Inorganic Polymers from CaO-FeO-SiO2 Slag: Processing, Reaction Mechanism and Molecular Structure

Promovendus/a: Arne Peys

Promotor(en): Prof. dr. Yiannis Pontikes, Dr. Hubert Rahier, Prof. dr. ir. Bart Blanpain

n dit doctoraatsproject wordt de valorisatie van historisch gestorte en vers geproduceerde residus uit pyrometallurgische processen onderzocht. De onderzochte residus komen uit de non-ferro industrie, welke vandaag nog niet commercieel gevaloriseerd worden. Dergelijke residus hebben bewezen een goede precursor te zijn voor de synthese van anorganische polymeren, door hun gehalte aan silica (+ ijzer, aluminium, calcium...) en voornamelijk amorfe structuur. Een ander voordeel van deze anorganische polymeren (buiten afvalrecyclage) is de lage energiebehoefte voor de productie.

Aangezien de fundamentele kennis over de vorming en structuur van anorganische polymeren uit bovengenoemde residus klein is, was verleden onderzoek reactief, inefficient en liet geen volledige controle toe over de physico-chemische eigenschappen. Meer kennis over de vorming, structuur en de link tussen de grondstoffen, processing, structuur en eigenschappen moet pro-actief onderzoek mogelijk maken and deuren openen naar waardevollere toepassingen. Dit project tracht deze kennis te vergaren.

Om informatie over de kinetica en vorming te verkrijgen zal een combinatie van state-of-the-art en innovatieve meetmethoden gebruikt worden. De nood voor innoverende meettechnieken wordt gecreëerd door de verschillende chemische samenstelling van de residus, die voornamelijk ijzersilicaten zijn, en aluminosilicaten die gewoonlijk voor de synthese van anorganische polymeren gebruikt worden. State-of-the-art technieken falen in het bepalen van de rol van ijzer in de polymeerstructuur. De innovatieve technieken zullen dan gebruikt worden in combinatie met traditionele om een grote parametrische studie uit te voeren en zo een kwantitatieve link te leggen tussen de vorming, de structuur en de eigenschappen. Daardoor zal een mix-design veel vlotter kunnen gebeuren aangezien de eigenschappen op voorhand geschat kunnen worden. Dit zal toekomstig onderzoek efficienter maken en is nodig voor volledige controle over de productie en voor de transitie van de technologie naar de markt.

Deze fundamentele kennis zal ook gebruikt worden om anorganische polymeren te designen voor een hoogwaardigere toepassing (in vergelijking met cement). Vezel versterken wordt onderzocht, waar rekening gehouden moet worden met de alkalische omgeving van de anorganische polymeer.