[发明专利]一种含硼新型硫铝酸盐胶凝材料制备方法及其得到防辐射胶凝材料

说明书

本发明属于特种建材制备领域，具体涉及一种含硼新型硫铝酸盐胶凝材料制备方法及其得到防辐射胶凝材料。该方法包括如下步骤：将石灰石和铝矾土粉磨至180目以下，干燥，计算生料配比，引入含硼化学物，在高温条件下充分反应后，急速冷却降至常温，再将熟料与石膏共同研磨至45μm筛余25％以下，得到含硼新型硫铝酸盐胶凝材料。该方法在硫铝酸盐水泥固相反应中，添加含硼化合物，并控制B元素含量在水泥熟料成分合适的范围，在不影响其使用性能的前提下，提高B元素的含量，得到一种具备屏蔽射线能力的含硼新型硫铝酸盐水泥。

技术领域

本发明属于特种建材制备技术领域，具体涉及一种含硼新型硫铝酸盐胶凝材料制备方法及其得到防辐射胶凝材料。

背景技术

核电利用是一个国家综合国力和国防力量的重要标志，更是缓解我国能源危机的重要渠道或手段。在利用核能时，需要各种防护措施来避免核辐射或核泄漏带来的严重后果。因此在建设核岛以及核防护工程等含有放射源的建筑时，需要利用各种防辐射材料来做好充分的防护措施。防辐射水泥可以保障核反应堆安全运行，减弱或吸收辐射的能量，降低核利用时存在的安全隐患，有效保护人体健康和生态环境的安全。

防辐射水泥不仅是一种重要的胶凝材料，而且是一种功能型防护材料，还可以用于工业探伤、农业育种、科学实验、医疗设施、地质探测、核废固化等工程中。目前常用的防辐射水泥有普通硅酸盐水泥、钡水泥、锶水泥、硼水泥和高铝水泥等。

但目前防辐射水泥仍然存在：(1)吸收效果不高：现有的各种防辐射水泥，其吸收射线的效果均不高，钡、锶水泥仅屏蔽X、γ射线效果较好，硼水泥只对中子吸收效果较好，在实际使用过程中都必须添加额外的屏蔽外加剂；(2)制备工艺和方法存在问题：传统钡水泥、锶水泥的煅烧温度在1550℃以上，能耗巨大。而硼水泥的制备是外加含硼添加剂，硼砂具有极强的缓凝作用，用4.5％的硼酸和2％的硼砂为外加剂，硼水泥的凝结时间达到47小时；(3)屏蔽性能与其它性能难以兼顾：钡水泥、锶水泥的热稳定性差，水化结构在100℃时破坏严重，只能用于低温环境。传统硼水泥中的硼元素在辐照条件下，硼水泥制品易产生膨胀和开裂。高铝水泥水化速率快，水化热大。

发明内容

针对目前防辐射水泥的不足，本发明目的在于提供一种含硼新型硫铝酸盐胶凝材料制备方法及其得到防辐射胶凝材料。该方法在硫铝酸盐水泥生料体系中，添加含硼化合物，并利用B元素与Mg、Ca等元素反应生成矿物相的原理，将B元素固化到水泥熟料中，并控制B元素含量在水泥熟料成分合适的范围，通过高温固相烧结法并充分进行反应，后风冷急速冷却至常温，添加适量石膏粉磨至相应细度得到含硼新型硫铝酸盐胶凝材料。

本发明所提供的技术方案如下：

一种含硼新型硫铝酸盐胶凝材料制备方法，包括如下步骤：

配料：通过计算设计熟料矿物相含量范围为：C4A3S％：45-65％，C2S％：30-50％，C4AF％：5％，M3B％：0-10％。利用原料进行配料，混匀后压片，105℃烘干外水。

煅烧：将步骤1中制备的生料料饼在各自不同组分对应的煅烧制度下煅烧，煅烧温度范围为：1300-1350℃，保温时间为20-50min。将煅烧好的生料进行一步初碎，粒径控制为2-10mm，然后进行二步破碎，粒径控制在1mm以下。

水泥制备：将步骤2中二步破碎的水泥熟料添加适量石膏，放入卧式球磨机中进行最终粉磨，粉磨至粒径控制在45μm筛余小于25％，比表面积在400±20m2/kg，得到最终的水泥成品，即含硼新型硫铝酸盐胶凝材料。

步骤1中使用的原料主要为石灰石和铝矾土，铝质校正材料为化学纯氧化铝，硫质材料为石膏，含硼化合物在硼酐、硼砂和硼镁石中选择。压片尺寸控制为φ30x10±3mm，各组分熟料含量范围为：CaO％：40-50％，Al2O3％：23-33％，SiO2％：9-17％，SO3％：5-9％，MgO％：1-7％，B2O3％：0.9-4％。