回轉窯煅燒冶金石灰工藝研究與實踐

摘要： 由原料、燃料條件、設備及生產(chǎn)實際確定合理的預熱溫度、煅燒溫度與煅燒時間得到有效CaO高、活性高的冶金石灰

關鍵詞：活性度；回轉窯；煅燒溫度；煅燒時間；預熱溫度

前言：隨著鋼鐵行業(yè)的不斷發(fā)展對作為轉爐煉鋼造渣劑的冶金石灰要求也越來越高，要求冶金石灰在保證有效CaO的前提下還必須具有很高的活性。提高冶金石灰的活性，可以減少煉鋼時石灰的用量、提高鋼水收得率、廢鋼比和爐襯壽命，做到快速造渣，少渣吹煉，減少吹煉噴濺，提高生產(chǎn)節(jié)奏等效果，這直接關系到企業(yè)的技術經(jīng)濟效益和節(jié)能降耗。

1. 生成冶金石灰的機理

石灰組成中有游離氧化鈣和結合氧化鈣，游離氧化鈣中又分活性氧化鈣和非活性氧化鈣。非活性氧化鈣在普通消解條件下，不能同水發(fā)生反應，但有可能轉化為活性氧化鈣(如磨細后)�；钚匝趸�鈣則是在普通消解條件下，能同水發(fā)生反應的那部分游離氧化鈣，結合氧化鈣是不可回復的，故不能稱為非活性氧化鈣。氧化鈣在石灰中存在形式可以用圖1.1表示。石灰的反應能力實際上可以看成是游離氧化鈣總量中活性氧化鈣的數(shù)量。石灰石的鍛燒是石灰石菱形晶格重新結晶轉化為石灰的立方晶格的變化過程。其變化所得晶體結構與形成新相晶核的速度和它的生長速度有關。當前者大于后者時，所得到的為細粒晶體，其活性氧化鈣分子數(shù)量多，具有高的表面能；反之，所得為低表面能的粗粒晶體，其活性氧化鈣分子數(shù)量少。在石灰石快速加熱鍛燒下，所得到的為細粒晶體結構的石灰，活性度就高；緩慢加熱鍛燒時，所得為粗晶體結構的石灰，活性就低 ^[1]。

2.燃料和燃燒設備及原料要求

2.1燃料和燃燒設備

根據(jù)所用窯型和生產(chǎn)實際情況的不同，生產(chǎn)冶金石灰常用的燃料有焦炭、煤、重油和各種煤氣。本廠采用的是轉爐煤氣和高爐煤氣混燒，轉爐煤氣和高爐煤氣作為燃料的優(yōu)點是燒出的石灰S含量比起其它燃料要低，窯內結圈現(xiàn)象較其它燃料要輕微；缺點是轉爐煤氣和高爐煤氣的主要成分為CO其發(fā)熱值較含碳氫化合物的燃料低，這在一定程度上制約了產(chǎn)量的進一步提高。

燃燒設備在實際生產(chǎn)中起到非常關鍵的作用。本廠采用的燃燒設備（及燒嘴）是一種煤氣與空氣預先不進行混合，二者在燃燒空間內邊混合邊燃燒的的設備，

此時燃燒速度受到混合速度的限制，燃燒緩慢且有明顯的火焰，此時燃燒產(chǎn)物與周圍物體之間所進行的熱交換屬于火焰輻射它比起單純的氣體輻射具有更強的輻射力^[4]。

對于本廠使用的煤氣燃燒過程其本上可以歸納為：煤氣與空氣的混合；將混合物加熱到著火溫度；煤氣中的可燃組分與空氣中的氧發(fā)生激烈的化學反應進行燃燒。在上述過程中，煤氣中的可燃組分與空氣中的氧在高溫下進行燃燒反應是非�？斓模�可以認為是在一瞬間完成的。將煤氣預熱到著火溫度在煤氣預熱室進行，唯有煤氣和空氣的混合過程是一種物理擴散過程，需要一定的時間，因此它是決定燃燒速度的主要因素。對比我廠的1#窯和2#窯的燒嘴可以看出1#的燃燒速度比2#更快、更充分，在煤氣條件基本一致的情況下考慮可能是燒嘴、管路差異、風煤的配比、壓力等方面造成的。

