第二章 煅燒活性石灰的原料

一、原料選擇要求

利用回轉(zhuǎn)窯煅燒活性石灰的首要條件，是對原料的選擇和使用。而根據(jù)選用的原料——石灰石的特性來確定煅燒設(shè)備和煅燒方式，是獲得合格產(chǎn)品的重要保證。

用于生產(chǎn)活性石灰的原料，主要是碳酸鹽類巖石，元素成份以CaCO₃為主，也就是我們通常所說的石灰石。

石灰石的種類很多，一般常見的有：粒狀結(jié)晶石灰石、致密石灰石、多孔石灰石、土狀石灰石、泥灰質(zhì)石灰石、白堊、白云石、貝殼——石灰質(zhì)河卵石等。

由于在活性石灰的主要化學(xué)成分中，對CaO（氧化鈣）的含量有較高的要求，一般應(yīng)達(dá)到90 %以上。同時，對S（硫） 、P（磷）等雜質(zhì)的含量又有愈低愈好的要求。因此，對生產(chǎn)活性石灰的原料——石灰石的質(zhì)量是有明確要求的。

在對石灰原料的選用或使用上，在眾多品位的石灰石（CaCO₃ 碳酸鈣）中，常以CaO（氧化鈣）含量大于54 ％，SiO₂ （二氧化硅）、S (硫)、P (磷)、MgO (氧化鎂)，Fe₂O₃ (三氧化二鐵)、Al₂O₃ (三氧化二鋁) 等雜質(zhì)含量低值的石灰石作為煅燒活性石灰的原料。因為它是實現(xiàn)活性石灰產(chǎn)品所應(yīng)具有的理化性質(zhì)的首要保證，這一點是非常重要的。為了滿足石灰產(chǎn)品的性質(zhì)需要，長期以來，對生產(chǎn)冶金石灰或活性石灰主要原料的選擇，多以致密石灰石為主，即普通石灰石。因為，致密石灰石的最大特點是表現(xiàn)在它所具有的致密細(xì)粒的結(jié)晶結(jié)構(gòu)和質(zhì)地硬度較小的特點，是煅燒活性石灰較為理想的原材料。

1、 石灰石的粒度

對石灰石的粒度要求，從煅燒的角度看，對CaCO₃（碳酸鈣）加熱的目的，是除去顆粒中所含的CO₂（二氧化碳）。

由于CO₂的分離是從石灰石的表面向其內(nèi)部緩慢地進(jìn)行的，這時，如果石灰石的顆粒過大，則傳熱分解過程便會很慢，CO₂的分離就會需要過高的溫度來產(chǎn)生較高的分離壓力。同時，也會延長CO₂的分離時間。

由于天然生成的石灰石層內(nèi)具有多孔性和傳熱性能差等特點的存在，當(dāng)溫度達(dá)到1250～1350℃時，石灰石的表面會產(chǎn)生過燒，收縮并產(chǎn)生裂紋，使CO₂不能充分地分離。同時，高溫亦能夠使雜質(zhì)渣化率增大。因此，對石灰石的粒度選擇，對石灰煅燒的影響是非常大的。

從煅燒設(shè)備的角度看，根據(jù)選用的石灰石粒度，確定回轉(zhuǎn)窯的煅燒系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，特別是豎式預(yù)熱器。其基本內(nèi)容包括：物料堆積狀態(tài)、移動速度、冷熱膨脹效果等對透氣程度、傳熱、受熱效率、分解率、產(chǎn)能及石灰最終煅燒結(jié)果的影響。

從產(chǎn)品使用的角度看，將石灰用于轉(zhuǎn)爐煉鋼的造渣劑時，鋼的冶煉是在一定的溫度范圍內(nèi)有時間上的要求的。這也就決定了石灰在與鋼水進(jìn)行反應(yīng)并完成造渣時，也應(yīng)具有時間上的要求。

總之，對石灰石粒度要求的首要條件是：應(yīng)以滿足用戶對石灰產(chǎn)品粒度的需要為原則，結(jié)合考慮石灰石開采過程的成型率和可利用率，并能保持可長期的使用性為基礎(chǔ)而進(jìn)行的。

2、 石灰石的雜質(zhì)

用于煅燒活性石灰的原料是石灰石CaCO₃（碳酸鈣）。它是一種天然礦物質(zhì)，純CaCO₃的熔點為1339℃。它是以CaO（氧化鈣）為主要成分和其它物質(zhì)組成的，純CaO的熔點為2550℃。但是，石灰石并非是純凈的物質(zhì)，在它們的內(nèi)部組織中，會含有各種各樣的雜質(zhì)成份。

石灰石中最常見的雜質(zhì)有：（二氧化硅）SiO₂、（三氧化二鋁）Al₂O₃、（氧化鐵）Fe₂O₃、（碳酸鎂）MgCO₃、（硫）S、（磷 ）P和（氧化鈉）Na₂O、（氧化鉀）K₂O。

