CN113248168A - 一种针对磷石膏放射性强度的弱化剂及其使用方法 - Google Patents

一种针对磷石膏放射性强度的弱化剂及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种针对磷石膏放射性强度的弱化剂及其使用方法，各组分及其质量百分比为超细铜渣粉90‑95份，硫酸钡粉体5‑10份，分散早强剂0.2‑2份。该弱化剂在使用时掺入磷石膏质量的15％‑25％。与现有技术相比，本发明技术协同处理固体废弃物铜渣，节能环保，成本较低；使用分散早强剂，能较好的发挥弱化剂本身的作用，避免团聚和水化程度低所造成的失效现象。同时，本发明的弱化剂化学性质稳定，防辐射时间持久。

Description

一种针对磷石膏放射性强度的弱化剂及其使用方法
技术领域
本发明涉及建筑材料和工业废弃物资源化综合利用领域，特别涉及一种针对磷石膏放射性强度的弱化剂及其使用方法。
背景技术
用湿法生产1吨磷酸，约排放5吨磷石膏。当前，在中国，磷石膏的年排放量保守估计为4000万吨，已经堆存的磷石膏保守估计为2.5亿吨。年排放的磷石膏中，综合利用率为20％左右，因此，磷石膏的堆存量还在持续上升。磷石膏在目前也被大量应用于制造水泥缓凝剂，石膏板和建筑砌块等建筑材料中，但是此类工业废渣中含226Ra、230Th、40K、 238U等多种天然放射性核素，从而导致粉磷石膏基建筑材料具有很高的潜在的放射性污染。因而必须对这类建材存在的放射性污染进行必要且合理防护。
现有技术中，已存在了使用钢渣对建筑材料中的辐射进行防护的手段。例如：
CN101805156A涉及一种钢渣防辐射混凝土及其制备方法，其组分的重量份数如下：水泥1、水0.4-0.5、钢渣砂4-8、减水剂0.01-0.03、重晶石0.01-2、硬硼钙石0.01-0.03；所述钢渣砂由0-5mm和5-25mm两种粒径范围按1～3∶1～3的比例组成，且钢渣砂的f.CaO 含量≤3％；所述减水剂选自FDN减水剂和聚羧酸盐减水剂；所述钢渣防辐射混凝土表观密度＞2900kg/m3。本发明的钢渣防辐射混凝土致密性好、表观密度大、强度高，满足防辐射混凝土要求；在将钢渣变废为宝、减少环境污染的同时，还降低矿物材料的用量，节约自然资源；此外，上述发明所用钢渣资源丰富、价格低廉，具有显著经济效益。
但是现有技术中，钢渣的使用所起的防辐射效果有限，针对性不强，例如目前还未有存在针对磷石膏放射防护的手段。更为严重的是，钢渣中包含的杂质，例如金属间化合物及S、P等元素，钢渣在建筑材料中的分散和水化反应被抑制，容易团聚，活性降低，造成防辐射效果失效。
铜渣是另一种产量巨大的工业废渣。长期以来炼铜厂一直将其作为固体废弃物填埋或倾倒在钢厂周围,既占用了土地，又影响环境。目前铜渣也开始被大量的应用于水泥熟料, 及混凝土等建筑材料中，并且有很好的效果。同时，由于铜渣的放射性核素含量很低，且硬度高，密度大，含有一定量硼等轻元素，因而,铜渣具备了一些作为防辐射材料的先天条件。
结合上述磷石膏缺点和铜渣的优点，形成特性互补，发明人提出一种一种针对磷石膏放射性强度的弱化剂及其使用方法。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种以铜渣为主要成分的针对磷石膏放射性强度的弱化剂及其使用方法，旨在解决现有技术中钢渣防护辐射强度的弱化效率低以及针对性不强的问题。
本发明中弱化剂的原理是利用铜渣的稀释效应和屏蔽效应能大幅降低磷石膏的放射性强度，使得放射性强度不合格的磷石膏不仅能作为合格的建筑材料使用，而且该弱化剂还能增强磷石膏的防水性能和力学性能。
