Отримання та властивості магній-калій-фосфатних цементів, що містять добавки золи та металургійного шлаку, для іммобілізації радіоактивних відходів
Magnesium potassium phosphate cements (MKPCs) are currently considered as the matrix materials for immobilization of radioactive waste of low and medium activity, as an alternative to Portland cements. At the same time, MKPC compound has the following advantages: fast hardening, high early strength,...
Збережено в:
| Дата: | 2023 |
|---|---|
| Автори: | , , , , , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | English |
| Опубліковано: |
State Scientific and Technical Center for Nuclear and Radiation Safety
2023
|
| Онлайн доступ: | https://nuclear-journal.com/index.php/journal/article/view/1028 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Nuclear and Radiation Safety |
Репозитарії
Nuclear and Radiation Safety| id |
oai:ojs2.nuclear-journal.com:article-1028 |
|---|---|
| record_format |
ojs |
| institution |
Nuclear and Radiation Safety |
| collection |
OJS |
| language |
English |
| format |
Article |
| author |
Sayenko, S. Shkuropatenko, V. Pylypenko, O. Kholomieiev, H. Karsim, S. Zykova, А. |
| spellingShingle |
Sayenko, S. Shkuropatenko, V. Pylypenko, O. Kholomieiev, H. Karsim, S. Zykova, А. Отримання та властивості магній-калій-фосфатних цементів, що містять добавки золи та металургійного шлаку, для іммобілізації радіоактивних відходів |
| author_facet |
Sayenko, S. Shkuropatenko, V. Pylypenko, O. Kholomieiev, H. Karsim, S. Zykova, А. |
| author_sort |
Sayenko, S. |
| title |
Отримання та властивості магній-калій-фосфатних цементів, що містять добавки золи та металургійного шлаку, для іммобілізації радіоактивних відходів |
| title_short |
Отримання та властивості магній-калій-фосфатних цементів, що містять добавки золи та металургійного шлаку, для іммобілізації радіоактивних відходів |
| title_full |
Отримання та властивості магній-калій-фосфатних цементів, що містять добавки золи та металургійного шлаку, для іммобілізації радіоактивних відходів |
| title_fullStr |
Отримання та властивості магній-калій-фосфатних цементів, що містять добавки золи та металургійного шлаку, для іммобілізації радіоактивних відходів |
| title_full_unstemmed |
Отримання та властивості магній-калій-фосфатних цементів, що містять добавки золи та металургійного шлаку, для іммобілізації радіоактивних відходів |
| title_sort |
отримання та властивості магній-калій-фосфатних цементів, що містять добавки золи та металургійного шлаку, для іммобілізації радіоактивних відходів |
| title_alt |
Production and Properties of Magnesium Potassium Phosphate Cements Containing Ash and Metallurgical Slag Additives for Radioactive Waste Immobilization |
| description |
Magnesium potassium phosphate cements (MKPCs) are currently considered as the matrix materials for immobilization of radioactive waste of low and medium activity, as an alternative to Portland cements. At the same time, MKPC compound has the following advantages: fast hardening, high early strength, low shrinkage and high chemical resistance. Magnesium potassium phosphate cement is prepared at room temperature by an acid-base reaction between calcined magnesium oxide (MgO), potassium dihydrogen phosphate (KH2PO4) and water to form magnesium potassium phosphate hexahydrate MgKPO4 ∙ 6H2O known as K-struvite. To obtain MKPC, starting components of high purity and, accordingly, high cost are required. From an industrial point of view, this leads to an excessive price of the final product, and therefore, the use of inexpensive industrial waste as cement fillers is economically cost effective.
