石灰煅燒的質量標準
石灰石的雜質
生石灰是由石灰石燒成的。石灰石的分子式的 CaCO3,在大氣壓下達到900℃以上就發生如下的反應:
一般往往認為,可以很容易地脫掉CO2,得到氧化鈣CaO,即生石灰。但 并非如此。原料石灰石是天然礦物,并不一定是純凈的物質。即使是近乎于 化學純的,有的也因晶粒粗大,加熱時粉化而用于煅燒石灰。還發現有這樣一 種石灰石,一經煅燒,就會因過燒嚴重(CaO 晶粒粗大)而達不到市場所要求的 質量。為了有效地利用天然石灰石,必須熟知石灰石的特性,從而采用適于其 特性的煅燒方法。因此要建設石灰煅燒工廠首先必須弄清楚的就是打算選用 的石灰石的特性。
作為原料,石灰石含有的雜質主要是SiO2、Al2O3、Fe2O3。供煉鋼用時,還 要求P、S 含量低;在制堿工業中關注的則是Mn、Cr、Ba、As 和重金屬等。這些 雜質的來源可以分為三大類:原料石灰石含有的;以泥土、砂粒的形態粘附在 石灰石表面上的;固體燃料、流體燃料中含有的。將這些來源簡單歸納為:
1、石灰石所含有害物SiO2、Al2O3、Fe2O3、NaO2、KO2、P、S;
2、石灰石以泥土、砂粒形態粘附的有害物:
SiO2、Al2O3、Fe2O3、NaO2、KO2、P、S;;3、固體燃料所含有害物:iO2、Al2O3、Fe2O3、NaO2、KO2、P、S;
4、液體燃料所含有害物:S。
在石灰煅燒中有害雜質是SiO2、Al2O3、Fe2O3、NaO2、KO2等。這些雜質從 比較低的溫度(900℃左右)就開始和燒成的石灰CaO發生反應,促進CaO顆粒間的融合,其結果導致顆粒間收縮,晶粒粗大化,反應生成物堵塞了生石灰表 面的細孔,使石灰反應性能下降。同時由于渣化作用,堵塞作為釋放脫除CO2 通路的細孔,造成帶芯的石灰。進而和數量相當大的燒成的石灰反應而結團, 形成結瘤,使石灰煅燒爐的爐況失常,石灰的品位惡化。
一般認為,渣化了的低熔點物質都是些復合鈣化合物,例如CS、C2S,CA,C4AF、C2AS、C2F 等等。
對石灰煅燒爐的產量、品位及功能表現出障礙的雜質,按占原料石灰石的 重量百分比來劃分,通常的判斷標準是:SiO2、Al2O3、Fe2O3的總量4-5%以上,或者NaO2、KO2的總量在 0.1-0.2%以上。但是,由于石灰煅燒爐的形式不 同,燃料的種類不同,所要求的煅燒度不同,上述的判斷標準也不同。
石灰石的結晶組織
根據聶金的石灰石煅燒加熱試驗,在分解點以下的900℃時,在石灰石結 晶基體內發生膨脹,并在高度結晶化了的石灰石中產生裂紋。據說還有幾種 非常大的晶粒,經加熱而崩潰成為粉末狀態。在該試驗中2.5mm 以下的晶粒 不發生裂紋。據此可以推測:晶粒長得愈大,并且含致密的方解石越多的石灰 石就越容易破碎或粉化。破碎和粉化會堵塞石灰煅燒爐的空隙,故增大了該 CO2 程度的互差,導致質量的惡化。甚至更進一步形成塊狀物,發生粉塵包層等事故,引起石灰成品率下降,造成 較嚴重的經濟損失。
不過,馬利根據市場上出售的43種石灰石的煅燒試驗研究,提出了如下假說:與最高加熱溫度和在該溫度的保持時間相比,加熱速度(包括預熱和煅 燒)對收縮、氣孔率和反應性的影響更大。因而,通過對煅燒方法的研究和選 擇適當的爐型,因粉化而不能使用或難以使用的石灰石也會逐漸產生利用價 值,所以不能簡單地下結論,而需要進行仔細研究。