本发明弱化剂利用了超细铜渣具有密度高，能够有效阻挡射线的特点，相比钢渣中复杂的组成(例如各种杂质、夹杂物等)，实现高效率的防辐射；同时，超细铜渣水化后产生大量结晶水，也能够吸收射线但。
同时，本发明针对超细铜渣在使用时，由于其比表面积大，含铁量高，造成其不易分散且水化活性低，会使其弱化效果大大降低的不足，发明人在弱化剂中添加了三乙醇胺和亚硫酸钠复合剂，不仅能更好的分散超级铜渣，且能促进其水化，增强其早期水化，提高结晶水含量。
同时，弱化剂中还添加硫酸钡，硫酸钡中的钡元素能够吸收放射性射线。同样其因比表面积大，不易分散；而添加分散早强剂能有效地使硫酸钡分散，提高其弱化放射性的效果。
为实现上述目的，本发明提供一种如下技术方案：
一种针对磷石膏放射性强度的弱化剂，各组分及其质量百分比为
超细铜渣粉90％-95％，
硫酸钡粉体5％-10％，
分散早强剂0.2-2％。
在一些优化的实施例中，所述超细铜渣为含铁量(以Fe2O3计)在15％-25％之间，比表面积为500-700m2/kg之间；
在一些优化的实施例中，所述硫酸钡粉体比表面积为350-500m2/kg之间；
在一些优化的实施例中，所述分散早强剂为三乙醇胺与亚硫酸钠质量比1:1混合而成，其中所述三乙醇胺浓度为95％-99％；所述亚硫酸钠含量85％以上。
本发明还提供一种针对磷石膏放射性强度的弱化剂的使用方法，其包括如下步骤：
将本发明的弱化剂与磷石膏性混合均匀，其中弱化剂含量为掺入磷石膏质量的15％-25％。
本发明的弱化剂相对现有技术的优点包括：
与现有技术相比，该技术协同处理固体废弃物铜渣，节能环保，成本较低；使用分散早强剂，能较好的发挥弱化剂本身的作用，避免团聚和水化程度低所造成的失效现象。同时，本发明的弱化剂化学性质稳定，防辐射时间持久。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的模块或具有相同或类似功能的模块。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“另一个实施例”等的描述意指结合该实施例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
实施例1
各组分及其质量百分比为
超细铜渣粉90％，
硫酸钡粉体10％，
分散早强剂0.2％，
该弱化剂在使用时掺入磷石膏质量的15％；
所述超细铜渣为含铁量(以Fe2O3计)为40％，比表面积为500m2/kg；
所述硫酸钡粉体比表面积为350m2/kg之间；
所述分散早强剂为三乙醇胺与亚硫酸钠质量比1:1混合而成，其中所述三乙醇胺浓度为95％；所述亚硫酸钠含量85％以上。
经检测，本发明制得的磷石膏内照指数为0.25，外照指数为0.17。
实施例2
各组分及其质量百分比为
超细铜渣粉95％，
硫酸钡粉体5％，
分散早强剂0.5％，
该弱化剂在使用时掺入磷石膏质量的20％；
所述超细铜渣为含铁量(以Fe2O3计)为50％，比表面积为700m2/kg之间；
所述硫酸钡粉体比表面积为500m2/kg之间；
所述分散早强剂为三乙醇胺与亚硫酸钠质量比1:1混合而成，其中所述三乙醇胺浓度为99％；所述亚硫酸钠含量85％以上。
经检测，本发明制得的磷石膏内照指数为0.28，外照指数为0.21。
实施例3
各组分及其质量百分比为
超细铜渣粉92％，
硫酸钡粉体7％，
分散早强剂1％，
该弱化剂在使用时掺入磷石膏质量的25％；
所述超细铜渣为含铁量(以Fe2O3计)为50％，比表面积为700m2/kg之间；
所述硫酸钡粉体比表面积为400m2/kg之间；
