統(tǒng)計(jì)。

由表4可見(jiàn)：經(jīng)熔融處理后，玻璃固化體的密度維持在2.5～2.7 g/cm3的范圍內(nèi)，樣品密度較實(shí)驗(yàn)組BNa-25時(shí)更高，說(shuō)明此時(shí)樣品更加致密。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)也基本能夠?qū)崿F(xiàn)不增容處理。

表4 實(shí)驗(yàn)組BNa-30樣品密度Tab.4 Sample density of test BNa-30

(3) 物相結(jié)構(gòu)

圖5為實(shí)驗(yàn)組BNa-30配方在3個(gè)熔融處理溫度下固化體的衍射圖譜。

圖5 實(shí)驗(yàn)組BNa-30樣品衍射圖譜Fig.5 Sample XRD of test BNa-30

由圖5可見(jiàn)：衍射峰型大致與實(shí)驗(yàn)組BNa-25類(lèi)似，在相似的衍射角區(qū)域內(nèi)也存在典型的彌散峰，說(shuō)明兩者大部分物質(zhì)相同，且為玻璃態(tài)。

具體而言，當(dāng)熔融處理溫度為1 000 ℃時(shí)，樣品中存在的晶體物質(zhì)與實(shí)驗(yàn)組BNa-25相同，但結(jié)晶度更低，僅為0.63%，說(shuō)明玻璃化程度較實(shí)驗(yàn)組BNa-25更好。當(dāng)溫度升高到1 100 ℃及以上時(shí)，樣品中已無(wú)明顯的衍射峰，說(shuō)明該階段樣品基本實(shí)現(xiàn)玻璃化[12]。

2.3 實(shí)驗(yàn)組BNa-35

實(shí)驗(yàn)組BNa-35的相關(guān)結(jié)果如下：

(1) 外觀

圖6為實(shí)驗(yàn)組BNa-35配方在3個(gè)熔融處理溫度下固化體的外觀圖片。

圖6 不同熔融溫度下(1 000，1 100，1 200 ℃)實(shí)驗(yàn)組BNa-35樣品外觀Fig.6 Sample appearance of test BNa-35

由圖6可見(jiàn)：當(dāng)熔融處理溫度為1 000 ℃時(shí)，樣品的流動(dòng)性較差，澆筑至一半時(shí)玻璃已經(jīng)固化成型，同時(shí)能夠觀察到一些氣泡和未熔雜質(zhì)，但較實(shí)驗(yàn)組BNa-30又進(jìn)一步有所改善。當(dāng)溫度上升到1 100 ℃和1 200 ℃時(shí)，樣品流動(dòng)性良好，成型情況理想，相同溫度下，較實(shí)驗(yàn)組BNa-30效果更好。

(2) 密度

表5為實(shí)驗(yàn)組BNa-35配方在3個(gè)熔融處理溫度下固化體的密度、體積以及對(duì)應(yīng)的焚燒灰和減容比統(tǒng)計(jì)。

由表5可見(jiàn)：經(jīng)熔融處理后，玻璃固化體的密度能夠維持在2.7 g/cm3以上，較實(shí)驗(yàn)組BNa-30更高，說(shuō)明此時(shí)樣品致密化程度進(jìn)一步提高，同時(shí)減容比均在1.0以上，即實(shí)驗(yàn)前后焚燒灰能夠?qū)崿F(xiàn)不增容處理。

(3) 物相結(jié)構(gòu)

圖7為實(shí)驗(yàn)組BNa-35配方在3個(gè)熔融處理溫度下固化體的衍射圖譜。

圖7 實(shí)驗(yàn)組BNa-35樣品衍射圖譜Fig.7 Sample XRD of test BNa-35

由圖7可見(jiàn)：衍射峰型和變化規(guī)律與實(shí)驗(yàn)組BNa-30基本類(lèi)似，但不同的是，當(dāng)熔融處理溫度為1 000 ℃時(shí)，樣品衍射峰強(qiáng)度更低，說(shuō)明其中存在的晶體物質(zhì)更少，玻璃化程度較實(shí)驗(yàn)組BNa-30又有了進(jìn)一步的提高。

2.4 實(shí)驗(yàn)組BNa-40

實(shí)驗(yàn)組BNa-40的相關(guān)結(jié)果如下：

(1) 外觀

圖8為實(shí)驗(yàn)組BNa-40配方在3個(gè)熔融處理溫度下固化體的外觀圖片。

圖8 不同熔融溫度(1 000，1 100，1 200 ℃)實(shí)驗(yàn)組BNa-40樣品外觀Fig.8 Sample appearance of test BNa-40

