[发明专利]一种利用含Cr、Zn电镀污泥制备的防辐射功能集料

说明书

本发明公开了一种利用含Cr、Zn电镀污泥制备的防辐射功能集料，利用重金属元素Cr、Zn对高能射线具有优良屏蔽性能的特点，使再生集料具有优良的防辐射性能；利用真空搅拌技术对再生集料进行裹浆处理，优化集料表面结构；利用蒸压养护对裹浆后的集料进行超高性能化处理，提高其力学性能、屏蔽性能以及重金属离子的固化效果。本发明所述防辐射功能集料，不仅解决了天然高密度矿石防辐射混凝土匀质性不良的问题，同时可消纳大量含重金属的工业污泥，对防辐射混凝土的制备及工业污泥的处理具有重要意义。

技术领域

本发明属于建筑材料领域，具体涉及一种利用含Cr、Zn电镀污泥制备的防辐射功能集料及其制备方法。

背景技术

我国的电池行业、表面处理行业等企业众多，由于国内家电及电子器材更新换代迅速，导致我国的电镀等产业迅速发展，电镀污泥等工业废弃物的处理成为突出的环保难题。电镀行业所产生的污泥及废渣是富含各种重金属成分的混合型废弃物，是危害性较大的工业废弃物之一，其年排放量40万吨以上。且电镀污泥所含重金属含量很高，其中的Cr、Zn重金属元素分别高达13％、4％左右，该种污泥每年排放的重金属可达10万吨以上，对人体的消化道、呼吸道、皮肤等都有危害，对人类的生存环境造成了威胁。

当今，核科学技术的发展与核能的利用是20世纪人类最伟大的成就之一，在有辐射源的构筑物周围需要设置屏蔽放射性射线的防护体，防辐射混凝土凭借其优良的射线屏蔽性能、耐久性能和力学性能，在医院、核电站以及一些具有核设施的科研机构的核屏蔽建筑材料中发挥着越来越重要的作用。目前我国广泛采用以重晶石为集料的防辐射混凝土为主，但存在以下问题：第一，采用高密度的天然矿石(重晶石、磁铁矿石或褐铁矿石)做粗细集料，虽然制备的混凝土具有一定屏蔽射线性能，然而，由于天然高密度集料的体积密度远大于水泥浆体，在混凝土振捣施工中易沉降离析，施工可操作性差；第二，受限于天然高密度集料的密度大而强度普遍偏低的特点，以其制备的防辐射混凝土强度普遍较低，多用于非承重构件；第三，这些密度较大，且具有防辐射特性的天然矿石储量有限，无法满足日益增长的工程需求，不宜大量使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用含Cr、Zn电镀污泥制备的防辐射功能集料，它具有优良的防辐射性能以及力学性能，可替代传统天然高密度矿石集料，解决传统防辐射混凝土匀质性不良导致的射线屏蔽薄弱区域问题，同时可消纳大量含重金属的工业污泥，具有重要的经济和环境效益。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种利用含Cr、Zn电镀污泥制备的防辐射功能集料，它包括再生集料和包覆在其表面的水泥浆壳层；所述再生集料由以下组分经烧结而成，各组分所占质量百分比为：电镀污泥粉49～56％，页岩25～33％，偏高岭土14～22％，助熔剂1～4％；所述水泥浆壳层由以下组分经拌制、固化而成，各组分所占质量百分比为：水泥62～69％，硅灰8.3～12.4％，膨胀剂5.3～8.8％，水12.5～16.0％，减水剂1.4～2.0％。

根据上述方案，所述电镀污泥粉由电镀行业排放的含Cr、Zn重金属的电镀污泥经风干后制得，其中Cr₂O₃的质量含量≥25％，ZnO的质量含量≥15％，含水率≤4％。

根据上述方案，所述页岩为页岩矿山开采破碎后的粒径≤4.75mm颗粒，其中SiO₂的质量含量≥55％，Al₂O₃的质量含量≥20％，烧失量≤10％。

根据上述方案，所述偏高岭土比表面积≥15000m²/kg，SiO₂的质量含量≥40％，Al₂O₃的质量含量≥30％。