所述分散早强剂为三乙醇胺与亚硫酸钠质量比1:1混合而成，其中所述三乙醇胺浓度为96％；所述亚硫酸钠含量85％以上。
经检测，本发明制得的磷石膏内照指数为0.32，外照指数为0.25。
实施例4
各组分及其质量百分比为
超细铜渣粉90％，
硫酸钡粉体10％，
分散早强剂2％，
该弱化剂在使用时掺入磷石膏质量的25％；
所述超细铜渣为含铁量(以Fe2O3计)在60％，比表面积为600m2/kg之间；
所述硫酸钡粉体比表面积为500m2/kg之间；
所述分散早强剂为三乙醇胺与亚硫酸钠质量比1:1混合而成，其中所述三乙醇胺浓度为99％；所述亚硫酸钠含量85％以上。
经检测，本发明制得的磷石膏内照指数为0.15，外照指数为0.15。
实施例5
各组分及其质量百分比为
超细铜渣粉95％，
硫酸钡粉体5％，
分散早强剂2％，
该弱化剂在使用时掺入磷石膏质量的25％；
所述超细铜渣为含铁量(以Fe2O3计)为60％，比表面积为700m2/kg；
所述硫酸钡粉体比表面积为450m2/kg之间；
所述分散早强剂为三乙醇胺与亚硫酸钠质量比1:1混合而成，其中所述三乙醇胺浓度为95％；所述亚硫酸钠含量85％以上。
经检测，本发明制得的磷石膏内照指数为0.25，外照指数为0.19。
实施例6
各组分及其质量百分比为
超细铜渣粉95％，
硫酸钡粉体5％，
分散早强剂1％，
该弱化剂在使用时掺入磷石膏质量的15％；
所述超细铜渣为含铁量(以Fe2O3计)为50％，比表面积为600m2/kg之间；
所述硫酸钡粉体比表面积为400m2/kg之间；
所述分散早强剂为三乙醇胺与亚硫酸钠质量比1:1混合而成，其中所述三乙醇胺浓度为99％；所述亚硫酸钠含量85％以上。
经检测，本发明制得的磷石膏内照指数为0.27，外照指数为0.20。
对比例1：
仅使用工业钢渣作为弱化剂，掺入磷石膏的15％，经检测，制得的磷石膏内照指数为 0.65，外照指数为0.57。
对比例2：
仅使用超细铜渣作为弱化剂，掺入磷石膏的15％，经检测，制得磷石膏内照指数为0.58，外照指数为0.49。
同时，对于实施例1-6与对比例2中的弱化剂掺杂的磷石膏样品，循环照射实验300次后，测试其照射指数。对内照指数、外照指数的变化如下：
Figure RE-GDA0003140341830000061
由上述实验可以表明，本发明使用的超细铜渣复合防辐射弱化剂，相比于现有技术中的钢渣弱化剂，能有效地降低辐射指数，同时化学性质稳定，防辐射时间持久。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (5)

1.一种针对磷石膏放射性强度的弱化剂，各组分及其质量百分比为
超细铜渣粉90％-95％，
硫酸钡粉体5％-10％，
分散早强剂0.2-2％。
2.如权利要求1所述的一种针对磷石膏放射性强度的弱化剂，所述超细铜渣为含铁量(以Fe2O3计)在15％-25％之间，比表面积为500-700m2/kg之间。
3.如权利要求1所述的一种针对磷石膏放射性强度的弱化剂，所述硫酸钡粉体比表面积为350-500m2/kg之间。
4.如权利要求1所述的一种针对磷石膏放射性强度的弱化剂，所述分散早强剂为三乙醇胺与亚硫酸钠质量比1:1混合而成，其中所述三乙醇胺浓度为95％-99％；所述亚硫酸钠含量85％以上。
5.如权利要求1-4之一所述的一种针对磷石膏放射性强度的弱化剂的使用方法，其包括如下步骤：
将弱化剂与磷石膏性混合均匀，其中弱化剂含量为掺入磷石膏质量的15％-25％。
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