Радиационно-защитные конструкции и способ их изготовления

 

Назначение: изобретение относится к области изготовления радиационно-защитных конструкций, в частности блоков, кирпичей, фасонных кирпичей, плит, облицовочных плит и т.д., и может быть использовано в жилищном, коммунальном и промышленном строительстве. Сущность изобретения: радиационно-защитные конструкции выполнены на основе механически активированных гипсосодержащих отходов. Механически активированные гипсосодержащие отходы помещают в опалубку, выдерживают до затвердевания и извлекают готовые конструкции. 2 с. и 15 з.п. ф-лы.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Недостатком известного решения следует признать малое количество подобных отходов, слабую степень защиты, необходимость использования связующего компонента, что увеличивает себестоимость конструкций.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Реализация изобретения может быть иллюстрирована следующими примерами.

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.

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.

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.

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.

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.

Формула изобретения

1. Радиационно-защитные конструкции на основе отходов, содержащих соли кальция, отличающиеся тем, что в качестве отходов, содержащих соли кальция, использованы механически активированные гипсосодержащие отходы.

2. Конструкции по п. 1, отличающиеся тем, что использованы кислые формы гипсосодержащих отходов.

3. Конструкции по п. 2, отличающиеся тем, что отходы содержат не менее 40 мас. гипса.

4. Конструкции по п. 1, отличающиеся тем, что в качестве гипсосодержащих отходов использован шлам металлургического производства.

5. Конструкции по п. 4, отличающиеся тем, что содержание гипса в шламе составляет более 30 мас.

6. Конструкции по п. 4, отличающиеся тем, что они дополнительно содержат не более 30 мас. гашеной извести.

7. Конструкции по п. 1, отличающиеся тем, что они дополнительно содержат наполнитель.

8. Конструкции по п. 8, отличающиеся тем, что в качестве наполнителя использованы строительные отходы и/или шлаки, и/или минеральные красители.

9. Конструкции по п. 1, отличающиеся тем, что они дополнительно содержат арматуру.

10. Конструкции по п. 1, отличающиеся тем, что они выполнены в виде сборных плит основания и/или дорожного покрытия с поверхностной обработкой методом "втапливания" минеральных материалов.

11. Конструкции по п. 1, отличающиеся тем, что они выполнены в виде облицовочных плит.

12. Конструкции по п. 1, отличающиеся тем, что они выполнены в виде блоков или кирпичей.

13. Способ изготовления редиационно-защитных конструкций, включающий подготовку исходных компонентов, заполнение ими форм, выдержку и извлечение готовых конструкций, отличающийся тем, что в качестве исходных компонентов используют предварительно механически активированные гипсосодержащие отходы.

14. Способ по п. 13, отличающийся тем, что при механической активации гипсосодержащие отходы дезинтегрируют.

15. Способ по п. 13, отличающийся тем, что в процессе выдержки конструкции прогревают.

16. Способ по п. 13, отличающийся тем, что в качестве исходных компонентов дополнительно используют наполнитель.

17. Способ по п. 13, отличающийся тем, что готовые конструкции дополнительно шлифуют с рабочей стороны.