Способ изготовления общестроительных радиационно-защитных изделий Российский патент 2025 года по МПК G21F3/04 

Изобретение относится к области радиационно-защитных изделий в виде плит (в том числе плит для фальшпола и дорожных плит), блоков, кирпичей, фасонных строительных изделий, бортовых камней и т.д. и может быть использовано в жилищном, коммунальном, промышленном и транспортном строительстве, а также может быть использовано при создании радиационно-защитных экранов в регионах радиационного загрязнения почвы, при сооружении мест захоронения радиоактивных отходов, строительстве объектов, снижающих радиационный фон и при производстве защитных экранов для рентгеновского и смешанных излучений.

Известен способ изготовления радиационно-защитных конструкций (RU, патент 2102802, опубл. 20.01. 1998), согласно которому проводят подготовку исходных компонентов, заполнение ими форм, выдержку и извлечение готовых конструкций, причем в качестве исходных компонентов используют гипсосодержащие отходы, которые в процессе подготовки механически активируют до температуры разогрева 70-90°С. Недостатком известного способа следует признать длительность застывания смеси и невысокие механические характеристики.

Наиболее близким аналогом разработанного способа можно признать (RU, патент 2284065, опубл. 20.09.2006), способ изготовления радиационно-защитных конструкций. Согласно известному способу проводят подготовку исходных компонентов путем их диспергирования, заполнение ими форм, выдержку и извлечение готовых конструкций, причем при завершении процесса диспергирования в измельченные гипсосодержащие отходы вводят двухосновные предельные карбоновые кислоты.

Хотя скорость твердения и увеличивается, но все же недостатком известного способа также следует признать длительность застывания смеси и невысокие механические характеристики.

Техническая проблема, решаемая посредством предлагаемого способа, представляет развитие технологии общестроительных радиационно-защитных изделий.

Технический результат, достигаемый при реализации разработанного способа, состоит в улучшении экологической обстановки вблизи промышленных предприятий, перерабатывающих апатиты и фосфориты, и увеличении доли использования вторичных ресурсов, путем вовлечения их в товарооборот различных отраслей промышленности, в том числе в строительстве.

Учитывая направленность задач по экологии на внедрение наилучших доступных технологий по утилизации промышленных отходов производства и при этом снижение экологической нагрузки на окружающую среду, предлагаемое изобретение будет способствовать выработке и реализации государственной политики и нормативно-правовому регулированию в сфере строительства.

Технический результат, получаемый при реализации предлагаемого способа, состоит в уменьшении времени получения обще строительных радиационно-защитных изделий при одновременном повышении их прочностных характеристик.

Для достижения указанного технического результата предложено проводить механическую активацию фосфополугидрата сульфата кальция, помещение активированных частиц в форму, выдержку и извлечение готовых изделий, причем механическую активацию фосфогипса с переводом его частиц в жидкое состояние в смесителе с универсальным ротором, причем механическую активацию осуществляют путем использования в смесителе вертикального ротора объемного типа, оснащенного в конусной зоне лопатками в виде вертикальных лепестков и наклонных стержней, а в верхней, цилиндрической его части - лопатками в виде рамки, и наклонными стержнями, обеспечивающего, по своей высоте, одновременное турбулентное перемешивание в объеме и ускоряющего процесс механоактивации.

Предпочтительно период применения фосфополугидрата сульфата кальция составляет не более 6 часов от его получения.

В некоторых вариантах реализации в качестве дополнительного компонента, используемого при изготовлении радиационно-защитных изделий вводят базальтовые волокна в количестве 1-6 масс. % или переработанные термореактивные золошлаковые смеси в количестве 5-15 масс. % от массы исходного фосфополугидрата сульфата кальция.

Иногда в качестве дополнительного компонента, используют строительные и/или промышленные отходы, шлаки и минеральные красители.

При необходимости в некоторых вариантах реализации дополнительно используют арматуру.

При реализации разработанного способа предложено проводить механическую активацию исходного фосфогипса с переводом его в жидкое состояние в смесителе с универсальным ротором, перемещение его в форму, выдержку и извлечение готовых изделий, причем механическую активацию осуществляют путем использования в смесителе вертикального ротора объемного типа (фиг. 2), оснащенного в конусной зоне лопатками в виде вертикальных лепестков (фиг. 1, поз.1) и наклонных стержней (фиг. 1, поз. 2;), а в верхней, цилиндрической его части - лопатками в виде рамки (фиг. 1, поз.3), и наклонными стержнями (фиг. 1, поз. 4), обеспечивающего, по своей высоте, одновременное турбулентное перемешивание в объеме и ускоряющего процесс механоактивации.

В качестве исходного фосфогипса может быть использован свежий фосфополугидрат сульфата кальция не более 6 часов после получения. В состав компонентов, используемых при изготовлении радиационно-защитных изделий, согласно предлагаемому способу, могут дополнительно входить базальтовые волокна в количестве 1-6 масс. % от массы исходного фосфогипса, переработанные термореактивные золошлаковые смеси в количестве 5-15 масс. %) от массы исходного фосфополугидрата сульфата кальция, другие строительные и/или промышленные отходы, шлаки и минеральные красители. В случае изготовления блоков или плит в формы может быть дополнительно установлена арматура.

Указанная конструкция ротора в смесителе и базальтовые волокна с одной стороны, являются ускорителями твердения, а с другой стороны, увеличивают прочность готовых изделий без ухудшения радиационно-защитных свойств.

В дальнейшем сущность предлагаемого способа будет раскрыта с использованием примеров реализации.

