矿渣微晶玻璃中重金属铬固化效果及其对析晶影响的研究
发布时间：2021-06-15 18:22
固体废弃物的堆积不仅占用了大量的土地,而且造成了严重的矿产资源浪费。并且工业固体废弃物中含有的重金属元素,对生态环境的安全与人类的健康造成了严重的威胁。因此对固体废弃物资源化利用并且对重金属元素进行固化解毒是一个亟待解决的问题。固体废弃物中含有的Si、Ca、Mg、Al氧化物是微晶玻璃的基础成分,重金属元素往往能够作为析晶过程中的晶核剂。因此,以固体废弃物为主要原料制备矿渣微晶玻璃是一种有效的资源化固体废弃物的手段。本文以粉煤灰、不锈钢渣与石英砂为主要原料,添加适量的化学纯试剂制备得到CaO-MgO-Al2O3-SiO2（CMAS）系矿渣微晶玻璃。不锈钢渣中重金属铬在矿渣微晶玻璃制备过程中的析晶机理不仅是一个重要的学术问题,而且有利于样品的结构、性能和对重金属铬固化效果的研究。采用差示扫描量热法（DSC）、X射线（XRD）与拉曼光谱（Raman）对矿渣微晶玻璃的晶体种类与析晶机理进行研究;采用场发射扫描电子显微镜（FEGSEM）以及与之配套的能量色散X射线光谱仪（EDS）、电子背散射衍射（EBSD）分析其显微结构及微区成分...
【文章来源】：内蒙古科技大学内蒙古自治区
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
工业固体废弃物的大量堆积
出现意味着矿产资源的浪费；三是固体废弃物的产生、回收及固体废弃物的危害性对周围的人权益造成破坏，即具有外部性(外部性是个人或组织的活动能够对外部人群的利益造成影响。当对外部人群的利益造成不利的效果时成为负外部性，当有利于其他人的利益时称为正外部性。由于固体废弃物的填埋、焚烧等处置方法造成了的危害，所以具有负外部性，而对固体废弃物进行再次环保利用，其具有正外部性)，产生了社会影响，这表明，固体废弃物影响每个国家公民的利益，若以积极有效的处理手段进行处理，会将不利影响转变为有利影响。图1.2铬渣中的重金属铬从三价氧化成六价过程[49]由于铬属于副族元素，其特点是易发生变价。重金属铬可以以三价和六价的状态存在，其中三价的铬是无毒的而且是人体需要的微量元素之一，而六价的铬具有强氧化性、致癌性对自然生态环境和人类的身体健康造成威胁。Pillayetal.[49]研究发现，在含重金属铬的固体废弃物中，残存的Cr2O3与CaO接触的界面会使Cr3+扩散穿过界面，与穿过界面的O2和CaO生成CaCrO4(Cr6+)，如图1.2所示。在这一过
内蒙古科技大学硕士学位论文-10-图1.3物质内能与体积随温度的变化[31]微晶玻璃中的晶粒是通过热处理从无序的硅氧网络中析出的，从热力学角度来看，玻璃态的物质是以一种不稳定的状态存在(具有较大的内能)，它总有一种降低内能转变为晶体的趋势。从动力学角度来看，在常温环境下，玻璃却能够稳定存在，不会轻易转变为晶体。但当对前驱玻璃进行合适的热处理，给予的能量足够克服势垒(析晶活化能)时，非晶相可以转变为晶体。其中能够组分决定了析出晶体的种类，热力学条件能够判断晶体析出与否，动力学条件决定样品析晶的难易程度，也就是析晶的温度。1.4本论文的研究意义和研究内容1.4.1研究目的和内容硅氧网络的聚合度影响着微晶玻璃析晶的难易程度、得到样品性能的优劣以及对重金属铬固化效果的好坏，明确重金属铬在矿渣微晶玻璃析晶过程中的作用这对微晶玻璃产品的制备有一定的指导作用。因此本文针对不锈钢渣含量对微晶玻璃的析晶的影响和重金属固化两方面来进行探讨。主要目的如下：(1)掌握不锈钢渣和粉煤灰为原料制备矿渣微晶玻璃的工艺参数及技术手段；(2)探索不锈钢渣中Cr2O3做晶核剂对分相与晶体析出的影响；(3)探索微晶玻璃对重金属铬固化效果、力学性能及化学稳定性等方面的影响。1.4.2研究意义本文以固体废弃物为主要原料制备微晶玻璃，其研究的意义主要有以下三点：(1)可以解决固体废弃物的堆积，实现资源可持续发展，还能制的高附加值的微晶玻璃，取得巨大的社会与经济效益；
