[發明專利]一種耐高溫防輻射型五元體系磷鋁酸鹽水泥熟料

有效

• 申請號: 201910026847.X
• 申請日: 2019-01-11
• 公開（公告）號: CN109650756B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發明（設計）人: 王守德;徐信剛;劉浩;黃永波;蘆令超;程新
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: C04B12/02
• 分類號: C04B12/02
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 李桂存

本發明公開了一種可長期耐高溫防輻射型五元體系磷鋁酸鹽水泥熟料，該五元體系磷鋁酸鹽水泥熟料礦相質量百分比組成為：磷鋁酸鋇鈣40～70％，鋁酸鋇鈣10～25％，鐵酸二鈣5～11％，鋁酸鈣5～15％，硼酸鈣3～8％。本發明的耐高溫防輻射型五元體系磷鋁酸鹽水泥熟料富含硼元素和鋇元素，不僅能有效屏蔽防護核電反應堆釋放出的α、β、γ、X射線，而且也可吸收防護中子輻射，是一種適用于高溫環境核電工程的優秀材料，并且可用于固化核電工程產生的放射性固體廢物。

技術領域

本發明屬于特種水泥材料領域，特別是涉及了一種耐高溫防輻射型五元體系磷鋁酸鹽水泥熟料。

背景技術

隨著人類經濟社會的快速發展，能源的需求和利用成為了一個極為重要的問題。世界各國承受著資源、能源、環境與發展的多重壓力，我國作為最大的發展中國家能源壓力也極為巨大。以風能、太陽能、水能、生物能等為代表的新型能源存在著區域差異大、能量密度低、發電穩定差導致電能的質量較差等問題。與上述新型能源相比，核能有潔凈、低碳、高能量密度、持久、穩定等明顯優勢，具有巨大的開發價值和良好的發展潛力。核技術的發展不僅能夠緩解資源、能源及經濟的困境，而且有利于提高我國的國際地位和話語權。

核技術目前已在如核電、軍事、教育、科研、醫療等眾多領域得到了廣泛的應用，然而其安全性一直是最受關注的問題。核安全問題主要包括核泄漏與核輻射。核輻射會對人類身體健康和自然生態環境造成很大的潛在威脅，而核泄漏會造成自然環境的長久破壞，很難修復，如何高效安全地處理其生產、使用過程中所產生的核輻射、核廢物，是核科學技術進一步發展的重點與難點，也是核技術得到廣泛應用的先決條件之一。

現今核電防護多使用多層結構，在水泥混凝土結構之前還有鋼板、鉛板等防護手段，在輻射到達水泥混凝土結構之前熱量已散失了很多，基本水泥結構的溫度在100℃左右，但是這對水泥結構來說仍然是極為不利的。核電工程小型化是核電發展的未來趨勢，然而目前核電工程的反應堆最外層安全殼采用防輻射混凝土結構，主要采用硅酸鹽水泥為基材，混凝土結構直徑可達40m，高60-70m，壁厚近1m，如何在保證安全的前提下降低安全殼的厚度是核電工程小型化的一個重要難題。另外，核電工程所產生的大量放射性固體廢物，比如，廢樹脂、廢過濾芯、放射性淤積物、輻射防護用品以及建筑垃圾等，都會對周圍環境造成危害。目前對放射性固體廢物的處理一般采用水泥混凝土固化等方法，但一般采用硅酸鹽水泥為固化基材，不具備防輻射的能力。目前，常用的防輻射水泥主要是鋇水泥、鍶水泥和含硼水泥。對于利用磷鋁酸鹽水泥用于核電工程防輻射的水泥還未見相關報道。

發明內容

本發明的提供的是一種耐高溫防輻射型五元體系磷鋁酸鹽水泥熟料，是一種優秀的環保功能材料。它不僅可以有效屏蔽防護核電反應堆釋放出的α、β、γ、X射線，而且也可吸收防護中子輻射，并且可以解決鋇渣的污染問題。另外，本發明還可用于固化核電工程所產生的放射性固體廢物，比如，廢樹脂、廢濾芯、放射性淤積物、放射性焚燒灰以及放射性建筑垃圾等。

本發明采用以下技術方案：

一種耐高溫防輻射型五元體系磷鋁酸鹽水泥熟料，其礦物質量百分比組成為：磷鋁酸鋇鈣40～75％，鋁酸鋇鈣10～25％，鐵酸二鈣5～15％，鋁酸鈣5～15％，硼酸鈣3～8％。

進一步的，所述水泥熟料的生料氧化物質量百分比組成為：BaO 25～35％、B₂O₃ 1～4％、Al₂O₃ 20～35％、CaO 20～45％、P₂O₅ 5～18％、Fe₂O₃ 4～15％。

進一步的，所述生料的工業原材料質量百分比組成為：鋇渣20～40％、氧化硼1～6％、鋁礬土15～30％、石灰石20～40％、磷灰石10～28％、富鐵鋼渣2～15％。