陈凤娇 乌海包钢矿业 内蒙古 016000
摘要:用扫描电镜研究了活性石灰的煅烧工艺、显微结构与活性的关系，研究了活性石灰的产生机理及影响活性的因素，并对活性石灰的杂质含量进行了测定，煅烧工艺及其它高温或保温时间使钙晶体完整，提高了石灰的活性
关键词:石灰石;煅烧处理工艺
石灰石是钢铁炼钢的主要使用渣土原料，其主要成分是氧化钙。石灰钢液是各种脱硫、脱磷、脱氧溶剂不可或或缺少的重要原料,为了有效提高石灰钢液的化学纯度,减少热量的损失,石灰必须具有较高的化学反应活性,快速受热熔化,迅速分解成渣的特性。石灰石在转炉内分解吸收热量,炼钢石灰一般采用轻烧后使用。活性是判断炉渣形成的重要指标,轻灰的活性与石灰的化学成分、石灰的岩性结构和煅烧工艺条件有关,其中岩石的化学成分和结构是影响煅烧石灰活性的内在条件,而焙烧条件是外部条件,不同的来源和开采条件影响了石灰的活性,导致石灰的化学成分不同,特别是矿物原料的组成和含量不同,对石灰的活性和后续使用有一定的影响,而矿化条件影响石灰的组成,石灰石颗粒的分布和大小影响石灰的活性。煅烧条件是石灰煅烧过程中应用的工艺条件,主要是煅烧温度，煅烧时间，升温速度，粒度，保温时间等。[1]通过研究煅烧时间、升温速率和粒度对这些条件的影响,根据需要调整煅烧工艺条件,以得到我们需要的产品,本文主要研究了外界条件对煅烧石灰活性的影响,为了解释相同条件下不同因素对煅烧石灰活性的影响,利用石灰石产品的结构研究了不同沉积物中煅烧石灰石的活性。[2]
一.实验选材
选取具有a、b、c三种不同煅烧来源的保温石灰,在加热电阻煅烧室中以5℃/min的煅烧速率进行加热,然后继续加热至达到合适的煅烧温度,在90min的保温煅料燃烧时间温度下,研究了950℃、1000℃、1050℃下对石灰石活性的直接影响,在1100℃、1150℃和1200℃煅烧条件下，研究了保温煅烧时间对轻灰和石灰活性的直接影响。保温时间分别为30分钟、60分钟、90分钟和120分钟。轻烧后,迅速冷却石灰，得到粒径小于10mm的颗粒状样品，每个样品移入水中蒸馏，以酚酞为指示剂，用电搅拌器搅拌至10min内红色消失。
二.结果分析与讨论
2.1煅烧温度对轻烧石灰活性度的影响
煅烧炉的温度对三个不同煅烧位置使用煅炉燃烧的保温石灰石的保温石灰活性浓度影响很大,保温煅烧时间为90min。三种石灰经轻烧后活性先升高后降低,a源石灰在1100℃时活性达到最大值,而B、C石灰在1150℃时活性达到最大值,两种石灰的活性略有不同,这取决于焙烧温度的变化。
2.2保温时间对轻烧石灰活性度的影响
在1050℃时的煅料燃烧90min,石灰石煅料燃烧轻微,活性高;在1100℃煅料燃烧时,煅烧时的温度和原料陈化煅烧时间对于青石灰的活性也都有很大量的影响,石灰石的煅烧首先分解氧化钙，发生再结晶和Cao晶体生长。传热对这两个过程都有影响,在这种情况下,保温时间短,中心温度达不到结焦温度,焦炭中的分解不完全。当石灰活性很低时,会导致不烧结。如果整个保温层的加热时间段被拖得趋于过长,cao晶体生长成氮氧化物的速度就可能会随之加快,可能形成较大的Cao晶粒,在1050℃和1100℃的煅烧温度下,石灰石的活性降低,石灰的活性不随煅烧时间而变化,但保持较高的活性,对保温时间不敏感,其活性变化快,对保温时间敏感,可选择较低的温度和较长的保温时间。石灰石煅烧产物的活性因原料产地不同而不同,根据保温时间的不同,应根据产地调整轻烧方式。
2.3原料粒度对轻烧石灰活性度的影响
三个产地大颗粒的煅烧活性较高,细煅烧产物的过氧化可能导致细煅烧产物活性降低,导致结晶颗粒数增加,气体强度l降低,煅烧温度和时间的变化会导致不同的结果。
