Unit thermal decomposition time of limestone vs. limestone origin and dimensions of cylindrical samples undergoing calcination

• Autorzy: Lech R. , Szeląg H. , Szostak P.

Warianty tytułu

Jednostkowy czas rozkładu termicznego kamienia wapiennego w funkcji jego pochodzenia i rozmiaru kalcynowanych próbek cylindrycznych

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

With today’s requirements for increased productivity imposed by all customers, a good understanding of the limestone calcination process is very important. There are several process variables that are crucial in optimization of the limestone calcination. This paper is addressing the impact of a size of the calcined pieces, and a quality of the limestone (purity and homogeneity) on the unit thermal decomposition time. It is shown that the thermal decomposition rate of various limestones is statistically different depending on the limestone origin, affecting heterogeneity of physicochemical properties of heated samples, and their dimensions. A decrease of unit thermal decomposition time values, scaled with the unit initial sample mass, with increased dimension of a cylindrical sample placed in a cylindrical heating chamber with constant dimensions is also documented in the paper. Moreover, the coefficient of variation of the unit thermal decomposition time of the limestone samples depends on the properties of calcined limestone and the conditions of calcination determined first of all by radiation heat transfer between heating chamber walls and the sample surface, and secondly by carbon dioxide transport from the reaction surface to the heating chamber filled with a gaseous mixture.

PL

W kontekście obecnych wymagań zwiększonej produktywności narzuconej przez klientów bardzo ważne jest dobre zrozumienie procesu kalcynacji wapienia. Jest kilka zmiennych procesu, które są kluczowe dla optymalizacji kalcynacji wapienia. Artykuł niniejszy odnosi się do wpływu rozmiaru kalcynowanych kawałków i jakości wapienia (czystość i jednorodność) na jednostkowy czas rozkładu termicznego. Pokazano, że szybkość rozkładu termicznego różnych wapieni jest statystycznie różna zależnie od pochodzenia wapienia, które oddziałuje na jednorodność właściwości fizykochemicznych ogrzewanych próbek, a także od ich wymiarów. Udokumentowano spadek wartości jednostkowego czasu rozkładu termicznego, liczonego na jednostkę masy, wraz ze wzrostem wymiaru cylindrycznej próbki umieszczonej w cylindrycznej komorze ogrzewania o stałych rozmiarach. Poza tym współczynnik zmienności jednostkowego czasu rozkładu próbek wapienia zależy od jego właściwości i warunków kalcynacji, określonych przede wszystkim przez przekazywanie ciepła drogą promieniowania pomiędzy ścianami komory ogrzewania i powierzchnią próbki, a także przez transport dwutlenku węgla od powierzchni reakcji do komory ogrzewania wypełnionej gazową mieszaniną.

Słowa kluczowe

EN

limestone; thermal decomposition; lime; calcined sample dimension

PL

wapień; rozkład termiczny; wapno; rozmiar kalcynowanej próbki

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2018
• Tom: T. 70, nr 1
• Strony: 13--19
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Lech R.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Materials Science and Ceramics, al. A. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Polska

autor

Szeląg H.

• Institute of Ceramics and Building Materials, Glass and Building Materials Division in Cracow, ul. Cementowa 8, 31-983 Kraków, Polska

autor

Szostak P.

• Institute of Ceramics and Building Materials, Glass and Building Materials Division in Cracow, ul. Cementowa 8, 31-983 Kraków, Polska

Bibliografia

• 1. Stanmore, B. R., Gilot, P.: Review – calcination and carbonation of limestones during thermal cycling for CO2 sequestration, Fuel Process. Techn., 86, (2005), 1707-1743.
• 2. Lech, R.: Thermal Decomposition of Limestone: Part 1 - Influence of Properties on Calcination Time, Silicates Industriels, 71, 7-8, (2006), 103-109.
• 3. Lech, R.: Model matematyczny dysocjacji termicznej kulistego ziarna wapienia z uwzględnieniem skurczu.Cz.1 Układ równań modelu, CWB, 5, (2011), 257-269.
• 4. Piringer, H.: Prozessoptimierungen bei Maerz-Kalköfen, ZKG International, 58, 1, (2005), 41-48.
• 5. Lech, R., Wodnicka, K., Pędzich, Z.: Effect of the limestone fabric on the fabric development in burnt lime (Part 1), ZKG International, 06/07, (2009), 94-101.
• 6. Lech, R., Wodnicka, K., Pędzich, Z.: Effect of the limestone fabric on the fabric development in burnt lime (Part 2); ZKG International, 8, (2009), 63-72.
• 7. Lech, R.: Sposób analizy termicznej i aparat do analizy termicznej, UP RP P–395 201-B,1(2011).
• 8. Evaluation of measurement data — Guide to the expression of uncertainty in measurement, First edition September 2008, JCGM 2008, 23.
• 9. Shapiro, S. S., Wilk, M. B.: An analysis of variance test for normality (complete samples), Biometrika, 52, (3–4), (1965), 591-611.
• 10. Mason, R. L., Gunst, R. F., Hess, J. L.: Statistical design and analysis of experiments with applications to engineering and science, sec. ed., John Wiley & Sons, Inc., (2003), 630-634, 716.
• 11. R Core Team: R: A language and environment for statistical computing, R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria, (2015). URL http://www.R-project.org/.
• 12. Bennett, B. M.: On an approximate test for homogeneity of coefficients of variation, in: Ziegler, W. J. (ed.), Contribution to Applied Statistics, Springer Basel AG, (1976), 169-171.
• 13. Hottel, H. C.: Radiant-Heat Transmission in McAdams W. H. (1954), Heat Transmission, McGraw-Hill Book Company Inc., New York, 63.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).