本文基于富氧燃烧与钙基吸收剂循环煅烧/碳酸化法相结合法捕集CO₂技术在水泥工业中的应用，系统研究了高CO₂浓度气氛下（CO₂浓度≥30%），在堆积态和模拟悬浮态下石灰石的热分解和活性CaO的碳酸化反应动力学。研究结果表明：在堆积态和模拟悬浮态下，石灰石热分解反应的机理模型均为随机成核和随后生长模型，但CO₂浓度不同，其对应的反应级数不同，反应级数的变化范围为2/5～3/4；CO₂浓度越高，石灰石热分解反应的活化能E和指前因子lnA越高，活化能E的范围为958.28²556.10kJ/mol，指前因子lnA的范围为103.67²42.44。此外，堆积态下石灰石热分解反应的活化能与气氛中的CO₂浓度呈指数增加关系：E_α→0=655.19e^1.4CCO₂。在堆积态和模拟悬浮态下，不同CO₂浓度气氛条件中，CaO的碳酸化反应化学控制段的反应机理模型均为随机成核和随后生长模型，反应活化能E为86.77¹87.46kJ/mol，反应指前因子lnA为5.9¹9.94；扩散控制段的反应模型为相边界反应收缩球体模型，反应活化能E为138.70²75.44kJ/mol，反应指前因子lnA为10.29²7.56；CO₂浓度越高，CaO碳酸化反应的活化能越低。石灰石中含有一定量白云石有助于其分解反应和分解产物CaO碳酸化反应的进行；石灰石颗粒粒径越小其分解反应和分解产物CaO碳酸化反应所需的活化能和反应指前因子lnA越小。在相同CO₂浓度气氛条件下，模拟悬浮态中，石灰石的热分解反应和CaO碳酸化反应的活化能E和指前因子lnA均小于堆积态下石灰石热分解反应和CaO碳酸化反应的活化能和指前因子。