In the present paper, the effect of fly ash and blast-furnace slag additives on the microstructure, compressive strength, and chemical resistance of MKPC samples was studied. The results indicate that particles of both ash and blast-furnace slag are involved in the reaction of MKPC obtaining with the formation of predominantly crystalline K-struvite. According to X-ray diffraction analysis, the content of K-struvite in samples with additives of both fly ash and blast-furnace slag is almost the same and amounts to 58–60 %. With the same addition of filler, samples with the addition of blast-furnace slag have a denser structure, which is formed due to the increased reactivity of blast-furnace slag particles. Moreover, MKPC samples with the addition of blast-furnace slag exhibit higher strength and better chemical resistance to leaching compared to MKPC samples with fly ash additions. The obtained results demonstrate the prospects of using industrial waste additives in the production of MKPC compounds characterized by high mechanical strength and chemical resistance. |
| publisher |
State Scientific and Technical Center for Nuclear and Radiation Safety |
| publishDate |
2023 |
| url |
https://nuclear-journal.com/index.php/journal/article/view/1028 |
| work_keys_str_mv |
AT sayenkos productionandpropertiesofmagnesiumpotassiumphosphatecementscontainingashandmetallurgicalslagadditivesforradioactivewasteimmobilization AT shkuropatenkov productionandpropertiesofmagnesiumpotassiumphosphatecementscontainingashandmetallurgicalslagadditivesforradioactivewasteimmobilization AT pylypenkoo productionandpropertiesofmagnesiumpotassiumphosphatecementscontainingashandmetallurgicalslagadditivesforradioactivewasteimmobilization AT kholomieievh productionandpropertiesofmagnesiumpotassiumphosphatecementscontainingashandmetallurgicalslagadditivesforradioactivewasteimmobilization AT karsims productionandpropertiesofmagnesiumpotassiumphosphatecementscontainingashandmetallurgicalslagadditivesforradioactivewasteimmobilization AT zykovaa productionandpropertiesofmagnesiumpotassiumphosphatecementscontainingashandmetallurgicalslagadditivesforradioactivewasteimmobilization AT sayenkos otrimannâtavlastivostímagníjkalíjfosfatnihcementívŝomístâtʹdobavkizolitametalurgíjnogošlakudlâímmobílízacííradíoaktivnihvídhodív AT shkuropatenkov otrimannâtavlastivostímagníjkalíjfosfatnihcementívŝomístâtʹdobavkizolitametalurgíjnogošlakudlâímmobílízacííradíoaktivnihvídhodív AT pylypenkoo otrimannâtavlastivostímagníjkalíjfosfatnihcementívŝomístâtʹdobavkizolitametalurgíjnogošlakudlâímmobílízacííradíoaktivnihvídhodív AT kholomieievh otrimannâtavlastivostímagníjkalíjfosfatnihcementívŝomístâtʹdobavkizolitametalurgíjnogošlakudlâímmobílízacííradíoaktivnihvídhodív AT karsims otrimannâtavlastivostímagníjkalíjfosfatnihcementívŝomístâtʹdobavkizolitametalurgíjnogošlakudlâímmobílízacííradíoaktivnihvídhodív AT zykovaa otrimannâtavlastivostímagníjkalíjfosfatnihcementívŝomístâtʹdobavkizolitametalurgíjnogošlakudlâímmobílízacííradíoaktivnihvídhodív |
| first_indexed |
2024-09-01T17:41:41Z |
| last_indexed |
2024-09-01T17:41:41Z |
| _version_ |
1809016424333574144 |
| spelling |
oai:ojs2.nuclear-journal.com:article-10282023-07-18T06:41:01Z Production and Properties of Magnesium Potassium Phosphate Cements Containing Ash and Metallurgical Slag Additives for Radioactive Waste Immobilization Отримання та властивості магній-калій-фосфатних цементів, що містять добавки золи та металургійного шлаку, для іммобілізації радіоактивних відходів Sayenko, S. Shkuropatenko, V. Pylypenko, O. Kholomieiev, H. Karsim, S. Zykova, А. Magnesium potassium phosphate cements (MKPCs) are currently considered as the matrix materials for immobilization of radioactive waste of low and medium activity, as an alternative to Portland cements. At the same time, MKPC compound has the following advantages: fast hardening, high early strength, low shrinkage and high chemical resistance. Magnesium potassium phosphate cement is prepared