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针对目前高放废液硼硅酸盐玻璃固化体存在锕系核素溶解度较低、热力学稳定性较差等不足,以及在玻璃熔制过程中容易出现分离的含硫黄色第二相(黄相)问题,通过在钡硼硅酸盐玻璃体系(Ba O-B2O3-Na2O-Si O2)中加入不同含量的氧化钙(Ca O)、二氧化钛(Ti O2)和锆英石(Zr Si O4)(记为CTZ),采用熔融-热处理工艺制备了含有钙钛锆石晶相的钡硼硅酸盐玻璃陶瓷固化体。系统研究了CTZ含量(0~55 wt%)对钡硼硅酸盐玻璃陶瓷固化体的晶相组成、显微结构和化学稳定性的影响;研究了钙含量变化(Ca O:Ti O2:Zr O2=x:2:1,x=0.5~10)对钡硼硅酸盐玻璃陶瓷的晶相结构和显微结构等的影响;采用正交试验法优化了钡硼硅酸盐玻璃陶瓷的热处理工艺参数,并比较了一步法(核化和晶化同时进行)和二步法(核化和晶化分开进行)热处理工艺对玻璃陶瓷结构的影响;研究了钡硼硅酸盐玻璃陶瓷对硫元素(以Na2SO4形式引入)的最大包容量。结果表明:含CTZ的钡硼硅酸盐基础玻璃的熔制温度为1150~1250℃样品的玻璃转变温度为615~650℃且随着CTZ含量增加而升高。CTZ含量为35 wt%和45 wt%的样品分别在900℃和850℃附近出现了明显的放热峰。当CTZ含量≥35 wt%时,钙钛锆石晶相开始析出;CTZ含量为45 wt%时,样品中出现了大量均匀分布的柱状钙钛锆石晶相;CTZ含量达55 wt%时,样品致密性较差,除钙钛锆石晶相外还有榍石和二氧化硅晶相析出。产品一致性试验(Product Consistency Test,PCT)结果表明,CTZ含量为45 wt%的固化体的抗浸出性能较好,42 d后Na和B的归一化质量损失约为0.2 g/m2,Si和Ca约为0.02 g/m2。当Ca O:Ti O2:Zr O2=2:2:1和4:2:1时,可以获得仅含钙钛锆石晶相的玻璃陶瓷。正交试验结果表明,核化温度和晶化温度对玻璃陶瓷体内钙钛锆石含量影响较大,而核化时间和晶化时间的影响相对较小。二步法和一步法热处理工艺对玻璃陶瓷结构无显著影响,当晶化温度较高或晶化时间较长时,均会出现榍石晶相。钡硼硅酸盐玻璃陶瓷能够包容3 mo l%的Na2SO4而不出现分层,硫含量在0~3mol%范围内样品晶相组成仅有钙钛锆石,且硫含量变化对钙钛锆石晶体数量和分布影响不大;当Na2SO4含量大于3 mo l%时,玻璃陶瓷结构疏松,存在少量孔洞,样品体内含有钙钛锆石和榍石晶相,表面形成了由硫酸钡和硫酸钠组成的白色分离层。样品PCT实验表明,当Na2SO4含量低于3 mol%时,元素归一化质量损失在7 d之后基本保持稳定:NLB和NLCa为0.01 g/m2,NLBa为0.001 g/m2,NLNa为0.1 g/m2。当Na2SO4含量超过3 mo l%后,7 d之后NLB和NLNa随时间增加而增加,NLBa和NLCa在28 d之后基本保持稳定,分别为10-4 g/m2和10-2 g/m2数量级。