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玄武岩的开发利用进展

材料导报 2022年第6期36卷 109-119页

作者：霍泳霖霍冀川张行泉秦桂璐西南科技大学环境友好能源材料国家重点实验室四川绵阳621010 西南科技大学材料科学与工程学院四川绵阳621010 西南科技大学分析测试中心四川绵阳621010

玄武岩是地球洋壳和陆壳的重要组成物质,属基性火山岩,自然界资源非常丰富。玄武岩结构致密者压缩强度很大,抗风化能力强,具有耐磨性好、硬度大、吃水量少、导电性能差、抗压性强、压碎值低、抗腐蚀性强、抗滑系数大、与沥青粘结力强等... 详细信息

玄武岩是地球洋壳和陆壳的重要组成物质,属基性火山岩,自然界资源非常丰富。玄武岩结构致密者压缩强度很大,抗风化能力强,具有耐磨性好、硬度大、吃水量少、导电性能差、抗压性强、压碎值低、抗腐蚀性强、抗滑系数大、与沥青粘结力强等独特天然属性及优异性能,被广泛用于公路、铁路、机场跑道、水泥混合材、制备混凝土建筑材料、建筑装饰材料和生产玄武岩纤维、岩棉、铸石、鳞片及放射性废物固化用基础材料等。本文全面分析了玄武岩的基本物理化学性质、矿物组成及化学组成,综述了玄武岩在纤维、岩棉、铸石、鳞片、高放射性废物玻璃及玻璃陶瓷固化、水泥混合材和混凝土掺和料以及粗集料等方面的开发利用进展,为综合高效利用玄武岩资源,进一步发展基于玄武岩的新材料提供支持。

关键词：玄武岩纤维岩棉铸石鳞片放射性废物固化混合材集料

Nd2O3对钼酸钙-钙钛锆石硼硅酸盐玻璃陶瓷结构和性能的影响

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材料导报 2022年第7期36卷 163-167页

作者：连启会张行泉霍冀川吴浪张壮森西南科技大学材料科学与工程学院四川绵阳621010 西南科技大学分析测试中心四川绵阳621010

针对乏燃料后处理产生的高放废液中具有镧系元素(Ln)和过渡金属元素(Mo)含量较高的特点,本实验开发了一种以钼酸钙和钙钛锆石为主晶相的硼硅酸盐玻璃陶瓷固化体,并研究了Nd_(2)O_(3)含量(0%~5%,摩尔分数,下同)对玻璃陶瓷固化体的物相组... 详细信息

针对乏燃料后处理产生的高放废液中具有镧系元素(Ln)和过渡金属元素(Mo)含量较高的特点,本实验开发了一种以钼酸钙和钙钛锆石为主晶相的硼硅酸盐玻璃陶瓷固化体,并研究了Nd_(2)O_(3)含量(0%~5%,摩尔分数,下同)对玻璃陶瓷固化体的物相组成、形貌结构和抗浸出性能的影响。结果表明,Nd_(2)O_(3)含量为0%~3%的固化体仅含均匀分布在玻璃基质中的钼酸钙和钙钛锆石两种晶相;随Nd_(2)O_(3)含量增加,固化体的BO_(4)向BO_(3)转变,玻璃陶瓷固化体的体积密度和氧堆积密度逐渐增加,结构变得更加致密;产品一致性测试(PCT)结果表明,28 d后含Nd_(2)O_(3)玻璃陶瓷的Mo浸出率相较于不含Nd_(2)O_(3)玻璃陶瓷的Mo浸出率(LR)低了约两个数量级,其中Nd_(2)O_(3)含量为3%样品的LR_(Si)、LR_(Ca)、LR_(Mo)和LR_(Nd)分别约为1.90×10^(-3)g·m^(-2)·d^(-1)、6.38×10^(-4)g·m^(-2)·d^(-1)、8.27×10^(-5)g·m^(-2)·d^(-1)和1.42×10^(-6)g·m^(-2)·d^(-1)。

