碱金属/(FeO+CaO+MgO)对硅酸盐灰熔渣结构和黏度的影响机理

熔渣在高温液态炉侧壁的流动情况强烈影响高温炉的平稳运行.熔体中碱性金属对熔融灰渣的流动特性有着重要影响,且不同碱性组分对熔体的特性影响不同.通过FactSage热力学计算和分子动力学模拟,研究在SiO2和Al2O3含量不变的情况下,Na2O、K2O和FeO、CaO、MgO的相对比例对煤灰熔体黏度和微观结构的影响.研究发现,随着M2O/MO的增加,熔体中的高聚合度单元Q4占比增大,同时桥氧(BO)增加,非桥氧(NBO)减少,使熔体的聚合度增大.碱性氧化物对熔体的电荷补偿能力由大到小依次为K2O>Na2O>MO.当碱金属氧化物(Na2O、K2O)替换FeO、CaO、MgO后部分M+脱离NBO充当电荷补偿离子,生成BO;脱离的M+解聚用于维持电荷平衡的三簇氧(TO),生成BO.这种结构上的变化增大了熔体的黏度.