【参考文献】：
期刊论文
[1]微波热处理温度对尾矿微晶玻璃晶化过程及性能的影响[J]. 李红霞,李保卫,邓磊波,徐鹏飞,刘中兴. 材料导报. 2019(20)
[2]铜尾矿微晶玻璃的制备及其性能研究[J]. 刘倩,周春生. 商洛学院学报. 2015(06)
[3]Cr2O3对含铁辉石微晶玻璃显微结构及强度的影响[J]. 陈华,李保卫,赵鸣,张雪峰,杜永胜. 硅酸盐学报. 2015(09)
[4]CaO-MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃复合晶核剂的优化及其对结构与性能的影响[J]. 张雪峰,魏海燕,欧阳顺利,贾晓林,赵鸣,夏经天. 人工晶体学报. 2015(07)
[5]复合形核剂对CaO-MgO-Al2O3-SiO2系玻璃陶瓷微观结构与力学性质的影响[J]. 张雪峰,魏海燕,欧阳顺利,贾晓林,夏经天. 材料导报. 2015(04)
[6]不锈钢渣资源化利用技术研究现状[J]. 汪正洁,杨健,潘德安,刘波,田建军,张深根. 钢铁研究学报. 2015(02)
[7]不锈钢渣用于生产水泥的配方设计和研究[J]. 项朝璧. 中国水泥. 2014(10)
[8]尾矿制备微晶玻璃的研究进展[J]. 吕长征,彭康,杨华明. 硅酸盐通报. 2014(09)
[9]不锈钢EAF渣无害化处置及作为水泥基材料的工程性能[J]. 吕岩,那贤昭,齐渊洪,甄常亮. 钢铁. 2014(04)
[10]利用不锈钢尾渣及矿渣制砖的试验研究[J]. 仪桂兰,史永林. 钢铁研究. 2014(02)
博士论文
[1]含铬钢渣制备微晶玻璃及一步热处理研究[D]. 杨健.北京科技大学 2016
[2]页岩飞灰重金属赋存形态及熔融制备的微晶玻璃性能研究[D]. 栾敬德.大连理工大学 2010
硕士论文
[1]氢键对水溶液表面张力和粘度影响的拉曼光谱研究[D]. 张明哲.内蒙古科技大学 2019
本文编号：3231546
【文章来源】：内蒙古科技大学内蒙古自治区
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
工业固体废弃物的大量堆积
出现意味着矿产资源的浪费；三是固体废弃物的产生、回收及固体废弃物的危害性对周围的人权益造成破坏，即具有外部性(外部性是个人或组织的活动能够对外部人群的利益造成影响。当对外部人群的利益造成不利的效果时成为负外部性，当有利于其他人的利益时称为正外部性。由于固体废弃物的填埋、焚烧等处置方法造成了的危害，所以具有负外部性，而对固体废弃物进行再次环保利用，其具有正外部性)，产生了社会影响，这表明，固体废弃物影响每个国家公民的利益，若以积极有效的处理手段进行处理，会将不利影响转变为有利影响。图1.2铬渣中的重金属铬从三价氧化成六价过程[49]由于铬属于副族元素，其特点是易发生变价。重金属铬可以以三价和六价的状态存在，其中三价的铬是无毒的而且是人体需要的微量元素之一，而六价的铬具有强氧化性、致癌性对自然生态环境和人类的身体健康造成威胁。Pillayetal.[49]研究发现，在含重金属铬的固体废弃物中，残存的Cr2O3与CaO接触的界面会使Cr3+扩散穿过界面，与穿过界面的O2和CaO生成CaCrO4(Cr6+)，如图1.2所示。在这一过