关键词：高放废液玻璃陶瓷钼酸钙钙钛锆石抗浸出性能

模拟镧系元素固化的掺La_(2)O_(3)玄武岩玻璃的结构与性能研究

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材料导报 2023年第24期37卷 147-151页

作者：童钦霍冀川张行泉霍泳霖徐冲蒋勤宋巍伟西南科技大学环境友好能源材料国家重点实验室四川绵阳621010 绵阳师范学院机电工程学院四川绵阳621000 西南科技大学材料与化学学院四川绵阳621010 西南科技大学分析测试中心四川绵阳621010

以玄武岩玻璃为基体,使用La元素模拟高水平放射性废物(HLW)中的核素U,采用熔融-热处理的方法制备掺La_(2)O_(3)玄武岩玻璃固化体,研究了不同La_(2)O_(3)含量的玻璃固化体的结构、热稳定性和抗浸出性能的变化。XRD和SEM分析表明,当La_(2)... 详细信息

以玄武岩玻璃为基体,使用La元素模拟高水平放射性废物(HLW)中的核素U,采用熔融-热处理的方法制备掺La_(2)O_(3)玄武岩玻璃固化体,研究了不同La_(2)O_(3)含量的玻璃固化体的结构、热稳定性和抗浸出性能的变化。XRD和SEM分析表明,当La_(2)O_(3)含量增加到12%(质量分数)时,所得样品均表现为玻璃相。Raman分析表明,随着La_(2)O_(3)的加入,玻璃网络中多元环和四元环的Si-O-Si键断裂,Al^(3+)反而会更多地参与网络连接,并且La_(2)O_(3)的加入有助于提高玻璃网络的聚合度。根据DSC分析可知,随着La_(2)O_(3)含量的增加,玻璃固化体的结构刚性提高,热稳定性总体来说有所增强。采用产品一致性试验法(Product consistency test, PCT)计算样品的归一化浸出率,结果表明所有样品都具有较好的化学稳定性,La和Fe的浸出率比其他元素低三个数量级。其中,浸出28 d后,样品L12的La元素归一化浸出率最低。

关键词： La_(2)O_(3) 玄武岩玻璃高水平放射性废物 PCT

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锆在硼硅酸盐玻璃的溶解度研究

玻璃 2023年第11期50卷 1-6,16页

作者：吴堑霍冀川赖川西南科技大学材料与化学学院绵阳621010 西南科技大学环境友好能源材料国家重点实验室绵阳621010 四川文理学院化学化工学院达州635002 西南科大四川天府新区创新研究院成都610000

Zr是乏燃料后处理的典型元素,它作为燃料包壳组件存在,是一种裂变产物。以SiO_(2)-B_(2)O_(3)-Na_(2)O-Al_(2)O_(3)-CaO-BaOLi_(2)O-MgO基础玻璃珠为玻璃基体,将Zr按质量分数梯度0、3%、6%、9%、12%、15%、17%和18%掺入玻璃基体中进行... 详细信息

Zr是乏燃料后处理的典型元素,它作为燃料包壳组件存在,是一种裂变产物。以SiO_(2)-B_(2)O_(3)-Na_(2)O-Al_(2)O_(3)-CaO-BaOLi_(2)O-MgO基础玻璃珠为玻璃基体,将Zr按质量分数梯度0、3%、6%、9%、12%、15%、17%和18%掺入玻璃基体中进行烧制。通过XRD、SEM、FT-IR、DTA、ICP-OES等表征手段对Zr在硼硅酸盐玻璃的溶解度进行了探究。Zr在本研究硼硅酸盐玻璃中的溶解度为17%,超过溶解度将会以ZrSiO_(4)晶体析出;玻璃化转变温度随着Zr的掺入先提高后降低;玻璃的密度随Zr的掺入量的增加而增大,而摩尔体积随其掺入量的增大而减小;通过28天的产品一致性测试(PCT),得出该玻璃中的Si元素、Na元素和Zr元素浸出率的数量级分别为10^(-6)~10^(-5)g/(m^(2)·d)、10^(-5)g/(m^(2)·d)和10^(-8)g/(m^(2)·d),均低于硼硅酸盐玻璃的标准浸出率,说明富Zr硼硅酸盐玻璃具有良好的化学稳定性。

