鐵硼磷酸鹽玻璃陶瓷固化體結構與性能的研究.pdf

1、本文以36Fe2O3-10B2O3-54P2O5為基礎玻璃，在研究廢物組成中氧化鉻（Cr2O3）和氧化鋯（ZrO2）對該基礎玻璃結構和抗析晶性能影響的基礎上，采用熱處理工藝制備了具有良好化學穩(wěn)定性的獨居石鐵硼磷酸鹽玻璃陶瓷固化體。通過 XRD、FTIR、Raman、SEM-EDS等測試手段對試樣的結構、物相和形貌進行表征，并用MCC-1靜態(tài)浸出實驗研究了固化體試樣的化學穩(wěn)定性，得出以下主要結論：
　?。?）Cr2O3對鐵硼磷酸鹽玻

2、璃（玻璃陶瓷）結構與性能的影響研究表明：Cr2O3降低了36Fe2O3-10B2O3-54P2O5玻璃的形成能力，促進該體系玻璃析晶。當 Cr2O3含量超過1.0wt％時，形成的產物中含有微晶相，其主晶相為β-CrPO4和Fe2(HPO3)3。含 Cr的鐵硼磷酸鹽玻璃的結構基團主要是正磷酸鹽（Q0）基團、焦磷酸鹽（Q1）基團和[BO4]基團，摻入 Cr2O3導致結構中Q0基團轉變?yōu)?Q1基團。在玻璃形成范圍內，隨著 Cr2O3含量的增加

3、，玻璃轉變溫度升高。此外，含 Cr的鐵硼磷酸鹽玻璃在650℃~850℃熱處理，析出的主晶相為 Fe2(HPO3)3、FePO4(H2O)2和FePO4，隨著 Cr2O3含量的增加，析出的Fe2(HPO3)3晶相含量增加，FePO4(H2O)2和FePO4晶體的析出受到抑制。
　?。?）36Fe2O3-10B2O3-54P2O5玻璃能包容6mol%的ZrO2，當 ZrO2的含量大于6mol%時，熔融冷卻后的產物發(fā)生部分析晶，其主晶相

4、為 ZrP2O7。含 ZrO2的36Fe2O3-10B2O3-54P2O5玻璃主要結構基團仍是Q0基團、Q1基團和[BO4]基團，且在結構中形成了 Zr-O-P鍵，隨著ZrO2含量的增加，該玻璃的網絡結構強度增強。此外，該玻璃在650℃~850℃下析出的主晶相為 Fe4(PO4)2O、ZrP2O7和FePO4，且 ZrO2含量的增加，析出的ZrP2O7和FePO4晶相含量增加。
　?。?）用36Fe2O3-10B2O3-54P2O

5、5玻璃固化所設計的模擬廢物的研究表明，60wt.%的模擬廢物能穩(wěn)定地固化于形成的鐵硼磷玻璃陶瓷中，形成的玻璃陶瓷固化體的主晶相為獨居石相，其玻璃相主要結構基團為 Q0基團，而且含有 O-Me-O-P鍵（Me為金屬陽離子），該鍵的形成提高了固化體的化學穩(wěn)定性。該玻璃陶瓷固化體的失重速率為10-8~10-9g/cm2·min數量級，且隨著浸泡時間延長其失重速率逐漸降低，浸泡液中主要浸出離子為 Al3+，其浸出濃度在1μg/ml左右，而La3