Исследователи международной научной группы придумали, как с пользой утилизировать опасную для здоровья байпасную цементную пыль. Эту кальцинированную пыль, которая остается на заводах по производству цемента, они предложили включать в состав стекол, защищающих от радиации.
Технологию апробировали — на первых опытных образцах выяснили, что стекла с добавлением байпасной пыли более прочные, прозрачные и долговечные по сравнению с аналогами. Описание состава стекла, технологии и результаты экспериментов опубликованы в Journal of Hazardous Materials.
«Глобальный рост урбанизации привел к возрастающему спросу на цемент. На сегодня заводы по всему миру производят около 4 млрд тонн цемента в год. Учитывая, что около 5% шлака образует пылевые отходы, во всем мире ежегодно формируется около 192 млн тонн пыли. Это частично кальцинированная пыль и полностью кальцинированная пыль — байпасная. Вторая очень мелкая, сильно щелочная, взаимодействует с влагой, загрязняет воздух и является одной из причин заболеваний, — рассказывает соавтор работы, исследователь кафедры экспериментальной физики УрФУ Хешам Закали.
Так как пыль содержит кальций, ее решили добавить в состав защитных стекол (исследовательская группа работает также над созданием защитных от радиации экранов нового поколения). Такие стекла используют в медицинских целях (к примеру, в рентген-кабинетах) или в хранилищах ядерных отходов низкого и среднего уровней активности.
Наиболее распространенные средства защиты от излучения производят из свинца или материалов на основе свинца. Однако, как утверждают ученые, радиационные стекла с добавлением байпасной пыли более долговечны, не токсичны и дешевле. Кроме того, в сравнении с аналогами, эти образцы лучше защищают от радиации и более прозрачные.
«Мы изучили систему из трех стекол, изготовленных из химикатов определенного состава. Исследовали оптические, физические, экранирующие свойства, защищающие от гамма-излучения. Дополнительно измерили механические и структурные характеристики, — рассказывает Хешам Закали. — В результате выяснили, что экранирующие свойства, такие как массовый коэффициент ослабления, эффективный атомный номер и эффективная электронная плотность улучшались по мере увеличения доли байпасной цементной пыли в составе стекла. Обнаружили также, что постепенное добавление этой пыли увеличивало твердость. А добавление оксидов тяжелых металлов в решетку стекол улучшило его защитные свойства».
Отметим, над созданием и исследованием свойств защитных стекол работали ученые УрФУ, МИФИ (Москва), Университетов аль-Азхар (Каир, Египет), Табука (Табук, Саудовская Аравия), Шарджи (Шарджа, ОАЭ), Ускюдар (Стамбул, Турция) и Асьютского университета (Асьют, Египет).
УрФУ — один из ведущих вузов России со столетней историей. Расположен в Екатеринбурге — столице Всемирных летних студенческих игр 2023 года. В Год науки и технологий примет участие в конкурсе по программе «Приоритет–2030». Вуз выполняет функции проектного офиса Уральского межрегионального научно-образовательного центра мирового уровня (НОЦ).