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《大創(chuàng)項目結(jié)題研究總結(jié)報告》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫。
1、沈陽航空航天大學(xué)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目研究報告項目名稱：氧化物摻雜對城市垃圾焚燒飛灰熔融過程中礦物質(zhì)演變規(guī)律的影響申請人：張楨浩所在院（部）：能源與環(huán)境學(xué)院E-mail:cjq550792034@163.com聯(lián)系電話：18040031684指導(dǎo)教師：欒敬德申請時間：2015年11月1項目研究目的及意義隨著城市化建設(shè)的推進(jìn)，生活垃圾處理已成為改善人們生活環(huán)境和實現(xiàn)城市可持續(xù)發(fā)展亟待解決的問題。目前，中國城市生活垃圾處理方式為衛(wèi)生填埋、堆肥和焚燒。焚燒具有減容性明顯、減量化顯著和能量可回收利用三大優(yōu)勢，現(xiàn)已成為高熱值生活垃圾規(guī)
2、?；幚淼氖走x方式。在2006-2013年間，中國城市生活垃圾焚燒廠由69座增加到166座，其年處理量由1137.6萬噸增加到4633.7萬噸。按固體殘渣產(chǎn)率30-35wt%計算，2009年中國生活垃圾焚燒灰渣排放量約為1390.1-1621.8萬噸。隨著城市生活垃圾焚燒量的增加，排放大、堆存量大的焚燒灰渣占用大量的土地資源并對周圍環(huán)境和人體健康造成潛在污染和威脅。2008年中國環(huán)境保護部公布的《國家危險廢物名錄》指出：生活垃圾焚燒飛灰是一種對自然環(huán)境具有毒性污染的危險廢物。生活垃圾焚燒飛灰含有大量高浸出毒性的重金屬及化合
3、物和高毒性當(dāng)量的二噁英類污染物，其穩(wěn)定化處理和高附加值利用對我國固體廢棄物綜合利用水平提高具有積極推動作用。熔融固化技術(shù)處理的MSW焚燒飛灰可制備成晶相和玻璃相均勻分布的微晶玻璃，其物理機械性能和化學(xué)穩(wěn)定性良好，可作為花崗巖和大理石等天然石料的替代品，該技術(shù)實現(xiàn)了飛灰的穩(wěn)定化處理和高附加值利用，在我國飛灰處理領(lǐng)域具有廣闊的發(fā)展前景。然而在熔融處理技術(shù)中，氧化物的添加對熔融過程中礦物的種類影響較大。對于含有堿金屬的多元氧化物而言，熔融時堿金屬離子會進(jìn)入灰渣中礦物質(zhì)晶體，破壞硅氧四面體或鋁氧四面體中的橋氧鍵（Si—O—Si），
4、從而改變分子結(jié)構(gòu)，即生成新的礦物組成。借助量子化學(xué)理論，開展多元氧化物熔融過程的定量結(jié)構(gòu)與性能/性質(zhì)關(guān)系（QSAR/QSPR）研究從而揭示氧化物摻雜對城市垃圾焚燒飛灰熔融過程中礦物演變機理的影響。2摻入物對CaO-Al2O3-SiO2（CAS）三元相系物質(zhì)礦物演變行為的影響飛灰采自上海某垃圾焚燒發(fā)電廠，試驗用灰樣通過在飛灰中添加不同含量SiO2制得，SiO2含量由19%變化到44%，具體組成如表1所示。飛灰中CaO含量高，主要是由于煙氣經(jīng)過急冷塔進(jìn)入布袋除塵器之前，向煙道中噴大量石灰。一些低沸點物質(zhì)如硫化物和氯化物大部分在
5、此凝結(jié)，因此K、Na、Cl的含量均比較高。表1飛灰及各組配灰的化學(xué)成分（wt%）組成CaOClNa2OK2OSO3SiO2Al2O3MgOP2O5Fe2O3其他原灰47.5217.6710.697.816.104.141.411.100.900.891.7619%40.0914.919.026.595.1519.141.190.920.760.751.4924%37.6113.988.466.184.8324.141.110.870.710.711.3929%35.1313.067.905.784.5129.141.040
6、.810.660.661.3034%32.6512.147.345.374.1934.140.970.750.610.611.2139%30.1711.226.794.963.8839.140.890.700.570.571.1244%27.6910.306.234.553.5644.140.820.640.520.521.03對六組配灰分別用灰錐法測出其熔點，并在各自熔點下熔融30分鐘，水淬、烘干得到基礎(chǔ)玻璃渣，用DSC測出六組玻璃渣的晶化溫度和核化溫度，將經(jīng)過析晶處理微晶玻璃樣品進(jìn)行XRD分析（掃描角度為10-60o，
7、掃描速度為2o/min）。從圖1中可以看出，主晶相隨著SiO2含量的不同而改變，當(dāng)SiO2含量在19%時，生成礦物的晶相主要為假硅灰石、鈣鋁黃長石和鈣鐵榴石；隨著SiO2含量的增加，當(dāng)SiO2含量在24%時，生成礦物的主晶相仍為假硅灰石、鈣鋁黃長石，且硅灰石、硬石膏的含量有所增加，鈣鐵榴石的含量下降。當(dāng)SiO2含量在29%-34%時，微晶玻璃的主晶相變?yōu)楣杌沂?，此時鈣鐵榴石已經(jīng)消失；當(dāng)SiO2含量在39%時，生成礦物主晶相仍為硅灰石，此時出現(xiàn)了方石英；當(dāng)SiO2含量在44%時，主晶相沒有改變，但次晶相已經(jīng)演變成了方石英。圖
8、1微晶玻璃的XRD圖3基于量子化學(xué)理論的多元氧化物熔融QSAR/QSPR研究近年來的研究表明，量子化學(xué)計算方法對于分子的結(jié)構(gòu)、物理性質(zhì)、反應(yīng)機理和反應(yīng)活性可提出可信的解釋并指導(dǎo)實踐，本文的計算模擬是基于量子化學(xué)計算理論，應(yīng)用Castep構(gòu)建0K下初始模型，該程序利用Bloch定理處理周期性固態(tài)晶格波函數(shù)
