石灰石对活性石灰品质的影响与控制措施

作者：郭旋 赵宵晔

来源：《中国化工贸易·下旬刊》2019年第02期

        摘 要：本文分析了在生产活性石灰过程中，石灰石杂质、粒径、晶粒度、机械强度等因素对活性石灰质量的影响。介绍了我单位结合生产实际对石灰石杂质、粒度、晶粒度、机械强度等理化指标提出的相应的指标控制要求与措施。实施效果良好，为石灰行业产品质量控制提供了一定参考。

        关键词：活性石灰;石灰石;杂质;粒径

        1 引言

        本文分析了在生产优质冶金石灰過程中，石灰石杂质、粒径、晶粒度、机械强度等理化性质对活性灰质量的影响。介绍了我单位针对影响因素提出相应控制要求与措施。同时为石灰行业产品质量控制提供了一定参考质量控制效果。

        2 石灰石理化指标

        2.1 石灰石杂质

        石灰石杂质一般指的是：SiO2、MgO、Al2O3、Fe2O3、Na2O、K2O、P、S等。这些杂质在一定条件下与发生Ca0反应，影响石灰质量。

        二氧化硅（SiO2）：

        在煅烧过程SiO2含量高会导致成品石灰变松酥，易碎裂粉化。在700-800℃时，固体状态下的SiO2可与CaO、MgO等碱性氧化物发生反应生成不同硅酸盐化合物。其中硅酸二钙（2CaO·SiO2）有α、β、γ三种变体，在β-2CaO·SiO2（密度为3.28g/cm3）向稳定的γ-2CaO·SiO2（密度为2.79g/cm3）转变过程中体积增大约10%，导致石灰松酥易粉碎。

        氧化铝（Al2O3）：

        在煅烧过程中，CaO与Al2O3在 500-900℃之间可发生反应，主要生产低熔点的铝酸三钙（3CaO·Al2O3），使石灰活性降低。另外，当石灰中存在CaO·Fe2O3时，最终生成（4CaO·Al2O3·Fe2O3）铁铝酸四钙。由于这些化合物熔点较低，在煅烧带易形成液相，造成石灰粘黏结瘤，影响窑炉生产与耐材寿命。

        氧化铁（Fe2O3）：

        CaO与Fe2O3在 800-900℃之间可发生反应，生成低熔点铁酸钙盐，并能大量结合游离态的CaO，造成灰块粘黏;由于窑膛内部有CO还原剂存在，可将Fe2O3还原成易熔的FeO，FeO与CaO反应并生成易熔化合物，造成结瘤。

        氧化镁（MgO）：

        高镁石灰石在窑炉预热带就开始吸热分解，导致石料得不到充分预热，CaCO3分解滞后，不仅浪费燃料，也石灰生烧率增加。

        在炼钢过程中，如果MgO的含量过高，会导致炉渣黏度增加，从而增加萤石的用量。

        硫、磷（S、P）：

        在炼钢过程中，石灰用作造碱性渣材料，脱S、P是主要任务。

        脱S：

        FeS+CaO=FeO+CaS

        脱P：

        2P+3CaO+5FeO=3CaO·P2O5+5Fe

        石灰中S、P含量的增加，降低石灰中CaO的有效含量，增加了石灰消耗。

        氧化钠、氧化钾（Na2O、K2O）：

        这两种物质的存在主要是在煅烧过程中，反应生产不同类型的复杂碱性低熔点化合物，造成石灰粘黏结瘤，同时造成耐材与设备故障。

        2.2 石灰石晶粒度

        晶粒粗大的石灰石不能用于煅烧，由粗大晶粒构成的石灰石因其晶粒间结合紧密，吸热膨胀能力大，在煅烧过程中在容易发生破碎、粉化堵塞石灰表面细孔，使石灰反应性下降，导致窑通风阻力增加;结晶小的石灰石粉化和散列小，容易分解。煅烧产生的CaO结晶容易长大，形成晶粒大、结构致密的石灰。煅烧石灰所用的石灰石晶粒一般在10μm以下。

        2.3 石灰石粒度及粒度比

        在实际生产过程中石灰石粒径范围不易控制，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。总的来说，石灰石粒径要控制在一定范围，根据窑型确定粒级比，此外外的石灰石比例应小于10%。

        2.4 石灰石机械强度

        选择石灰石时，应以选择结构致密、硬度较大、具有一定机械强度的石灰石。结构松散、硬度较小、机械强度弱的石灰石，在运输、入窑及煅烧时由于挤压、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。

        3 控制措施

        3.1 石灰石检验方法

        ①杂质：全分析法的主要检验内容包括：CaO、MgO、S、P、SiO2、Al2O3、Fe2O3和Na2O、K2O等指标的含量;

        ②微观晶粒结构：矿物结构、结晶组织观察试验、煅烧试验等;

        ③机械强度：磨损试验，洛氏硬度，耐磨度等物理性能检测。

        3.2 石灰石控制要求

        ①超过10%;小于10㎜不得超过1%;外形不规则的石灰石小于总量的1%;

        ②通过作石灰石的表面洛氏硬度试验、高温线性膨胀试验、磨损试验、结晶组织试验、煅烧试验来综合判断各供货矿点原料机械强度。

        4 结论

        冶金石灰是炼钢工序中的重要辅料，其品质高低对钢材质量与市场竞争力有重要影响。煅烧优质冶金石灰的首要条件，是对原料的选择和使用。而选用符合工艺指标要求的灰石是获得合格产品的重要保证。本单位结合自身生产实际情况对石料杂质、粒度、晶粒度、机械强度等因素制定实施了针对性的控制措施，提示了产品质量，效果显著。