CeO2 掺杂对 CMAS 微晶玻璃结构和性能的影响

金属矿山 ›› 2023, Vol. 52 ›› Issue (07): 275-282.

CeO2 掺杂对 CMAS 微晶玻璃结构和性能的影响

徐文策¹ 曹钊¹ 马瑞² 欧阳顺利³

1. 内蒙古科技大学矿业研究院,内蒙古包头 014010;2. 内蒙古科技大学材料与冶金学院,内蒙古包头 014010;3. 广州航海学院,广东广州 510725

出版日期:2023-07-15 发布日期:2023-09-05
基金资助:
国家自然科学基金项目(编号:11964025,11564031);内蒙古自治区重大基础研究开放课题资助项目(编号:0406091701);内蒙古科技大学创新基金项目(编号:2019YQL06);内蒙古自治区自然科学基金项目(编号:2018LH02004)。

Effect of CeO2 Doping on the Structure and Properties of CMAS Glass-ceramics

XU Wence¹ CAO Zhao¹ MA Rui² OUYANG Shunli³

1. Mining Research Institute,Inner Mongolia University of Science and Technology,Baotou 014010,China;2. School of Material and Metallurgy,Inner Mongolia University of Science and Technology,Baotou 014010,China;3. Guangzhou Maritime University,Guangzhou 510725,China

Online:2023-07-15 Published:2023-09-05

摘要/Abstract

摘要： 固体废物资源化利用是促进社会可持续发展和环境保护的有效方式,以铁尾矿与粉煤灰为主要原料, 采用常规与微波处理制备 CaO-MgO-Al2O3-SiO2(CMAS)体系微晶玻璃,研究了不同 CeO2 添加量对微晶玻璃的结晶动力学参数、结晶行为和性能的影响。结果表明:CeO2 含量的增加使玻璃的稳定性与聚合度增强,结晶温度逐渐提高, 但 CeO2 含量为 4%时,常规处理样品出现了 CeO2 析晶。通过拉曼光谱分析发现,微波处理使玻璃中[ CeO4 ]含量增加,促使[CeO4]与金属阳离子耦合,抑制离子扩散。力学性能测试表明,当 CeO2 的掺杂量为 2%时,微晶玻璃强度与韧性均提高。然而,随 CeO2 含量的增加微晶玻璃的力学性能降低。

关键词: 微晶玻璃, 拉曼光谱, 微波效应, 辉石, CeO2

Abstract: Resource utilization of solid waste is an effective way to promote sustainable social development and environmental protection, the CaO-MgO-Al2O3-SiO2 ( CMAS) system glass-ceramics was prepared by conventional and microwave treatment using iron tailing and fly ash as the main raw materials. The effects of different CeO2 contents on the crystallization kinetic parameters,crystallization behavior and properties of glass-ceramics were investigated. The results showed that the improvement of CeO2 content led to the enhancement of the stability and polymerization of the glass and the gradual improvement of the crystallization temperature. However,CeO2-independent crystallization appeared in the conventionally treated samples with 4% CeO 2 content. Raman spectroscopy analysis revealed that the microwave treatment increased the [CeO4]content in the glass,which prompted the coupling of [CeO4]with metal cations and inhibited ion diffusion. The mechanical property tests revealed that the strength and toughness of glass-ceramics were enhanced when the doping amount of CeO2 was 2%. However,the mechanical properties of the glass-ceramics decreased as the CeO2 content increased.

Key words: glass-ceramics,Raman spectroscopy,microwave effects,augite,CeO2

徐文策, 曹钊, 马瑞, 欧阳顺利. CeO2 掺杂对 CMAS 微晶玻璃结构和性能的影响[J]. 金属矿山, 2023, 52(07): 275-282.

XU Wence, CAO Zhao, MA Rui, OUYANG Shunli. Effect of CeO2 Doping on the Structure and Properties of CMAS Glass-ceramics[J]. Metal Mine, 2023, 52(07): 275-282.

[1]	罗仙平, 张　燕, 何鹏宇, 张宏亮, 刘子帅. 四川某锂辉石矿智能预选抛废工艺研究[J]. 金属矿山, 2024, 53(5): 237-.
[2]	杨帆, 王淇, 闵鑫, 房明浩, 黄朝晖, 刘艳改, 吴小文, 米瑞宇, 刘长淼, 刘玉林, 黄妃慧. 低品位锂辉石对铝矾土尾矿制备莫来石基复相陶瓷的影响[J]. 金属矿山, 2022, 51(09): 244-250.
[3]	骆洪振, 高春庆, 沈进杰. 某伴生钽铌锂辉石矿选矿试验研究[J]. 金属矿山, 2022, 51(08): 101-107.
[4]	戴艳萍王全亮赵建湘周虎强魏党生乐毅刘望. 某伟晶岩型锂辉石矿石中锂的高效回收试验[J]. 金属矿山, 2021, 50(09): 107-112.
[5]	刘广学, 彭团儿, 刘磊, 李树磊. 重色浮联合选矿工艺回收某花岗岩型锂辉石中的锂[J]. 金属矿山, 2021, 50(03): 124-129.
[6]	于福顺 , 闫平科, 蒋曼, 王建磊, 李军, 安峰文. 锂辉石、钾长石矿物基因特性及其可浮性分析[J]. 金属矿山, 2020, 49(06): 75-80.
[7]	谢瑞琦 , 朱一民 , 刘杰 , 李艳军. 基于密度泛函理论的锂辉石晶体结构及（110）面表面化学基因特性研究[J]. 金属矿山, 2020, 49(06): 68-74.
[8]	黄俊玮, 王守敬, 吴会军 , 李洪潮, 刘磊, 雷晴宇, 赵恒勤. 基于原矿矿物学基因特性的榴辉岩综合利用技术研究[J]. 金属矿山, 2020, 49(06): 36-41.
[9]	张文兵, 杨志超, 刘生玉, 温全宝, 郭永杰. 黑曲霉对辉石中硅的浸出及其机理研究[J]. 金属矿山, 2019, 48(11): 104-108.
[10]	陈勇, 常宝乾, 李恒, 阳建国. 澳大利亚某锂辉石矿石浮选试验[J]. 金属矿山, 2019, 48(09): 87-91.
[11]	谢瑞琦, 朱一民, 韩旭倩, 张猛, 李艳军. 新型锂辉石捕收剂DRQ-3的浮选性能及作用机理研究[J]. 金属矿山, 2019, 48(02): 97-101.
[12]	朱一民, 谢瑞琦, 张猛. 锂辉石浮选捕收剂及调整剂研究综述[J]. 金属矿山, 2019, 48(02): 15-21.
[13]	李云, 李茂林, 崔瑞, 姜兴科. 某伟晶岩型锂辉石矿石浮选试验[J]. 金属矿山, 2019, 48(01): 87-91.
[14]	闫克勤. 贵州某锂辉石矿石选矿试验[J]. 金属矿山, 2018, 47(11): 95-97.
[15]	温胜来, 王玲珑, 范林青. 江西某低品位锂辉石矿选矿试验[J]. 金属矿山, 2017, 46(06): 109-112.

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