Transport properties of porous lime and their influence on the decomposition of porous compacts of calcium carbonate

https://doi.org/10.1016/0009-2509(70)85038-2Get rights and content

Abstract

Special experimental techniques have been developed to measure the thermal conductivity of porous lime and the diffusion coefficient of carbon dioxide through it. Measurements have been made on lime whose porosity varied in the range 0·45 < ϵ < 0·8, and the results have shown that the diffusion process is Knudsen diffusion, a conclusion which is compatable with previous measurements of the specific surface of porous lime. The results have been used to confirm that the decomposition of calcium carbonate is controlled by heat and mass transfer. The decomposition rate can be predicted accurately using a heat and mass transfer model which assumes the reaction to occur on a receding interface and that chemical processes on this interface play no part in controlling the rate. These predictions are accurate even when the porosity of the original carbonate is as high as 0·66.

Résumé

Des techniques expérimentales spéciales ont été mises au point pour mesurer la conductivité thermique de la chaux poreuse et le coefficient de diffusion de l'acide carbonique à travers la chaux. Des mesures ont été effectuées sur la chaux dont la porosité variait dans la gamme de 0,45 < ϵ < 0,8, et les résultats ont montré que le processus de diffusion est la diffusion de Knudsen, conclusion qui est compatible avec les mesures antérieures de la surface spécifique de la chaux poreuse. Les résultats ont été utilisés pour confirmer que la décomposition du carbonate de calcium est contrôlée par le transfert de chaleur et de masse. On peut prévoir le taux de décomposition en employant un modèle de transfert de chaleur et de masse qui suppose que la réaction se produit sur une interface en retrait et que les processus chimiques sur cette interface ne jouent aucun rôle dans le contrôle de ce taux. Ces prévisions sont exactes même lorsque la porosité du carbonate original est aussi élevée que 0,66.

Zusammenfassung

Es sind Versuchsmethoden entwickelt worden um die Wärmeleitfähigkeit von porösem Kalk und den Diffusionskoeffizienten von Kohlendioxyd durch denselben zu messen. Es wurden Messungen an Kalk durchgeführt dessen Porosität innerhalb des Bereiches 0,45 < ϵ < 0,8 schwankte, und die Ergebnisse deuten darauf hin, dass es sich um Knudsensche Diffusion handelt, wobei diese Folgerung mit früheren Messungen der spezifischen Oberfläche von porösem Kalk im Einklang steht. Die Ergebnisse wurden dazu verwendet um zu bestätigen, dass die Zersetzung von Calciumkarbonat durch Wärmeund Stoffübertragung gesteuert wird. Die Zersetzungsgeschwindigkeit kann eindeutig durch Verwendung eines Wärme- und Stoffübertragungmodells vorausgesagt werden, das auf der Annahme beruht, dass die Reaktion auf einer zurückweichenden Grenzschicht stattfindet, und dass die chemischen Vorgänge auf dieser Grenzschicht nicht an der Steuerung der Geschwindigkeit beteiligt sind. Die Vorhersagen sind zutreffend, auch wenn die Porosität des ursprünglichen Karbonates eine Höhe bis zu 0,66 hat.

References (13)

  • A.W.D. Hills

    Chem. Engng. Sci.

    (1968)
  • J.A. Murray et al.

    Proc. Am. Soc. test. Mater

    (1950)
  • A. Paulin
    (1968)
  • P.N. Rowe et al.

    Trans. Instn chem. Engrs

    (1965)
  • C.N. Satterfield et al.
  • V.J. Azbe

    Rock. Prod. Stone Edn.

    (1944)
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Cited by (0)

1

Athlone Scholar, John Percy Research Group in Process Metallurgy.

3

Assistant Professor.

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