项目名称: 铁铬污泥制备的刚玉型含Cr片状氧化铁及其稳定性机理研究

项目编号: No.51502014

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 一般工业技术

项目作者: 刘波

作者单位: 北京科技大学

项目金额: 20万元

中文摘要: 铁铬污泥(电镀污泥、不锈钢酸洗污泥等)传统的填埋或用于水泥的处置方法存在重金属污染严重、资源利用价值低的问题。采用申请人发明的水热法制备刚玉型含Cr片状氧化铁技术,可实现铁铬污泥重金属Cr稳定固化和高值化绿色再利用。研究含Cr片状氧化铁刚玉型晶体结构形成、云母状片型控制等机理,建立其形核、晶体生长和片型控制的热力学和动力学模型;确定并计算Cr原子晶位及晶位结合能,描绘Cr原子的空间坐标及对应晶位结合能数学表达式,阐明Cr原子稳定化机制;采用第一性原理计算Cr原子替代片状氧化铁中Fe原子晶体结合能,确定Cr替代Fe后晶体结构稳定的边界条件,解释刚玉型含Cr片状氧化铁化学稳定性。研究成果不仅为铁铬污泥高值化绿色再利用提供一种科学思想,而且将丰富物理化学和晶体学理论。本研究思路未见报道。

中文关键词: 铁铬污泥;刚玉型含Cr片状氧化铁;水热法;稳定性;涂层材料

英文摘要: In the traditional way, iron chromium sludge (such as electroplating sludge, stainless steel picking sludge, etc.) can end up in landfills or be utilized as raw materials for cement production, which not only increase risk of heavy-metal contamination, but also result in low reused value. In this project, flake chromium-containing iron oxide powders with high stability, a high-grade paint raw material, were synthesized successfully for the first time, which not only stabilized heavy metal Cr, but also reached high-value utilization of hazardous solid waste. Research focus of this project will be put on: corundum type crystal structure formation mechanism and flaky morphology control mechanism; establishing nucleating & crystal growth and flaky morphology controlling mathematical model; calculating and determining the lattice position and binding energy of chromium ion; depicting lattice coordinates and corresponding binding energy of Cr ion; clarifying the stabilization mechanism of chromium atomic; calculating binding energy variation resulted from atomic replacing between Cr and Fe in corundum type flaky iron oxide powders; detailing the boundary conditions of chromium stabilization and the chemical stability of corundum type flaky iron oxide powders. This research will not only provide a scientific idea for green and high-value reusing of iron chromium sludge but also enrich theories of physical chemistry and crystallography. This research idea has not been reported up to now.

英文关键词: Iron chromium sludge;Flake chromium-containing iron oxide powders with a corundum type structure;Hydrothermal method;Stability;Coating materials

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