一種含鋇渣的防輻射礦物摻合料的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于建筑材料類，具體涉及一種含鋇渣的防輻射礦物摻合料。
【背景技術】
[0002] 生活中我們的周圍存在著各種輻射線，如a射線、P射線、無線電波等。這些輻 射線危害了我們的身心健康，是我們的生活和工作中的潛在的威脅。所以制備一種防輻射 的混凝土礦物摻合料，對于我們防護各種輻射線的具有重要的作用。
[0003] 鋇渣是鋇鹽生產中的殘余固體，屬于工業廢渣。由于含鋇廢渣有一定的毒性，會對 環境造成很大污染，國內外對其進行處理十分慎重。隨著化工工業的發展，含鋇廢渣在我國 的產生量越來越大，逐年增加，2006年達到40萬t，現已達到百萬t，累計堆積量已超過千萬 t。由于鋇渣的可再度利用率較低或者再度利用成本較大，為此，現有技術中，對于鋇渣的 處理，主要采取的是堆存處理方式，這不僅占用了大量的土地，而且污染了土地和環境，鋇 渣中的水溶性鋇在長期的堆存中，由于雨水的沖刷，容易滲透到地下水中，使地下水Ba2+超 標，進而對地下水造成嚴重的污染，造成對生物體的直接毒害作用。因此，如何妥善處理鋇 渣，化害為利、變廢為寶、保護環境、實現鋇渣的資源化利用，已成為我們當前急需解決的問 題。
[0004] 在已有的資料文獻中，蹇守衛等《一種利用鋇渣制備的吸收電磁波防輻射砂漿及 其制備方法》中介紹了利用鋇渣、石膏、鐵尾礦等制成具有防輻射功能的砂漿；唐夢月等《含 鋇廢渣生產建材磚》提出利用鋇渣制成建材磚，具有防輻射功能。關于利用鋇渣制取抗輻射 礦物摻合料的研究尚未見有研究。
【發明內容】
[0005] 本發明所要解決的技術問題是針對上述現有技術而提出一種含鋇渣的防輻射礦 物摻合料，其制備成本低，簡單資源化利用鋇渣，為鋇渣的綜合利用提供了一種新的選擇。
[0006] 本發明解決上述技問題所采用的技術方案是：一種含鋇渣的防輻射礦物摻合料， 其組分及其組分含量按質量百分比計為：磨細鋇渣50% -60%，粉煤灰20% -30%，磨細礦 粉10% -15%，粉體聚羧酸減水劑0. 5% -1 %，聚丙烯纖維0. 1% -0. 3%，硅灰5% -10%， 增稠劑〇. 5% -1%。
[0007] 按上述方案，所述的磨細鋇渣的制備方法是：收集鋇鹽廠的鋇渣廢棄物，經除雜， 破碎，得到粒徑小于3_的鋇渣廢棄物顆粒，再經粉磨，得到比表面積大于3800cm2/g的磨 細鋇渣，所述的磨細鋇渣中SiO2的含量大于20wt.%，Al203和Fe203的含量大于8wt. %， BaSO4的含量大于55wt. %。
[0008] 按上述方案，所述的粉煤灰為二級粉煤灰，需水量比不大于97%。
[0009] 按上述方案，所述的磨細礦粉為S105級礦粉，比表面積達到600m2/kg。
[0010] 按上述方案，所述的粉體聚羧酸減水劑的分子結構通式為：
[0011]
[0012]其中：m/n= 4;p= 1 ~2;k= 2 ~5。
[0013] 按上述方案，所述的聚丙烯纖維為市售聚丙烯纖維，長度為3-5mm。
[0014] 按上述方案，所述的硅灰中SiO2的含量大于90%，比表面積為為20000m2/kg。
[0015] 按上述方案，所述增稠劑為聚醚改性型增稠劑，其分子結構通式為：
[0016]
[0017] 其中：a、b、c= 1 ~100 ;重均分子量為 140000-200000。
