石灰石作为一种不可再生资源，在很多行业都有着举足轻重的地位。水泥和钢铁两大产业每年就要消耗大量的石灰石资源，相关研究表明我国现有储量只能维持26年，然而在石灰石开采环节中会废弃大量粒径在25mm以下的废碴，而在石灰生产环节中，也因为各种窑型无法有效利用粒径在10mm以下的石灰石，使得数量巨大的石灰石被废弃。鉴于此，本文以粒径为10mm以下的石灰石为对象，通过热重实验研究了石灰石的分解机理，通过静态煅烧与流态化煅烧实验研究了各因素对产物特性的影响，同时还探索了流态化煅烧工艺的可行性，对石灰石的资源化利用有重要的意义。首先，采用热重分析仪研究了五种不同粒径石灰石的热分解过程。石灰石粒径分布在0.5~10mm之间，温度在900~1050℃之间。结果表明，粒径越小，温度越高，石灰石分解速率越快，而且粒径和煅烧温度对石灰石热分解机理也有明显的影响，粒径小、温度高时，煅烧反应符合随机成核和随后生长机理模型，粒径大、温度低时，反应符合相界面反应机理；而当粒径为0.5~1mm时，反应活化能很小，随着粒径的增大，反应活化能有所增加，而在1~5mm范围内活化能变化不大，但随粒径继续增大(5~10mm)，活化能增大了一倍。通过石灰石煅烧反应的动力学模拟发现，温度越高，模拟反应曲线与实际反应曲线之间的差别会越小，反应机理越接近随机成核模型；对于5~10mm的石灰石，在900℃煅烧条件下，在分解最初期应该符合随机成核和随后生长模型，随后会变成相边界模型。然后，利用马弗炉对粒径为0.5~10mm的石灰石样品进行静态煅烧，分析了煅烧温度、煅烧时间、粒径对煅烧产物活性的影响。结果表明：煅烧温度和煅烧时间对石灰活性都有影响。煅烧温度低，时间短，石灰石煅烧不完全，活性差；温度高，时间长，石灰石又容易过烧，活性依然不高，且温度越高，过烧出现的越快；石灰石样品在950℃下煅烧60min得到的产物活性最佳；石灰石粒径对煅烧产物活性有影响，石灰活性并未随着粒径增大而呈现单一趋势，大致都是先增大后减小，本实验中石灰活性最佳的粒径为2~3mm。同时利用自动气体吸附分析仪对13种工况下得到的产物样品进行了N2吸附脱附实验，从而得到各种产物的表面孔隙结构特征，分析了煅烧温度、煅烧时间及粒径对孔比表面积和孔容积的影响，并且探索了孔结构与产物活性度之间的关系。结果表明：随着温度升高、粒径增大、煅烧时间增长，产物的吸附孔容积与孔比表面积分布明显降低；产物活性与比表面积及孔容积并非成线性增长关系，而是随着比表面积的增大，产物活性先增加后减小；随着孔容积的增加，产物活性先增加后减小，之后又有上升趋势；产物活性不是由孔结构这个单一因子决定的。接着，利用流化床台架，研究了小粒径（0.5~1mm）石灰石的流态化煅烧特性，分析煅烧温度对煅烧产物活性的影响，并且比较了流态化煅烧与静态煅烧的差别。结果表明：随着温度的升高，得到最佳产物活性的煅烧时间会缩短，在此时间之后，继续煅烧产物活性会下降。相比静态煅烧，流态化煅烧不仅提高了石灰石分解的速率，也提高了产物烧结的速率，同时能够在短时间内得到高活性的石灰，在本实验中，石灰石在1050℃下，流态化煅烧3min得到的产物活性为338ml。最后，利用冷态流化实验装置对粒径为5~10mm的石灰石进行了流化实验，发现实验过程中床内石灰石可以稳定均匀流化，并且测得临界流化风速为3.8m/s。结合超高温烟气发生技术以及上述实验结果，提出了一种流化床高温快速煅烧活性石灰的新工艺。