RU2083007C1

RU2083007C1 - Radiation-shielding structures and their manufacturing process

Info

Publication number: RU2083007C1
Application number: RU95119981A
Authority: RU
Inventors: Рима Габдулловна Кочеткова; Александр Борисович Курочкин; Эдуард Михайлович Добров
Original assignee: Рима Габдулловна Кочеткова; Александр Борисович Курочкин; Эдуард Михайлович Добров
Priority date: 1995-11-27
Filing date: 1995-11-27
Publication date: 1997-06-27

Abstract

FIELD: building engineering; manufacture of blocks, bricks, shaped bricks, slabs, facing slabs for radiation-shielding structures. SUBSTANCE: radiation-shielding structures are manufactured from mechanically activated gypsum-containing wastes. Mechanically activated gypsum-containing waste are placed in concrete forms, held therein up to their curing and ready products are extracted. EFFECT: facilitated procedure. 17 cl

Description

Изобретение относится к области радиационно-защитных конструкций, в частности блоков, кирпичей, фасонных кирпичей, плит, облицовочных плит и т.п. и может быть использовано в жилищном, коммунальном и промышленном строительстве. The invention relates to the field of radiation protective structures, in particular blocks, bricks, shaped bricks, slabs, tiles, etc. and can be used in housing, communal and industrial construction.

В связи с ухудшением экологической обстановки особую остроту приобрели две проблемы: защита от радиоактивного излучения и утилизация промышленных отходов. К сожалению, мир техники уже не может обходиться без радиоактивных источников, используемых в различных областях техники. Однако в связи с неправильными условиями использования и утилизации подобных источников опасность радиоактивного облучения для людей и животных достаточно высока. Отсутствие безотходных технологий переработки минерального сырья привело к созданию огромных отвалов балластных отходов, в частности гипсосодержащих отходов. До настоящего времени эти проблемы решали раздельно. In connection with the deterioration of the environmental situation, two problems have become especially acute: protection against radioactive radiation and the disposal of industrial waste. Unfortunately, the world of technology can no longer do without radioactive sources used in various fields of technology. However, due to improper conditions of use and disposal of such sources, the risk of radiation exposure for humans and animals is quite high. The absence of non-waste technologies for processing mineral raw materials has led to the creation of huge dumps of ballast waste, in particular gypsum-containing waste. Until now, these problems have been resolved separately.

Известен способ изготовления защитных барьеров (в частности стенок, блоков, экранов, плит и т. д.) для радиоактивных продуктов (ЕР, заявка N 033810, кл. G 21 F 1/02, 1980), согласно которому формуют с использованием связующего компонента защитные барьеры из металлических шлаков и окалины. Несмотря на огромные объемы металлургических шлаков и окалины, которые практические не утилизируют, данный способ утилизации промышленных отходов малоперспективен, так как подобные барьеры мало ослабляют (до 30%) радиоактивное излучение всех видов. A known method of manufacturing protective barriers (in particular walls, blocks, screens, plates, etc.) for radioactive products (EP, application N 033810, CL G 21 F 1/02, 1980), according to which is formed using a binder component protective barriers from metal slag and scale. Despite the huge volumes of metallurgical slag and scale that are practically not utilized, this method of recycling industrial waste is of little promise, since such barriers do not weaken (up to 30%) all types of radioactive radiation.

Известно применение радиационных отходов в качестве конструктивного материала для защиты ядерной техники (Fr, заявка N 2585871, кл. G 21 F 1/00, 1987). С целью использования радиоактивных отходов, образованных металлом и/или бетоном, в частности в виде демонтированных или разрушенных ядерных радиоактивных установок, эти отходы применяют в качестве конструктивных материалов защиты. It is known the use of radiation waste as a structural material for the protection of nuclear technology (Fr, application N 2585871, CL G 21 F 1/00, 1987). For the purpose of using radioactive waste generated by metal and / or concrete, in particular in the form of dismantled or destroyed nuclear radioactive installations, these waste are used as structural materials for protection.