2.2原料要求

工業(yè)用石灰對石灰石的質量要求主要有兩個方面：一個是要求含碳酸鈣成分要高，一般要求要在97%以上，二是它的結構晶粒要小，因為晶粒小的石灰石晶間不嚴實，且在含有機物的情況下，有機物燃燒形成的多孔狀，CO₂容易分離，故便于煅燒，三是雜質少，特別是有害成分如二氧化硅，氧化鎂，氧化鋁，硫和磷等。

2.2.1粒度要求

在冶金石灰生產(chǎn)中，原料石灰石的粒度應控制在一定范圍。如果粒度差別大，小粒石灰石在短時間內就可完全分解，而大粒度的則需要較長時間。若大粒度的石灰石已完全分解，而小粒的因在煅燒區(qū)停留時間過長造成過燒而失去活性，反之大粒度的會形成夾心生燒而使活性度偏低。因此要求石灰石粒度盡可能均勻, 一般要求大小粒度之比不超過二分之一^[2]。表1為我廠與其它廠的對比：

表1 為幾個冶金廠石灰生產(chǎn)的統(tǒng)計

2.2.2成分條件

石灰石的主要成分是CaCO₃，還含有一定量的MgCO₃、 SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃ 等雜質。CaCO₃的含量表示石灰石的純度，它直接影響著石灰中CaO的含量，是決定石灰活性度的主要指標，因此CaCO₃的含量越高越好，生產(chǎn)中認為大于96%的石灰石較好。石灰石中的雜質是有害成分，煅燒過程中分別與CaO反應：

SiO₂ + 3CaO = 3CaO·SiO₂

Al₂O₃ + 3CaO = 3CaO·Al₂O ₃

2CaO + Fe₂O ₃ = 2CaO·Fe₂O ₃

Al₂O ₃ + Fe₂O ₃ + 4CaO =4CaO·Al₂O₃·Fe₂O ₃

生成的鹽類大部分熔點低，在煅燒帶常以液相存在,促進了CaO顆粒間的融合，使石灰結構緊縮，氣孔率下降，活性度較低。冶金石灰生產(chǎn)要求原料中雜質含量盡可能少，根據(jù)原料所含成分不同，國家統(tǒng)一把石灰石劃分為不同的等級，見表2。

表2 冶金石灰石工業(yè)標準（%）

3.工藝技術要求

3.1預熱溫度與操作負壓

本廠的預熱器屬于豎式預熱器。利用轉窯中廢氣溫度來預熱石灰石優(yōu)點是可以節(jié)約能源、降低成本；缺點是廢氣中有大量的粉塵可能夾雜到石灰石中影響預熱效果，廢氣溫度與鍛燒制度關系密切很難既達到理想的預熱溫度又達到理想的煅燒溫度，兩者間存在矛盾。

回轉窯的負壓操作有利于石灰石的快速分解同時對預熱溫度也有直接的影響，負壓的大小應該以窯中石灰石的量為主要標準而不要把其用作調整預熱溫度的主要手段。

3.2冶金石灰（活性石灰）煅燒特點

活性石灰，除要求原料（石灰石）化學成分和塊度合適外，還要有一定的煅燒制度，其煅燒特點：

(1) 鍛燒時，石灰石表面溫度不能超過1150℃，溫度過高，表面形成致密過燒層，使活性度降低。

(2) 供熱強度要合理，石灰石分解初期允許較大的供熱強度，可達10000～25000Kcal/m2。待基本分解完時，應逐漸降到<5000 Kcal/m2以保證石灰石晶粒細、活性高。

(3) 一旦分解結束，要立即降溫冷卻，以防石灰持續(xù)結晶致使晶粒過大，活性降低^[3]。

3.3煅燒溫度

煅燒溫度不僅決定了石灰石的分解反應速度，而且也影響石灰晶體粒度大小。如果溫度偏低，分解慢，在有效煅燒時間內石灰石不能完全分解，造成生燒，活性度偏低；溫度較高時，石灰石分解速度快，但隨著溫度的升高，CaO晶粒長大，體積密度增大，比表面積和氣孔率減小，使石灰反應能力下降，活性度降低。因此，生產(chǎn)要求煅燒溫度要控制在合適的范圍。不同的石灰石在理論上都存在一個理想的煅燒溫度，而在950～1150℃時，大部分石灰石都能燒成較高活性度的石灰。本廠在生產(chǎn)實踐中雙色溫度與CaO含量和石灰活性度的關系如下表：

