第二章 煅烧活性石灰的原料

一、原料选择要求

利用回转窑煅烧活性石灰的首要条件，是对原料的选择和使用。而根据选用的原料——石灰石的特性来确定煅烧设备和煅烧方式，是获得合格产品的重要保证。

用于生产活性石灰的原料，主要是碳酸盐类岩石，元素成份以CaCO₃为主，也就是我们通常所说的石灰石。

石灰石的种类很多，一般常见的有：粒状结晶石灰石、致密石灰石、多孔石灰石、土状石灰石、泥灰质石灰石、白垩、白云石、贝壳——石灰质河卵石等。

由于在活性石灰的主要化学成分中，对CaO（氧化钙）的含量有较高的要求，一般应达到90 %以上。同时，对S（硫） 、P（磷）等杂质的含量又有愈低愈好的要求。因此，对生产活性石灰的原料——石灰石的质量是有明确要求的。

在对石灰原料的选用或使用上，在众多品位的石灰石（CaCO₃ 碳酸钙）中，常以CaO（氧化钙）含量大于54 ％，SiO₂ （二氧化硅）、S (硫)、P (磷)、MgO (氧化镁)，Fe₂O₃ (三氧化二铁)、Al₂O₃ (三氧化二铝) 等杂质含量低值的石灰石作为煅烧活性石灰的原料。因为它是实现活性石灰产品所应具有的理化性质的首要保证，这一点是非常重要的。为了满足石灰产品的性质需要，长期以来，对生产冶金石灰或活性石灰主要原料的选择，多以致密石灰石为主，即普通石灰石。因为，致密石灰石的最大特点是表现在它所具有的致密细粒的结晶结构和质地硬度较小的特点，是煅烧活性石灰较为理想的原材料。

1、 石灰石的粒度

对石灰石的粒度要求，从煅烧的角度看，对CaCO₃（碳酸钙）加热的目的，是除去颗粒中所含的CO₂（二氧化碳）。

由于CO₂的分离是从石灰石的表面向其内部缓慢地进行的，这时，如果石灰石的颗粒过大，则传热分解过程便会很慢，CO₂的分离就会需要过高的温度来产生较高的分离压力。同时，也会延长CO₂的分离时间。

由于天然生成的石灰石层内具有多孔性和传热性能差等特点的存在，当温度达到1250～1350℃时，石灰石的表面会产生过烧，收缩并产生裂纹，使CO₂不能充分地分离。同时，高温亦能够使杂质渣化率增大。因此，对石灰石的粒度选择，对石灰煅烧的影响是非常大的。

从煅烧设备的角度看，根据选用的石灰石粒度，确定回转窑的煅烧系统结构，特别是竖式预热器。其基本内容包括：物料堆积状态、移动速度、冷热膨胀效果等对透气程度、传热、受热效率、分解率、产能及石灰最终煅烧结果的影响。

从产品使用的角度看，将石灰用于转炉炼钢的造渣剂时，钢的冶炼是在一定的温度范围内有时间上的要求的。这也就决定了石灰在与钢水进行反应并完成造渣时，也应具有时间上的要求。

总之，对石灰石粒度要求的首要条件是：应以满足用户对石灰产品粒度的需要为原则，结合考虑石灰石开采过程的成型率和可利用率，并能保持可长期的使用性为基础而进行的。

2、 石灰石的杂质

用于煅烧活性石灰的原料是石灰石CaCO₃（碳酸钙）。它是一种天然矿物质，纯CaCO₃的熔点为1339℃。它是以CaO（氧化钙）为主要成分和其它物质组成的，纯CaO的熔点为2550℃。但是，石灰石并非是纯净的物质，在它们的内部组织中，会含有各种各样的杂质成份。

石灰石中最常见的杂质有：（二氧化硅）SiO₂、（三氧化二铝）Al₂O₃、（氧化铁）Fe₂O₃、（碳酸镁）MgCO₃、（硫）S、（磷 ）P和（氧化钠）Na₂O、（氧化钾）K₂O。

