一种防辐射水泥熟料矿物相体系的制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102701613A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102701613A(43)申请公布日2012.10.03(21)申请号201210200974.5(22)申请日2012.06.18(71)申请人湖北大学地址430062湖北省武汉市学院路11号(72)发明人田键(74)专利代理机构武汉宇晨专利事务所42001代理人王敏峰(51)Int.Cl.C04B7/345(2006.01)权利要求书权利要求书11页页说明书说明书44页页(54)发明名称一种防辐射水泥熟料矿物相体系的制备方法(57)摘要本发明公开了一种防辐射水泥熟料矿物相体系的制备方法，其步骤是：（1）配料：将各原料按配比混合均匀，并研磨至180目方孔筛筛余≤10%；（2）高温烧结：将步骤1中研磨后的粉末压制成圆柱状试块，置于刚玉坩埚内在重烧试验炉中高温煅烧1～3小时获得目的矿物相体系。所述的原料为碳酸钙、氧化铝和氧化硼，或是碳酸钙、氧化铝、氧化硼和氧化铁。通过本发明制备出的矿物相体系可吸收中子，降低水泥熟料制备过程中的热耗，促进水泥的正常凝结和硬化，提高水泥强度，并可抑制大体积混凝土裂纹的产生，提高混凝土耐久性。本发明方法工艺简单，易控制，适应大规模工业化生产。CN102763ACN102701613A权利要求书1/1页1.一种防辐射水泥熟料矿物相体系的制备方法，其步骤是：（1）配料：将各原料按配比混合均匀，并研磨至180目方孔筛筛余≤10%；（2）高温烧结：将步骤（1）中研磨后的粉末压制成圆柱状试块，置于刚玉坩埚内在重烧试验炉中高温煅烧1~3小时获得目的矿物相体系；所述的原料为碳酸钙、氧化铝和氧化硼，或是碳酸钙、氧化铝、氧化硼和氧化铁；当原料为碳酸钙、氧化铝和氧化硼时，碳酸钙:氧化铝+氧化硼摩尔比为3:1，其中氧化铝:氧化硼摩尔比为1:99～99:1；当原料为碳酸钙、氧化铝、氧化硼和氧化铁时，碳酸钙:氧化铝+氧化硼:氧化铁摩尔比为4:1:1，其中氧化铝:氧化硼摩尔比为1:99～99:1；当原料为碳酸钙、氧化铝和氧化硼时，煅烧温度为1150～1350℃；当原料为碳酸钙、氧化铝、氧化硼和氧化铁时，煅烧温度为1100～1300℃；获得组成为铝酸三钙+硼酸三钙+三铝酸五钙或铝酸三钙+硼酸三钙+铁铝酸四钙的防辐射水泥熟料矿物相体系。2CN102701613A说明书1/4页一种防辐射水泥熟料矿物相体系的制备方法技术领域[0001]本发明属于防辐射水泥材料制备领域，具体涉及一种防辐射水泥熟料矿物相体系的制备方法。背景技术[0002]目前国内外研发和使用的防辐射水泥主要有钡水泥、锶水泥、硼水泥。[0003]钡水泥和锶水泥在矿物组成上是以氧化钡（BaO）、氧化锶（SrO）代替硅酸盐水泥中的氧化钙（CaO），形成以硅酸三钡（3BaO·SiO2）和硅酸三锶（3SrO·SiO2）为主要矿物的水硬性胶凝材料。其生产工艺过程与硅酸盐水泥基本相同，煅烧温度较高，达到1550℃以上。但钡水泥和锶水泥只能屏蔽γ、X射线，不能防中子。[0004]中子射线是由不带电荷的微粒组成，通过物质时具有很强的穿透力，对人体产生的危害比相同剂量的γ、X射线更为严重，而且中子不可以通过增加防护材料的厚度来屏蔽其辐射，因此，对中子的防护成为当下防辐射研究的重点和难点。10B是天然硼的两种稳定同位素之一，丰度为19.78%，对热中子的吸收截面为3837靶，是防中子混凝土的50多倍。因此10B元素具有很强的吸收中子能力。[0005]目前硼水泥的生产工艺是在优质高铝水泥熟料中加入适量硼镁石共同粉磨制得。这种水泥与含硼集料、重质集料可配制成比重较高的混凝土，因它具有较高的硼含量以及化学结晶水对快中子产生慢化效应的同时对热中子的吸收性能良好，适用于防护快中子和热中子的屏蔽工程。但含硼水泥是以天然硼镁石在回转窑中经800-1000℃煅烧成掺合料，大幅度增加了能耗；吸收中子时释放二次γ射线，会引起二次辐射。天然硼镁石能否适应长期的中子辐射而不膨胀，目前没有相关研究报道；在硅酸盐水泥中加入硼外加物会延缓水泥的凝结和硬化，降低水泥的强度，采用高铝水泥虽然能保证正常的凝结和硬化，但会导致大体积混凝土产生裂纹。发明内容[0006]针对现有技术存在的不足，本发明的目的是在于提供了一种防辐射水泥熟料矿物相体系的制备方法，该方法简单，易操作，适合大规模工业化生产，本体系由铝酸三钙（Ca3Al2O6，简写为C3A）、硼酸三钙（Ca3B2O6）和物质X组成，其中物质X为三铝酸五钙（Ca5Al6O14）或铁铝酸四钙（C4AF），在本发明中B元素取代了Ca3Al2O6中的Al元素，在Ca3Al2O6晶胞中形成结构配位，占据Al原子的位置，生成了Ca3B2O6。Ca3B2O6的晶格中有足够的大于锂原子直