[發(fā)明專利]鋼渣赤泥基X射線無鉛屏蔽防護板材及其制造工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210299481.5
• 申請日: 2022-03-25
• 公開（公告）號: CN114477776B
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 曹磊;孟繁茂;李立強;高原;梁巧英
• 申請（專利權(quán)）人: 山東中航天業(yè)科技有限公司;中華環(huán)保聯(lián)合會
• 主分類號: C03C10/06
• 分類號: C03C10/06;C03C6/10;C03C1/00;C03C4/00;C03B19/06;C03B32/02;C04B33/138;C04B33/132;C04B33/13;C04B33/24
• 代理公司: 濰坊德旭知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 37366
• 代理人: 王凱

本發(fā)明公開了鋼渣赤泥基X射線無鉛屏蔽防護板材，包括防護板材本體，所述防護板材本體的原料包括鋼渣、赤泥和酸性六偏磷酸鈉，所述鋼渣：赤泥：酸性六偏磷酸鈉的質(zhì)量比為5：4：1；并公開了鋼渣赤泥基X射線無鉛屏蔽防護板材的制造工藝。本發(fā)明涉及輻射防護板材技術(shù)領(lǐng)域，具體提供了一種鋼渣赤泥基X射線無鉛屏蔽防護板材及其制造工藝，該X射線無鉛屏蔽防護板材采用鋼渣、赤泥作為加工原料，通過熱處理的核化和晶化升變溫過程，轉(zhuǎn)變材料的晶體點陣體系和物相組成，形成用于屏蔽射線的致密微觀結(jié)構(gòu)，最終制成無鉛輻射防護板材；并擁有良好的輻射防護及屏蔽效能，外觀光滑、致密度高，耐高溫、耐磨損、耐腐蝕且機械、物理、力學(xué)性能優(yōu)異。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及輻射防護板材技術(shù)領(lǐng)域，具體為鋼渣赤泥基X射線無鉛屏蔽防護板材及其制造工藝。

背景技術(shù)

新世紀以來，隨著工業(yè)制造能力的迅猛提升，全球特別是工業(yè)品（鋼材、鋁材等）產(chǎn)量及消費水平迅速提高，鋼渣、赤泥等大宗工業(yè)固廢堆存量急劇增加，不僅面臨著工業(yè)固廢難以妥善處置的長期困境，且隨著固廢堆場的不斷擴容，逐步侵占、蠶食農(nóng)田和基本建設(shè)用地，壓縮人居安全空間，還帶來一系列嚴重的環(huán)境污染及擴散風險問題。工業(yè)固廢資源化循環(huán)利用——“變廢為寶”已成為突破工業(yè)固廢減量和安全處置瓶頸的關(guān)鍵所在。

鋼渣是煉鋼過程中的一種副產(chǎn)品。它由生鐵中的硅、錳、磷、硫等雜質(zhì)在熔煉過程中氧化而成的各種氧化物以及這些氧化物與溶劑反應(yīng)生成的鹽類所組成。鋼渣含有下列多種成分：金屬鐵2%～8%，氧化鈣40%～60%，氧化鎂3%～10%，氧化錳1%～8%，故可作為鋼鐵冶金原料使用。鋼渣的礦物組成以硅酸三鈣為主，其次是硅酸二鈣、RO相、鐵酸二鈣和游離氧化鈣。鋼渣為熟料，是重熔相，熔化溫度低。重新熔化時，液相形成早，流動性好。鋼渣分為電爐鋼渣、平爐鋼渣和轉(zhuǎn)爐鋼渣3種。

赤泥是制鋁工業(yè)提取氧化鋁時排出的工業(yè)固體廢棄物，因氧化鐵含量高，外觀與赤色泥土相似，故被稱為赤泥。因礦石品味、生產(chǎn)方法和技術(shù)水平的不同，每生產(chǎn)1噸氧化鋁大約要排放1.0～1.8噸赤泥。

鋼渣和赤泥都是金屬氧化物和非金屬氧化物的聚合體，均屬于工業(yè)化堿性固廢，除含有大量金屬元素外，還含有游離態(tài)氧化鈣、硅酸鈣、二氧化硅等復(fù)雜組分，具有較高礦物活性及多元晶相，疏松多孔、比表面積大，吸水性和持水、析水性強。目前，減量這些固廢的實際應(yīng)用包括作為建材添加劑、制磚敷設(shè)道路或建筑外墻、生產(chǎn)堿性土壤肥料原料或制作污染水體吸附劑等，使用過程復(fù)雜，且存在著有毒有害物質(zhì)向環(huán)境再次釋放的風險。即便如此，大宗工業(yè)固廢的總體利用率很低，潛在風險高。

鉛或含鉛化合物是眾所周知的X/γ射線輻射防護材料，大量應(yīng)用于核設(shè)施、核設(shè)備及核裝備的輻射防護工程，乃至使用于人體輻射防護用具和用品。近年來，鉛的生物毒副作用機制不斷被揭示，人體因頻繁接觸攝入鉛而誘發(fā)癌癥的案例屢見不鮮；又因鉛制品無法自然降解，生產(chǎn)、使用和回收中潛在污染威脅大，處理成本高且環(huán)境負擔重，2012年，鉛被環(huán)境保護署EPA列為20大環(huán)境危險物質(zhì)第1位。輻射防護材料和產(chǎn)品中逐步減量使用鉛，最終以無鉛防護材料替代高毒性含鉛材料，是核安全和輻射防護技術(shù)發(fā)展的必然趨勢和內(nèi)在要求。

鋇基混凝土是指將硅酸鋇、硅酸鋇鋁鹽等特殊骨料按一定比例混入普通硅酸鹽水泥中，形成俗稱的“鋇水泥”，常用作于X射線機房屏蔽防護材料。以鋇基混凝土作為原料制造的屏蔽防護材料存在下述缺點：1）射線防護材料屏蔽性能與結(jié)構(gòu)性能（抗壓、抗折性能等）的關(guān)系是一對矛盾體，防護建筑用C30普通混凝土的抗壓強度是混凝土立方體抗壓強度標準值為30MPa/mm²的概率為95%，抗折強度僅為2.1~3.2Mpa；以鋇水泥等硅酸鹽混凝土為基礎(chǔ)，大量添入骨料后，屏蔽防護材料的機械性能將進一步下降；2）硅酸鹽水泥的抗輻射能力不強，耐輻射差；混凝土在射線長期的轟擊下，水合水組分加速分解，力學(xué)性能損失顯著，易造成核設(shè)施建筑結(jié)構(gòu)安全的潛在威脅；3）以混凝土為主體的屏蔽防護體，獲得有效屏蔽需要的材料需求量大，相對笨重且屏蔽體厚度大，成本較高。