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SiO2、Al2O3、Fe2O3。供炼钢用时,还 要求P、S 含量低;在制碱工业中关注的则是Mn、Cr、Ba、As 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SiO2、Al2O3、Fe2O3、NaO2、KO2、P、S;
2、石灰石以泥土、砂粒形态粘附的有害物:
SiO2、Al2O3、Fe2O3、NaO2、KO2、P、S;;3、固体燃料所含有害物:iO2、Al2O3、Fe2O3、NaO2、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SiO2、Al2O3、Fe2O3、NaO2、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、C2S,CA,C4AF、C2AS、C2F 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:SiO2、Al2O3、Fe2O3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,3 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 的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(SiO2、Al2O3 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。。
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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