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石灰煅烧的质量标准

时间:2023-11-28 浏览:492次
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详细说明


石灰煅烧的质量标准

 
 


石灰石的杂质

  生石灰是由石灰石烧成的。石灰石的分子式的 CaCO3,在大气压下达到900℃以上就发生如下的反应:

  一般往往认为,可以很容易地脱掉CO2,得到氧化钙CaO,即生石灰。但 并非如此。原料石灰石是天然矿物,并不一定是纯净的物质。即使是近乎于 化学纯的,有的也因晶粒粗大,加热时粉化而用于煅烧石灰。还发现有这样一 种石灰石,一经煅烧,就会因过烧严重(CaO 晶粒粗大)而达不到市场所要求的 质量。为了有效地利用天然石灰石,必须熟知石灰石的特性,从而采用适于其 特性的煅烧方法。因此要建设石灰煅烧工厂首先必须弄清楚的就是打算选用 的石灰石的特性。 

  作为原料,石灰石含有的杂质主要是SiO2Al2O3Fe2O3。供炼钢用时,还 要求P、含量低;在制碱工业中关注的则是MnCrBaAs 和重金属等。这些 杂质的来源可以分为三大类:原料石灰石含有的;以泥土、砂粒的形态粘附在 石灰石表面上的;固体燃料、流体燃料中含有的。将这些来源简单归纳为:

1、石灰石所含有害物SiO2Al2O3Fe2O3NaO2、KO2、P、S; 

2、石灰石以泥土、砂粒形态粘附的有害物:

SiO2Al2O3Fe2O3NaO2、KO2、P、S3、固体燃料所含有害物:iO2Al2O3Fe2O3NaO2、KO2、P、S; 

4、液体燃料所含有害物:S

  在石灰煅烧中有害杂质是SiO2Al2O3Fe2O3NaO2、KO2等。这些杂质从 比较低的温度(900℃左右)就开始和烧成的石灰CaO发生反应,促进CaO颗粒间的融合,其结果导致颗粒间收缩,晶粒粗大化,反应生成物堵塞了生石灰表 面的细孔,使石灰反应性能下降。同时由于渣化作用,堵塞作为释放脱除CO2 通路的细孔,造成带芯的石灰。进而和数量相当大的烧成的石灰反应而结团, 形成结瘤,使石灰煅烧炉的炉况失常,石灰的品位恶化。 

  一般认为,渣化了的低熔点物质都是些复合钙化合物,例如CS、C2SCA,C4AFC2ASC2F 等等。 

  对石灰煅烧炉的产量、品位及功能表现出障碍的杂质,按占原料石灰石的 重量百分比来划分,通常的判断标准是:SiO2Al2O3Fe2O3的总量4-5%以上,或者NaO2、KO2的总量在 0.1-0.2%以上。但是,由于石灰煅烧炉的形式不 同,燃料的种类不同,所要求的煅烧度不同,上述的判断标准也不同。

石灰石的结晶组织

  根据聂金的石灰石煅烧加热试验,在分解点以下的900℃时,在石灰石结 晶基体内发生膨胀,并在高度结晶化了的石灰石中产生裂纹。据说还有几种 非常大的晶粒,经加热而崩溃成为粉末状态。在该试验中2.5mm 以下的晶粒 不发生裂纹。据此可以推测:晶粒长得愈大,并且含致密的方解石越多的石灰 石就越容易破碎或粉化。破碎和粉化会堵塞石灰煅烧炉的空隙,故增大了该 CO2 程度的互差,导致质量的恶化。甚至更进一步形成块状物,发生粉尘包层等事故,引起石灰成品率下降,造成 较严重的经济损失。 

  不过,马利根据市场上出售的43种石灰石的煅烧试验研究,提出了如下假说:与最高加热温度和在该温度的保持时间相比,加热速度(包括预热和煅 烧)对收缩、气孔率和反应性的影响更大。因而,通过对煅烧方法的研究和选 择适当的炉型,因粉化而不能使用或难以使用的石灰石也会逐渐产生利用价 值,所以不能简单地下结论,而需要进行仔细研究。 

