水泥生料分解过程中碱金属释放的实验研究

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1、工程硕士学位论文水泥生料分解过程中碱金属释放的实验研究作者姓名蔡琳工程领域动力工程校内指导教师陆继东教授校外指导教师李才耿高级工程师所在学院电力学院论文提交日期2018年03月ExperimentalstudyonreleaseofalkalimetalsfromcementrawmealduringitsdecompositionADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：CaiLinSupervisor：Prof.LuJidongSou

2、thChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分类号：TQ17学校代号：10561学号：201521011678华南理工大学硕士学位论文水泥生料分解过程中碱金属释放的实验研究作者姓名：蔡琳指导教师姓名、职称：陆继东教授申请学位级别：工程硕士工程领域名称：动力工程论文形式：ꇶ产品研发ꇶ工程设计应用研究ꇶ工程/项目管理ꇶ调研报告研究方向：清洁能源转换及系统优化论文提交日期：2017年11月26日论文答辩日期：2018年3月11日学位授予单位：华南理工大学学位授

3、予日期：2018年3月11日答辩委员会成员：主席：梁德青委员：陆继东，刘金平，甘云华，李泽宇华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：2018年03月18日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的

4、规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许学位论文被查阅（除在保密期内的保密论文外）；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。本学位论文属于：□保密，（校保密委员会审定为涉密学位时间：年月日）于年月日解密后适用本授权书。不保密,同意在校园网上发布，供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览；同意将本人学位论文提交中国

5、学术期刊(光盘版)电子杂志社全文出版和编入CNKI《中国知识资源总库》，传播学位论文的全部或部分内容。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名：日期：2018.03.18指导教师签名：日期：2018.03.18作者联系电话：电子邮箱：联系地址(含邮编)：摘要中国已连续多年成为世界上最大的水泥生产国，水泥行业早已成为居火力发电之后的工业生产第二大CO2排放源，其采用氧燃烧富集CO2对水泥行业的碳减排有重大意义。而水泥生产过程中易挥发有害组分（硫、氯、碱金属）在窑炉内的循环富集是新型干法水泥生产过程中的特

6、有现象，其中碱金属的循环富集会带来一系列不利影响：碱金属的氧化物是水泥炉窑结皮的重要组成成分，碱金属量过高还会使高温液相黏度增大，致使熟料煅烧过程中结块；此外，碱金属会通过与生料中的Al2O3,SiO2,SiC等物质发生反应来损耗耐火材料，从而引起硅铝质耐火材料异常膨胀,热面剥落和严重侵蚀,大大缩减耐火材料的寿命；碱金属还会影响熟料的烧成质量，从而严重影响混凝土结构的耐久性。本文选用某水泥厂的生料为研究对象，通过管式炉结合J200LIBS一体机和自建激光台架进行了等温和非等温实验研究水泥生料分解时碱

7、金属的释放情况，系统的研究了分解气氛、分解温度对碱金属释放特性的影响，并结合实验结果深入分析了分解气氛及温度对碱金属释放影响的机理。在等温分解条件，20%O2~80%N2分解气氛下，水泥生料分解时碱金属的释放量随着分解温度的升高而增大，在850℃时Na、K的挥发率分别为52%和53%，而在1000℃时，则Na、K的挥发率为64%和71%。其原因首先是钾的化合物较钠的化合物易于挥发，其次不同的碱金属化合物的挥发温度不同，其中氯化物最易挥发、其次为碱金属的氢氧化物，最后为碱金属的硫化物。在20%O2~8

8、0%CO2气氛下，850℃下Na、K的挥发率分别为16.4%和43.7%，1000℃下为54%和60%。其原因为CO2分压的增大会对生料中石灰石分解时的传热、传质造成较大影响，从而影响其中的碱金属的受热释放，其次高CO2分压可能会促进生成碱金属的碳酸盐，而碱金属的碳酸盐不易挥发。水泥生料在非等温分解条件下碱金属的释放情况与等温分解条件下不同。在非等温分解条件下，通过能量计测量发现，在相同的加热功率下，在20%O2~80%N2气氛下的温度高于20%O2~80%CO2气氛