Радиационно-защитные конструкции и способ их изготовления

 

Изобретение предназначено для изготовления радиационно-защитных конструкций. Сущность изобретения: радиационно-защитные конструкции изготавливают из механически активированных до температуры разогрева 70 - 90^oC гипссодержащих отходов. 2 с. и 14 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области радиационно-защитных конструкций в виде блоков, кирпичей, фасонных строительных элементов, облицовочных плит дорожных плит и т.д. и может быть использовано в жилищном, коммунальном и промышленном строительстве, а также в конструкциях "могильников" при захоронении радиоактивных отходов.

Известно использование металлургических шлаков и окалины [1] для изготовления защитных барьеров любой формы. Но из-за малой степени ослабления (менее 30%) радиационного излучения всех видов эти защитные барьеры и, следовательно, способ утилизации металлургических отходов не нашли широкого применения.

Наиболее близким аналогом изобретения можно признать композитные защитные конструкции [2] выполненные из неорганического наполнителя, содержащего в том числе и соли кальция, и связующего. Наполнитель измельчают, смешивают со связующим, заливают в формы, выдерживают и извлекают готовое изделие в виде блоков, кирпичей и т.д. Недостатками известного решения следует признать слабую степень защиты, достаточно высокую себестоимость и длительность цикла изготовления.

Техническая задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в разработке радиационнозащитных конструкций с использованием не утилизируемых в настоящее время кальцийсодержащих отходов, что позволит улучшить экологическую обстановку вблизи промышленных предприятий.

Технический результат, получаемый в результате реализации изобретения, состоит в обеспечении различных областей строительства дешевыми и эффективными радиационнозащитными конструкциями с одновременным ослаблением экологической обстановки вблизи промышленных предприятий, имеющих неутилизируемые кальцийсодержащие отходы.

Радиационно-защитные конструкции изготавливают из механически активированных кальцийсодержащих отходов, в частности, гипссодержащих отходов, причем в процессе механической активации гипссодержащие отходы разогреваются до температуры 70 90^oC. В качестве гипсосодержащих отходов используют либо кислые формы гипссодержащих отходов с содержанием гипса не менее 40 мас. в частности фосфогипс, и/или гальванические шламы с содержанием гипса не менее 30 мас. При использовании шламов желательно добавлять до 30 мас. гашеной извести. Конструкции могут содержать различные наполнители, в качестве которых могут быть использованы строительные и промышленные отходы, в том числе и дробленые некондиционные бетонные конструкции, металлургические и угольные шлаки, песок и т.д. Во внешний слой конструкции для улучшения декоративного эффекта могут быть внесены минеральные красители или аппликационные элементы из отходов цветных стекол или керамики. Для повышения механической прочности конструкции могут содержать внутреннюю арматуру или несущие элементы. Лицевая сторона конструкций может быть выполнена рельефной или отшлифованной. При изготовлении радиационно-защитных конструкций подготавливают исходные компоненты, заполняют ими форму, выдерживают формы с компонентами и извлекают готовые конструкции, причем в качестве исходных компонентов используют механически активированные разогревшиеся до температуры 70 90^oC гипссодержащие отходы. Предварительно гипссодержащие отходы могут быть дезинтегрированы. Предпочтительно дезинтегрировать гипсосодержащие отходы до размера кусков не свыше 10 мм. При механической активации гипсосодержащие отходы саморазогреваются с потерей гидратной воды, увлажняющей подготовленное сырье. Необходимо проводить механическую активацию до разогрева смеси до температуры от 70 до 90^oC. Готовые конструкции могут быть дополнительно отшлифованы или декоративно обработаны.

Изобретение может быть реализовано следующими способами.

1. Куски фосфогипса, являющегося отходами производства фосфорных удобрений из апатитов, в шнековой дробилке измельчают до размера не более 10 мм. Затем куски механически активируют до саморазогрева массы до 72^oC, при этом размер куска составляет примерно 0,015 мм. Увлажненное за счет гидратной воды разогретое сырье помещают в формы отделочной плитки. Через 35 мин происходит полное затвердевание сырья. Плитки вынимают из форм, шлифуют внешнюю поверхность. При толщине плитки 150 мм альфа-излучение ослабляется в 2,2 раза, бета-излучение в 1,8 раза, а гамма-излучение в 1,6 раз.

2. Куски фосфогипса подготавливают аналогичным образом. После стадии механической активации добавляют баритовый песок в количестве 10 мас. Строительные кирпичи, полученные из такой смесипри толщине 200 мм уменьшают альфа-излучение в 2, 3 раза, бета-излучение в 1,8 раз, а гамма-излучения в 1,6 раз.

Формула изобретения

1. Радиационно-защитные конструкции на основе отходов, содержащих соли кальция, отличающиеся тем, что в качестве отходов, содержащих соли кальция, использованы механически активированные до температуры разогрева 70 90^oС гипсосодержащие отходы.

2. Конструкции по п.1, отличающиеся тем, что использованы кислые формы гипсосодержащих отходов.

3. Конструкции по п.2, отличающиеся тем, что отходы содержат не менее 40 мас. гипса.

4. Конструкции по п.2, отличающиеся тем, что использован фосфогипс.

5. Конструкции по п.1, отличающиеся тем, что в качестве гипсосодержащих отходов использованы шламы металлургических производств.

6. Конструкции по п.5, отличающиеся тем, что они содержат не менее 30 мас. гипса.

7. Конструкции по п.5, отличающиеся тем, что они дополнительно содержат не более 30 мас. гашеной извести.

8. Конструкции по п.1, отличающиеся тем, что они дополнительно содержат наполнитель.

9. Конструкции по п. 8, отличающиеся тем, что в качестве наполнителя использованы строительные отходы, и/или промышленные отходы, и/или минеральные красители.

10. Конструкции по п.1, отличающиеся тем, что они дополнительно содержат арматуру.

11. Конструкции по п.1, отличающиеся тем, что они выполнены в виде блоков или кирпичей.

12. Конструкции по п.1, отличающиеся тем, что они выполнены в виде плит.

13. Способ изготовления радиационно-защитных конструкций, включающий подготовку исходных компонентов, заполнение ими форм, выдержку и извлечение готовых конструкций, отличающийся тем, что в качестве исходных компонентов используют гипсосодержащие отходы, которые в процессе подготовки механически активируют до температуры разогрева 70 90^oС.

14. Способ по п. 13, отличающийся тем, что гипсосодержащие отходы дезинтегрируют.

15. Способ по п.13, отличающийся тем, что гипсосодержащие отходы смешивают с наполнителем до укладывания в формы.

16. Способ по п.13, отличающийся тем, что лицевую поверхность конструкций подвергают декоративной обработке.