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(chǎn)業(yè)每年就要消耗大量的石灰石資源,相關(guān)研究表明我國(guó)現(xiàn)有儲(chǔ)量只能維持26年,然而在石灰石開(kāi)采環(huán)節(jié)中會(huì)廢棄大量粒徑在25mm以下的廢碴,而在石灰生產(chǎn)環(huán)節(jié)中,也因?yàn)楦鞣N窯型無(wú)法有效利用粒徑在10mm以下的石灰石,使得數(shù)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(duì)象,通過(guò)熱重實(shí)驗(yàn)研究了石灰石的分解機(jī)理,通過(guò)靜態(tài)煅燒與流態(tài)化煅燒實(shí)驗(yàn)研究了各因素對(duì)產(chǎn)物特

2、性的影響,同時(shí)還探索了流態(tài)化煅燒工藝的可行性,對(duì)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(guò)程。石灰石粒徑分布在0.5~10mm之間,溫度在900~1050℃之間。結(jié)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(duì)石灰石熱分解機(jī)理也有明顯的影響,粒徑小、溫度高時(shí),煅燒反應(yīng)符合隨機(jī)成核和隨后生長(zhǎng)機(jī)理模型,粒徑大、溫度低時(shí),反應(yīng)符合相界面反應(yīng)機(jī)理;而當(dāng)粒徑為0.5~1

3、mm時(shí),反應(yīng)活化能很小,隨著粒徑的增大,反應(yīng)活化能有所增加,而在1~5mm范圍內(nèi)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(guò)石灰石煅燒反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)模擬發(fā)現(xiàn),溫度越高,模擬反應(yīng)曲線與實(shí)際反應(yīng)曲線之間的差別會(huì)越小,反應(yīng)機(jī)理越接近隨機(jī)成核模型;對(duì)于5~10mm的石灰石,在900℃煅燒條件下,在分解最初期應(yīng)該符合隨機(jī)成核和隨后生長(zhǎng)模型,隨后會(huì)變成相邊界模型。
　　然后,利用馬弗爐對(duì)粒徑為0.5~10mm的石灰石

4、樣品進(jìn)行靜態(tài)煅燒,分析了煅燒溫度、煅燒時(shí)間、粒徑對(duì)煅燒產(chǎn)物活性的影響。結(jié)果表明:煅燒溫度和煅燒時(shí)間對(duì)石灰活性都有影響。煅燒溫度低,時(shí)間短,石灰石煅燒不完全,活性差;溫度高,時(shí)間長(zhǎng),石灰石又容易過(guò)燒,活性依然不高,且溫度越高,過(guò)燒出現(xiàn)的越快;石灰石樣品在950℃下煅燒60min得到的產(chǎn)物活性最佳;石灰石粒徑對(duì)煅燒產(chǎn)物活性有影響,石灰活性并未隨著粒徑增大而呈現(xiàn)單一趨勢(shì),大致都是先增大后減小,本實(shí)驗(yàn)中石灰活性最佳的粒徑為2~3mm。同時(shí)利用自

5、動(dòng)氣體吸附分析儀對(duì)13種工況下得到的產(chǎn)物樣品進(jìn)行了N2吸附脫附實(shí)驗(yàn),從而得到各種產(chǎn)物的表面孔隙結(jié)構(gòu)特征,分析了煅燒溫度、煅燒時(shí)間及粒徑對(duì)孔比表面積和孔容積的影響,并且探索了孔結(jié)構(gòu)與產(chǎn)物活性度之間的關(guān)系。結(jié)果表明:隨著溫度升高、粒徑增大、煅燒時(shí)間增長(zhǎng),產(chǎn)物的吸附孔容積與孔比表面積分布明顯降低;產(chǎn)物活性與比表面積及孔容積并非成線性增長(zhǎng)關(guān)系,而是隨著比表面積的增大,產(chǎn)物活性先增加后減小;隨著孔容積的增加,產(chǎn)物活性先增加后減小,之后又有上升趨勢(shì)

6、;產(chǎn)物活性不是由孔結(jié)構(gòu)這個(gè)單一因子決定的。
　　接著,利用流化床臺(tái)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(duì)煅燒產(chǎn)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(jié)果表明:隨著溫度的升高,得到最佳產(chǎn)物活性的煅燒時(shí)間會(huì)縮短,在此時(shí)間之后,繼續(xù)煅燒產(chǎn)物活性會(huì)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(chǎn)物燒結(jié)的速率,同時(shí)能夠在短時(shí)間內(nèi)得到高活性的石灰,在本實(shí)驗(yàn)中,石灰石在1050