1. Рыхлый свежий порошок фосфополугидрата сульфата кальция, представляющего собой отход (побочный продукт) переработки апатитов, механически активируют до получения жидкой массы в течение 25 мин. Затем смесь помещают в форму, и через 20 мин происходит полное твердение смеси с получением радиационно-защитного изделия в форме плиты размером 600×600×36 мм.

Указанное изделие уменьшает альфа-излучение в 1,3 раза, бета-излучение - в 1,2 раза, гамма-излучение - в 1,1 раз при одновременном увеличении прочности на 25% и сокращении времени твердения на 22% относительно аналогичной конструкции-прототипа.

2. Процесс проводили аналогично примеру 1, но порошок фосфополугидрата сульфата кальция брался через 2 часа после его получения.

За 10 мин до прекращения механоактивации фосфополугидрата сульфата кальция в жидкую массу вводят базальтовые волокна КБ 0.5/1 в количестве 6 масс. % исходного фосфополугидрата сульфата кальция. Затем смесь помещают в форму, и через 18 мин происходит полное твердение смеси с получением радиационно-защитной конструкции в форме плиты размером 600×600×36 мм. Указанное изделие уменьшает альфа-излучение в 1,5 раза, бета-излучение - в 1,4 раза, гамма-излучение - в 1,3 раза при одновременном увеличении прочности на 30% и сокращении времени твердения на 25% относительно аналогичной конструкции-прототипа.

3. Процесс проводили аналогично примеру 2. За 10 мин до прекращения механоактивации фосфополугидрата сульфата кальция в жидкую массу вводили переработанные термореактивные золошлаковые смеси в количестве 15 масс. % от массы исходного фосфополугидрата сульфата кальция. Затем смесь помещали в форму, и через 18 мин происходило полное твердение смеси с получением радиационно-защитного изделия в форме плиты размером 600×600×36 мм. Указанное изделие уменьшает альфа-излучение в 1,5 раза, бета-излучение - в 1,4 раза, гамма-излучение - в 1,3 раз при одновременном увеличении прочности на 28%) и сокращении времени твердения на 20% относительно аналогичной конструкции-прототипа.

4. Процесс проводили аналогично примеру 2, но содержание базальтовых волокон КБ 0.5/1 составило 0,9 масс. % исходного фосфополугидрата сульфата кальция. При достижении аналогичных защитных характеристик готовой конструкции относительно конструкции-прототипа время твердения не изменилось, как и прочность.

5. Процесс проводили аналогично примеру 3, но содержание переработанных термореактивных золошлаковых смесей составляло 4 масс. % исходного фосфополугидрата сульфата кальция. При достижении аналогичных защитных характеристик готовой конструкции относительно конструкции-прототипа время твердения не изменилось, как и прочность.

6. Процесс проводили аналогично примеру 1, но с применением фосфополугидрата сульфата кальция, полученного после 7 часов его получения. Время механоактивации увеличилось на 70%, а прочность уменьшилась на 50%. При этом радиационно-защитные свойства не ухудшились, но сформировать строительное изделие не представлялось возможным.

Использование механической активации фосфополугидрата сульфата кальция не более 6 часов после его получения путем создания трения между частицами универсальным рабочим органом - ротором смесителя объемного типа, оснащенного в конусной зоне лопатками в виде вертикальных лепестков и наклонных стержней, а в верхней, цилиндрической его части - лопатками в виде рамки, и наклонными стержнями, обеспечивающего, по своей высоте, одновременное турбулентное перемешивание в объеме и ускоряющего процесс механоактивации без добавок и/или при введении базальтовых волокон в количестве 1-6 масс. %, и/или переработанных термореактивных золошлаковых смесей в количестве 5-15 масс. % от массы исходного фосфополугидрата сульфата кальция позволяет без ухудшения защитных характеристик полученных радиационно-защитных изделий уменьшить время их твердения ориентировочно на 20%, а также увеличить их прочность.

Изобретение предназначено для изготовления радиационно-защитных изделий и относится к области ядерной техники. Способ изготовления общестроительных радиационно-защитных изделий включает механическую активацию фосфополугидрата сульфата кальция, помещение активированных частиц в форму, выдержку и извлечение готовых изделий. Механическую активацию фосфополугидрата сульфата кальция с переводом его частиц в жидкое состояние осуществляют в смесителе с универсальным ротором. Механическую активацию осуществляют путем использования в смесителе вертикального ротора объемного типа, оснащенного в конусной зоне лопатками в виде вертикальных лепестков и наклонных стержней, а в верхней, цилиндрической, его части - лопатками в виде рамки и наклонными стержнями, обеспечивающего, по своей высоте, одновременное турбулентное перемешивание в объеме и ускоряющего процесс механоактивации. Изобретение позволяет повысить прочностные характеристики изделий. 2 ил.

Способ изготовления общестроительных радиационно-защитных изделий, включающий механическую активацию фосфополугидрата сульфата кальция, помещение активированных частиц в форму, выдержку и извлечение готовых изделий, отличающийся тем, что механическую активацию фосфополугидрата сульфата кальция с переводом его частиц в жидкое состояние осуществляют в смесителе с универсальным ротором, причем механическую активацию осуществляют путем использования в смесителе вертикального ротора объемного типа, оснащенного в конусной зоне лопатками в виде вертикальных лепестков и наклонных стержней, а в верхней, цилиндрической, его части - лопатками в виде рамки и наклонными стержнями, обеспечивающего, по своей высоте, одновременное турбулентное перемешивание в объеме и ускоряющего процесс механоактивации.