Comparative SO2 reactivity of CaO derived from CaCo3 and Ca(OH)2

Bruce, Kevin R.; Gullett, Brian K.; Beach, Laura O.

doi:10.1002/aic.690350104

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“…Second, in the present study we prepared our CaO by calcining Carrara marble at 1100°C for 16 h. There exists a substantial body of literature dealing with the effects of calcination temperature, starting carbonate material and grain size, and various other processes (e.g. sintering) on the nature of the final CaO product [13,14,41,46,112]. For example, the rate of hydration is slower for dead-burnt lime (calcined at [1600°C) than for ''normal'' CaO, prepared at\1200°C [43].…”

Section: Applicability To Casing Expansion and Suggestions For Futurementioning

confidence: 99%

Reaction-driven casing expansion: potential for wellbore leakage mitigation

2017

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It is generally challenging to predict the postabandonment behaviour and integrity of wellbores. Leakage is, moreover, difficult to mitigate, particularly between the steel casing and outer cement sheath. Radially expanding the casing with some form of internal plug, thereby closing annular voids and fractures around it, offers a possible solution to both issues. However, such expansion requires development of substantial internal stresses. Chemical reactions that involve a solid volume increase and produce a force of crystallisation (FoC), such as CaO hydration, offer obvious potential. However, while thermodynamically capable of producing stresses in the GPa range, the maximum stress obtainable by CaO hydration has not been validated or determined experimentally. Here, we report uniaxial compaction/expansion experiments performed in an oedometer-type apparatus on precompacted CaO powder, at 65°C and at atmospheric pore fluid pressure. Using this set-up, the FoC generated during CaO hydration could be measured directly. Our results show FoC-induced stresses reaching up to 153 MPa, with reaction stopping or slowing down before completion. Failure to achieve the GPa stresses predicted by theory is attributed to competition between FoC development and its inhibiting effect on reaction progress. Microstructural observations indicate that reaction-induced stresses shut down pathways for water into the sample, hampering ongoing reaction and limiting the magnitude of stress build-up to the values observed. The results nonetheless point the way to understanding the behaviour of such systems and to finding engineering solutions that may allow large controlled stresses and strains to be achieved in wellbore sealing operations in future.

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Section: Applicability To Casing Expansion and Suggestions For Futurementioning

confidence: 99%

Reaction-driven casing expansion: potential for wellbore leakage mitigation

2017

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“…Ž . and Bruce 1986 andBruce et al 1989 applied the limiting case of product layer diffusion control with the grain model to fit the CaO sulfation data. A number of researchers have modified the original grain model to account for structural changes either empirically or through theoretical considera-Ž .…”

Section: Modelingmentioning

confidence: 99%

Combined calcination, sintering and sulfation model for CaCo₃‐SO₂ reaction

et al. 1999

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“…Esta espécie é formada quando o calcário, após a calcinação, é exposto às condições ambientais de temperatura e umidade. 3,15,26 O segundo evento de perda de massa referente à perda de CO 2 , ou calcinação, ocorreu a partir de 640 °C. Nota-se também que na comparação das curvas TG da dolomita natural com a previamente calcinada na temperatura de 850 o C, as perdas de massa observadas foram de 31,2 e 16,9%, respectivamente.…”

Section: Emprego Da Análise Tg Na Avaliação Da Calcinação Das Amostrasunclassified

“…Os resultados obtidos são apresentados na Tabela 5 e as distribuições de diâmetros de poros na Figura 7. Observa-se que os resultados estão de acordo com o descrito na literatura, [3][4][5] principalmente com relação à área superficial BET. Assim, a metodologia de preparação de amostras proposta mostrou-se adequada para o estudo do processo de sulfatação interrompida, ou seja, com o aumento do tempo de sulfatação os poros das partículas da dolomita calcinada foram progressivamente bloqueados pelo produto CaSO 4 /MgSO 4 e a área superficial interna tornou-se inacessível.…”

Section: Proposta De Metodologia De Preparo Da Amostra Para O Estudo unclassified