Недостатком известного решения следует признать его высокую специфичность защита от высокорадиоактивных источников в аварийных ситуациях типа аварии на Чернобыльской АЭС, где можно использовать малоактивные материалы для изолирования высокоактивных. A disadvantage of the known solution should be recognized as its high specificity protection against highly radioactive sources in emergency situations such as the accident at the Chernobyl nuclear power plant, where low-active materials can be used to isolate highly active ones.

Наиболее близким аналогом заявленного изобретения можно признать композиционные защитные конструкции (Fr, заявка N 1584078, кл. G 21 F 1/04, 1969), выполненные из промышленных отходов, содержащих карбонаты магния и кальция, оксидов железа, хрома и кремния, путем формования с использованием связующего компонента в опалубках блоков, кирпичей, плит и т.д. выдерживания их и извлечения готовых изделий. The closest analogue of the claimed invention can be recognized as composite protective structures (Fr, application N 1584078, class G 21 F 1/04, 1969) made from industrial wastes containing magnesium and calcium carbonates, iron, chromium and silicon oxides by molding with using a binder in the formwork of blocks, bricks, plates, etc. keeping them and extracting finished products.

Недостатком известного решения следует признать малое количество подобных отходов, слабую степень защиты, необходимость использования связующего компонента, что увеличивает себестоимость конструкций. A disadvantage of the known solution should be recognized as a small amount of such waste, a weak degree of protection, the need to use a binder component, which increases the cost of structures.

Технической задачей, на решение которой направлено настоящее изобретение, является изготовление дешевых и эффективных радиационно-защитных конструкций из неутилизируемых гипсосодержащих отходов, что позволит оздоровить экологическую обстановку вокруг промышленных предприятий. The technical problem to which the present invention is directed is the manufacture of cheap and effective radiation protective structures from non-utilizable gypsum-containing wastes, which will improve the environmental situation around industrial enterprises.

Технический эффект, получаемый в результате реализации изобретения, состоит в обеспечении различных областей строительства дешевыми и эффективными радиационно-защитными конструкциями при оздоровлении экологической обстановки вокруг промышленных предприятий, перерабатывающих минеральные кальцийсодержащие руды, а также использующих гальваническое производство. The technical effect obtained as a result of the implementation of the invention is to provide various areas of construction with cheap and effective radiation-protective structures while improving the environmental situation around industrial enterprises that process mineral calcium-containing ores, as well as using galvanic production.

Сущность изобретения заключается в том, что строительные конструкции, используемые для изготовления стен, перекрытий, облицовочные плиты, а также дорожные плиты изготавливают из промышленных гипсосодержащих отходов. Используют либо кислые формы гипсосодержащих отходов с содержанием гипса не менее 40 мас. в частности фосфогипс, и/или гальванические шламы с содержанием гипса не менее 30 мас. В случае использования гальванических шламов желательно добавлять гашеную известь в количестве до 30 мас. The essence of the invention lies in the fact that building structures used for the manufacture of walls, ceilings, cladding plates, as well as road plates are made from industrial gypsum-containing waste. Either acidic forms of gypsum-containing waste with a gypsum content of at least 40 wt. in particular phosphogypsum, and / or galvanic sludge with a gypsum content of at least 30 wt. In the case of using galvanic sludge, it is desirable to add slaked lime in an amount of up to 30 wt.

