【doc】细磨石灰石中煤粉的煅烧过程及其对石灰石分解的影响

【doc】细磨石灰石中煤粉的煅烧过程及其对石灰石分解的影响 细磨石灰石中煤粉的煅烧过程及其对石灰 石分解的影响 Cp P2,(L,} 第一卷第一期 】992年】月 中国建材科技 ChinaBuildingMaterialsScience&Technology p1ND.1 Jan.】992 /1 ,一 . 细磨石灰石中煤粉的煅烧过程 及其对石灰石分解的影响 墨堡崔曼生周豪高朋秦至用唐明述7Lu72./ { 煅烧 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 影响着水泥熟料的生产质量和能耗.我们认为煅烧黑生料是获得优质高产低消耗的理想煅烧 方法.为什么?请看从石灰石加煤做起的研究结果.——作者 (摘要]丰文通过热力学计算,DTA试验,结合化学分析研究了含煤石灰石的分解规律,结 台有关文献,探讨了石灰石料球中煤粉的燃烧,放热机理及不同的热工制庹对石灰石分解的影 响.从而肯定了石灰石带入热量后对其分解的促进作用,从化学动力学的角度,进一步探讨了其 带入热的作用机理,并提出了含煤石灰石的分解模型. 关键词:含煤石灰石,龛馨婶程石岛{L=jI:.FL笼.lL忍? IAbstractlThedecomposinglawoflinestonewithcoalpowderwasinvestigatedbycalcul ationofthermaldynamics.DTA&chemocalanalysis.Combinedwithsomerelativereferences. themechanismofburning&releaseofheatofcoalpowderintherawsphereofIinestonewas studiedTheinfluenceofdifferentthermalsystemonthedecompositionofIinestonewas researchcdItprovedthataftertheheatcarriedbyIinestonei.tsdecomposinghadbeen promcted.Irlviewofthechemicalkinetics.Themechenismoffunctionofheatcarriedby ?nestonewasstudiedfurtherAccordingtothis.thedecomposedmodelofIinestonewithcoal _ powderwasproposed Keywords:coalcontainedlimestonemealcaleinationprocess. 一 , 前言 采用适宜的热工条件和煅烧制度,以提 高石灰石的分船速率,是水泥 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 的重要控 制环节.目前,水泥生产已广泛采用黑生料 煅烧法,但对于石灰石等原料和燃料混合粉 磨成球后,煤粉燃烧放热机理和对于石灰石 分解动力学的影响,尚缺乏较系统的研究, 而这些内容对于原燃料的选择,对于黑生 料法的优化和完善,具有实际意义. 模拟黑生料煅烧法,是将细磨烟煤和石 灰右混合成球,在高温炉内煅烧,整个料球 类似于一多灰份的劣质燃料.因此,本试验 在含煤石灰石料球的燃烧,放热机理和石灰 石分解动力学方面的探讨,对于研究煤矸 石,石煤等劣质燃料在水泥工业中的运用也 具有借鉴作用. 二,实验 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 实验中所用工业石灰石的细度为 4800cm/g,其差热分析见图1.所拟试样 曹云松,崔雪华,唐明述(南京化工学院),周豪(江山水泥r),高朋(水城水泥厂),秦至 刚(建材院) 中国建材科技第一卷 的力表l其中煤藏的掺人屉为了平衡 备配方试样因炯煤掺入蕞同而引起的化学 组成的差异.煅烧后的石灰石试样依次命 名为DIC,D2C,D3C,D4C. 衰1石石试样的配方 煅烧石灰石料球时采用两种工艺:其中 慢烧(S)是将料球放入炉内,从室温开始 加热;快烧(F)是将炉子升温至所需温 度,待炉膛温度稳定后再将料球送入炉内煅 烧. 