中小顆粒石灰石煅燒特性研究.pdf

1、石灰石作為一種不可再生資源,在很多行業(yè)都有著舉足輕重的地位。水泥和鋼鐵兩大產業(yè)每年就要消耗大量的石灰石資源,相關研究表明我國現有儲量只能維持26年,然而在石灰石開采環(huán)節(jié)中會廢棄大量粒徑在25mm以下的廢碴,而在石灰生產環(huán)節(jié)中,也因為各種窯型無法有效利用粒徑在10mm以下的石灰石,使得數量巨大的石灰石被廢棄。鑒于此,本文以粒徑為10mm以下的石灰石為對象,通過熱重實驗研究了石灰石的分解機理,通過靜態(tài)煅燒與流態(tài)化煅燒實驗研究了各因素對產物特

2、性的影響,同時還探索了流態(tài)化煅燒工藝的可行性,對石灰石的資源化利用有重要的意義。
　　首先,采用熱重分析儀研究了五種不同粒徑石灰石的熱分解過程。石灰石粒徑分布在0.5~10mm之間,溫度在900~1050℃之間。結果表明,粒徑越小,溫度越高,石灰石分解速率越快,而且粒徑和煅燒溫度對石灰石熱分解機理也有明顯的影響,粒徑小、溫度高時,煅燒反應符合隨機成核和隨后生長機理模型,粒徑大、溫度低時,反應符合相界面反應機理;而當粒徑為0.5~1

3、mm時,反應活化能很小,隨著粒徑的增大,反應活化能有所增加,而在1~5mm范圍內活化能變化不大,但隨粒徑繼續(xù)增大(5~10mm),活化能增大了一倍。通過石灰石煅燒反應的動力學模擬發(fā)現,溫度越高,模擬反應曲線與實際反應曲線之間的差別會越小,反應機理越接近隨機成核模型;對于5~10mm的石灰石,在900℃煅燒條件下,在分解最初期應該符合隨機成核和隨后生長模型,隨后會變成相邊界模型。
　　然后,利用馬弗爐對粒徑為0.5~10mm的石灰石

4、樣品進行靜態(tài)煅燒,分析了煅燒溫度、煅燒時間、粒徑對煅燒產物活性的影響。結果表明:煅燒溫度和煅燒時間對石灰活性都有影響。煅燒溫度低,時間短,石灰石煅燒不完全,活性差;溫度高,時間長,石灰石又容易過燒,活性依然不高,且溫度越高,過燒出現的越快;石灰石樣品在950℃下煅燒60min得到的產物活性最佳;石灰石粒徑對煅燒產物活性有影響,石灰活性并未隨著粒徑增大而呈現單一趨勢,大致都是先增大后減小,本實驗中石灰活性最佳的粒徑為2~3mm。同時利用自

5、動氣體吸附分析儀對13種工況下得到的產物樣品進行了N2吸附脫附實驗,從而得到各種產物的表面孔隙結構特征,分析了煅燒溫度、煅燒時間及粒徑對孔比表面積和孔容積的影響,并且探索了孔結構與產物活性度之間的關系。結果表明:隨著溫度升高、粒徑增大、煅燒時間增長,產物的吸附孔容積與孔比表面積分布明顯降低;產物活性與比表面積及孔容積并非成線性增長關系,而是隨著比表面積的增大,產物活性先增加后減小;隨著孔容積的增加,產物活性先增加后減小,之后又有上升趨勢

6、;產物活性不是由孔結構這個單一因子決定的。
　　接著,利用流化床臺架,研究了小粒徑(0.5~1mm)石灰石的流態(tài)化煅燒特性,分析煅燒溫度對煅燒產物活性的影響,并且比較了流態(tài)化煅燒與靜態(tài)煅燒的差別。結果表明:隨著溫度的升高,得到最佳產物活性的煅燒時間會縮短,在此時間之后,繼續(xù)煅燒產物活性會下降。相比靜態(tài)煅燒,流態(tài)化煅燒不僅提高了石灰石分解的速率,也提高了產物燒結的速率,同時能夠在短時間內得到高活性的石灰,在本實驗中,石灰石在1050