1、脙忘1(辆蘁匀蜀蜀蘁讀缁橃H缀窢狝節谀蜀椀蜂匃鼑譵搀漀挀昀愀挀挀攀搀挀挀最椀昀譵搀漀挀尀尀攀昀愀愀挀戀搀戀搀搀愀昀挀倀瘀伀爀挀圀渀爀唀欀瀀漀礀椀伀樀椀吀瀀倀瀀一昀圀刀堀礀圀砀儀愀昀最椀堀漀最謀昀挀攀愀戀昀戀攀昀挀愀戀搀搀嘀殑沐奺匀吀譵鑥葠卞斐偧沖嘀沐妍匀吀祫琀譵敎襝桛峿抖譵葥亖譏彥煜黿塎葔襶桛靡葧譵鉥摣奓匀吀票禐譵鑥兠董睨卑艏躋琀谀教hg塎W塎奓匀吀票覐桛教h鐀捎轧祔脰萠v迿玖詙虵儠絥聗襧桛f捔Y葒塎獺虥N獟迿玖祔覐桛盿觿桛羐邕佟獺祢乴內秿虴虑譎晥譵鑥葠盿絞鑔湙皐璍鑣葠腨桬魑瑎兢塏鈰摣鱥靓兵鐰歏嗿鑟兠屝襾鉛塎昰蚏铿歏针鱥銖摣靓兵呥譣豓籝公摎铿兠晢蚏皏嫿結敎八靓兵塎葔敒兢虹絵煔楓鑎晠蚏肐打敎八鑔
2、鱥銖摣貖鑗湙豿迿玖撉蚖譎晥葷豶齒秿熐虒豾桛杣襵桛鑑葠瓿轧靓兵昰蚏钏鱥鑻湙葿艳杣鹷潗捷詫南諿卾鹟忿敎鹫號祎墐葝貋襔桛翿譵鑥葠葨公轺譵兢儰董層虧敎葫祓湙西桛腎譓葥鮀豒襔桛厐虎乎鹢葛鐀塎鑵罥遵盿遵牵爰桿睖网遵摓蒀厎獺卢兠盿塎兠獶蚕輰捵塎穗翿赑譵洀兠铿襞穗襙奛潏籏屧扐铿襞獗损羈癏籑趖楝桤翿粉铿獺籝舰粀屝扐筐凿塎腔媉兑葢齶铿譣豓籝兔兗籝鱥荧綏兠蒀钐咟翿趖蹏兠鐀兠塎塎塎獺遵祢钐兠鐰兠皐譒塎兢煹楓兔塎獺肐打兒絣晬肐打獜屝栀一倀匀搀圀昀漀最刀伀砀挀嘀眀砀吀爀圀洀刀戀倀眀砀稀嘀娀氀栀愀椀爀儀栀夀猀圀渀最刀最樀琀嘀殑沐奺匀吀譵鑥葠卞斐偧沖嘀沐妍匀吀祫琀譵敎襝桛峿抖譵葥亖譏彥煜黿塎葔襶桛靡葧譵鉥摣奓匀吀票讇耀舀(瓫
3、湿519K0+300404739.4443508497.564920K0+320404745.4806508516.632221K0+340404751.5169508535.699522K0+360404757.5532508554.766923K0+375.178(ZY)404762.1342508569.237524K0+380404763.571508573.8425K0+397.975(QZ)404768.6001508591.096426K0+400404769.1342508593.049727K0+420404774.0541508612.434228K0+420.772(YZ
4、)404774.231508613.185329K0+440404778.626508631.904630K0+460404783.1974508651.375231K0+480404787.7687508670.845732K0+500(ZD)404792.3401508690.316333K0+520404796.9114508709.786834K0+540404801.4828508729.257435K0+554.587（ZD）404804.8169508743.4582.7 道路平面设计图道路的平面设计图是道路设计文件的重要组成。它反映了道路的平面位置和经过地区的地形、地物等，它是
5、设计意图的重要体现。道路的平面线形力求平顺，转折不要过多过急。否则，路线走向曲折，往往限制人的视野，影响行车所必须保持的视距，使司机操纵困难，行车不稳定。明确了道路走向后，在合乎交通要求并适应地形、地物的情况下，确定道路在平面上的直线、曲线、缓和曲线，使线形平顺地衔接，组成道路平面线形设计，以满足汽车行驶安全与迅速、人的感觉变换舒适，以及运输和工程合乎经济等要求。在做技术设计时，本次设计采用1:500的比例尺绘图。绘图范围在道路两侧红线以外20m的地形、地物。具体道路平面设计图见附图2.4道路平面设计图。第3章 纵断面设计 沿道路中线竖直剖切再展开为路线纵断面，它反映了道路中线地面高低起伏的情
6、况及设计路线的纵向坡度情况，从而可以看出纵向土石方工程的挖填情况。把道路的纵断面图与平面图结合起来就能完整地表达出道路的空间位置。纵断面设计的主要内容是根据道路等级、沿线自然条件和构造物控制标高等，确定路线合适的标高、各坡段的纵坡度和坡长，并设计竖曲线。3.1 纵断面设计原则本道路纵断面设计主要从以下几点考虑：1、纵断面设计需要满足纵向和竖曲线的要求（最大纵坡、最小纵坡、坡长、最小半径和长度等），同时又能满足地形条件要求；2、纵坡设计保证驾驶员驾驶汽车时具有一定的驾驶舒适性，选择变坡点需要满足设计要求，道路起伏尽量取小，要保证车辆能安全、舒适地行驶且能保持一定速度。3、在设计标高确定时，结合周