[0018] 本發明的含鋇渣的防輻射礦物摻合料可作膠凝材料應用于混凝土中。混凝土中摻 入的含鋇渣的防輻射礦物摻合料和水泥的質量比為I: (1~2)。將含鋇渣的防輻射礦物摻 合料用于混凝土中時，含鋇廢渣中許多具有潛在膠凝活性的礦物能發生火山灰反應，生成 具有膠凝性的組分，而且磨細鋇渣礦物摻合料為顆粒很細的粉，能很均勻的填充水泥顆粒 填充不到的的空隙中，提高混凝土的致密度，減少混凝土中漿體與集料界面的缺陷；含鋇廢 渣中粉煤灰可以改善拌合物流動性，減少單位用水量；磨細礦粉能改善混凝土孔結構，提高 混凝土的密實度，減少收縮；聚丙烯纖維能提高混凝土的韌性和抗滲性；硅灰能發揮微集 料效應，提尚抗滲性。
[0019] 本發明產生如下有益效果：
[0020] 1、提供了一種鋇渣回收再利用途徑，減少了鋇渣的堆放占地，減小了鋇渣對環境 和生物體的污染；
[0021 ] 2、摻加有含鋇渣的防輻射礦物摻合料的混凝土具有良好的抗輻射性能，減少了輻 射線對人體打的傷害；
[0022] 3、本發明含鋇廢渣礦物摻合料可取代部分水泥用于混凝土中，降低了混凝土的生 產成本，減少了天然材料的消耗，還可以達到節能減排的目的，符合我國建筑材料的可持續 發展戰略；而且，將本發明含鋇廢渣礦物摻合料用于混凝土中對混凝土基本性能沒有不良 影響，混凝土的各項指標均滿足國家標準的要求；
[0023] 4、本發明含鋇廢渣礦物摻合料的獲取方法簡便易行，成本低廉，適合大規模量產。
【具體實施方式】
[0024] 為了更好地理解本發明，下面結合實施例進一步闡明本發明的內容，但本發明的 內容不僅僅局限于下面的實施例。
[0025] 本發明含鋇渣的防輻射礦物摻合料可運用于生產混凝土，可按照如下組分將其運 用于生產混凝土：
[0026] 石子45~50重量份，砂子25~30重量份，普通娃酸鹽水泥10~14重量份，含 鋇渣的抗輻射礦物摻合料7~10重量份，水6~8重量份。
[0027] 采用上述配合比可以制備出C30強度等級混凝土，含鋇渣的防輻射礦物摻合料最 多可以取代50%左右的水泥，利用了本發明含鋇渣的防輻射礦物摻合料的混凝土強度能夠 滿足設計的要求，而且提高了混凝土的坍落度和抗滲性，混凝土施工性能良好。
[0028] 下面結合實施例進一步說明本申請之發明，但實施例不應視作對本發明權利的限 定。
[0029] 實施例
[0030] 按以下方式制備含鋇渣的防輻射礦物摻合料：
[0031] 將磨細鋇渣、粉煤灰、磨細礦粉、粉體聚羧酸減水劑、聚丙烯纖維、硅灰、增稠劑等 按照質量比例混合均勻，則得到含鋇渣的防輻射礦物摻合料。其中磨細鋇渣的制備方法為： 收集鋇鹽廠的鋇渣廢棄物，除去雜物，利用破碎設備破碎除去雜物后的鋇渣廢棄物，得到粒 徑小于3mm的鋇渣廢棄物顆粒，再利用粉磨設備粉磨鋇渣廢棄物顆粒，制成比表面積大于 3800cm2/g的磨細鋇渣，所述的磨細鋇渣中SiO2的含量大于20wt.%，Al203和Fe203的含量大 于8wt. %，BaSO4的含量大于55wt. % ;所述的粉煤灰為二級粉煤灰，需水量比不大于97% ; 所述的磨細礦粉為S105級礦粉，比表面積達到600m2/kg;所述的粉體聚羧酸減水劑的分子 結構通式為：
[0032]
[0033] 其中：m/n= 4;p=l~2;k= 2~5 ;所述的聚丙稀纖維為市售聚丙稀纖維，長 度為3-5mm;所述的硅灰中SiO2的含量大于90%，比表面積為為20000m2/kg;所述增稠劑為 聚醚改性型增稠劑，其分子結構通式為：
[0034]
[0035] 其中：a、b、c= 1 ~100 ;重均分子量為 140000-200000。
[0036] 本實施例所得含鋇渣的防輻射礦物摻合料的應用：
[0037] 按表1所示的配合比配制強度等級為C30的混凝土，所用水泥為強度等級為32. 5 的普通硅酸鹽水泥；石子為5~30_的連續級配硬質碎石；砂子為河砂，細度模數在2. 7左 右的普通中砂；水為普通自來水；含鋇渣的防輻射礦物摻合料為本實施例所得含鋇渣的防 輻射礦物摻合料。
[0038] 表IC30混凝土的配合比
