调控冷却速率利用浮法玻璃与铜渣固废制备新型玻璃陶瓷材料及其微波吸收应用研究

本综述系统探讨了以浮法玻璃（FG, 30 wt%）和铜渣（CS, 70 wt%）为原料，通过调控冷却速率（10°C/h与500°C/h）制备玻璃陶瓷的创新路径。研究揭示了冷却速率对尖晶石晶体形态（枝晶vs骨骼状）、元素富集（Fe、Zn）及电磁性能（微波吸收）的关键影响，为工业固废高值化利用（无需添加剂）提供了新策略。

　　

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Starting materials, experimental and analytical procedures

浮法玻璃（FG）与铜渣（CS）被选为起始废料。破碎后的玻璃筛分至约200 μm，而提供的铜渣粒度接近150 μm。该铜渣源自德国汉堡Aurubis AG公司的初级铜生产副产品，在熔炼和精炼阶段会产生含铁、铜、钼等金属及造渣氧化物的残渣。

Results and discussion

起始材料与冷却实验的化学成分分析见表1。两种冷却产物（Slag-10和Slag-500）均由嵌入非晶玻璃基质中的尖晶石晶体组成，XRPD（图2）和SEM（图1、3）结果均直接证明了这一点。通过热台显微镜（HSM）对初始玻璃进行测定，获得了熔化温度（T_melting）、烧结温度（T_sintering）和玻璃化转变温度（T_g），分别对应1447°C、1152°C和...（数据未完整提供）。

Conclusions

本研究提出了一种无需添加剂、溶液或助熔剂，利用两种广泛存在的废料生产新型玻璃陶瓷的替代方法。废料需混合熔融形成均质液体后，施加可控冷却速率（本文采用10°C/h和500°C/h），通过类似岩浆岩的SiO₂基体成分将多种元素富集于特定相中。较低冷却速率促使Fe和Zn在尖晶石中高度富集，而较高速率则形成更细小的枝晶结构，显著增强材料的介电性能（微波吸收能力），为工业固废资源化提供了新方向。