бариты в цементной промышленности
Бариты в цементной промышленности: Обзор
Бариты, или барит (сульфат бария, Стекло₄), минерал высокой плотности, традиционно связанный с рынком буровых растворов для нефти и газа.. Однако, его уникальные свойства обеспечили ему нишу, но ценную роль в цементной промышленности.. В первую очередь, используется в рецептуре специализированных высокоплотных и радиационно-защитных цементов.. Эти цементы имеют решающее значение для применений, где исключительный вес, долговечность, или требуется защита от гамма- и нейтронного излучения, например, в морских балластных блоках, тяжелые бетонные противовесы, и конструкции защитной оболочки ядерных объектов. В этой статье рассматриваются функциональные роли, области применения, и практические соображения по использованию барита в качестве компонента вяжущих систем.
Функциональные роли и области применения
Включение барита в цемент выполняет две основные функции.:
- Повышение плотности: При удельном весе около 4.2-4.5 г/см³ — значительно выше, чем у стандартного цемента (3.15 г/см³) или типичные агрегаты (2.6-2.8 г/см³)— барит действует как тяжелый наполнитель. При использовании вместо обычных мелких заполнителей или в составе порошковой смеси., существенно увеличивает плотность получаемого бетона, который может превысить 3,500 кг/м³.
- Радиационная защита: Высокий атомный номер бария (Я=56) делает барит-эффективный бетон отличным щитом от гамма-лучей. Для более полной защиты от гамма- и нейтронного излучения., он часто сочетается с другими заполнителями, такими как лимонит. (по содержанию водорода) или серпантин.
В таблице ниже сравниваются основные параметры бетона на основе барита со стандартным бетоном.:.jpg)
| Параметр | Стандартный портландцементный бетон | Баритовый бетон высокой плотности/защитный бетон |
|---|---|---|
| Первичный агрегат | песок, гравий (СГ: ~2,65) | Дробленый барит (СГ: ~4,3) |
| Типичная плотность | 2,300 - 2,500 кг/м³ | 3,200 - 3,800 кг/м³ |
| Ключевое свойство | Структурная прочность | плотность & Ослабление радиации |
| Основные приложения | Общее строительство (здания, дороги) | Бункеры лучевой терапии, ядерные реакторы, морской балласт, противовесы |
| Фактор стоимости | Стандартная рыночная стоимость | Значительно выше из-за затрат на материалы и обработку. |
Практические соображения и практический пример
Использование барита в цементе сопряжено с проблемами. Высокая стоимость переработанных баритов является основным препятствием для неспециализированных применений.. Обработка включает в себя измельчение, измельчение до мелкого порошка, подходящего для смешивания с цементным клинкером или в качестве градации заполнителя, обеспечивающей удобоукладываемость без сегрегации благодаря высокой плотности..jpg)
Более того,бариты иногда могут мешать процессу гидратации портландцемента, если они используются в чрезмерных количествах или с определенными химическими примесями.,потенциально влияет на раннее развитие прочности. Состав смеси требует тщательной оптимизации, чтобы сбалансировать плотность.,работоспособность,и окончательные механические свойства.
Реальный практический пример: Строительство бункера лучевой терапии в больнице
Наиболее широкое применение находит применение в медицинских учреждениях. Проект в Университетская больница Бонна (Германия) предусматривало строительство новых бункеров для лучевой терапии для линейных ускорителей. Спецификация требовала бетона с превосходными характеристиками радиационной защиты для обеспечения безопасных пределов эксплуатации за пределами хранилищ. Подрядчик использовал специализированную тяжелую бетонную смесь, в которой природный песок был полностью заменен фракционированным баритовым заполнителем. В результате плотность бетона превысила 3,500 кг/м³. Состав смеси тщательно проверялся на однородность. ,работоспособность, позволяющая избежать сегрегации во время размещения,и прочность на сжатие.Завершенные стены бункера отвечают всем строгим требованиям радиационной защиты. ,демонстрируя, как бариты обеспечивают компактность ,эффективная защита в условиях ограниченного пространства ,поскольку более тонкие стены могут обеспечить эквивалентную защиту, чем более толстые обычные бетонные стены.
Часто задаваемые вопросы (Часто задаваемые вопросы)
1 квартал: Могут ли бариты полностью заменить песок и заполнители во всех бетонах??
Нет,b arytes не является экономичной или практической заменой обычных заполнителей в общем строительстве. Его использование предназначено для конкретных технических применений, где его высокая плотность или защитные свойства необходимы для соответствия критериям инженерных характеристик, которых обычный бетон не может достичь..
2 квартал: Обладает ли барит-цементный бетон хорошей структурной прочностью??
Хотя он развивает достаточную прочность на сжатие для своих целей.,Основным параметром конструкции является плотность, а не сверхвысокая прочность. Конструкции смесей разработаны с учетом минимальных требований к прочности.,но его механические свойства отличаются от армированного конструкционного бетона, используемого в балках и колоннах. Его прочность на растяжение остается низкой. ,требующее усиления для любой структурной нагрузки.
Q3: Каковы основные альтернативы бариту для радиационной защиты бетона??
Общие альтернативы включают в себя:
- Магнетит/ Гематит: Железные руды, используемые для производства бетонов высокой плотности.
- Ильменит: Железо-титановая руда.
- Серпентин/Лимонит: Используется, в частности, для защиты от нейтронов из-за содержания в них химически связанной воды..
- Свинцовая дробь/стальная штамповка: Для максимальной плотности,но с проблемами работоспособности и стоимости.
Выбор зависит от типа излучения. ,требуемая плотность,расходы,и доступность местных материалов.
Q4: Отличается ли обращение с баритовым бетоном во время строительства??
Да,из-за значительно большего веса ,необходимы особые соображения. Опалубка и опоры должны быть рассчитаны на большее гидростатическое давление. Работоспособность необходимо тщательно контролировать, чтобы предотвратить сегрегацию тяжелого заполнителя. Возможно, потребуется корректировка методов укладки.,и перекачка может быть более сложной задачей по сравнению со стандартным бетоном..
Q5: Существуют ли экологические проблемы при использовании баритов??
Сам переработанный сульфат бария считается химически инертным и нерастворимым.,делая его стабильным в затвердевшем бетоне. Потенциальные экологические проблемы в первую очередь связаны со стадиями добычи и переработки.,контроль пыли во время работы,и обеспечение того, чтобы необработанная баритовая руда не содержала значительных уровней вредных связанных тяжелых металлов, таких как свинец или ртуть. Нормативные рекомендации по радиоактивным материалам естественного происхождения.(НОРМА)также может применяться в зависимости от исходного депозита