三,热力学计算 含煤石灰石中CaCO的分解,主要按 白反应(1)式和郝氏反应(2)式两种方式 进行,如下式示: CaCO{一Cao卜'=o,t(1) CaCOC—CaO2Cot(2) 为探讨发生上述反应的趋势的强弱及其与温 度的关系,对上述反应作热力学分析,即计 算其不同温度下的Gibbs自由焓,各组份 的热力学原始数据如表2示. 计算的反应(1),(2)式的Gibbs自由焓 A,A口如表3示. 囤,石灰石的DTA曲线 寰2原螬热力学?? A..A.S.r=口?Z(J/tool'K)温度范围 名称(kJ/ too1)(kJ/too1)【J/mo1.K)bx1旷c×10-(1【) CaCO一I206.8一l128.8929l04.421.90-2592298,12呻 CaO(S)—635.09--6O4.24048.784.514_6.让】298,lO00 C005.74017.144.26-8.78298,2300 - 1'172' CO(g)一l1052-I37.I51975626.547.68298,2500 (c×1 CO:(g)-39351—394.362l3644.1.9038.53298,2500 }CO的fTJ:叶6升f 第一期细磨石灰石中煤粉的煅烧过程及其对石灰石分解的影响-3 表3CaCO3分解的G脚bs自由焓 K)800900100o11001162l200l300l400 ?. 5251376823078.640—56l—l9.7-33.59 (kJ/mo1) K)800900l0001058l1001200l3?一l4OO 矗6A_ 83】95077I8.61013.30-44.96-76I4一1076 IkJ/rood 由表3知从热力学的角度来看,约, CaCO3按郝氏反随分辨的起始温度比自分以, 解的起始温度低100"C,高温下CaCO3按 题 快递公司问题件快递公司问题件货款处理关于圆的周长面积重点题型关于解方程组的题及答案关于南海问题 . 郝氏反应分解的趋势也较强 四,实验结果与分析讨论 热力学计算l娃承了某种反应趋势的存 在,生产实际中,出于这种因索的相互翩 这种反应抬势就不一定体现出来,所 还必须探讨石灰石分解反应的动力学问 将按表1配方的石灰石试样,成璋后在 ,煅烧后样品经粉 硅炭棒炉内进行快,慢烧 塘然后测其游离钙(F—?)和烧先量(Loss), 由于此时试样中煤粉B完全氧化燃烧,样品 的Loss值对应于煅烧试样中未分解的 CaCO3的量.Loss值越太,表明试样中 样品 x慢烧耐样品西例0钙蛆;:懊烧时样品游离钙值×Is,Loss);I](F.Loss); ?快烧时样品的烧失量;0慢烧时样品的烧l失量?(F.F'-CI;0(s.F—C) 图2800C煅烧时样品的F—C和Loss值图39OO?煅烧时样品的F—C和Loss 值 4中国建材科技第一誊 CaCO的分解程度越小,同一温度制度 下,一组试样(DIC,D2C,D3C,D4C)的 Loss值的芳异可看作是试样带人热的不同 所致,因为其泉条什均保持一致 800?煅烧台堞藏石试样时(见图 2J,石灰百的分辨牢随样晶含煤量的增加而 减小,表现为Loss的增加和F—C的减 小:900'C时试样中掺煤愈多,分解率愈 高,表现为F—c增加和Loss减小(图3J; IO00~C煅烧时,含煤石灰石试样的分解显示 和900U时同样的规律性,见图4,当恒温 时间为30min时,Loss和F—C值随试样中 不同掺煤量变化不大,因此时石灰石的分解 几达_.F衡;恒温为5min时,D4C的Loss 值反常升高,可能是由未靛尽的煤粉引起 因石灰石对粒球内的煤粒子有阻风,隔热作 用,使其燃烧,放热需一定的时间. DlCD2CO3C04C 样品 {F.F—C,30rain);×(F,F—C,5min); C(F.Loss,5min);?(F_Loss,30~n)- 图41000~C煅烧不同时闸样品的 F-C和Los值 另外,800~C时慢烧石灰石的分解率低 于快烧时的分裂率(图2),而900~C时则相 反(图3),表明高温下快烧较慢烧更能促 进石灰石的分解. (名) t(ein.) I:右灰石;II:DBC. 图590o?时石灰石含含煤石灰石夯解 率随煅烧时间的变化 图5为9o0?时不同煅烧时间下石灰石 的分解率曲线.其中I为不带入热量的石灰 石分解的典型曲线,由图知,存在一诱 导期约4rain);而对于带入热量的D3C (快烧),几乎不存在诱导期,或诱导期随升 温速率的增加而缩短.