7、边建筑物的相对位置和标高确定相对合理的道路标高，以保证汽车在该路径上的稳定性和行车通畅（本路段与K18路终点想接，故起点标高以K18路终点标高起算）；4、在纵断面设计中，考虑到道路土方填挖平衡，尽量做到就近移挖做填，以减少借方和弃方，降低成本节. 毕业设计（论文） 论文题目： 反应条件对sol-gel合成锆英石的影响英文题目： Influence of the Reaction Condition on Preparation of ZrSiO4 by Sol-gel学 院： 化学生物与材料科学学院专 业： 材料科学与工程学 号： 07057125学生姓名： 罗秋锋指导教师： 刘晓东、罗太安二
8、0一一年六月.摘 要高放废物的安全处置是核能开发的世界性难题，技术难度大，研究周期长，涉及地质、化学、材料等多门学科。而对于高放废物地质处置的第一道人工屏障，高放废物固化体的稳定性对于整个处置库具有重要的影响。本论文采用溶胶-凝胶法合成锆英石，研究了反应条件对溶胶-凝胶法合成锆英石的影响，利用物化分析、XRD、电子探针对样品进行检测。结果表明：锆英石前躯体制备的实验优化条件为加水量30mL、pH为23；烧结收缩率均大于20%，显气孔率均大于4%，表观密度均小于5.0 g/cm3。产物的化学组成以ZrO2 和SiO2等组成为主；凝胶后处理过程中经过氨水洗涤的样品其晶体组成主要以为锆英石（ZrSi
9、O4）和斜锆石（ZrO2）为主，其中含有部分方石英（SiO2），而未经氨水洗涤的样品，其晶体为单一的单斜锆石（ZrO2）。关键字：锆英石、溶胶-凝胶法、反应条件.ABSTRACTThe safe disposition of high level radioactive waste is a global problem for the nuclear development, since the technical is very difficult, the research cycle is longer，and it refers to different subjects inclu
10、ding geology, chemistry, materials, and others.As the first artificial barrier of deep geological disposal of HLW , the stability of immobilization has important influence on disposal repository. This paper synthesizes zircon by Sol-Gel; we dicuss Sol-Gel reaction conditions how to influence the pre
11、paration of precursor; Testing the physical and chemical properties of Zircon samples and use XRD, EPMA to analysise the different phase composition and mineral composition of several groups of zircon samples. The experimental conditions for zircon precursor is: amount of water 30mL, pH 23. The phas
12、e of sample washed by ammonia is form of baddeleyite (ZrO2)and zircon (ZrSiO4) , the other phase （SiO2 ）.Another without washing only includes baddeleyite (ZrO2). The main compositions of two samples are mainly composed with ZrO2 and SiO2,and ZrO2 is the main content.Key words:Zircon、Sol-Gel、Reactio