关键词：硼硅酸盐玻璃 Zr 溶解度核废物

Mo对含Nd硼硅酸盐玻璃的析晶动力学影响研究

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玻璃 2023年第2期50卷 8-14页

作者：吴堑霍冀川赖川西南科技大学环境友好能源材料国家重点实验室绵阳621010 四川文理学院化学化工学院达州635002 西南科大四川天府新区创新研究院成都610000

乏燃料处理产生的高放废物处置是国内外研究重点,其中Mo的研究是热点问题。以SiO_(2)-B_(2)O_(3)-Na_(2)O-Al_(2)O_(3)-CaO-Nd_(2)O_(3)为基础玻璃配方制备含Nd的硼硅酸盐玻璃,向玻璃中加入以摩尔分数0、2%、4%和6%为梯度的MoO_(3)进行... 详细信息

乏燃料处理产生的高放废物处置是国内外研究重点,其中Mo的研究是热点问题。以SiO_(2)-B_(2)O_(3)-Na_(2)O-Al_(2)O_(3)-CaO-Nd_(2)O_(3)为基础玻璃配方制备含Nd的硼硅酸盐玻璃,向玻璃中加入以摩尔分数0、2%、4%和6%为梯度的MoO_(3)进行烧制。先通过XRD和Raman测试分析得出在MoO_(3)掺入量为4%开始析出CaMoO_(4)晶体;然后对Mo-0,Mo-2和Mo-4进行析晶动力学分析,探究出在MoO_(3)掺量在0~2%时,析晶活化能降低,在2%~4%掺量时析晶活化能升高;最后对不同MoO_(3)掺量样品在830℃下保温3h进行二次析晶处理,在仅含Nd_(2)O_(3)的样品中主要析出的是磷灰石[Ca_(2)Nd_(8)(SiO_(4))_(6)O_(2)]相,在掺有MoO_(3)的样品中含有磷灰石[Ca_(2)Nd_(8)(SiO_(4))_(6)O_(2)]和钼酸钙(CaMoO_(4))相,同时MoO_(3)添加对Nd_(2)O_(3)的析晶有抑制作用。

关键词：硼硅酸盐玻璃 MoO_(3) Nd_(2)O_(3) 析晶动力学

多碱土硼硅酸盐玻璃对La_(2)O_(3)包容量的研究

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非金属矿 2023年第4期46卷 5-8页

作者：冯杰霍冀川赖川朱永昌吴堑西南科技大学环境友好能源材料国家重点实验室四川绵阳621010 西南科技大学材料与化学学院四川绵阳621010 西南科大四川天府新区创新研究院四川成都610000 四川文理学院化学化工学院四川达州635002 中国建筑材料科学研究总院有限公司北京100024

在配方为SiO_(2)-B_(2)O_(3)-Na_(2)O-Li_(2)O-Al_(2)O_(3)-CaO-MgO-BaO的硼硅酸盐玻璃中加入不同质量比氧化镧(La2O_(3)),经过高温固相反应得到玻璃固化体。利用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)及电感耦合等离子光谱发生仪(ICP)等对得到的玻璃固化体组成成分、微观结构、物理化学性质及化学稳定性进行分析。结果表明,多碱土硼硅酸盐玻璃对La2O_(3)的最大包容量为42%,超过包容量的部分以氧基磷灰石(CaLa_(4)(SiO_(4))_(3)O)的形式析出。加入La_(2)O_(3),玻璃固化体密度及热稳定性均先增大后减小,通过浸出测试得到28 d后La元素浸出率保持在10^(-6)~10^(-7) g(/m^(2)·d),表明玻璃固化体具有优异的化学稳定性。