从总体上来看,石灰 石带人热量后分解率高于不带人热的石灰石 的分解率 以上均是试样成球后的煅烧结果,干燥 生料球的气孔率约为28%;如将试样在压 力机t压块,控制其厚度为3mm,此时试 块的气L率约为l8%,将此料块于900? (慢烧),其后的分析结果如图6示表明随 掺煤量的增加,石灰石的分解率下降. 分析料球内石灰石的分解规律,须与科 球内煤的燃烧,放热过程相联系.石灰石料 球内煤粉的燃烧,同样包括干燥,预热挥 发份逸出和固定炭燃烧的过程.通常,烟煤 中的挥发份在300?左右逸出燃烧,固定炭 第…期细壤石灰石中煤粉的煅烧过程及其对石灰石分解的影响-5 0lC02C叶C 图6压决试样于900~C时的煅烧结果 在4o0?左右开始燃烧,但当煤粉和石灰石 混合成球后煅烧时,煤中的固定炭要到 500C以上才大量燃烧(见图7),并且,随 敞样中掺煤量的增加,煤剧烈燃烧并放热的 温度也随之升高.因为由煤矸石随生料带入 , 图7石灰石试样中煤的放热曲践 的热量要在高达600,700?时才释放出 来,与含煤石灰石料球颇相似,所以此料球 的燃烧可看成是高灰份的劣质煤的燃烧由 于燃烧为一化学动力学过程,包裹煤粉的石 灰石有阻风,隔热的作用,煤粉外部燃烧形 成的灰壳,也会对内部的燃烧起阻碍作 用,在外部热源作用F固定炭束及完全燃烧 便已进入较高温度段. 囤8石灰石试样的DTA曲线 石灰石中所掺的煤粉,其中起主要作用 的是固定炭.,固定炭的燃烧方式主要有以 下三种: 自燃烧反应c+Or+Co2(3) 郝氏反应C十CaCo『+CaO+2Cof(2) 包氏反应C+CO2—2cot(5) DTA试验时,掺煤后石灰试样韵分解 速率没有明显的变化(图8),而成球后煅 烧却使掺煤样品中石灰石的分解加快(图 3,4),这是由D11A试验和成球煅烧使试 样处于不同的物理状态决定的.DTA试验 是粉状样,疏松多孔,煤与石灰石无密接 触,所以堪主要以自燃烧为主;石灰石对煤 的屏蔽作用小.使煤在石灰石分解前燃烧殆 净,仅起了强化预热的作用;成球煅烧时使 石灰石颗粒与煤粒子密接触,料球又保持了 \/一 中国建材科技第一拳 一 定孔隙牢,提供了煤自燃所必需的02和 CO!排出的通道,石灰石的屏蔽效应使煤 在较高温域燃烧,为石灰石分解提供额外的 热源,由于煤放热和分解吸热几乎同步,故 此时掺煤料球的分解率较高. 低温煅烧(图2)和压块后煅烧(图 6)时,均可诱发大量的郝氏反应,园低温 煅烧时尚未达到CaCO自分解的温度(根 据热力学计算);而压块后试块内缺乏空隙 和自燃所需的02.此时不仅存在郝氏反 应,由于CO2气体无法迅速排出,还会诱 发包氏反应.郝氏反应使分解位置提前,分 解温度簿低,但是需强烈吸热,此时固定炭 所起作用和炉膛的放热效应相反,并在试样 内形成局部低温域,从而在郝氏反应条件下 掺煤石灰石料的分解率下降. 煤中昕含挥发物常因燃点低而未能有效 利用.优质煤的挥发份高,如灰石中掺人 优质燃料,其部分热量的释放化JCaCO 分解之前热利用率就低,而掺劣覆煤}{]j: 其燃点高热利用牢电高.这是否是使用劣质 煤热耗低的原因之一, 在掺煤石灰打的锻饶工艺中,关键在:『= 石灰石料所带人热的利崩.由于这部分热值 通常在分解带之前释放,而仅起了预热作 用.如采用快烧工艺,一方I煤粉来不及在 低温域燃烧即进A高温域,另一方面, CaCO的分解提前,这样就可以使生料带 ^在分解反应区域释放,从而加剧了CaCO3 的分解,并有可能提高分解产物的活性.图 3所示快烧时分解率较慢烧时为高即由于 此. 据此,可提出石灰石中CaCO的分解 模型. 西{a】:藏石颗粒(b):石灰百颗粒+谋粒了 图9不掺煤和掺煤的石灰石颗粒示意图 图9显示了石灰石颗粒排列示意图.石 灰石中CaCO3分解的几何模型如图10对 f未掺煤粉的石灰石(图Il-a),其CaC03 的分解由表向里发展,热分解初期,已分饵 的Ca和0处于原来Ca和CO3基的值鼹 t,Ca和O逐渐脱离晶格的束缚,形成 CaO晶核【b),CaO晶核吸引已分解的Ca 和0,结晶成长使体积收缩(c),最后热分 懈结束,形成CaO晶体的紧密结构(. 对于掺有煤粉的石灰石,由于煤粉在预 分解系统中燃烧放热,本质上提供了石灰石 分解所需的分手活化能.料球内煤粉作为热 源的作用,相当于增加了料球的受热比表 面,煤粉燃烧形成的局部高温向周围传导传 热,使物料升温速率上升.在微观结构上导 致CaCO晶格振动的加剧,有利于CaO 晶核的形成:即和不掺煤时相比较,掺煤石 第一期细磨石灰石中煤粉的煅烧过程及其对石灰石分解的影响一7 r4不掺煤r掺煤 0CaCO3中的CO3基;?