热力学计算研究浮法玻璃的生产工艺过程

浮法玻璃是最重要的玻璃产品,产量大,生产过程涉及的因素众多。本文简述用化学热力学计算分析的方法来研究复杂实际浮法玻璃体系的相转变机理和生产过程,讨论生产的各个阶段和相关的问题,包括:作为研究工具的化学热力学计算分析平台MTDATA和相应数据库及数据测量的介绍;列为各个阶段的硅酸盐反应,玻璃结构的形成,澄清、均化机理,气泡的产生、转化、平衡的规律,耐火材料侵蚀等以及热力学研究在浮法玻璃研发中的现状和问题。

生物质热解和气化过程Cl及碱金属逸出行为的化学热力学平衡分析

减少生物质在热转化反应器中Cl与碱金属K和Na以气态组元逸出可有效遏制积灰、腐蚀等现象和减少污染气体排放。采用化学热力学平衡分析方法,在400K^1 600K研究了秸秆、树皮、木屑、废木和橄榄渣五种生物质在过剩空气系数分别为0、0.4、0.8的热解和气化过程中Cl与碱金属K和Na的赋存形态变化及逸出特性。结果表明,Cl在热解和气化过程中主要是以KCl(s)、HCl(g)、KCl(g)、(KCl)2(g)和NaCl(g)化合物赋存并相互转化;在800K^1 000K时,含Cl固态组元逐渐转化为气态组元;K和Na在900K时开始以气态组元逸出,且热解过程有少量KCN(g)和NaCN(g)逸出,而气化过程,温度大于1 000K随过剩空气系数的增加,KCl(g)、K(g)和Na(g)等气态组元量逐渐减少,逐渐转化为NaCl(g)、KOH(g)和NaOH(g);减少Cl和碱金属K和Na逸出的理论最佳热解和气化温度分别为800K和900K。

生物质燃烧过程中Cl及碱金属逸出的化学热力学平衡分析

采用化学热力学平衡分析方法,研究了秸秆、树皮、木屑、废木和橄榄渣5种生物质在400～1600K温度范围和空气过剩系数分别为1.0,1.2和1.4的燃烧条件下Cl及碱金属K和Na的化学平衡组成及浓度,讨论了其排放特性.结果表明,空气过剩系数对生物质燃烧过程中Cl及碱金属K和Na的逸出影响较小;燃烧过程中含Cl组元主要以KCl(s),HCl(g),KCl(g),(KCl)2(g)和NaCl(g)5种物质在800～1000K温度范围进行固-气态转换;当燃烧温度大于850K时,K和Na碱金属则主要生成KOH(g),KCl(g),(KCl)2(g),K2SO4(g),Na(g),NaOH(g),Na2SO4(g)和NaCl(g).最大程度减少5种生物质在燃烧过程中含Cl及碱金属K和Na组元的产生和逸出量的最佳反应温度为850K以下;高于900K时,Cl及碱金属等气态物质则会大量生成.

熔化过程中PbO-PbBr_2-PbF_2-P_2O_5系统玻璃成分的变化

为了研究ＰｂＯ－ＰｂＢｒ２－ＰｂＦ２－Ｐ２Ｏ５系统玻璃在熔化过程中成分的变化，本文应用定 量化学分析法测出了玻璃在熔化后的成分．结果表明，ＰｂＯ－ＰｂＢｒ２－ＰｂＦ２－Ｐ２Ｏ５系统玻璃熔化 时氟和磷的损失较大，铅的损失相对较小；溴的损失随配料中各元素含量的多少而变化．氧含 量的变化受Ｐ２Ｏ５的挥发以及氧、水分与玻璃熔体中卤化物的反应程度两个因素影响．相关化 学反应的热力学计算与分析结果相吻合．

碱金属钾对秸秆燃烧成灰特性的影响

以麦秆灰和稻秆灰为研究对象,利用灰熔融实验和XRD、SEM等分析测试手段结合K的形态分布预测,考查碱金属K对秸秆成灰特性的影响。结果表明:麦秆灰和稻秆灰中K的主要存在形式分别为K2SO4和K2O·2SiO2。K含量增多对麦秆灰和稻秆灰中K2SO4、KAlSiO4、KAlSiO4(K)、KAlSi3O8含量的影响较小。K2CO3、K2O·2SiO2、K2O·SiO2的物质的量分数随K含量的增加而增多是诱发灰熔融特征温度下降的重要原因之一,此外它们与其他矿物质形成复杂的低熔点共熔物也对其起到重要作用。

