石灰煅烧技术

《山东冶金》2003年炼钢增刊

石灰竖窑高效化技术改造与工艺创新

付博，武光君，马霄，孟召来

（莱芜钢铁股份有限公司炼钢厂，山东莱芜 271126）

摘要：在活性石灰煅烧理论研究的基础上，对传统石灰竖窑进行高效化技术改造，并改进生产工艺，使石灰窑平均利用系数和石灰活性度等各项指标大幅提高，优化了炼钢工艺，吨钢石灰单耗由59.67kg降低至45.05kg。

关键词：石灰竖窑；利用系数；活性度

中图分类号：TQ175.6+53.6 文献标识码：B

High Efficiency Technical Transformation and Process

Innovation of Lime Shaft-kiln

FU Bo, WU Guang-jun, MA Xiao, MENG Zhao-lai

(The Steel-making Plant of Laiwu Iron and Steel Group Co. Ltd., Laiwu 271126 , China)

Abstract：On the basis of studying on calcinations theory of active lime, the conventional lime shaft kiln is technical transformed for higher efficiency purpose and the industrial process is improved. As the result the average utilization factor and lime activity of the lime is greatly improved, the process of steel making is optimized and the consumption of the lime is decreased from 59.67kg to 45.05kg.

Keywords：lime shaft-kiln；utilization coefficient；activity

1 前言

冶金石灰是转炉炼钢的主要熔剂，其质量高低直接影响到炼钢的质量、消耗和成本等主要技术经济指标。莱芜钢铁股份有限公司炼钢厂（简称莱钢炼钢厂）有3座焦炭机械化石灰竖窑，其中2座传统的150m3竖窑、1座170m3改进型石灰竖窑。竖窑有效利用系数0.7～0.8t/（m3.d）；石灰活性度为220～270mL。随着钢产量的大幅递增和“四炉对四机”全连铸生产技术的应用，石灰产质量已不能满足现代转炉炼钢高强度、快节奏、高质量的生产需要。2001～2002年，借大修之机对2座传统石灰竖窑进行高效化技术改造，并改进传统的生产工艺，极大地提高了石灰窑有效利用系数和石灰活性度，取得了良好的效果和经济效益。

2 高效石灰煅烧理论研究

竖窑有效利用系数和石灰活性度，除了与原燃料的物理和化学性能有关外，还与石灰的煅烧工艺与控制水平密切相关。煅烧工艺主要包括窑内气相压力（分解压）、煅烧温度和煅烧时间的控制。

2.1 CaCO

3

的分解压力与分解温度、速度的关系

CaCO

3

的分解过程是一个吸热、多相反应，它的平衡常数表达式为：

CaCO

3(s)＝ CaO(s) ＋CO

2

(g)

其平衡常数为：

Kp＝P

CO2

/P （1）

式中P—标准大气压。

因此，CaCO

3的分解温度就是其分解压（P

CO2

）等于气相中CO

2

分压（P

CO2

）时的分解温

度。用化学反应等温方程式表示如下：

△G=－RTlnK

p +RTLnQ

P

=RTlnQ

P

/Kp（2）

式中Q

P

—非平衡时的比例常数。

只有Q

P ＜K

p

，△G＜0时，分解反应才能自动进行。据此创造条件来满足石灰石的煅烧

气氛：

（1）减少产物[WTBZ]CO

2气体的压力，即采用风机不断抽出窑气混合物，从而使Q

P

降

低。

（2）提高温度，增大K

p

。

根据CaCO

3的分解反应，CaCO

3

的分解压P

CO2

与分解温度T的关系可用热化学方程式表

示如下：

lgP

CO2

＝－8920/T+7.54 (3)

式中T—分解温度，K。

此方程可知，CaCO

3

在一定温度下要对应一定的分解压，并随着温度的升高而升高，而

且升高的速率相当快，因此升高温度是加速CaCO

3

化合物分解的有效措施。

在实际生产中，石灰在窑炉内煅烧并不是理想状态下，石灰石表层在810～850℃开始

分解，而内层由于分解表层CaO的气孔中充满分解析出的CO

2，石灰石内层的CO

2

分压比窑

气中高，分解温度也相应要高。因此可通过引风机不断抽出窑气，采取负压操作，加快CaCO

3的分解速度，可缩短石灰石在窑内烧成带的停留时间。

2.2 煅烧工艺对石灰活性度的影响

石灰的活性度取决于它的组织结构，石灰的组织结构与煅烧温度和煅烧时间密切相关。影响石灰活性度的组织结构包括体积密度、气孔率、比表面积和CaO矿物的晶粒尺寸。晶粒越小，比表面积越大，气孔率越高，石灰活性就越高，化学反应能力就越强。

2.2.1煅烧时间的影响图1为石灰体积密度与煅烧时间及温度的关系。由图1可以看出，随着煅烧时间的延长，石灰的体积密度逐渐增大，从而使石灰气孔率降低，比表面积

缩小，CaO晶粒长大，石灰活性降低。石灰石在受热分解时，放出了CO

2

，使石灰的晶粒上出现了空位，CaO晶粒处于不稳定状态，CaO分子比较活泼，因而活性高，这时快速冷却，把石灰这种不稳定的组织结构固定下来，石灰活性就会提高。