Конструкции могут также содержать различные наполнители, в качестве которых можно использовать строительные отходы, бытовые и доменные шлаки, щебень, песок и т.д. а также минеральные красители, причем использование минеральных красителей позволяет улучшить декоративный эффект конструкций. Для усиления механической прочности конструкций, особенно в виде плит, в частности дорожных, конструкции могут дополнительно содержать арматуру и подвергаться поверхностной обработке. При изготовлении радиационно-защитных конструкций из гипсосодержащих отходов их механически активируют любым известным способом, подготавливают к формованию, заполняют подготовленными отходами опалубки, выдерживают до полного затвердения конструкции и извлекают конструкцию из опалубки. Преимущественно подготовка отходов состоит в дроблении крупных кусков, т.е. в дезинтеграции отходов. Designs can also contain various fillers, which can be used as construction waste, household and blast furnace slag, crushed stone, sand, etc. as well as mineral dyes, and the use of mineral dyes can improve the decorative effect of structures. To enhance the mechanical strength of structures, especially in the form of plates, in particular road, structures can additionally contain reinforcement and undergo surface treatment. In the manufacture of radiation-protective structures from gypsum-containing waste, they are mechanically activated by any known method, prepared for molding, filled with prepared formwork waste, maintained until the structure is completely hardened and the structure is removed from the formwork. Mostly the preparation of the waste consists in crushing large pieces, i.e. in the disintegration of waste.

При выдержке конструкций в опалубках они могут быть прогреты любым принятым способом. При подготовке гипсосодержащих отходов они могут быть смешаны с различными наполнителями, а в опалубке может быть установлена арматура. When aging structures in formwork, they can be heated by any accepted method. When preparing gypsum-containing wastes, they can be mixed with various fillers, and fittings can be installed in the formwork.

Заявитель отмечает, что совокупности признаков, введенные в независимые пункты формулы изобретения, необходимы и достаточны для достижения вышеуказанного технического эффекта. Признаки, введенные заявителем в зависимые пункты формулы изобретения, развивают и дополняют совокупности признаков, введенные в независимые пункты формулы изобретения. Кроме того, заявитель должен отметить, что признаки, введенные в зависимые пункты формулы изобретения, характеризуют преимущественный вариант реализации изобретения, однако этот предпочтительный вариант не исчерпывает возможные случаи реализации изобретения. The applicant notes that the combination of features introduced in the independent claims is necessary and sufficient to achieve the above technical effect. The features introduced by the applicant in the dependent claims develop and complement the totality of features introduced in the independent claims. In addition, the applicant should note that the features introduced in the dependent claims characterize the preferred embodiment of the invention, however this preferred option does not exhaust the possible cases of the invention.

Реализация изобретения может быть иллюстрирована следующими примерами. The implementation of the invention can be illustrated by the following examples.

1. Куски фосфогипса, являющегося отходом переработки апатитов и фосфоритов на минеральные удобрения, помещают в механический измельчитель и доводят размер кусков до 10 мм. Затем куски механически активируют, измельчая до размера менее 0,001 мм. При этом фосфогипс теряет связанную воду, которая увлажняет подготовленное сырье. Увлажненное сырье помещают в опалубку облицовочной плиты. Через 60 мин происходит затвердевание сырья и плиту вынимают из опалубки. Плита может быть использована как в исходном виде, так и после операции шлифования внешней поверхности для придания плите декоративного эффекта. Изготовленная таким образом плита толщиной 150 мм уменьшает α-излучение в 2 раза, b-излучение в 2 раза и g-излучение в 1,6 раза. 1. Pieces of phosphogypsum, which is a waste of the processing of apatite and phosphorite into mineral fertilizers, are placed in a mechanical grinder and the size of the pieces is adjusted to 10 mm. Then the pieces are mechanically activated, grinding to a size of less than 0.001 mm. In this case, phosphogypsum loses bound water, which moistens the prepared raw materials. Moistened raw materials are placed in the formwork of the facing plate. After 60 minutes, the raw materials solidify and the slab is removed from the formwork. The plate can be used both in its original form and after the grinding operation of the outer surface to give the plate a decorative effect. A 150 mm thick plate made in this way reduces α-radiation by 2 times, b-radiation by 2 times and g-radiation by 1.6 times.

2. Куски фосфогипса подготавливают аналогичным образом, но после стадии механической активации добавляют шлаки переработки свинцовых руд в количестве 10 мас. Строительные блоки, изготовленные подобным образом, при толщине 200 мм уменьшают a-излучение в 2,0 раза, b-излучение в 1,9 раз и g-излучение в 1,8 раз. 2. Pieces of phosphogypsum are prepared in a similar way, but after the stage of mechanical activation, slag processing of lead ores in the amount of 10 wt. Building blocks made in this way, with a thickness of 200 mm, reduce a-radiation by 2.0 times, b-radiation by 1.9 times and g-radiation by 1.8 times.

