石灰窯中燒石灰的反應(yīng)
石灰窯煅燒是石灰的主要設(shè)備之一,煅燒工藝是將石灰石中的碳酸鈣在高溫下分解釋放二氧化碳,產(chǎn)生氧化鈣的化學(xué)反應(yīng),將石灰石生產(chǎn)成生石灰的過程。
石灰石煅燒分解過程是一個強(qiáng)吸熱反應(yīng),在常壓下石灰石加熱到900℃左右便分解為生石灰(主要成分是CaO)和二氧化碳,其熱化學(xué)方程式如下:
CaCO3--------CaO+CO2 ↑
碳酸鈣的超始分解溫度為530℃,此時,二氧化碳在空氣中的分壓剛好等于大氣中CO2分壓29.43Pa,900℃時,碳酸鈣表面的CO2分壓達(dá)98.1kPa,即900℃即為碳酸鈣在1atm時的分解溫度,此時分解反應(yīng)劇烈。
石灰石的煅燒過程中,熱量總是由表及里進(jìn)行傳遞,碳酸鈣的分解也是由表及里依次進(jìn)行,如果煅燒溫度為1050℃,即石灰石表面溫度為1050℃,但熱量在由表及里傳遞的過程中存在著溫度梯度,即溫度差,只有當(dāng)石灰石內(nèi)核溫度大于900℃時,石灰石才算分解完全。否則,如果石灰石內(nèi)核溫度沒有達(dá)到900℃就從窯中卸出來,就形成生燒。在石灰石的內(nèi)部核心溫度達(dá)到900℃,石灰石完全分解出CO2后,如果溫度繼續(xù)升高,即在煅燒區(qū)停留時間繼續(xù)延長,就可能產(chǎn)生過燒。石灰過燒后,其結(jié)晶單元將逐漸按規(guī)則排列整齊,其體積比輕燒石灰的體積將縮小43%,且表面發(fā)黑,具有硬度大、密度大、活性差。所以,過燒石灰不僅浪費燃料、降低了石灰窯產(chǎn)量,而且嚴(yán)重影響石灰質(zhì)量。
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