文档介绍：A Thesis Submitted in Partial of Fulfillment of the Requirements for the Degree of Ma ster of Engineering Research on the Calcinat ion 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 独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除文中已标明引用的内容外,本论文不包含任何其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名: 年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,即: 学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版, 允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□,在______ 年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。(请在以上方框内打“√”) 学位论文作者签名: 指导教师签名: 年月日年月日华中科技大学硕士学位论文 I 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,本实验中石灰活华中科技大学硕士学位论文 II 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 N 2 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孔容积并非成线性增长关系, 而是随着比表面积的增大,产物活性先增加后减小;随着孔容积的增加,产物活性先增加后减小,之后又有上升趋势;产物活性不是由孔结构这个单一因子决定的。接着,利用流化床台架,研究了小粒径( ~1mm )石灰石的流态化煅烧特性, 分