文档介绍：A Thesis Submitted in Partial of Fulfillment of the Requirements
for the Degree of Master of Engineering
Research on the Calcination Characteristic of
Medium-sized Limestone
Candidate: Hai CHEN
Major: Thermal Engineering
Supervisor: Prof. Shi-Hong ZHANG
Dr. Xian-Hua WANG
Huazhong University of Science & Technology
Wuhan 430074,
Jan, 2013
独创性声明
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年月日
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华中科技大学硕士学位论文
摘要
石灰石作为一种不可再生资源,在很多行业都有着举足轻重的地位。水泥和钢铁
两大产业每年就要消耗大量的石灰石资源,相关研究表明我国现有储量只能维持 26
年,然而在石灰石开采环节中会废弃大量粒径在 25mm 以下的废碴,而在石灰生产环
节中,也因为各种窑型无法有效利用粒径在 10mm 以下的石灰石,使得数量巨大的石
灰石被废弃。鉴于此,本文以粒径为 10mm 以下的石灰石为对象,通过热重实验研究
了石灰石的分解机理,通过静态煅烧与流态化煅烧实验研究了各因素对产物特性的影
响,同时还探索了流态化煅烧工艺的可行性,对石灰石的资源化利用有重要的意义。
首先,采用热重分析仪研究了五种不同粒径石灰石的热分解过程。石灰石粒径分
布在 ~10mm 之间,温度在 900~1050℃之间。结果表明,粒径越小,温度越高,石
灰石分解速率越快,而且粒径和煅烧温度对石灰石热分解机理也有明显的影响,粒径
小、温度高时,煅烧反应符合随机成核和随后生长机理模型,粒径大、温度低时,反
应符合相界面反应机理;而当粒径为 ~1mm 时,反应活化能很小,随着粒径的增大,
反应活化能有所增加,而在 1~5mm 范围内活化能变化不大,但随粒径继续增大
(5~10mm),活化能增大了一倍。通过石灰石煅烧反应的动力学模拟发现,温度越高,
模拟反应曲线与实际反应曲线之间的差别会越小,反应机理越接近随机成核模型;对
于 5~10mm 的石灰石,在 900℃煅烧条件下,在分解最初期应该符合随机成核和随后
生长模型,随后会变成相边界模型。
然后,利用马弗炉对粒径为 ~10mm 的石灰石样品进行静态煅烧,分析了煅烧
温度、煅烧时间、粒径对煅烧产物活性的影响。结果表明:煅烧温度和煅烧时间对石
灰活性都有影响。煅烧温度低,时间短,石灰石煅烧不完全,活性差;温度高,时间
长,石灰石又容易过烧,活性依然不高,且温度越高,过烧出现的越快;石灰石样品
在 950℃下煅烧 60min 得到的产物活性最佳;石灰石粒径对煅烧产物活性有影响,石
灰活性并未随着粒径增大而呈现单一趋势,大致都是先增大后减小,本实验中石灰活
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性最佳的粒径为 2~3mm。同时利用自动气体吸附分析仪对 13 种工况下得到的产物样
品进行了 N2 吸附脱附实验,从而得到各种产物的表面孔隙结构特征,分析了煅烧温
度、煅烧时间及粒径对孔比表面积和孔容积的影响,并且探索了孔结构与产物活性度
之间的关系。结果表明:随着温度升高、粒径增大、煅烧时间增长,产物的吸附孔容
积与孔比表面积分布明显降低;产物活性与比表面积及