2.4生产活性石灰的机理
石灰的活性与煅烧加工过程密切关联相关,石灰的活性矿物化学组成主要有无活性氧化钙和浓度相关活性氧化钙两种组成形式,它主要包括非活性氧化钙、活性相关氧化钙和非活性钙等组分,石灰的活性主要成分取决于活性和元素cao的综合含量。这个反应过程通常是一个比较复杂的化学物理和有机化学反应过程。当石灰石加热酶达到需要分解酶的温度后,会迅速发生酶的下一步分解反应
CaCO 3(s) =CaO (s)+ CO 2(g)+178.16 kJ
这是个吸热反应。首先破坏和分散碳酸钙粒子,然后通过加工生长Cao晶体。分解分散反应开始发生时,碳酸钙被迅速分解和分散,由于它是含有大量二氧化碳，氧化钙的晶体结构形成了半真空晶体结构并仍然保持多晶晶体结构,存在很多化学缺陷,但随着碳酸煅炉燃烧使用温度或保温使用时间的进一步提高,晶体缓慢而充分地再生发育,活性钙也被转化而成为活性较低的钙,降低了碳酸钙的活性。
2.5石灰石中有害杂质对石灰活性的影响
石灰石的物体形成通常都会伴随着一些杂质,如:asio2、al2o3、mgo、na2o等。另外,碱酸性金属中的氧化物盐也是非常有效的一种助燃热熔性溶剂,很容易受热形成白色玻璃相。这些加热熔融后的化合物可能会形成堵塞在生石灰粉体表面的孔隙,降低了生石灰加热反应的熔化能力;同时,通过加热阻断2号锅炉煤气的大量排放,对这些生石灰粉体进行高温烘烤,甚至以炭和炉渣的混合形式进行粘结,降低了生石灰的活性。
2.6煅烧工艺对石灰活性的影响
石灰石的锅炉煅炼燃烧石灰过程基本是从碳酸钙的晶体分解过程开始的,但随着晶体再结晶和氧化晶体的持续生长,这两个分解过程的煅烧进程速度都会因此受到很大影响,在这种煅烧情况下,如果保温持续时间短,中心点的caco3的晶体分解过程温度就基本达到了不到,而且中心caco3的晶体分解温度过程不完全,温度越高,温度梯度越大,中心点的温度也就越高,caco3分解过程速度越快;但晶粒生长氧化速率和晶体再结晶生长速率较高;在这种煅烧情况下,如果保温持续时间长的过长,cao晶体生长氧化速度较快,可能会直接形成较大的一个cao固体晶粒,因此在重新设计一套煅炼燃烧石灰工艺管理参数系统时会大大降低煅烧石灰的活性,需要重新设计一套相应的煅烧工艺参数系统,允许碳酸钙分解,氧化钙晶粒的生长再结晶和晶体长大均匀化地发展。减少酸性过氧化钙灰石晶体的生长,减少与其他化学杂质相互反应的发生可能性,从而大大提高氧化石灰的活性。
三.结论
由上述实验研究和分析可以得出如下结论。
（1）在一定的煅烧时间内,随着煅烧温度的升高,煅烧产物的活性随着煅烧温度的升高而增大,煅烧后的活性再次降低,达到最大活性。
（2）煅烧温度下的萃取时间对煅烧产物的活性有重要影响
（3）石灰石的粒度影响煅烧产物的活性
（4）微量营养素对煅烧产物活性的影响
（5）石灰石中钙的活性受晶体发育程度和杂质含量的影响较大
（6）当温度过高或保温时间过长时,氧化钙晶体整体长大,活性降低。
（7）实验中最佳煅烧方法为1150℃保温30分钟。
参考文献：
[1]唐亚新.近年影响钢铁石灰活性的主要因素研究分析[j].中国钢铁,2001,36(3):50~53.
[2]席勒.石灰[m].北京:中国建筑工业出版社,1981.
[3]宋玉芬.石灰的煅烧工艺及其结构对活性度的影响[J].中国石油和化工标准与质量,2019,39(12):212-213.
[4]冯小平,周晓东,谢峻林,张正文.石灰的煅烧工艺及其结构对活性度的影响[J].武汉理工大学学报,2004(07):28-30.