石灰在用于煉鋼時，對雜質(zhì)成分要求注重的是S、P雜質(zhì)的低值含量。而在制堿工業(yè)中，對石灰的雜質(zhì)要求則在于Mn（錳）、Cr（鉻）、Ba（鋇）、As（砷）等和其他重金屬指標(biāo)。

任何一個種類的石灰石中都會含有不同種類和不同程度的雜質(zhì)。這些雜質(zhì)的來源按其分類有：

a、 石灰石本身存在的。

b、 物質(zhì)形態(tài)粘附在石灰石表面的。

在石灰石中，對煅燒過程能夠造成影響的有害雜質(zhì)主要是：SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、Na₂O、K₂O等。它們在較低的溫度（900℃左右）時，就能與CaO發(fā)生反應(yīng)，造成CaO顆粒間的融合。使顆粒收縮，晶粒粗大，渣化率增大。它們是造成石灰在煅燒過程中，產(chǎn)生結(jié)圈結(jié)瘤的重要因素之一。

3、 石灰石的檢驗

石灰石質(zhì)量的好壞，在很大程度上影響著活性石灰的最終燒成質(zhì)量。因此，對選用的石灰石質(zhì)量進(jìn)行檢驗和分析是非常重要的。

其中，主要的檢驗方法是：化學(xué)分析試驗法，即全分析法。

全分析法的主要檢驗內(nèi)容包括：CaO、Mgo、灼堿、S、P、SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃和Na₂O、K₂O等指標(biāo)的含量。

另外，對石灰石進(jìn)行質(zhì)量檢驗的其他方式還有，磨損試驗、結(jié)晶組織觀察試驗、煅燒試驗等。與此同時，對石灰石粒度的比例選擇，礦物結(jié)構(gòu)，硬度，耐磨度等物理性能也是原料選擇的重要因素。

從石灰石的外觀上看，石灰石的顏色也比較多。常見的有：灰色、灰黑色、灰白色、諸紅色等。而在一般的認(rèn)識當(dāng)中，理化性能優(yōu)良的石灰石，其外觀顏色通常被視為以灰黑色為主。但是，在本質(zhì)上，石灰石中鈣含量的高低，與其外觀的顏色是沒有根本聯(lián)系的。

原料開采后或入窯煅燒前，通常要經(jīng)過水洗處理，目的是為了保證原料表面的清潔，減少雜質(zhì)的存在。包裹在石灰石表面的泥土中，常存在著SiO₂、鉀、鈉的氧化物和其他多種雜質(zhì)。SiO₂無論是對煅燒過程的石灰質(zhì)量還是對穩(wěn)定操作，都是有害的。包裹在石灰石雜質(zhì)中鉀、鈉的氧化物雖然含量很�。�<1%），但是，它們的氧化物或在生成為其它化合物時的熔點都特別低。是形成窯內(nèi)結(jié)圈的原因之一。石灰石中所含的水分，對石灰的最終煅燒結(jié)果影響不大�？刂扑�分的目的是為了穩(wěn)定熱效率。特別是在預(yù)熱器內(nèi)，防止因水分過多時產(chǎn)生相互粘結(jié)而引起蓬料。

而對原料水洗后的篩分目的，是為了獲得所需的原料粒度。這些，都是為了煅燒出合格的活性石灰和利于煅燒操作的需要。

二、理化指標(biāo)

       根據(jù)活性石灰產(chǎn)品和煅燒的需要，對原料的選擇有基本性質(zhì)的要求。其物理性質(zhì)、化學(xué)成份按類別區(qū)分有如下要求：

1． 化學(xué)成份                                                

表五

2．物理性質(zhì)

1） 粒度：

要求值：20 — 50mm，其中：≤ 20mm 和 ≥ 50mm均 ≯ 10 ％

實際值：≤20 mm : 9.8 ％，

≥50 mm : 6.2 ％，

20 — 50 mm = 84 ％

2） 水份：

入窯前： ＜ 4 ％

3） 雜質(zhì)：   ＜ 1 ％

3、石灰石與石灰消耗比例：

根據(jù)CaCO₃分解式，其CaO和CO₂含量為：

100      56    44

        CaCO₃ ＝ CaO + CO₂

100 ：  56

X    ：   1

            100 ÷ 56 ＝ 1.7857

根據(jù)計算，可以得出原石與成品消耗比例為： 1.785︰1

4、石灰石的化學(xué)成份組成：   ％

 根據(jù)原素組成：原子量：Ca＝40  O＝16   C＝12時

      若：CaCO₃ = 100時   其中：CaO = 56   CO₂ = 44

5．石灰石密度（比重）： 2.6 — 2.8 t / m³

石灰石顆粒堆積密度：1.3 — 1.6 t / m³

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