[0039]
[0040] 按照表1所示配合比在室溫20 °C左右拌合成型試件，試件尺寸為 100X100X100mm，在相對濕度95 %左右的養護箱中養護24h小時后拆模，然后把試件 放入養護室中養護。采用GB/T50080-2002進行混凝土拌合物坍落度測試，采用GB/ T50107-20010進行混凝土抗壓強度測試，采用GB/T50082-2009進行混凝土抗滲性能測試。
[0041] 按照表1所示配合比在室溫20°C左右拌合制備一個密閉箱體（中間為空），各面 厚度為15_，將全向性探頭的場強儀置于該密閉箱體內，分別測定密閉箱體內外的場強，對 比得到放射性屏蔽效果的的屏蔽率。
[0042] 實施例試驗結果如下表：
[0043]
[0044] 從以上的分析可以看出，摻入了含鋇渣的防輻射礦物摻合料的混凝土坍落度有所 提高，抗壓強度值也滿足標準要求，抗滲性良好，測定的放射性屏蔽效果良好。
【主權項】
1. 一種含鋇渣的防輻射礦物摻合料，其組分及其組分含量按質量百分比計為：磨細鋇 渣50 % -60 %，粉煤灰20 % -30 %，磨細礦粉10 % -15 %，粉體聚羧酸減水劑0. 5 % -1 %，聚 丙烯纖維0. 1% -0.3%，硅灰5% -10%，增稠劑0.5% -1%。2. 根據權利要求1所述的含鋇渣的防輻射礦物摻合料，其特征在于所述的磨細鋇渣的 制備方法是：收集鋇鹽廠的鋇渣廢棄物，經除雜，破碎，得到粒徑小于3_的鋇渣廢棄物顆 粒，再經粉磨，得到比表面積大于3800cm2/g的磨細鋇渣，所述的磨細鋇渣中5102的含量大 于20wt. %，A1203和Fe203的含量大于8wt.%，BaSO4的含量大于55wt. %。3. 根據權利要求1所述的含鋇渣的防輻射礦物摻合料，其特征在于所述的粉煤灰為二 級粉煤灰，需水量比不大于97%。4. 根據權利要求1所述的含鋇渣的防輻射礦物摻合料，其特征在于所述的磨細礦粉為 S105級礦粉，比表面積達到600m2/kg。5. 根據權利要求1所述的含鋇渣的防輻射礦物摻合料，其特征在于所述的粉體聚羧酸 減水劑的分子結構通式為：其中：m/n= 4;p= 1 ~2;k= 2 ~5。6. 根據權利要求1所述的含鋇渣的防輻射礦物摻合料，其特征在于所述的聚丙烯纖維 為市售聚丙烯纖維，長度為3-5mm。7. 根據權利要求1所述的含鋇渣的防輻射礦物摻合料，其特征在于所述的硅灰中SiO2 的含量大于90%，比表面積為為20000m2/kg。8. 根據權利要求1所述的含鋇渣的防輻射礦物摻合料，其特征在于所述增稠劑為聚醚 改性型增稠劑，其分子結構通式為：其中：a、b、c= 1~100 ;重均分子量為140000-200000。
【專利摘要】本發明涉及一種含鋇渣的防輻射礦物摻合料，其組分及其組分含量按質量百分比計為：磨細鋇渣50％-60％，粉煤灰20％-30％，磨細礦粉10％-15％，粉體聚羧酸減水劑0.5％-1％，聚丙烯纖維0.1％-0.3％，硅灰5％-10％，增稠劑0.5％-1％。本發明產生如下有益效果：1、提供了一種鋇渣回收再利用途徑；2、具有良好的抗輻射性能；3、可取代部分水泥用于混凝土中，降低了混凝土的生產成本；4、本發明含鋇廢渣礦物摻合料的獲取方法簡便易行，成本低廉，適合大規模量產。
【IPC分類】C04B16/06, C04B24/26, C04B18/08, C04B24/32, C04B18/14
【公開號】CN105084803
【申請號】CN201510484285
【發明人】譚洪波, 李信, 馬保國, 林超亮
【申請人】武漢理工大學
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2015年8月7日