“…2 Com a evolução do processo reativo, os poros das partículas de calcário calcinado são bloqueados pelo produto sulfatado, a área superficial interna torna-se inacessível e a efetividade da reação é então progressivamente reduzida ao longo do processo. [3][4][5] A mudança na estrutura morfológica durante a calcinação do calcário, que cria ou amplia os poros devido à liberação do dióxido de carbono (Equação 1), expõe maiores áreas superficiais para a reação de sulfatação (Equação 2).…”

Section: Introductionunclassified

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Metodologia para o estudo da porosidade de dolomita em ensaio de sulfatação interrompida

Ávila¹,

Crnkovic²,

Milioli³

2010

Quím. Nova

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Recebido em 15/1/10; aceito em 21/5/10; publicado na web em 1/9/10 METHODOLOGY FOR THE STUDY OF THE DOLOMITE POROSITY IN ESSAY OF INTERRUPTED SULFATION. The aim of this work is to propose a methodology to evaluate the evolution of the pore blockage of limestone during the sulfation reaction. The experiments were performed for a national limestone (dolomite) with average particle size of 545 μm in interrupted sulfation tests were conducted at seven different times and at three different temperatures of the process. The empirical data were obtained from porosimetry tests to establish BET surface area, volume and average size of pore and distribution of pore sizes of the sulfated samples. Thermogravimetric tests were performed to evaluate the preparation methodology of the samples used in the porosimetry tests.Keywords: sulfation; limestone; porosimetry. INTRODUÇÃONa queima de carvão mineral em reatores de leito fluidizado, sorventes calcários são largamente empregados na remoção de óxidos de enxofre (SO x ) dos gases emitidos no processo. Estes são injetados na própria câmara de combustão promovendo a remoção in loco no mesmo ambiente em que são formados. 1Quando o calcário, composto basicamente de carbonatos de cálcio e de magnésio (CaCO 3 /MgCO 3 ), é alimentado no combustor de leito fluidizado, ocorrem simultaneamente reações de calcinação e de sulfatação. A primeira etapa da reação é endotérmica, correspondendo à decomposição térmica do carbonato (Equação 1).Através desta reação (Equação 1), forma-se o calcário calcinado que possui uma porosidade muito maior do que a do calcário natural.Em um ambiente de combustão de carvão, os óxidos de cálcio e de magnésio reagem com o dióxido de enxofre (SO 2 ) liberado no processo, formando principalmente sulfatos de cálcio e de magnésio (CaSO 4 /MgSO 4 ) (Equação 2).Na sulfatação os gases reagentes penetram no interior da partícula do calcário encontrando a superfície do sólido contendo CaO/MgO e é nesta interface que ocorre a sulfatação.2 Com a evolução do processo reativo, os poros das partículas de calcário calcinado são bloqueados pelo produto sulfatado, a área superficial interna torna-se inacessível e a efetividade da reação é então progressivamente reduzida ao longo do processo. 3-5A mudança na estrutura morfológica durante a calcinação do calcário, que cria ou amplia os poros devido à liberação do dióxido de carbono (Equação 1), expõe maiores áreas superficiais para a reação de sulfatação (Equação 2).Segundo ). 6A estrutura física do calcário é um fator crítico no processo de sulfatação deste, sendo que a porosidade desempenha um papel fundamental na taxa de sulfatação. Para obtenção de altas taxas de conversão em CaSO 4 , uma porosidade adequada deve existir de forma que o produto da sulfatação seja formado. Entretanto, pouco se sabe a respeito da mudança da estrutura física do sorvente calcário com a evolução do processo de sulfatação. 9Devido às características do processo de sulfatação, algumas propriedades físicas dos calcários, tal como porosidade, distribui...

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Comparative SO₂ reactivity of CaO derived from CaCo₃ and Ca(OH)₂

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Reaction-driven casing expansion: potential for wellbore leakage mitigation

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Combined calcination, sintering and sulfation model for CaCo₃‐SO₂ reaction

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