【摘 要】
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玻璃制品在我们日常生活中已成为不可缺少的一部分,同时由于具有良好的化学稳定性且无毒无害,在处理高放废料方面也有着广泛地应用。诸多科学家和研究学者们,为了研究硼硅酸盐的腐蚀行为及机理,提出了一种国际简易玻璃（International Simple Glass,ISG）。对玻璃化学稳定性的评估,通常采用的是美国试验学会提出的（Product Consistency Test,PCT）方法,然而该测试
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玻璃制品在我们日常生活中已成为不可缺少的一部分,同时由于具有良好的化学稳定性且无毒无害,在处理高放废料方面也有着广泛地应用。诸多科学家和研究学者们,为了研究硼硅酸盐的腐蚀行为及机理,提出了一种国际简易玻璃（International Simple Glass,ISG）。对玻璃化学稳定性的评估,通常采用的是美国试验学会提出的（Product Consistency Test,PCT）方法,然而该测试中使用的样品为无规则的ISG碎片,为了更好地进行定性和定量的研究,提出了一种新的想法,利用球形的ISG进行研究。本文选择利用射频等离子设备制备ISG微珠,首先确定不同试验参数对球化产物的影响,先选择一个合适的初始实验参数。利用ICP-OES,AAS,XRF对球化产物的组成进行分析,利用3d超景深显微镜和扫描电子显微镜对球化产物的宏观和微观形貌进行观测,利用激光粒度仪对粒径分布进行分析。然后在该实验参数的基础上进行微调,同时适当的调整原料组分,从而能够制备名义组分的ISG微珠。同时利用拉曼光谱,核磁共振B谱,DSC将ISG原料和ISG微珠进行对比,研究结果表明:1)以电熔炉烧制的ISG为原料,通过射频等离子体飞行熔化制备ISG微珠,研究不同实验参数对球化产物组成,良品率和粒径分布的影响。原料的粒径范围为50-300μm,在功率为40 kw,载气流速为2 L/min,载量为12 g/min,分散气体为1 L/min、鞘气为40（Ar）+12（H2）时,制备的球化产物良品率最高为98%,平均粒径和径距最小,分别为112.557μm,0.640。2)随着载气流速和载量的提高,B2O3和Na2O的含量逐渐升高,但良品率有所下降。在载气流速为4 L/min,载量12 g/min,分散气体1 L/min,球化产物表面光滑,相对于载气流速为2 L/min时,B2O3和Na2O相对挥发量大幅度降低,从23.48%和56.36%降低为9.99%和39.23%。3)利用扫描电子探针显微镜（EPMA）对球化产物的横截面进行线扫描和面扫描分析。证明了元素分布没有明显的分布倾向,球化产物中元素分布均匀。4)调整原料组分和等离子参数,可以制备名义组分的ISG微珠。5)通过Raman,NMR-B,Cp曲线证明了射频等离子体制备的球化产物拥有较快的冷却速度,Raman结构与高温下的结构具有较高的相似性,同时ISG微珠中[BO3]硼氧三角体含量为66%,高于ISG原料中的55%。同时ISG微珠中的β石英相消失。6)在PCT试验中,ISG原料和ISG微珠的析出行为具有相似性,随着PCT时间的延长,可以明显观察到ISG微珠表面逐渐脱落。能够更为直观地研究玻璃腐蚀进程。
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