由如圖8可見(jiàn)：樣品均具有較好的流動(dòng)性和成型效果。

(2) 密度

表6為實(shí)驗(yàn)組BNa-40配方在3個(gè)熔融處理溫度下固化體的密度、體積以及對(duì)應(yīng)的焚燒灰和減容比統(tǒng)計(jì)。

表6 實(shí)驗(yàn)組BNa-40樣品密度Tab.6 Sample density of test BNa-40

由表6可見(jiàn)：經(jīng)熔融處理后，玻璃固化體的密度和減容比與實(shí)驗(yàn)組BNa-35接近。

(3) 物相結(jié)構(gòu)

圖9為實(shí)驗(yàn)組BNa-40配方在3個(gè)熔融處理溫度下固化體的衍射圖譜。

圖9 實(shí)驗(yàn)組BNa-40樣品衍射圖譜Fig.9 Sample XRD of test BNa-40

由圖9可見(jiàn)：與之前的實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本類(lèi)似，但不同的是，從熔融處理溫度為1 000 ℃時(shí)開(kāi)始，樣品中已經(jīng)不再存在晶體物質(zhì)。此外，不同處理溫度下的衍射峰峰型基本相同，說(shuō)明此時(shí)樣品已經(jīng)達(dá)到最佳的熔融狀態(tài)，也足夠致密。顯然，由于配方中加入更多的硼砂，樣品能夠在更低的處理溫度下達(dá)到熔融狀態(tài)，此時(shí)提高處理溫度已經(jīng)不能再提升其玻璃化的程度和致密性。

3 結(jié)果分析

圖10為相同配方在不同熔融處理溫度下固化體的外觀圖片。

圖10 相同配方下的樣品外觀Fig.10 Sample appearance obtained with a same formula

由圖10可見(jiàn)：當(dāng)基礎(chǔ)玻璃配方相同時(shí)，隨著熔融處理溫度的上升，樣品流動(dòng)性能增強(qiáng)，成型效果改善。此外，樣品顏色也逐漸加深。這是由于提高處理溫度能夠促使鐵離子向低價(jià)態(tài)轉(zhuǎn)變，而Fe2+能夠?qū)⒉Ａе伤{(lán)綠色；Fe3+則會(huì)將玻璃著色成黃色。因此在較高的處理溫度時(shí)，樣品的顏色也相應(yīng)的更深一些。

圖11為不同配方在相同熔融處理溫度(1 100 ℃)下固化體的外觀圖片。

圖11 相同熔融處理溫度下的樣品外觀Fig.11 Sample appearance obtained at a same heating temperature

由圖11可見(jiàn)：當(dāng)樣品熔融處理溫度相同時(shí)，隨著硼砂含量逐漸增加，SiO2含量逐漸減少，樣品流動(dòng)性依次提高，更加容易成型。因此，可以認(rèn)為增加基礎(chǔ)玻璃配方中硼砂的含量，能夠降低樣品的熔融溫度，改善其流動(dòng)性，更加易于成型。

此外，對(duì)比表3～6中不同配方和熔融處理溫度下固化體密度，結(jié)合樣品外觀和物相結(jié)構(gòu)的測(cè)試結(jié)果分析，發(fā)現(xiàn)當(dāng)樣品熔融完全，流動(dòng)性和成型效果良好，完全實(shí)現(xiàn)玻璃化時(shí)，樣品的密度均能夠保證在2.6 g/cm3以上，說(shuō)明成型的玻璃固化體較為致密，能夠?qū)崿F(xiàn)不增容處理。

綜上所述，以玻璃固化體澆筑時(shí)的流動(dòng)性、成型效果以及樣品最終的密度和玻璃化程度作為標(biāo)準(zhǔn)，認(rèn)為：

當(dāng)B2O3和Na2O的添加量在30%以下時(shí)，由于其在1 000～1 200 ℃的熔融處理溫度范圍內(nèi)，樣品性能均與理想狀態(tài)有一定的差距，因此不作為推薦配方考慮；當(dāng)B2O3和Na2O的添加量在30%～35%之間時(shí)，處理溫度應(yīng)至少保持在1 100 ℃以上；當(dāng)B2O3和Na2O的添加量達(dá)到40%時(shí)，處理溫度可以降低至1 000 ℃或更低。