  按结晶的名称与大小分类的例子列于表1-1。

   Hedin 还做了晶粒大小和分解速度间关系的实验。该实验取15-20mm 的粒度均匀的七种石灰石,在100·CO2一个大气压下进行恒温煅烧,并连续 测定了由于分解出CO2导致的减量。如图1-1所示,CO2分解速度有很大的差别。

  分解最差的1号和2号石灰石是致密而且结晶粗的石灰石,号也显然是 结晶质石灰石,以上三种属不易烧成的种类。5号和 6号是白亚质小结晶石 灰石。最易煅烧的 4号是含有机物的小结晶石灰石。这样,结晶好的密度高 的石灰石,由于其结构致密、缺乏CO2 逸出的通道,导致CO2气体难以发生转 移。在这方面,晶粒小的石灰石晶间不严实,而且在含有机物的情况下,有机 物燃烧而形成多孔状,CO2容易分离,也便于煅烧。 

  再有,岸等人在《回转窑用石灰石评价的一个尝试》中,将晶粒为2-3mm,, 石灰石的 A和晶粒为0.3-0.5mm 石灰石的B 进行了对比试验,认为晶粒在 !,, 以下的石灰石作为回转炉用原料更为适宜。他们根据表面洛氏硬度试验 (表1-2)、高温线膨胀试验、原料石灰石的磨损试验,烧成石灰的磨损试验、烧成石灰的吸油率试验等,认为结晶小的石灰石粉化和散裂少,容易分解,因 而,经煅烧而产生 CaO 的结晶也容易长大,形成晶粒大而结构紧密的石灰。

石灰石的粒度

  在石灰石煅烧过程中,原料石灰石粒度的影响是非常大的。由于CO2 分离是由石灰石表面向内部慢慢进行的,所以大粒径石灰石比小粒径的煅烧 要困难,需要的时间也长。 

  根据Boynton的研究结果,从大粒径石灰石中释放出CO2,因从结晶格子内部排出气体,故必需有高的温度产生高的CO2压力。实际上,粒径超过150mm的石灰石煅烧是非常困难的,而且这样的高温煅烧(125-1350℃),会 使石灰石表面过烧,收缩产生裂纹,在有杂质(SiO2Al2O3 等)存在的时候还引 起渣化现象,CO2分离不完全,形成为生烧比例大的生灰。在煅烧粒度范围很 宽的石灰石时也会发生同样的情况,即若瞄准小粒度石灰石煅烧,大粒度生烧 的就多,反之,若瞄准大粒度的煅烧,小粒度的就过烧。                   

  另外,Azbe认为,在一定温度下煅烧时间与石灰石厚度的平方成正比, 80mm 石块与 40mm的石块相比,前者需要4倍于后者的煅烧时间。 

  还有,据村上和Wuhrer与Radermacher给出的公式,石灰石热分解所需要 的时间也因石灰石粒度的差别而受到很大影响,该时间与粒度的(2~3)次方成正比,而且随气氛温度而变化。一般认为,许多实际的石灰煅烧炉用的石灰 石最大粒径与最小粒径之比,都处在(2~3:1 的范围之内。即对竖炉和回转 窑煅烧用的石灰石粒径来说,可从前者大致用的20-100mm,后者大致用的10-50mm 的粒度的范围内,按上述的2~3:1 来选定。例如:竖炉选40-90mm或20-60mm,回转窑选 10-30mm,但对流化床煅烧炉而言,一般取 0.2-5mm,气体煅烧炉则取0-0.2mm


每日一句

If you are not willing to learn and grow, no one can help you. But if you are determined to learn and grow, no one can stop you. 

如果你不愿意学习和成长,没人能帮助你;但如果你决意要学习和成长,也没人能阻拦你。


热工君:一切的一切都在于你与他人无关,就看你怎么想,就看你想怎么做,自救者天助也。




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