影响活性石灰品质因素分析与控制

　　【摘　要】本文介绍了在生产优质冶金石灰过程中，石料理化性质、燃料组分、窑体工艺参数等因素对生产高品质冶金石灰的影响，为生产高品质冶金石灰提供了一定的参考。

　　【关键词】冶金石灰;石灰石;工艺参数

　　冶金用活性石灰是一种密度小、结晶细、比表面积大、反应性强，含硫、磷等有害杂质少的优质轻烧石灰。它在炼钢过程中熔解速度快、造渣能力强，较普通石灰缩短了转炉吹氧时间，提高了钢水收得率;减少了辅料用量;有利于除去钢水中的硫、磷等有害杂质和提高转炉炉衬寿命。

　　矿业分公司拥有500D/T,600D/T麦尔兹双膛石灰窑各两座，在生产实践过程中，我们理论与实际相结合，不断摸索，为煅烧优质冶金石灰找到适合自身且行之有效的控制手段。本文分析了石灰石理化性质、燃料组分、窑体工艺参数等因素对煅烧优质石灰的影响。

　　一 、影响因素分析

　　1.石灰石杂质

　　石灰石中的杂质一般指的是SiO2、Al2O3、Fe2O3、K2O、Na2O、P、S等。在煅烧过程中这些有害杂质在较低温度下(900℃左右)就开始与烧成的石灰发生反应,生成易熔的硅酸盐、铝酸盐和铁酸盐等复杂化合物，促使CaO颗粒间的融合,导致颗粒间收缩，结晶粗大化,反应生成物堵塞了石灰表面细孔,使石灰反应性下降。同时石灰石中由于渣化作用，堵塞了释放脱除CO2气体的细孔,造成石灰的生烧。更主要的是,这些熔融化合物和烧成石灰发生反应,粘结在一起,使石灰窑窑况恶化,石灰品质下降。

　　冶金石灰中P、S含量增加会降低其有效CaO含量,增加吨钢石灰消耗,降低对钢水的脱硫能力,影响钢水质量。降低石灰中的P、S含量是降低石灰消耗,提高炉衬寿命,提高钢水质量,保证冶炼顺利进行的重要措施之一。

　　2.石灰石粒径

　　石灰石在煅烧分解过程中，CO2的分离是从石灰石表面向内部缓慢进行的，随着粒径增大，从晶格中释放出CO2气体就需要更高的温度来产生更高的分解压力。因此煅烧大粒径石灰石所需时间更长，温度更高。在煅烧过程中容易导致大粒径石灰石表面过烧，石灰石内部CO2分解不完全，造成生烧。 粒径过小的石灰石空隙率较小，会导致窑炉内部气流阻力增大，影响气流流动、热量分布、加大设备负荷、影响生产。 粒径范围过大的石灰石在生产中不易控制，以小粒径为煅烧目标，大粒径石灰石就会造成生烧;以大粒径为煅烧目标，小粒径石灰石就会造成过烧。外形不规则的石灰石过多，在生产过程中会导致窑炉气流、热量分布不均匀，严重时会造成窑炉内部局部过烧或生烧，影响产品质量。

　　在生产中根据窑炉类型特点确定合适的原料粒度，尽可能缩小粒度范围，减少使用形状不规则的石料。

　　3.石灰石机械强度

　　选择石灰石时，除化学成分满足要求外，还应以选择结构致密、硬度较大、具有一定机械强度的石灰石为宜。 结构松散、硬度较小、机械强度弱的石灰石，在窑炉内煅烧时由于挤压、碰撞易碎裂，产生碎块、粉尘，影响窑炉的气流分布，导致热分布不均匀，严重时引起窑通道堵塞，石灰品质下降。

　　二、燃料

　　矿业分公司4座麦尔兹窑以焦炉煤气为燃料煅烧活性石灰。焦炉煤气主要的可燃成分有H2、CO和其他气态碳氢化合物CmHn以及H2S。不可燃成分有CO2、N2、O2 。除此之外，在气体燃料中还含有水蒸汽，焦油蒸汽和粉尘固体微粒。

　　焦炉中的H2S燃烧会增加活性石灰中S的含量，S含量增加会降低活性石灰的有效CaO含量,增加吨钢石灰消耗,降低对钢水的脱硫能力，对钢产品有降低热脆性(龟裂)的伤害作用。

　　在长时间生产过程中焦炉煤气中焦油逐渐积聚堵塞煤气环管，影响焦炉煤气进窑分布，对产品质量造成一定影响。另一方面粘黏在煤气加压机内部，影响设备正常运行。

　　三、工艺参数

　　1.温度

　　石灰石的煅烧为物理化学过程，在加热后发生下式分解反应： CaCO3=CaO+CO2-Q 在煅烧过程中石灰石约800℃左右开始吸热分解，随着煅烧继续，料块逐渐分解并向核心延伸，在其表面的CaO层逐渐加厚，阻碍了热量向内核传递，从而使物料分解速度显著降低，石灰生烧。只有提高煅烧温度增加二氧化碳分解压力差，才能保证石料分解完全。一般控制煅烧温度不超过1200℃，若温度过高，很容易使石灰表面CaO产生过烧,进而产生结瘤，不仅得不到优质石灰也会使窑况恶化。

　　2.助燃风系数

　　在一定范围内，助燃空气系数越大，燃料的燃烧速度就越快，热量释放的也越快，火焰长度缩短，煅烧带缩短并且上移，热量集中，窑膛中间通道温度相对降低，规定煅烧温度内石灰过烧甚至结瘤，影响产品质量及窑炉寿命;另一方面煅烧带上移会导致窑炉废气温度上升，容易烧坏换向阀密封圈及除尘器布袋，影响设备正常使用。反之助燃空气系数越小，燃料的燃烧速度越慢、火焰拉长热量分散，煅烧带拉长且下移，中间通道温度相对较高，石灰生烧，出灰灰温升高、悬挂缸温度升高，窑底卸料阀密封圈容易烧坏。

　　当一个周期内煤气的热值设定在合理范围时，助燃风就决定煅烧带区域的分布情况，一个窑内合理的温度条件下才可以得到高活性高含钙量的石灰，也可以说助燃风是控制窑煅烧温度的一个关键所在。

　　3.冷却风系数

　　灰冷风系数越大出灰灰温下降明显，但是废气温度会升高带走大量热量、窑炉热损耗会增加、热效率降低;灰冷风系数增加会致使煅烧带上移，对石灰品质造成一定影响。

　　附表1 邯钢矿业分公司活性活性石灰3年质量情况 注：数据均为年度平均值

　　活性度/ mlCaO/ % MgO/ %SiO2/ % S/ %

　　2012年36389.82.812.520.041

　　2013年38990.72.522.140.036

　　2014年39391.82.281.780.032

　　四、结论

　　冶金石灰是炼钢工序中的重要辅料，其品质好坏对炼钢产品质量及能耗有重要影响。石灰石作为冶金石灰的原料，其性质对冶金石灰品质有着重要影响。在生产过程中要制定严格的标准为生产高品质石灰提供可靠保证。为更好的提升冶金石灰品质，需要更深一步加强技术研究工作，寻找更有效、更经济的方法措施。

　　参考文献：

　　[1]马智明.石灰技术[M]北京：中国科学技术出版社，1994.1-6.

　　[2]郭汉杰 .活性石灰生产理论与工艺 [M].化学工业出版社 ,2014-06-01 .

《影响活性石灰品质因素分析与控制》

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