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利用放射线合成水泥熟料

〖来源:国家建材局信息中心 | 作者: | 时间：2003-8-1 | 浏览：双击滚屏〗

    近年来，放射性射线作为有效的手段来改造物料特性。
　　从简单的表面处理到更为复杂的全部转变成新物料，所采用的光谱从大量采用的低剂量的同位素到用处埋有机物的较高剂量，以及用于高技术合金焊接的最高剂量。2003年5月国外科研人员将物料暴露在任何要求的射线中，如αβγ射线。
　　射线来自于受控的放射性同位素或粒子加速器。这种新工艺能量利用率高，污染环境少，更为有效地利用空间，设备的使用寿命长，产品质量高，并能连续作业。根据上述优点可将这种新工艺扩展用于制造水泥熟料。
    当采用放射线合成普通波特兰水泥熟料时，使用电子高能光束。装置中包括一台垂直安装的电子加速器和一台电压发生器。后者是一个空心的升高变压器，带有分段二次线圈，加速器采用磁场系统来聚焦电子光束。发生器和加速管封闭在箱内，箱内充满SF6气体，以避免任何的断路。加速器的功率控制在0～100kW之间，发射线光束的能量在0.8～1.4MeV之间，光束从加速器发生，用磁透镜和网栅将其集中，射入反应室。用震动喂料机将生料喂入反应室，铺料面积为25x25cm2，料层厚度为数毫米。生料层被具有一定剂量的光束照射以后，便合成熟料，并向下降入有水冷却的立室中。
　　同时又有一层新进入的生料铺在原生料面上。经过一系列的试验，可知当吸收剂为199.29～398.58J／g·s时，水泥生料便在数秒内全部生成熟料。如果剂量较弱，生料也能在数十秒内烧成。而在一般水泥回转窑中需要40分钟。并且也观察到新工艺的烧成温度比普通低200℃。估计熟料的热耗为800±70kcal／kg熟料。用放射线合成的熟料，颜色较黑、多孔，其微型结构特性与通常的熟料不同。用显微镜观察，液相量很少。
    新工艺熟料强度与普通熟料不同：（1）当阿利特含量相同，新工艺熟料的强度常常高于普通熟料。当阿利特含量大时，这种差别也增大。（2）随着吸收剂量的增加，熟料的强度也增加，当全部吸收剂量达到6975J／g·s时，强度升至最高点，当继续增加剂量时，强度反而下降。（3）当生料饱和比较低（0.82～0.86），经辐射合成的熟料28天抗压强度可达50MPa，高于普通熟料。
    在重剂量高能电子的辐射下，能诱发水泥生料各种变化，如激发化、游离化、弹性和非弹性的散射等。结果导致发生惊人的高速相转变，因此液相的矿化作用完全失去了它的重要性。所以，时间和温度都不是控制的重要参数，唯一的重要参数是辐射的剂量，即撞击在物料上的电子数量及其能量，它表明电子撞入物料层的深度。采用能量的范围1～1.4MeV，远远低于能引起任何原子核蜕变的能量（7.2MeV），因此完全没有危险。