CaO-SiO2-MgO-FeOx四元氧化物體系熱力學性質(zhì)的計算.pdf

1、固體垃圾焚燒灰渣的熔融處理方法具有使焚燒灰渣體積高效減容、重金屬高度固化以及有機物高效分解等優(yōu)點，可避免由于重金屬及有害元素的浸出對環(huán)境造成的二次污染和危害，成為國內(nèi)外的關注熱點。焚燒灰渣的主要氧化物成分是CaO、Al2O3、SiO2、Fe2O3、 MgO和Na2O，共占焚燒灰渣總量的90％以上。在焚燒灰渣熔融處理和熔融渣的資源化利用中，CaO-MgO-Al2O3-SiO2-FeOx-Na2O六元體系的熱力學性質(zhì)對于實現(xiàn)焚燒灰渣的無害化

2、熔融處理以及所產(chǎn)生熔融渣的資源化利用具有重要影響，是不可或缺的基礎熱力學數(shù)據(jù)。
　　采用CALPHAD方法對CaO-MgO-SiO2-FeOx四元氧化物體系的熱力學性質(zhì)進行了研究，建立了CaO-MgO-SiO2-FeOx四元系的熱力學數(shù)據(jù)庫，計算了1673K條件下CaO-SiO2-FeOx液相中FeO活度，以及MgO-SiO2-FeOx、 CaO-SiO2-FeOx、CaO-MgO-SiO2-FeOx體系在不同溫度和氧分壓條件下的

3、相圖，所得結論如下。
　　(1)基于FactSage軟件優(yōu)化得到了描述CaO-SiO2-FeOx三元系中液相熱力學性質(zhì)的模型參數(shù)，建立了描述CaO-SiO2-MgO-FeOx四元系中液相熱力學性質(zhì)的熱力學數(shù)據(jù)庫。
　　(2)基于自建數(shù)據(jù)庫計算了CaO-SiO2-FeOx液相中FeO活度。1673K下CaO-SiO2-FeOx液相中FeO活度計算值較比文獻值偏小，但FeO活度隨堿度變化的趨勢兩者完全一致。在CaO/SiO2摩爾

4、比為92/8時，計算值與文獻值偏差較大。
　　(3)計算得到的MgO-SiO2-FeOx體系相圖表明:MgO-SiO2-FeOx體系在低氧勢時(10-8 atm)，相圖中高FeOx區(qū)域的SiO2-FeOx邊界線附近出現(xiàn)液相區(qū)。氧分壓的升高(0.21 atm)使得體系出現(xiàn)尖晶石相，大大改變了高FeOx區(qū)域的相平衡關系，液相區(qū)迅速向低FeOx方向偏移，與此同時液相區(qū)大大縮小。通過對自建數(shù)據(jù)庫和FACT數(shù)據(jù)庫計算得到的相圖進行比較，可以

5、發(fā)現(xiàn)自建數(shù)據(jù)庫計算得到的固溶體區(qū)域與FACT數(shù)據(jù)庫的計算結果吻合較好，而在液相區(qū)二者存在偏差，自建數(shù)據(jù)庫計算得到的液相區(qū)域偏小。
　　(4)1873K時10-8atm氧分壓條件下，兩數(shù)據(jù)庫計算得到的CaO-SiO2-FeOx三元系相圖一致性較好，而對于含7.5wt％MgO的CaO-SiO2-MgO-FeOx四元系相圖，F(xiàn)ACT數(shù)據(jù)庫計算的相圖出現(xiàn)MgO固相，而自建數(shù)據(jù)庫計算的相圖未有MgO固相出現(xiàn)。
　　(5)自建數(shù)據(jù)庫經(jīng)過