热分解前的Ca原子;?热分解后的Ca原子;?热分解后的. 原子 图』0石灰石的分解模型 灰石在煅烧使具有较大的CaO晶核形成速 率,最终长成具有高比表面的细晶CaO ,含煤石灰石在受热分解 (图lob).因此 时,CaO晶体的成核过程在初始动力学上 起着重要作用,由于成核控铜阶段时间很 短,故含煤石灰石的煅烧几乎不存在诱导期 (图5).800C煅烧时未能体现掺煤后对石 灰石分解的促进作用(图2),这种促进作 用要到900?时才能体现出来(图3),因为 CaO成核需一定的活化能,即需外界提供 足够的热能,低温煅烧就不利于CaO的成 核生长.黄文熙等运用正电子湮没技 术,x射线粉末衍射仪等分析了快速煅烧 生成的CaO的晶体结构,认为此时CaO具 有缺陷浓度高,晶粒尺寸小和活性较大的特 点.在煅烧含煤石灰石粉料时,由于其升温 速率较快,因此其产物CaO可望具有与快 速煅烧石灰石的产物相似的结构特征 如用水泥生料代替石灰石进行上述试 验,即考虑黑生料的煅烧问题,则预计由生 料带入的热量应有促进石灰石分解和熟料矿 物形成的作用,并对熟料矿物的晶体结构产 生影响,这是下一阶段的工作. 五,结论 1.石灰石料球中的粉磨煤由于石灰石 粉的屏蔽作用而使燃烧放热温度滞后,煤的 燃烧存在着自燃烧,包氏反应和郝氏反应三 者的竞争,由热工条件,掺煤量等决定何者 占有主导地位. 2.温度高于800?,石灰石颗粒与煤 粒子接触良好,料球内孔隙率在30%左右 时,掺煤试样中石灰石的分解率提高,此种 效应随料球内煤含量的增加,升温速率的上 升(快烧)而愈明显. 3.郝氏反应使石灰石中碳酸钙的分解 位置提前,分解温度降低,但在低温煅烧 (800?)或压块煅烧使诱发的郝氏反应反而 使含煤石灰石的分解率下降. 4.煅烧含煤石灰石本质上在于石灰石 的分解提供必需的分子活化能.煅烧使料球 内以传导传热为主,燃烧,传热同时进行, 热效率高.煤的燃烧形成局部高温,使石灰 石粉的实际受热比表面增加,从而加速了石 灰石的分解. 5.煅烧含煤石灰石时,其分解产物 CaO可能具有高比表面的细晶结构,因而 具有较大活性. 水泥生料含煤量对熟料形成过程有什幺 影响?含煤生料的熟料形成过程研究提供了 从白生料,半黑到全黑生料的燃烧结果.请 看下期《中国建材科技》.——编者 中国建材科技第一卷 参考文献 …杨南宜?.胡道相等,碳酸钙分解动力学韧 步探时,南京化IE学院,fI】19-35(1980). f2]I州棠,湿法旌窑采用半黑生料煅烧降低熟 料能耗,天津水泥学术会议文集(1988年) 3VolkekUntersuchungderDissoziation vonCaCO3inAufheizeschwindiIgkeitsbereichdes f4]BarnesP.Structune&performanceofCe. merits,Vol,I,-p73 【5】黄文熙,钱光人,不同煅烧条件下新生态 CaO活性的研究(内部资料). f6]曹云松,含煤生料的熟料形成过程,南京 化工学院硕士论文,1990,7. 简介《日英汉水泥混凝土词典》 为了促进中日两国之间的经济文化交流 和给广大读者提供实用的工具书,我社和日 本小野田水泥公司合作出版《日英汉水泥混 凝土词典》,由两国专家,学者共同鳊撰. 主编是中国建材科学研究院高级工程师王家 治等. 本词典的主要特点如下: ,.专业性强;水泥和混凝土方面的词 条收集得比较全.内容主要包括水泥和混凝 ,性能, 土及其制品用的原料,.工艺,设备 施工应用等. 2.内容翔实.本词典是以国外新近出 版的科技词典,杂志和专业图书为蓝本进行 编撰的.收词齐全,选词严格,译名确切. j.填补空白'目前国内外尚无关于水 泥和混凝土的日英汉词典.据查,国内曾出 版过英汉水泥混凝土常用词汇》,国外荷 兰曾出版过有j种文字的《水泥混凝土词 典》,但上述词典收词量太少(几千条),缺 少新词,不能满足现代化和改革开放的需 要.因此,本词典的出版不但必要,而且适 时. 4.方便读者为了读者查找英文词条 方便,书后附有英文词奈索引. 本词典是国内目前较好的工具书,可供 建材,设计,施工,科研等单位的科技人员 和大专院校有关专业师生以及有关 翻译 阿房宫赋翻译下载德汉翻译pdf阿房宫赋翻译下载阿房宫赋翻译下载翻译理论.doc 人员 使用. 中国建筑工业出版社王淑春