由上表可以看出雙色溫度在1200℃的時候活性度最高，雙色溫度在1230℃，CaO含量高的時候石灰活性度反而低。在雙色溫度高、CaO含量高時CaO晶粒長大，體積密度增大，比表面積和氣孔率減小使活性降低；雙色溫度低時CaO含量降低使得石灰活性度降低。

3.4煅燒時間

生產(chǎn)中原料粒度和成分穩(wěn)定后，煅燒溫度一定,煅燒時間也就基本確定，不可偏差過大，否則，若煅燒時間過短，較大粒度的石灰石分解不完，反之，因煅燒時間過長，已完全分解的石灰在高溫下晶體長大，使體積密度增大，兩者都會引起石灰活性度降低。有關資料指出：同類石灰石在1093℃下煅燒2h所形成的氣孔表面積若在927℃下則需要煅燒8h^[3]�？梢�，煅燒時間與煅燒溫度相關。

3.5煅燒溫度與煅燒時間的關系

從理論上說，煅燒優(yōu)質石灰，應先根據(jù)石灰石質量，確定最佳煅燒溫度，而煅燒時間在煅燒溫度確定時也就一定了。實際生產(chǎn)中，根據(jù)需要，產(chǎn)量經(jīng)常波動，為了保證石灰質量的穩(wěn)定，應由產(chǎn)量確定煅燒時間，再由煅燒時間確定煅燒溫度，所以實際煅燒溫度不僅與理論最佳煅燒溫度有一定偏差，而且也應隨原料粒度，產(chǎn)量等的波動而變化，但原料粒度、產(chǎn)量等的波動應控制在一定的范圍內，否則，將影響正常操作，引起質量波動。

用本廠使用的石灰石在實驗室條件下做石灰石熱穩(wěn)定性實驗，實驗步驟：

石灰石水洗→烘干1小時→稱量→馬弗爐加熱→稱量→水化→烘干1小時→稱量

具體數(shù)據(jù)如下表：

由實驗得出的數(shù)據(jù)我們可以得出石灰石在加熱30分鐘的情況下只需1100℃—1150℃即可生產(chǎn)出合格石灰�？紤]到實際生產(chǎn)和實驗室條件的差異根據(jù)本廠生產(chǎn)實際經(jīng)驗在1170℃，保溫40分鐘，8小時產(chǎn)量170t的條件下即可生產(chǎn)出CaO含量在84%以上，活性度在350以上的石灰。

4.結論

（1） 加強對石灰石質量的監(jiān)督，降低入窯低熔點雜質量從而控制結圈和預熱室被堵現(xiàn)象，從而減少非計劃停機。

（2） 石灰石在實驗條件下800℃左右開始分解，預熱器連續(xù)出料且受熱不均預熱溫度應該適當提高，預熱時間變短（推速加快）也應該適當提高預熱溫度。

（3） 石灰的CaO含量和活性度之間存在一定的矛盾，在雙色溫度高、CaO含量高時CaO晶粒長大，體積密度增大，比表面積和氣孔率減小使活性降低；雙色溫度低時CaO含量降低使得石灰活性度降低。

（4） 煅燒活性石灰工藝制度為：在煅燒溫度為1170℃，保溫40分鐘，8小時產(chǎn)量170t，然后迅速冷卻，即可得到高活高CaO石灰。

參考文獻

[1] 唐亞新，影響石灰活性的因素分析[J].煉鋼，2001,17(3):50.

[2] 劉世洲, 詹慶林, 張樹勛等.冶金石灰[M].沈陽:東北工學院出版社,1992.

[3] 賈玉紅，生產(chǎn)優(yōu)質冶金石灰的條件[J].鋼鐵，2000,35(11):34-35.

[4] 姜金寧，硅酸鹽工業(yè)熱工過程及設備.冶金工業(yè)出版社 

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