内蒙古科技大学硕士学位论文-10-图1.3物质内能与体积随温度的变化[31]微晶玻璃中的晶粒是通过热处理从无序的硅氧网络中析出的，从热力学角度来看，玻璃态的物质是以一种不稳定的状态存在(具有较大的内能)，它总有一种降低内能转变为晶体的趋势。从动力学角度来看，在常温环境下，玻璃却能够稳定存在，不会轻易转变为晶体。但当对前驱玻璃进行合适的热处理，给予的能量足够克服势垒(析晶活化能)时，非晶相可以转变为晶体。其中能够组分决定了析出晶体的种类，热力学条件能够判断晶体析出与否，动力学条件决定样品析晶的难易程度，也就是析晶的温度。1.4本论文的研究意义和研究内容1.4.1研究目的和内容硅氧网络的聚合度影响着微晶玻璃析晶的难易程度、得到样品性能的优劣以及对重金属铬固化效果的好坏，明确重金属铬在矿渣微晶玻璃析晶过程中的作用这对微晶玻璃产品的制备有一定的指导作用。因此本文针对不锈钢渣含量对微晶玻璃的析晶的影响和重金属固化两方面来进行探讨。主要目的如下：(1)掌握不锈钢渣和粉煤灰为原料制备矿渣微晶玻璃的工艺参数及技术手段；(2)探索不锈钢渣中Cr2O3做晶核剂对分相与晶体析出的影响；(3)探索微晶玻璃对重金属铬固化效果、力学性能及化学稳定性等方面的影响。1.4.2研究意义本文以固体废弃物为主要原料制备微晶玻璃，其研究的意义主要有以下三点：(1)可以解决固体废弃物的堆积，实现资源可持续发展，还能制的高附加值的微晶玻璃，取得巨大的社会与经济效益；
【参考文献】：
期刊论文
[1]微波热处理温度对尾矿微晶玻璃晶化过程及性能的影响[J]. 李红霞,李保卫,邓磊波,徐鹏飞,刘中兴. 材料导报. 2019(20)
[2]铜尾矿微晶玻璃的制备及其性能研究[J]. 刘倩,周春生. 商洛学院学报. 2015(06)
[3]Cr2O3对含铁辉石微晶玻璃显微结构及强度的影响[J]. 陈华,李保卫,赵鸣,张雪峰,杜永胜. 硅酸盐学报. 2015(09)
[4]CaO-MgO-Al2O3-SiO2系微晶玻璃复合晶核剂的优化及其对结构与性能的影响[J]. 张雪峰,魏海燕,欧阳顺利,贾晓林,赵鸣,夏经天. 人工晶体学报. 2015(07)
[5]复合形核剂对CaO-MgO-Al2O3-SiO2系玻璃陶瓷微观结构与力学性质的影响[J]. 张雪峰,魏海燕,欧阳顺利,贾晓林,夏经天. 材料导报. 2015(04)
[6]不锈钢渣资源化利用技术研究现状[J]. 汪正洁,杨健,潘德安,刘波,田建军,张深根. 钢铁研究学报. 2015(02)
[7]不锈钢渣用于生产水泥的配方设计和研究[J]. 项朝璧. 中国水泥. 2014(10)
[8]尾矿制备微晶玻璃的研究进展[J]. 吕长征,彭康,杨华明. 硅酸盐通报. 2014(09)
[9]不锈钢EAF渣无害化处置及作为水泥基材料的工程性能[J]. 吕岩,那贤昭,齐渊洪,甄常亮. 钢铁. 2014(04)
[10]利用不锈钢尾渣及矿渣制砖的试验研究[J]. 仪桂兰,史永林. 钢铁研究. 2014(02)
博士论文
[1]含铬钢渣制备微晶玻璃及一步热处理研究[D]. 杨健.北京科技大学 2016
[2]页岩飞灰重金属赋存形态及熔融制备的微晶玻璃性能研究[D]. 栾敬德.大连理工大学 2010
硕士论文
[1]氢键对水溶液表面张力和粘度影响的拉曼光谱研究[D]. 张明哲.内蒙古科技大学 2019
本文编号：3231546
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/3231546.html