at room temperature by an acid-base reaction between calcined magnesium oxide (MgO), potassium dihydrogen phosphate (KH2PO4) and water to form magnesium potassium phosphate hexahydrate MgKPO4 ∙ 6H2O known as K-struvite. To obtain MKPC, starting components of high purity and, accordingly, high cost are required. From an industrial point of view, this leads to an excessive price of the final product, and therefore, the use of inexpensive industrial waste as cement fillers is economically cost effective. In the present paper, the effect of fly ash and blast-furnace slag additives on the microstructure, compressive strength, and chemical resistance of MKPC samples was studied. The results indicate that particles of both ash and blast-furnace slag are involved in the reaction of MKPC obtaining with the formation of predominantly crystalline K-struvite. According to X-ray diffraction analysis, the content of K-struvite in samples with additives of both fly ash and blast-furnace slag is almost the same and amounts to 58–60 %. With the same addition of filler, samples with the addition of blast-furnace slag have a denser structure, which is formed due to the increased reactivity of blast-furnace slag particles. Moreover, MKPC samples with the addition of blast-furnace slag exhibit higher strength and better chemical resistance to leaching compared to MKPC samples with fly ash additions. The obtained results demonstrate the prospects of using industrial waste additives in the production of MKPC compounds characterized by high mechanical strength and chemical resistance. Магній-калій-фосфатні цементи (МКФЦ) розглядаються зараз як матеріали матриць для іммобілізації радіоактивних відходів низької та середньої активності, як альтернатива портландцементу. Водночас MKФЦ компаунд має такі переваги: швидке твердіння, висока рання міцність, малі усадки та висока хімічна стійкість. МКФЦ одержують за кімнатної температури внаслідок кислотно-лужної реакції між обпаленим оксидом магнію (MgO), дигідрофосфатом калію (KH2PO4) та водою з утворенням гексагідрату фосфату магнію та калію MgKPO4·6H2O, відомого як К-струвіт. Для отримання МКФЦ потрібні вихідні компоненти високої чистоти та, відповідно, високої вартості. З промислового погляду, це призводить до надмірної ціни кінцевого продукту і тому використання недорогих промислових відходів, як наповнювачів цементів, є економічно виправданим. У цій статті досліджено вплив добавок золи виносу та доменного шлаку на мікроструктуру, міцність на стиск та хімічну стійкість МКФЦ зразків. Наведені дані свідчать про те, що в реакції отримання МКФЦ беруть участь як частинки золи, так і доменного шлаку з формуванням переважно кристалічного К-струвіту. За даними рентгеноструктурного аналізу вміст К-струвіту у зразках із добавками, як золи виносу, так і доменного шлаку практично однаковий і становить 58 – 60 %. У разі однакового додавання наповнювача зразки з добавкою доменного шлаку мають більш щільнішу структуру, яка утворюється завдяки підвищеній реакційній здатності частинок доменного шлаку. Крім того, МКФЦ зразки з додаванням доменного шлаку демонструють більш високу міцність та кращу хімічну стійкість до вилуговування порівняно з МКФЦ зразками з добавками золи виносу. Отримані результати свідчать про перспективність використання добавок промислових відходів у виробництві МКФЦ компаундів, що характеризуються високими значеннями механічної міцності та хімічної стійкості. State Scientific and Technical Center for Nuclear and Radiation Safety 2023-06-26 Article Article application/pdf https://nuclear-journal.com/index.php/journal/article/view/1028 10.32918/nrs.2023.2(98).03 Nuclear and Radiation Safety; No 2(98) (2023): Nuclear and Radiation Safety; 30-43 Ядерна та радіаційна безпека; № 2(98) (2023): Ядерна та радіаційна безпека; 30-43 2073-6231 en https://nuclear-journal.com/index.php/journal/article/view/1028/751 Авторське право (c) 2023 S. Sayenko, V. Shkuropatenko, O. Pylypenko, H. Kholomieiev, S. Karsim, А. Zykova |