中國粉體網(wǎng)訊 近些年，高活性石灰在濕法煙氣脫硫、酸性工業(yè)廢水處理等環(huán)保領(lǐng)域，以及輕質(zhì)碳酸鈣、電石、氧化鋁等材料加工領(lǐng)域展現(xiàn)出了很好的應(yīng)用性能和經(jīng)濟(jì)效益。
相比于普通石灰，高活性石灰晶粒細(xì)小、氣孔率大、體積密度小、比表面積大，反應(yīng)能力強(qiáng)，應(yīng)用效果被廣泛認(rèn)可。那如何才能利用普通石灰石生產(chǎn)高活性石灰呢？這其中的技術(shù)奧秘又隱藏在那？
1石灰石煅燒分解
石灰石的煅燒過程是一個比較復(fù)雜的物理化學(xué)過程，其內(nèi)部分解反應(yīng)分為5個步驟，如圖1所示，即:通過顆粒邊界層，由周圍介質(zhì)傳進(jìn)分解所需熱量；熱量繼續(xù)以傳導(dǎo)方式在顆粒分界層（由表面?zhèn)髦练纸饷妫┫騼?nèi)傳導(dǎo)；顆粒內(nèi)層的分解反應(yīng)；分解出的CO2通過CaO層向外擴(kuò)散；顆粒表面的CO2向氣流的擴(kuò)散。這5個分步驟實(shí)質(zhì)上是由顆粒的傳熱傳質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)和CO2的擴(kuò)散3部分組成�？梢酝茢嗍沂念w粒大小和煅燒時間對傳熱傳質(zhì)和CO2的擴(kuò)散有很大影響。
石灰石分解化學(xué)式
石灰石分解反應(yīng)示意圖
2石灰石煅燒/碳酸過程中產(chǎn)物微觀結(jié)構(gòu)特性
（1）產(chǎn)物的比表面積和比孔容
比表面積和比孔容是表征材料微觀結(jié)構(gòu)的典型參數(shù)，石灰石在煅燒/碳酸化反應(yīng)過程中因中間產(chǎn)物的成分不同，則其表面特性也不相同。由下圖可知：原始石灰石的比表面積和比孔容均較小，煅燒反應(yīng)促使煅燒產(chǎn)物的比表面積和比孔容隨著煅燒時間的增加呈線性增加，但碳酸化反應(yīng)的進(jìn)行卻導(dǎo)致碳酸化產(chǎn)物的比表面積和比孔容呈指數(shù)規(guī)律迅速衰減，由煅燒而獲得的較大比表面積和比孔容在碳酸化快速反應(yīng)階段基本耗盡。
（2）產(chǎn)物的孔分布
在石灰石煅燒/碳酸化反應(yīng)過程中，產(chǎn)物的孔分布包括孔面積分布和孔容積分布，它們顯示了不同大小孔隙所占的孔面積和孔容積，而且孔分布的變化可以客觀地反映出石灰石煅燒/碳酸化過程中孔結(jié)構(gòu)的變化。根據(jù)IUPAC對孔徑尺寸的分類，孔徑小于2nm的為微孔，介于2～50nm的為中孔，大于50nm的為大孔。微孔為石灰石煅燒/碳酸化反應(yīng)提供巨大的內(nèi)表面，中孔是進(jìn)入微孔的主通道，大孔則是輸送參加反應(yīng)組分的粗通道。換言之，微孔、中孔和大孔對孔容積和孔面積增加的貢獻(xiàn)不同，微孔只對孔面積的增加有一定貢獻(xiàn)，而中孔和大孔對孔容積和孔面積的增加均有較大貢獻(xiàn)。
（3）轉(zhuǎn)化率的關(guān)系
在石灰石煅燒/碳酸化反應(yīng)過程中微觀結(jié)構(gòu)演變規(guī)律的基礎(chǔ)上有研究者總結(jié)，煅燒反應(yīng)促使比表面積和比孔容不斷增大，碳酸化反應(yīng)則不斷地消耗由煅燒過程獲得的比表面積和比孔容，煅燒/碳酸化反應(yīng)過程實(shí)質(zhì)上就是微觀孔隙循環(huán)生成與消耗的過程。
由于高活性石灰自身價值較高，且石灰活性度對碳化反應(yīng)時間及產(chǎn)品粒徑存在十分重要影響，廣西碳酸鈣行業(yè)協(xié)會會長童張法教授將高活性石灰視作發(fā)展精品碳酸鈣的關(guān)鍵一步。3月16~17日，第二屆全國碳酸鈣產(chǎn)業(yè)高值化發(fā)展交流大會將在河南·南陽舉行，屆時廣西碳酸鈣行業(yè)協(xié)會會長童張法教授將在大會上作《利用普通石灰石燒制高活性石灰的研究》主題報告，為大家講解高活性石灰燒制應(yīng)用的核心技術(shù)和窯爐，分析傳統(tǒng)燒制石灰方法存在的問題。
專家介紹
專家介紹
童張法，男，中國黨員，廣西大學(xué)教授，享受國務(wù)院政府特殊津貼專家，廣西大學(xué)廣西碳酸鈣產(chǎn)業(yè)化工程院常務(wù)副院長，廣西碳酸鈣行業(yè)協(xié)會會長，中國無機(jī)鹽協(xié)會鈣鎂分會專家組成員，廣西碳酸鈣標(biāo)準(zhǔn)化委員會副主任，中國綠色建材產(chǎn)業(yè)發(fā)展聯(lián)盟副組長。
主要碳酸鈣研究成果：
（1）主持完成廣西科技計(jì)劃項(xiàng)目《環(huán)氧樹脂膠黏劑專用填料納米碳酸鈣晶須制備及其應(yīng)用研究》（合同編號：桂科攻14122007-28）
（2）主持完成南寧市科技計(jì)劃項(xiàng)目《超重力反應(yīng)結(jié)晶法制備納米碳酸鈣的關(guān)鍵控制技術(shù)》（合同編號：20145337）
（3）主要負(fù)責(zé)廣西創(chuàng)新驅(qū)動項(xiàng)目《優(yōu)質(zhì)高純納米碳酸鈣的關(guān)鍵技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用示范》（合同編號：桂科AA17202030）
（4）主要負(fù)責(zé)廣西創(chuàng)新驅(qū)動項(xiàng)目《富氧法制備納米碳酸鈣關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用示范》（合同編號：桂科AA18242015）
（5）主要參與完成的項(xiàng)目《高附加值碳酸鈣材料綠色制備成套技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化》獲得2020年科學(xué)技術(shù)進(jìn)步類二等獎
參考文獻(xiàn)
危日光，等：石灰石煅燒/碳酸化過程中微觀結(jié)構(gòu)的演變特性，華北電力大學(xué)
康彥萍，等：小顆粒石灰石煅燒活性石灰的探索，太鋼礦業(yè)分公司東山石灰
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/昧光）
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