我国是世界上最大的水泥生产和消费国,污染物排放仅次于电力生产与运输业,在环保要求进一步提高的今天,新型干法水泥生产线需要进一步优化,提升产量的同时,降低能耗与污染物排放。优化过程中需要对分解炉内反应过程进行研究,目前大部分针对分解炉内反应的研究在于基于不同平台,对碳酸钙和生料的分解反应进行研究,得到温度、压力、气氛等各种因素对反应的影响,得到不同条件下反应的动力学特征。但是分解炉内的反应动力学模型及参数,受到炉膛内反应条件限制,学者还未达到共识。本文采用的多气氛竖直管式高温煅烧实验平台,炉膛保持恒温,样品在推入炉膛时快速升温至预设温度,反应气氛可控,可模拟实际生产过程中物料进入炉膛的过程,电子天平可以在线测量样品失重情况并记录。通过实验研究,可以获得在确定反应气氛和温度下,样品高温煅烧质量随时间的变化,确定完全反应时间和反应速率,进而获得反应的动力学特性及参数。对煅烧产物进行氮吸附BET测试,获得不同反应条件下产物的孔径和比表面积,进而获得产物活性随反应条件的变化规律,对工程应用具有指导意义。通过对碳酸钙、石灰石和不同比例煤粉和碳酸钙混合物进行高温煅烧实验,获得了反应在分解炉运行范围内随温度的变化规律,温度升高都有利于反应正向进行,缩短完全反应时间,但是石灰石可以在较低温度下分解。对于煤粉与碳酸钙的混合物,在较低温度区间温度对反应速率影响较大,随着混合物中碳酸钙比例增加,混合物对温度变化更加敏感。通过对不同温度下的煅烧产物进行氮吸附BET分析,获得950℃为最佳反应温度。通过对碳酸钙与石灰石在分解炉气氛(25%CO2/75%N2)和纯N2气氛下进行实验,获得碳酸钙的分解符合三维随机成核和随后生长模型,石灰石的分解符合二维随机成核和随后生长模型。反应气氛为25%CO2/75%N2与100%N2时,碳酸钙分解反应的表观活化能E分别为207.7 kJ/mol和203.8 kJ/mol。石灰石分解反应的表观活化能E分别为208.2 kJ/mol和199.3 kJ/mol。CO2对碳酸钙和石灰石的分解反应存在一定抑制作用,石灰石相较于碳酸钙分析纯在同样气氛中反应活化能较低,更容易发生分解反应。通过对不同煤粉比混合物在空气气氛下进行煅烧实验,得到不同煤粉比下,混合物的反应动力学模型发生变化。当煤粉比为1:1和1:3时,反应机制符合二位相界面模型(R2),煤粉比为1:5和1:7时,反应机制在二位相界面模型(R2)与二维随机成核后增长模型(A2)之间,当煤粉比为1:9和1:11时,反应机制符合二维随机成核后增长模型(A2)。并且通过后续计算,获得各个煤粉比下的表观活化能,不仅证明分解炉生产运行过程中应到控制合理煤粉比,节能的同时提高产物活性,也为后期模拟分解炉计算提供数据支撑。