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本文中配制了工业石灰石粉和化学分析纯二氧化硅试剂(石灰石和二氧化硅)以及化学分析纯碳酸钙试剂和工业砂岩粉(碳酸钙和砂岩)相混合的两种不同种类原料的试样块。通过阶跃升温方法进行煅烧,找到影响C2S生成反应的影响因素。通过MATLAB/Simulink建立的仿真差热综合模型,模拟出C2S生成反应温升曲线,并将其与实验中的得到的温升曲线进行对比。 通过实验,找到两种原料煅烧前所需的最佳预热时间和温度,然后进行了重复性实验。计算得出Φ8mm×16mm和Φ16mm×32mm两种规格试样块温升曲线峰值点的标准差分别为0.3772℃和2.176℃,温升波动幅度很小,反应很稳定,证明了实验的可靠性。 将得到的SiO2转化率进行比较:在同样的温度和物料种类条件下,Φ16mm×32mm规格试样块SiO2转化率分别只有Φ8mm×16mm规格试样块的0.858、0.835、0.854以及0.784;将大规格试样块的填装管换成规格为Φ16mm×26mm的不锈钢管,依旧在同样的温度和物料种类条件下,发现得到的二氧化硅转化率分别为Φ8mm×16mm规格试样块的1.147、1.029、1.392以及1.299倍,因此,在实验中必须注意到高温炉内温度梯度所造成的影响。 发现石灰石和二氧化硅种类大小两种规格的在1250℃下的最大温升分别为107.81℃和48.59℃,都大于碳酸钙和砂岩种类的106.76℃和24.82℃,在1200℃下的最大温升为101.58℃和45.28℃,同样都大于碳酸钙和砂岩种类的95.03℃和18.98℃。因此,石灰石和二氧化硅种类试样块的反应比碳酸钙和砂岩种类试样块更加剧烈,这是因为砂岩是工业砂岩粉,其中的二氧化硅结晶度很高,在受热时Si4+扩散的速度会比化学分析纯的二氧化硅慢很多,所以二氧化硅原料对C2S生成反应的影响远大于碳酸钙原料,Si4+的扩散速率在该固相反应中起主导作用,同时,也证明在固相反应中,反应最慢的环节才是控制整个固相反应反应速率的。 制作了Φ8mm×16mm、Φ16mm×32mm两种规格的石灰石和砂岩、碳酸钙和二氧化硅种类试样块进行煅烧。得到的温升曲线中,两种规格的碳酸钙和二氧化硅试样块的温升曲线都是最高的,石灰石和砂岩的温升曲线峰值则比碳酸钙和砂岩的只略低一些,石灰石和二氧化硅的峰值也很大,略低于碳酸钙和二氧化硅试样块,断定物料中钙组分对反应的影响虽然有,但非常微小,验证了硅组分主导反应这一观点。 通过MATLAB/Simulink进行仿真模拟,通过调试其中的参数,得到模拟的温升曲线,并与实验中的温升曲线进行对比,计算出Φ8mm×16mm的石灰石和二氧化硅以及碳酸钙和砂岩试样块在加热到1200℃和1250℃前的升温速率为56,63,33,35℃/min,将这四个升温速率引入到模型中并运行,得到的模拟温升曲线与实际结果相类似,验证模型模拟的科学性。