由于過(guò)高的熔融處理溫度不利于焚燒灰中核素的捕集，同時(shí)出于降低設(shè)備能耗的考慮，因此，在保證玻璃固化體性能品質(zhì)和減容效果的前提下，應(yīng)盡量降低熔融處理的溫度。

4 驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)

選擇實(shí)驗(yàn)組BNa-35的工藝條件，即B2O3和Na2O的添加量為35%，SiO2添加量為40%，熔融處理溫度為1 100 ℃作為配方比例和熔融處理工藝條件，使用真實(shí)焚燒灰進(jìn)行驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。

驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)的相關(guān)結(jié)果如下：

(1) 外觀

圖12為驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中真實(shí)焚燒灰和模擬焚燒灰對(duì)應(yīng)固化體的外觀圖片。

圖12 樣品外觀對(duì)比Fig.12 Sample appearance comparison

由圖12可見(jiàn)：使用真實(shí)焚燒灰進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，樣品的流動(dòng)性能也較為良好，成型情況理想，同時(shí)樣品表面堅(jiān)硬、光滑，沒(méi)有明顯的氣泡和雜質(zhì)。但是與模擬焚燒灰不同的是，此時(shí)樣品顏色變深，呈現(xiàn)深綠色，且透明度較差。

這是由于之前在確定模擬焚燒灰成分時(shí)，對(duì)于焚燒灰中含量極少的物質(zhì)，如MnO等并未考慮，而錳離子作為玻璃中一種重要的著色劑，能夠使玻璃呈現(xiàn)棕色或者紫色等較深的顏色。因此，在與鐵離子共同作用下，可能會(huì)使樣品的顏色發(fā)生變化。

(2) 密度

表7為驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中真實(shí)焚燒灰和模擬焚燒灰對(duì)應(yīng)固化體的密度、體積以及對(duì)應(yīng)的焚燒灰和減容比統(tǒng)計(jì)。

表7 樣品密度對(duì)比Tab.7 Sample density comparison

由表7可見(jiàn)：使用真實(shí)焚燒灰進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，樣品密度與模擬焚燒灰實(shí)驗(yàn)的結(jié)果較為接近，說(shuō)明此時(shí)得到的玻璃固化體同樣較為致密。

(3) 物相結(jié)構(gòu)

圖13為驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中真實(shí)焚燒灰和模擬焚燒灰對(duì)應(yīng)固化體的衍射圖譜。

圖13 樣品衍射圖譜對(duì)比Fig.13 Sample XRD comparison

由圖13可見(jiàn)：在相似的衍射角區(qū)域內(nèi)也存在典型的彌散峰，與之前模擬焚燒灰的實(shí)驗(yàn)結(jié)果基本類(lèi)似，說(shuō)明大部分物質(zhì)相同；同時(shí)不存在明顯的衍射峰，說(shuō)明樣品中已經(jīng)不再存在晶相物質(zhì)，達(dá)到較好的熔融狀態(tài)和玻璃化程度。

綜上，通過(guò)使用真實(shí)焚燒灰進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，與模擬焚燒灰的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)兩者在外觀、成型情況、密度以及物性結(jié)構(gòu)等方面基本相同，由此證明了之前模擬焚燒灰實(shí)驗(yàn)結(jié)果的適用性，同時(shí)也表明焚燒灰熔融處理以及玻璃固化工藝的可行性。

5 結(jié)論

(1) 將焚燒灰與適當(dāng)比例添加劑混合后，經(jīng)高溫熔融和冷卻，可以得到玻璃固化體。固化體表觀堅(jiān)硬、光滑且致密，密度在2.6 g/cm3以上。經(jīng)XRD檢測(cè)，樣品為均勻的玻璃態(tài)物質(zhì)。表明焚燒灰熔融處理以及玻璃固化工藝的可行性。

(2) 焚燒灰初步的熔融處理工藝條件為：當(dāng)B2O3和Na2O的添加量在30%～35%之間時(shí)，處理溫度應(yīng)至少保持在1 100 ℃以上；當(dāng)B2O3和Na2O的添加量達(dá)到40%時(shí)，處理溫度可以降低至1 000 ℃或更低。在保證玻璃固化體性能品質(zhì)和減容效果的前提下，應(yīng)盡量降低熔融處理的溫度。

(3) 焚燒灰的熔融溫度隨著玻璃添加劑中硼砂含量的增加而降低，同時(shí)樣品的流動(dòng)性和成型效果也得到明顯改善。