[发明专利]废旧彩色显像管玻璃X和γ射线屏蔽剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种射线屏蔽剂及其制备方法，特别是一种废旧彩色显像管玻璃X、γ射线屏蔽剂及其制备方法，属于电离辐射射线防护材料技术领域。 

背景技术

彩色电视机和台式计算机等电子产品的彩色显像管是玻璃质的屏、锥、颈和熔焊料的集合体，其中，所述屏含8～12％氧化钡和8～12％氧化锶，屏的内侧面上还涂有含氧化铅、镉等重金属的荧光粉混合物；所述锥含20～26％的氧化铅，锥的内外侧面上分别有石墨涂层和三氧化二铁涂层；所述颈含40％的氧化铅；所述熔焊料(封结屏管、管锥)含高达40％～50％氧化铅以及硼酸锌。它们分别约占显像管玻璃质量的65.5％、29％、1％和4.5％。 

从彩色电视机和台式计算机等电子产品中拆解出的废旧彩色显像管的各部分包含屏、锥、颈、熔焊料、荧光粉、石墨涂层和三氧化二铁涂层的混合物，称为CRT玻璃，锥和颈的混合物称为锥颈玻璃，屏和荧光粉的混合物称为屏玻璃。CRT玻璃、屏玻璃和锥颈玻璃的主要成分及含量见表1。 

表1：CRT玻璃、屏玻璃或锥颈玻璃的氧化物成分及含量 

在我国，大量采用彩色显像管的电视机和台式计算机等电子产品已进入报废阶段，正不断被淘汰，据估计，每年约产生废旧的6000,000电视机和10,000,000台式计算机，其中，彩色显像管玻璃的质量占到整机的50wt％～55wt％，国内待处理的彩色显像管玻璃已超过520万吨。从环境的观点，这种彩色显像管玻璃含铅等重金属，被列入《国家危险废旧物名录》。如何处理废旧彩色显像管玻璃已成为电子废弃物处置中关键问题之一。在欧洲废旧彩色显像管玻璃被禁止用于食品玻璃容器、玻璃器皿和玻璃纤维的制造。但是，目前能处置尤其资源化利用废旧彩色显像管玻璃的方法还很有限，大多数电器回收企业将收集的彩色显像管堆存甚至弃置。在大量堆存或弃置彩色显像管的附近地区，其尘埃、土壤、河流沉积物和水源样本中的铅含量非常高。因此，堆填处置或焚化处置废旧彩色显像管玻璃可能会造成重大潜在的健康和环境风险。曾经有人研究了用彩色显像管玻璃作为普通混凝土细集料部分取代河砂对砂浆新拌性能的影响。还有人在彩色显像管玻璃中掺入白云石、氧化铝制备微晶玻璃。然而，从资源的观点，废旧彩色显像管玻璃中所含的铅、钡和锶等金属元素又是非常宝贵的，它们对原子核辐射有很好屏蔽作用；而且，废旧彩色显像管玻璃中的铅、钡和锶等是玻璃态重金属，相比其金属及其氧化物或其盐类化合物，有更高的化学稳定性和使用安全性。 

X、γ射线屏蔽材料是核技术应用的重要保证，避免对人体健康的辐射损害和周边环境的辐射污染；另外，由于粉煤灰、磷石膏等工业废渣中含²²⁶Ra、²³⁰Tll、²³²Th、⁴⁰K、²³⁸U等多种天然放射性核素，应用此类工业废渣生产的建材(建筑物)具有潜在放射性污染，也需要X、γ射线屏蔽材料减轻或防护这类建材(建筑物)的放射性污染。 

X、γ射线屏蔽材料的核心成分的具有射线屏蔽功能的屏蔽剂。铅是防护用品中有效和被长期使用的屏蔽剂，从上世纪70年代起，开展了无铅射线防护材料的研究工作，开发了以铋为主或以钡为主或以镧系元素加钨为主的无铅防护产品。然而，铋和钡及其氧化物、氯化物、碳酸钡等有很强的毒性，钡一般只能使用化学性稳定且无毒的硫酸钡。另外，使用镧作为屏蔽剂的产品存在生产成本高的缺点，不利于被广泛使用。 

而彩色显像管玻璃中的铅、钡和锶对X、γ射线有很好屏蔽作用，而且是玻璃态的，相比铅、铋和钡及其氧化物或盐类化合物，相比有更高的化学稳定性，通过高温煅烧和保温矿化的处理，还可进一步提高彩色显像管玻璃的化学稳定性，并克服那些由不同密度原 料配置的屏蔽剂存在的组成偏析缺点，提高屏蔽剂的成分均匀性，取得更好的使用安全性。 

本发明工作与其它废旧彩色显像管玻璃处置利用技术的明显不同是以废旧彩色显像管玻璃为原料生产X、γ射线屏蔽剂，并且该X、γ射线屏蔽剂产品是作为制造防辐射材料的重要成分，同时，提供了一种实现废旧彩色显像管玻璃无害化处置、资源化利用和高值化产品的新途径，对缓解重金属、镧系元素的资源问题也具有重要的意义。 

发明内容

本发明提供一种废旧彩色显像管玻璃射线屏蔽剂及其制备方法，是将废旧彩色显像管玻璃作为生产X、γ射线屏蔽剂的原料，变废旧为资源，转化成高价值的辐射屏蔽材料，作为重要配料应用于制造防辐射材料。 

本发明所提供的技术方案是：