【摘 要】
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以焚烧飞灰为主要原料,采用灰熔点测试、差示扫描量热法、X射线衍射、扫描电子显微镜等方法,研究了掺加SiO2(以w计)对焚烧飞灰熔融特性的影响,并利用CASTEP模块模拟计算生成
【基金项目】
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国家重点基础研究发展计划(973)项目(2011CB20150);国家自然科学基金项目(51208311);辽宁教育厅科学研究一般项目(L2011023)
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以焚烧飞灰为主要原料,采用灰熔点测试、差示扫描量热法、X射线衍射、扫描电子显微镜等方法,研究了掺加SiO2(以w计)对焚烧飞灰熔融特性的影响,并利用CASTEP模块模拟计算生成矿物的反应活性.结果表明,当w(SiO2)为29.14%时,焚烧飞灰流动温度为1 355℃,比原灰降低了近200℃,熔融特征温度随w(SiO2)增加而上升.将焚烧飞灰熔融并热处理后得到微晶玻璃,其矿物质组成为硅灰石、假硅灰石、钙铝黄长石、钙铁榴石、硬石膏和三型钾霞石等.分子模拟计算结果表明,假硅灰石、钙铝黄长石和钙铁榴石形成能高,属耐熔矿物,而硅灰石、硬石膏和三型钾霞石等助熔矿物的低共熔会导致灰熔融温度降低.SiO2/CaO(质量比,下同)<1时,过量的Ca2+易与活性氧发生集聚反应,形成热稳定性好的假硅灰石;SiO2/CaO接近于1时,生成以硅灰石为主晶相的助熔矿物,硅灰石形成能为-41.67 eV,低于其他矿物,并且晶体氧原子中活性氧比例达到77.78%;当SiO2/CaO>1时,大量无定形SiO2及方石英(非活性氧)的存在致使灰熔融温度升高.硅酸盐矿物熔体中非活性氧(Si—O—Si)和活性氧(Si—O,自由氧)占氧原子比例的变化是焚烧飞灰熔融特性改变的内因.
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