13、n condition.目 录第一章 绪 论11.1锆英石的结构及性能11.2 锆英石的主要应用21.3 锆英石的主要合成方法21.3.1 固相法21.3.2 沉淀法21.3.3 水热法31.3.4 溶胶凝胶法31.4 溶胶-凝胶法制备陶瓷的基本原理31.5 本文研究目的及内容41.5.1 本文研究的目的41.5.2 本文研究的内容6第二章 实验部分72.1 仪器及试剂72.2 实验过程82.2.1实验流程图82.2.2实验具体操作步骤82.3 性能测试92.3.1线收缩率92.3.2体积密度和显气孔率92.4 表征方法10第三章 结果与讨论113.1 不同实验条件对成胶的影响113.1.1加
14、水量113.1.2 溶液pH值113.2物化性能测试结果123.3 XRD测试结果133.4 电子探针分析13结 论15致 谢16参考文献17.第一章 绪 论1.1锆英石的结构及性能锆英石（亦称锆石，锆砂）是生产氧化锆、锆化学品、金属锆和从中提取锆的主要工业矿物，其化学式为ZrSiO4，属正方晶系，为中性耐火材料。锆英石作为精密铸造的优良型砂已有长久的应用历史；锆英石或其下游加工产品氧化锆因其熔点高和化学性质稳定，是高级陶瓷和耐火材料的重要材料。锆英石的理论组成为67.2%ZrO2和32.8%SiO2，原锆石必须经过精选才能用于铸造生产，锆英石中ZrO2的含量应高于60%，否则因杂质过多，使性
15、能恶化。如国内过去生产的一种低品位锆英石，ZrO2含量仅为55%，杂质含量高达10%，致使耐火度不高，热分解温度下降,高温力学性能差,在铸造生产中不能应用。图1-1 锆石英晶体结构锆英石(ZrSiO4)是岩浆岩、沉积岩和变质岩中常见的岛状硅酸盐矿物。锆英石晶体的晶胞结构如图1所示。锆英石四方晶系；a0=0.662 nm，c0=0.602 nm，Z=4。锆英石结构属于ABO4结构类型(硅酸盐和磷酸盐)在结构中，SiO4四面体呈孤立状，彼此借助Zr4+相联结；且二者在c轴方向相间排列。Zr4+的配位数为8，呈由立方体特殊畸变而成的ZrO8配位多面体。整个结构也可视为由平行于a轴的共边ZrO8三角十
16、二面体链和平行于c轴的SiO4四面体与ZrO8十二面体交替排列的链所组成，锆英石晶体结构如图1.1所示。锆英石是一种重要材料，具有许多独特的性能。它具有极低的热导率(室温下为5.1W/m,1000为33.5W/m)和极低的热膨胀系数(251400为4.110-6/)，并且其强度在1400的高温也不衰减，同时烧结锆英石具有比莫来石和氧化锆更好的抗热震性能。另一方面锆英石具有优异的化学稳定性、高温力学性能等,在玻璃工业、陶瓷工业、冶金工业、原子能工业、化学工业等领域得到了广泛的应用。这些性能使得锆英石成为高温结构陶瓷的重要候选材料 1,2。1.2 锆英石的主要应用在玻璃、陶瓷工业方面，锆英石可作为
17、玻璃陶瓷工业中的添加剂和遮光剂；冶金工业方面，天然锆砂粒度均匀，吸热性好，散热均匀，加热时不发生多型转化(-转化)，因此可做铸造工业用的型砂。锆砂磨细后涂于铸型件内部，可提高铸件成品率；原子能工业，主要用在原子能发电站核动力舰船及潜艇等的核反应堆中；化学工业方面，锆具有优异的抗腐蚀性能，用于化工设备中，如用含锆材料制成的阀门、排气机零件，以及在反应糟、蒸馏釜中的轧板均使用含锆材料；其他工业方面，含锆的涂料具有绝缘性，可做绝缘玻璃涂料，也可做防焦结涂料，难熔绝缘涂料，绝热涂料。锆英石与含铝矿物配合可制成锆铝磨料。含锆鞣料可鞣制优质白色皮革。用锆化合物浸渍过的织物具有防水性，耐热性及防腐性。氧化锆
18、陶瓷纤维可用于生产合成纸，这种纸具有抗热性能，化学惰性，绝热和隔音性能；最重要的一个应用是锆英石可作为核废料处置矿物类比物的重要矿物。1.3 锆英石的主要合成方法目前锆英石的制备方法主要有：固相法、沉淀法、水热法、溶胶-凝胶法。1.3.1 固相法早期利用高温固相法制备锆英石通常是采用ZrO2和SiO2(石英、方石英或磷石英)为原料直接进行。Bowen 和 Greig发现在1460有ZrSiO4成，Barlet以及Scott 和Hilliard发现在1500有ZrSiO4合成，而Geller和Yovat sky认为在1700有ZrSiO4合成，Curtis和Sowman的结果表明ZrSiO4是在
