废塑料作为高炉喷吹辅助燃料的基础性研究

摘要

本文对废塑料作为高炉喷吹辅助燃料做了基础性的研究。由于废塑料成分复杂，所以选择了聚丙烯等五种典型塑料分别进行研究。采用热分析仪，分析不同塑料试样分别在惰性气氛和氧化性气氛中恒速升温条件下热失重过程中的吸热与放热情况。采用热重法研究了聚丙烯等五种塑料分别在氧化性气氛和惰性气氛中恒速升温条件下和恒温条件下的热失重特性。采用碘量法和硝酸银滴定法检测了PVC燃烧气体产物中Cl的存在形式，并就其对高炉煤气洗涤系统的影响进行了讨论。采用X射线衍射仪对塑料燃烧后固体残余物的组成进行分析。　　结果表明：不同塑料的热稳定性各不相同，氮气气氛中稳定性顺序依次为：LPE、PP、ABS、PA6、PVC；空气气氛中稳定性顺序依次为：LPE、PP、ABS、PVC、PA6。PVC的热失重过程是分两部分进行的，第一部分是Cl的脱除过程，第二部分是剩余有机物的热失重过程，第一部分Cl的脱除过程的反应速度明显快于第二部分剩余有机物的热失重过程的反应速度。不同塑料在两种气氛下的热失重反应都符合一级反应模型。高炉回旋区前段是氧化性气氛和高温环境有利于塑料颗粒的迅速燃烧。氧气对塑料颗粒的热失重有明显的促进作用。塑料在高炉炉缸回旋区内能够快速燃烧。在假设回旋区平均温度为1800℃时，计算得到以上五种塑料颗粒的燃烧率达到80％时所需的理论燃烧时间大约为40～71ms。在喷吹混合塑料(PVC占18％)小于3.60kg/t.Fe的情况下，不会对高炉煤气洗涤系统造成腐蚀。尼龙的燃烧残余物中主要成分为SiO2和C，PVC的燃烧残余物中主要成分为C22H14，Ca(ClO3)2，CaCO3，C。

目录

文摘

英文文摘

1文献综述

1.1前言

1.2废塑料的综合利用

1.2.1塑料的化学成分及分类

1.2.2塑料的软化、熔融和密度

1.2.3废塑料回收的方法

1.3高炉喷吹废塑料在国内外的发展及研究状况

1.3.1高炉喷吹废塑料在国内外的发展

1.3.2高炉喷吹废塑料的原料处理

1.3.3喷吹废塑料对高炉冶炼及还原性气氛的影响

1.4废塑料燃烧机理的研究

1.4.1燃烧基本原理

1.4.2塑料在高炉回旋区的燃烧/气化特性

1.4.3塑料燃烧机理的研究

1.4.4高炉喷吹条件下塑料的燃烧特点

1.5论文选题背景及研究内容

2实验内容与方法

2.1实验材料

2.1.1实验用塑料试样的种类

2.1.2塑料试样的基本性质

2.2实验内容与方法

2.2.1不同气氛中塑料恒速升温条件下的热失重特性研究

2.2.2不同气氛中塑料恒温条件下的热失重特性研究

2.2.3塑料燃烧产物的分析及其对高炉煤气洗涤系统的影响

3不同气氛中塑料恒速升温条件下的热失重特性研究

3.1引言

3.2塑料试样的水分和灰分的测定

3.2.1空气干燥法测水分

3.2.2缓慢灰化法测灰分产率

3.3塑料试样的热重—差热分析(TG-DTA)

3.4塑料恒速升温条件下的热失重特性

3.4.1实验过程

3.4.2不同塑料试样在氮气和空气两种气氛下的热重曲线的分析

3.4.3塑料非恒温热失重反应动力学分析

3.5小结

4不同气氛中塑料恒温条件下的热失重特性

4.1实验过程

4.2不同塑料试样在两种气氛下的热重曲线的分析

4.3恒温热重实验反应动力学分析

4.4讨论

4.5 小结

5塑料燃烧产物的分析及其对高炉煤气洗涤系统的影响

5.1 PVC燃烧烟气中氯化物的分析

5.1.1实验过程及原理

5.1.2不同温度下PVC燃烧烟气中Cl的存在形式及含量

5.1.3 PVC燃烧产生HCl对高炉煤气洗涤系统的影响

5.1.4喷吹混合塑料的综合计算

5.2塑料燃烧后残余物的分析

5.3小结

结 论

参考文献

附录A高炉配料综合计算

在学研究成果

致 谢