按結晶的名稱與大小分類的例子列于表1-1。
Hedin 還做了晶粒大小和分解速度間關系的實驗。該實驗取15-20mm 的粒度均勻的七種石灰石,在100·CO2一個大氣壓下進行恒溫煅燒,并連續 測定了由于分解出CO2導致的減量。如圖1-1所示,CO2分解速度有很大的差別。
分解最差的1號和2號石灰石是致密而且結晶粗的石灰石,3 號也顯然是 結晶質石灰石,以上三種屬不易燒成的種類。5號和 6號是白亞質小結晶石 灰石。最易煅燒的 4號是含有機物的小結晶石灰石。這樣,結晶好的密度高 的石灰石,由于其結構致密、缺乏CO2 逸出的通道,導致CO2氣體難以發生轉 移。在這方面,晶粒小的石灰石晶間不嚴實,而且在含有機物的情況下,有機 物燃燒而形成多孔狀,CO2容易分離,也便于煅燒。
再有,岸等人在《回轉窯用石灰石評價的一個嘗試》中,將晶粒為2-3mm,, 石灰石的 A和晶粒為0.3-0.5mm 石灰石的B 進行了對比試驗,認為晶粒在 !,, 以下的石灰石作為回轉爐用原料更為適宜。他們根據表面洛氏硬度試驗 (表1-2)、高溫線膨脹試驗、原料石灰石的磨損試驗,燒成石灰的磨損試驗、燒成石灰的吸油率試驗等,認為結晶小的石灰石粉化和散裂少,容易分解,因 而,經煅燒而產生 CaO 的結晶也容易長大,形成晶粒大而結構緊密的石灰。
石灰石的粒度
在石灰石煅燒過程中,原料石灰石粒度的影響是非常大的。由于CO2 的分離是由石灰石表面向內部慢慢進行的,所以大粒徑石灰石比小粒徑的煅燒 要困難,需要的時間也長。
根據Boynton的研究結果,從大粒徑石灰石中釋放出CO2,因從結晶格子內部排出氣體,故必需有高的溫度產生高的CO2壓力。實際上,粒徑超過150mm的石灰石煅燒是非常困難的,而且這樣的高溫煅燒(125-1350℃),會 使石灰石表面過燒,收縮產生裂紋,在有雜質(SiO2、Al2O3 等)存在的時候還引 起渣化現象,CO2分離不完全,形成為生燒比例大的生灰。在煅燒粒度范圍很 寬的石灰石時也會發生同樣的情況,即若瞄準小粒度石灰石煅燒,大粒度生燒 的就多,反之,若瞄準大粒度的煅燒,小粒度的就過燒。
另外,Azbe認為,在一定溫度下煅燒時間與石灰石厚度的平方成正比, 80mm 石塊與 40mm的石塊相比,前者需要4倍于后者的煅燒時間。
還有,據村上和Wuhrer與Radermacher給出的公式,石灰石熱分解所需要 的時間也因石灰石粒度的差別而受到很大影響,該時間與粒度的(2~3)次方成正比,而且隨氣氛溫度而變化。一般認為,許多實際的石灰煅燒爐用的石灰 石最大粒徑與最小粒徑之比,都處在(2~3):1 的范圍之內。即對豎爐和回轉 窯煅燒用的石灰石粒徑來說,可從前者大致用的20-100mm,后者大致用的10-50mm 的粒度的范圍內,按上述的(2~3):1 來選定。例如:豎爐選40-90mm或20-60mm,回轉窯選 10-30mm,但對流化床煅燒爐而言,一般取 0.2-5mm,氣體煅燒爐則取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.
如果你不愿意學習和成長,沒人能幫助你;但如果你決意要學習和成長,也沒人能阻攔你。
熱工君:一切的一切都在于你與他人無關,就看你怎么想,就看你想怎么做,自救者天助也。
掃一掃
掃一掃