关键词：多碱土硼硅酸玻璃 La2O_(3) 玻璃固化体高温固相反应

MoO_(3)含量对钙钛锆石基硼硅酸盐玻璃陶瓷的影响

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材料导报 2023年第13期37卷 91-96页

作者：万伟朱永昌张行泉崔竹杨德博焦云杰霍冀川孟保健西南科技大学材料科学与工程学院环境友好能源材料国家重点实验室四川绵阳621010 中国建筑材料科学研究总院有限公司北京100024 西南科技大学分析测试中心四川绵阳621010

采用原位热处理制备了钙钛锆石基硼硅酸盐玻璃陶瓷,研究了不同MoO 3含量对钙钛锆石基硼硅酸盐玻璃陶瓷晶相、微结构和化学稳定性的影响。结果表明,随着MoO 3含量的增加,玻璃化转变温度略有升高。在不产生黄色第二相的条件下,所有样品的... 详细信息

采用原位热处理制备了钙钛锆石基硼硅酸盐玻璃陶瓷,研究了不同MoO 3含量对钙钛锆石基硼硅酸盐玻璃陶瓷晶相、微结构和化学稳定性的影响。结果表明,随着MoO 3含量的增加,玻璃化转变温度略有升高。在不产生黄色第二相的条件下,所有样品的主晶相均为钙钛锆石。当MoO 3含量增加到4.88%(质量分数,下同)时,样品中出现了球状的钼钙矿晶相。然而,当MoO 3含量增加到7.14%时,玻璃陶瓷样品中出现了黄相。SEM结果说明MoO 3含量的增加使钙钛锆石晶粒尺寸减小、晶体数量增加,对钙钛锆石形貌和分布无明显影响。Mo元素主要分布在钼钙矿晶体中。在不产生黄相的情况下,所有玻璃陶瓷样品分布均匀,并且表现出良好的化学稳定性。对于CM0、CM2和CM4样品,Si、Ca、Mo元素的归一化浸出率在14 d时稳定在10^(-3)g·m^(-2)·d^(-1)量级,Ce元素的归一化浸出率在3 d时急剧下降并低至10^(-6)g·m^(-2)·d^(-1)量级。

关键词：玻璃陶瓷钙钛锆石高放废液原位热处理

掺铁氧体和石墨水泥基复合材料吸收电磁波性能

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复合材料学报 2010年第5期27卷 73-78页

作者：吕淑珍陈宁王海滨霍冀川西南科技大学材料科学与工程学院绵阳621010 绵阳师范学院化学与化学工程学院绵阳621010

研究了添加铁氧体和石墨水泥基复合材料(F/G/C)的吸波性能。通过改变铁氧体、石墨的配比,分析了影响该材料电磁吸收效能的主要因素,并探讨了其影响机制。结果表明:石墨添加量20 vol%时材料出现逾渗现象,逾渗区内介电损耗有较大值;0.5～4... 详细信息

研究了添加铁氧体和石墨水泥基复合材料(F/G/C)的吸波性能。通过改变铁氧体、石墨的配比,分析了影响该材料电磁吸收效能的主要因素,并探讨了其影响机制。结果表明:石墨添加量20 vol%时材料出现逾渗现象,逾渗区内介电损耗有较大值;0.5～4 GHz范围内影响吸收深度的最主要因素是石墨,影响吸收宽度的最主要因素是铁氧体,最佳水平组合为20 wt%60μm铁氧体、10 wt%250μm铁氧体、30 vol%石墨,吸收深度可达-32 dB且明显优于单组分复合;吸收主要机制是磁损耗,石墨的加入改善了材料空间波阻抗。

关键词：铁氧体石墨水泥基电磁波吸收阻抗匹配

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碳纤维皮芯结构的表征方法

化工新型材料 2017年第4期45卷 119-120,123页

作者：李林霍冀川秦钢西南科技大学材料科学与工程学院绵阳621010 西南科技大学分析测试中心绵阳621010 四川省建材工业科学研究院成都610081

碳纤维的性能主要由其微观结构决定,皮芯结构作为碳纤维的一种缺陷结构,会严重影响其力学性能。综述了碳纤维皮芯结构的表征方法,主要有扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、高分辨透射电镜(HRTEM)及拉曼光谱。

关键词：碳纤维皮芯结构表征进展