19、13151430间合成。由于受原料及制备方法的限制，他们都没有确定其合成的最高和最低温度。固相法制备锆英石工艺简单，效率高，成本低，可以批量化生产，但纯度较低。在核废物固化处理过程中应尽量采用简洁实用的固相反应工艺,以达到降低成本、保护操作人员的安全，尽量避免或减少固化处理过程中可能带来的二次环境污染。制约锆英石陶瓷固化体处理高放废物的问题在于制备条件。由于SiO2 和 ZrO2 颗粒之间形成锆英石的反应具有相当低的形成自由能、低的扩散性和需要很高的活化能，因此合成锆英石陶瓷固化体需要高温(1300)和高压，并无法获得较高的锆英石收率(一般 PZC时，胶粒表面带负电荷；反之，则带正电荷。带电胶
20、粒周围的溶剂中由等量的反电荷形成扩散层，相邻胶粒的扩散层重叠产生推斥力，此外，胶粒间相互作用还有分子间范德华引力和由表层价电子重叠引起的短程玻恩斥力。在胶粒间距一定的情况下，任何一种减少排斥力的措施，如减少表面电荷或增加扩散层中反离子浓度等，都会降低能垒的高度，导致凝聚，形成凝胶。空间位阻效应，如使胶粒表面吸附短链聚合物，也可使溶胶稳定化，这主要有两方面的原因：首先，当胶粒相互靠近时，吸附的聚合物构象熵减少，体系自由能增加，这与胶粒间产生推斥力是等效的。其次，胶粒间聚合物层重叠部分浓度增加，产生浓压差，使胶粒互斥。由溶胶制备凝胶的具体方法有：使水、醇等分散介质挥发或冷却溶胶，使之成为过饱和液而
21、形成冻胶。加入非溶剂，如在果胶水溶液中加入适量酒精后，即形成凝胶。将适量的电解质加入胶粒亲水性较强(尤其是形状不对称)的憎液型溶胶，即可形成凝胶(例如Fe(OH)3在适量电解质作用下可形成凝胶)。利用化学反应产生不溶物，并控制反应条件可制得凝胶。溶胶-凝胶技术58可分为：胶体的溶胶-凝胶法，由金属有机物转变为有机聚合物的凝胶法，生成有机聚合物的凝胶法。其基本原理是将聚合物溶解在无机物的前驱体溶液中，在聚合物存在的条件下，使前驱体水解、聚合形成SiO2网络或使聚合物单体和无机物前驱体同步发生聚合而获得有机无机交织网络。其相微区尺寸在纳米尺寸范围内，紧密结合或相互贯穿于小的微区尺寸，使材料具有更高
22、的透明性。同时，通过对聚合过程的控制，材料的成分，微观相形态相互贯穿的程度等均可以在很大范围变化，它决定了材料的性能；也可以在无机物和聚合物之间很大范围内变化，具有可设计性。1.5 本文研究目的及内容1.5.1 本文研究的目的随着核能的广泛应用，特别核能的民用化，在解决当今能源危机的同时也带来诸多问题。反应堆的乏燃料经后处理将产生含锕系元素的高水平放射性液体废物（高放废物），对这些高放废物必须首先进行固化，才能采用合适的方法进行最终的安全处置。目前，被广泛接受的处置技术方案是基于多重屏障体系的高放废物地质处置，即将固化后的高放废物置入5001000m深的地质处置库中，使高放废物与生物圈安全、长
23、期的隔离91.5.1.1 陶瓷固化基体的选择陶瓷固化法用矿物基体作为核废液的固化材料，利用矿物学上类质同象替代，通过一定的热处理工艺获得热力学稳定性能优异的矿物固溶体，将放射性核素包容在固溶体的晶相结构中，从而获得安全固化处理矿物，用结构来固定高放废物中的有关元素，只要晶体不分解，进入晶体的元素就难以脱离结构的束缚，浸出率自然就低。表1-1中列出目前比较常用的高放废物陶瓷固化方法。表1-1 高放废物陶瓷固化方法方法工艺描述特点备注硅酸盐陶瓷固化过煅烧法根据高放废物的组成添加SiO2、CaO、Al2O3等添加剂，高温（1100）煅烧而成，以硅酸盐矿物为主废物包容量大，热稳定性高；Cs、Ru等核素
24、的挥发损失性大，某些核素的浸出率偏大。需要包覆或固化于玻璃固化体中，才能进行处置。锆英石陶瓷锆英石（ZrSiO4）是一种天然稳定矿物，其Zr位可被锕系元素取代，可用于对分离的锕系元素或过剩武器级Pu的固化。热膨胀低、耐高温，抗浸出性能和抗辐射性能均较好。但制备工艺复杂，需要较高的温度和压力10。对于武器级Pu的固化可防回取铝酸盐陶瓷固化铝酸盐陶瓷可固化某些特殊组成（高铝含量）的废液，在还原条件下热压烧结，基体为氧化铝和尖晶石，放射性核素呈独立性矿物，包裹于化学性能稳定的基体相中。化学稳定性能好，废物包容量高，核素挥发损失小。只对特殊高放废物效果好磷酸盐陶瓷独居石独居石（REPO4）是一种天然矿物，也是固化锕系元素和镧系元素的基体矿相，适于高放废物中分离的锕系元素和镧系元素的固化长期稳定性，热稳定性及抗浸出稳定性较好钠锆磷酸盐陶瓷
