第35卷，第8期 2015年8月
光谱学与光谱分析 Spectroscopy and Spectral Analysis
Vol.35,No.8-pp2316-2319
August,2015
含稀土元素的矿渣纳米晶玻璃陶瓷的光谱学研究欧阳顺利，李保卫1*，张雪峰，贾晓林”，赵鸣，邓磊波
1.内蒙古科技大学内蒙古自治区白云鄂博矿多金属资源综合利用重点实验室，内蒙古包头014010 2.郑州大学材料学院，河南郑州450052
摘要利用白云鄂博矿资源废弃物中有价元素以共伴生形成存在的特点制备了高性能的矿渣纳米晶玻璃陶瓷。本文采用电感耦合等离子发射光谱（ICP）、X射线衍射（XRD）、拉曼光谱（Raman）、扫描电子显微镜 SEM)等测试方法对样晶的成分和结构进行广深入分析。ICP和XRD、SEM实验结果表明，我们制备的玻璃陶瓷是主晶相为透辉石，晶粒尺寸在45～100nm范围含稀土元素的纳米晶玻璃陶瓷，SEM面扫所显示的元素与ICP成分分析结果较为一致。Raman分析表明，其非晶相主要由具有不司非桥氧键的硅氧四面体结构单元构成的三维网络结构，进一步分析发现稀土微量元素对网络结构有十分明显的影响。我们把矿渣纳采晶玻璃陶瓷与相似成分的玻璃陶瓷的拉受光谱对比，发现矿渣纳来晶玻璃陶瓷的拉受谱带普遍比玻璃陶瓷对应的拉曼谱带波数低。相似成分的玻璃陶瓷与矿渣纳米晶玻璃陶瓷的成分差别主要是稀土元素等微量
元素。本文的研究方法为研究玻璃陶瓷的成分与结构、性能之间的关系提供了一种研究思路。关键词纳米晶玻璃陶瓷；拉曼光谱；微观结构；稀土元素
中图分类号：0561.3
引言
文献标识码：A
DOI : 10. 3964 /j. issn. 1000-0593 (2015 )08-2316-04
资源再生高值化利用提出了一种十分有价值的途径。因此，近年来关于矿渣玻璃陶瓷的开发与应用研究成为世界各国材料研究者的热点"]。
玻璃陶瓷是由特定组成的玻璃通过调控晶化制备成的含大量的微小晶相和玻璃相的复相无机非金属材料。玻璃陶瓷是既具备晶态又兼备非晶态特征的一种材料。与陶瓷相比，玻璃陶瓷组成相对致密，没有气孔。与玻璃相比，玻璃陶瓷的组织是由晶相和玻璃相两相组成，而玻璃是一种纯非晶态相组成的材料。因此，玻璃陶瓷兼备玻璃材料和陶瓷材料两者的性能，是一种于玻璃材料和陶瓷材料都不同的新材料[2-7]
矿玻璃陶瓷是以尾矿、冶金渣、粉煤灰等工业类废渣及天然矿物为主要原料，同时添加一定量的、晶核剂等辅助原料的一类玻璃陶瓷材料。由于矿渣玻璃陶瓷具有抗折强度高、硬度高、耐腐蚀、耐磨等许多优异性能，其可以成功地应用于建材、机械、电子、化工等领域。在环境保护方面，由于生产矿渣玻璃陶瓷的主要原料为各种矿渣、冶金渣、尾矿，这为解决工业类废渣对土地、地下水造成的环境污染和
收稿日期：2014-10-24，修订日期：2015-02-11
近十年来，本研究组以全国各地的矿产资源利用后剩余废弃物为主要原料，同时添加白云鄂博矿产资源废弃物中有价元素以共/伴生形成存在的特点成功制得了高硬度、耐磨、耐腐蚀、耐高温的纳米晶玻璃陶瓷。在这期间，本研究组对成分优化，热处理制度，显微结构，力学性能及耐腐蚀性等进行了一系列地研究[-11]。但是，对成功制备的纳米晶玻璃陶瓷的成分组成和微观结构的研究还显不足。本文分别采用分析材料成分组成的电感耦合等离子发射光谱（ICP）、研究材料晶体结构的X射线衍射（XRD）、表征分子振动的拉受光谱(Raman)和材料微观形貌的电子扫描显微镜(SEM)等测试方法，对矿纳采晶玻璃陶瓷的成分、微观结构及光谱特征进行了分析。这些实验结果表明我们制备的是含微量稀土元素，主晶相为透辉石，晶粒普遍尺度在45～100nm间的纳米晶玻璃陶瓷，其非晶相主要由具有不同非桥氧键的硅氧四面体结构单元构成的三维网络结构。本文对含微量稀土元素
基金项目：国家基金科学基金项目（11364027，21363013），内蒙古自治区高等学校科学研究项目（NJZC13151），内蒙古自治区白云鄂博矿多
金属资源综合利用重点实验室自主课题（B0-13-004），内蒙古科技大学创新基金项目（2014QNGG09），白云鄂博矿高值综合利用的基础及关键技术研究项目(414060901)资助
作者简介：欧阳顺利，1983年生，内蒙古自治区白云鄂博矿多金属资源综合利用重点实验室副教授
e-mail , Lbaowei@163. com
》通讯联系人
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