染料残渣焚烧过程中HCl的排放特征及其对重金属形态转化的影响

通过对危险废弃物染料残渣小型管式炉的焚烧实验以及热力学平衡计算,研究了染料残渣焚烧过程中HCl的排放特征、氯对重金属形态归趋的影响以及3种脱氯剂高温脱氯效果预测等内容。研究结果表明:温度是HCl排放的决定因素,生成的HCl主要来自于染料残渣中有机氯;工况在500～900℃之间,氯对Hg、Pb、Cu和Ni的归趋形态主要贡献分别为HgCl_2(g)、PbCl_4(g)、PbCl_2(g)、(CuCl)_3(g)、NiCl_2(s)和NiCl_2(g);3种脱氯剂中CaCO_3高温脱氯稳定性最好,在800℃以下基本没有HCl析出,Fe_3O_4高温脱氯稳定性最差。

燃煤烟气中As、Se、Pb的形态分布及S、Cl元素对其形态分布的影响

基于化学热力学平衡分析方法,计算分析了燃煤烟气中重金属As、Se、Pb的形态分布规律,研究了S、Cl等元素对As、Se、Pb的形态分布规律的影响。结果表明,氧化性气氛下,As以As2O5、As4O6、AsO等氧化物的形式存在;Se主要以SeO 2形式存在;Pb在1000 K以下主要是固态PbSO4,1200 K以上为气态PbO。还原性气氛下,As在较低温度时为固态As2S2,900-1400 K以As 2、AsS、AsN气体共存,2000 K以上全部转化为气态AsO。Se在1100 K以下主要以气态H 2Se存在,1100 K开始生成SeS和Se2气体,1800 K时主要是气态Se和少量气态SeO;Pb在中低温时主要是PbS,1800 K以上气态Pb为主要存在形态。S在还原性气氛下增大了AsS(g)、PbS(g)、SeS(g)的比例,氧化性气氛下对As、Se、Pb形态分布基本无影响;Cl无论在氧化还是还原气氛下对As、Se影响均较小,但对Pb的形态分布影响较大。

燕麦秸秆燃烧灰中矿物质分布及沉积行为

在自行设计的沉降炉内研究了燕麦秸秆燃烧灰中矿物质分布及沉积行为。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜能谱(SEM/EDS)及电子探针X射线显微(EPMA)对850℃下不同燃烧时间的沉积物进行分析,并结合化学热力学平衡计算,结果表明,燕麦秸秆燃烧的沉积物形成是碱金属挥发黏结作用使大小不同的燃料球团形成,内部伴随着氧化反应从而形成表面孔洞。钾长石是沉积物形成中起黏结和支撑作用的"骨架"的主要组成部分,在燕麦秸秆燃烧初始沉积中有重要作用。K、Al的分布密集而广泛,Na在一定程度上会促进K的活性,表面的部分碱金属逐渐挥发至气相,Fe、Ca、Mg等的相关化合物不断填充沉积物孔隙使其致密、硬化,最终各元素较均匀地分配。

准东煤中钠的赋存形态及蒸发冷凝特性

针对新疆准东高碱煤由于高钠特性而在燃烧过程中出现严重结渣沾污等问题,通过三步萃取实验研究了准东煤中钠的赋存形态;通过钠的蒸发实验测量了不同燃烧温度下准东煤灰中钠的含量并分析其释放规律;通过钠的冷凝实验确定了钠的最佳冷凝温度区间并分析其冷凝形态;通过化学热力学平衡计算模拟了钠的析出及其化学反应.结果表明:准东煤中的钠大部分以水溶钠形式存在;在400～700℃,钠的蒸发最快,主要为水溶钠的释放过程,其析出活化能较低;钠的最佳冷凝温度区间为(670±20)℃,而冷凝区域具有分散、成块、呈流动性的特点;煤中钠的主要化学反应是NaCl、Na_2O·SiO_2、Na_2SO_4和NaOH等的固相、液相和气相之间的转化.

焚烧过程中氯对重金属形态的影响及脱氯特性研究

目前我国国内还普遍缺乏对危险废弃物焚烧处理的机理研究,尤其是焚烧过程中关于氯、重金属排放及二者之间关系的基础研究。从这一点出发,着重研究了典型危险废弃物之一染料残渣在小型管式炉中焚烧过程中氯化氢的排放特性;并利用化学热力学平衡方法计算了焚烧过程中氯元素对多种常见重金属的排放影响;初步研究了在利用回转窑处理危险废弃物时,两种脱氯剂对烟气中氯的脱除效果。