石灰在用于炼钢时，对杂质成分要求注重的是S、P杂质的低值含量。而在制碱工业中，对石灰的杂质要求则在于Mn（锰）、Cr（铬）、Ba（钡）、As（砷）等和其他重金属指标。

任何一个种类的石灰石中都会含有不同种类和不同程度的杂质。这些杂质的来源按其分类有：

a、 石灰石本身存在的。

b、 物质形态粘附在石灰石表面的。

在石灰石中，对煅烧过程能够造成影响的有害杂质主要是：SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、Na₂O、K₂O等。它们在较低的温度（900℃左右）时，就能与CaO发生反应，造成CaO颗粒间的融合。使颗粒收缩，晶粒粗大，渣化率增大。它们是造成石灰在煅烧过程中，产生结圈结瘤的重要因素之一。

3、 石灰石的检验

石灰石质量的好坏，在很大程度上影响着活性石灰的最终烧成质量。因此，对选用的石灰石质量进行检验和分析是非常重要的。

其中，主要的检验方法是：化学分析试验法，即全分析法。

全分析法的主要检验内容包括：CaO、Mgo、灼碱、S、P、SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃和Na₂O、K₂O等指标的含量。

另外，对石灰石进行质量检验的其他方式还有，磨损试验、结晶组织观察试验、煅烧试验等。与此同时，对石灰石粒度的比例选择，矿物结构，硬度，耐磨度等物理性能也是原料选择的重要因素。

从石灰石的外观上看，石灰石的颜色也比较多。常见的有：灰色、灰黑色、灰白色、诸红色等。而在一般的认识当中，理化性能优良的石灰石，其外观颜色通常被视为以灰黑色为主。但是，在本质上，石灰石中钙含量的高低，与其外观的颜色是没有根本联系的。

原料开采后或入窑煅烧前，通常要经过水洗处理，目的是为了保证原料表面的清洁，减少杂质的存在。包裹在石灰石表面的泥土中，常存在着SiO₂、钾、钠的氧化物和其他多种杂质。SiO₂无论是对煅烧过程的石灰质量还是对稳定操作，都是有害的。包裹在石灰石杂质中钾、钠的氧化物虽然含量很小（<1%），但是，它们的氧化物或在生成为其它化合物时的熔点都特别低。是形成窑内结圈的原因之一。石灰石中所含的水分，对石灰的最终煅烧结果影响不大。控制水分的目的是为了稳定热效率。特别是在预热器内，防止因水分过多时产生相互粘结而引起蓬料。

而对原料水洗后的筛分目的，是为了获得所需的原料粒度。这些，都是为了煅烧出合格的活性石灰和利于煅烧操作的需要。

二、理化指标

       根据活性石灰产品和煅烧的需要，对原料的选择有基本性质的要求。其物理性质、化学成份按类别区分有如下要求：

1． 化学成份                                                

表五

2．物理性质

1） 粒度：

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

实际值：≤20 mm : 9.8 ％，

≥50 mm : 6.2 ％，

20 — 50 mm = 84 ％

2） 水份：

入窑前： ＜ 4 ％

3） 杂质：   ＜ 1 ％

3、石灰石与石灰消耗比例：

根据CaCO₃分解式，其CaO和CO₂含量为：

100      56    44

        CaCO₃ ＝ CaO + CO₂

100 ：  56

X    ：   1

            100 ÷ 56 ＝ 1.7857

根据计算，可以得出原石与成品消耗比例为： 1.785︰1

4、石灰石的化学成份组成：   ％

 根据原素组成：原子量：Ca＝40  O＝16   C＝12时

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

5．石灰石密度（比重）： 2.6 — 2.8 t / m³

石灰石颗粒堆积密度：1.3 — 1.6 t / m³

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