3. Гальванический шлам медного производства механически активируют как в примере 1. Добавляют 5 мас. измельченной гашеной извести, 1 мас. оксида хрома (III) зеленый минеральный краситель, помещают в опалубку облицовочной плиты. После затвердевания заготовку облицовочной плиты извлекают из опалубки и отшлифовывают внешнюю поверхность. 3. The galvanic sludge of copper production is mechanically activated as in example 1. Add 5 wt. chopped slaked lime, 1 wt. chromium oxide (III) green mineral dye, placed in the formwork of the cladding plate. After hardening, the blank of the cladding plate is removed from the formwork and the outer surface is ground.

4. Гальванический шлам механически активируют как в примере 1. Добавляют 18 мас. измельченной гашеной извести, 60 мас. фосфогипса в кусках в качестве наполнителя и укладывают в опалубку плит дорожного основания и/или покрытия с заранее установленной арматурой. Перед схватыванием смеси производят поверхностную обработку плит методом "втапливания" минеральных материалов (песчано-гравийные смеси, щебень и др.). После затвердевания плиту дорожного покрытия извлекают из опалубки. 4. Galvanic sludge is mechanically activated as in example 1. Add 18 wt. chopped slaked lime, 60 wt. phosphogypsum in pieces as a filler and placed in the formwork of the slabs of the road base and / or coating with a pre-installed reinforcement. Before setting the mixture, surface treatment of the plates is carried out by the method of "immersion" of mineral materials (sand-gravel mixtures, crushed stone, etc.). After hardening, the paving slab is removed from the formwork.

Реализация изобретения позволит, с одной стороны, решить экологические проблемы утилизации гипсосодержащих отходов, а с другой стороны усилит защиту объектов жилищного, коммунального и промышленного строительства от угрозы радиоактивного поражения. The implementation of the invention will allow, on the one hand, to solve the environmental problems of the disposal of gypsum-containing waste, and on the other hand will strengthen the protection of housing, communal and industrial construction from the threat of radioactive damage.

Claims

1. Radiation-protective constructions based on wastes containing calcium salts, characterized in that mechanically activated gypsum-containing wastes were used as wastes containing calcium salts.

2. Designs according to claim 1, characterized in that acidic forms of gypsum-containing waste are used.

3. Designs according to claim 2, characterized in that the waste contains at least 40 wt. gypsum.

4. Designs according to claim 1, characterized in that sludge from metallurgical production is used as gypsum-containing waste.

5. Designs according to claim 4, characterized in that the gypsum content in the sludge is more than 30 wt.

6. Designs according to claim 4, characterized in that they additionally contain no more than 30 wt. slaked lime.

7. Designs according to claim 1, characterized in that they additionally contain a filler.

8. Designs according to claim 8, characterized in that construction waste and / or slag and / or mineral dyes are used as filler.

9. Designs according to claim 1, characterized in that they additionally contain reinforcement.

10. Designs according to claim 1, characterized in that they are made in the form of prefabricated base plates and / or pavement with surface treatment by the method of "immersion" of mineral materials.

11. Designs according to claim 1, characterized in that they are made in the form of facing plates.

12. Designs according to claim 1, characterized in that they are made in the form of blocks or bricks.

13. A method of manufacturing radiation-protective structures, including preparing the starting components, filling them with molds, holding and extracting the finished structures, characterized in that pre-mechanically activated gypsum-containing wastes are used as starting components.

14. The method according to p. 13, characterized in that during mechanical activation gypsum-containing waste disintegrate.

15. The method according to p. 13, characterized in that during the aging process the structures are heated.

16. The method according to p. 13, characterized in that the filler is additionally used as starting components.

17. The method according to p. 13, characterized in that the finished structure is additionally polished from the working side.