石灰生产工艺讲座

石灰生产工艺讲座

第一章基本概念

一、石灰的概念及分类

1、石灰的概念：

石灰通俗叫白灰，因其外观呈白色而得名。其主要化学成份是氧化钙（CaO），通常伴生MgO、SiO2、P、S等杂质。好石灰杂质含量少，而品质差的石灰杂质含量多。

石灰是重要的建筑材料和化工材料，同时也是冶金行业炼钢的原材料。我国是石灰大国每年需要石灰约1.5亿吨，其中冶金石灰用量超过8500万吨。石灰的用途相当广泛（冶金8500万吨，电石1900万吨，氧化铝行业2000万吨，轻钙行业600万吨，加气砼及灰砂砖1500万吨，环保用灰200万吨，，农业仍然是一个很大的不定数），是与人类生活密不可分的原材料。

2、分类：

石灰种类很多，分类方式也不尽相同。

⑴按化学成份分：可将石灰分为钙质石灰和镁质石灰。

⑵按加工方式分：块状生石灰、生石灰粉、消石灰粉、石灰膏、灰浆等。

⑶按物理性能分：水硬性石灰、气硬性石灰等。

⑷按溶化速度分：快速消化石灰（10分钟以内）、中速消化石灰（30分钟）、慢速消化石灰（30分钟以上）。

⑸按不同用途分：农用石灰、建筑用石灰、饰面用石灰、化学石灰、助熔石灰、耐火石灰、食品用石灰、轻工用石灰、冶金石灰等。

二、冶金活性石灰：

作为冶金石灰的生产单位，我们最关注的是冶金活性石灰。冶金活性石灰是随着冶金技术的迅猛发展而提出来的，据有关资料介绍，欧美国家的钢铁企业石灰消耗一般为40~50kg/t，日本为30~42kg/t，我国的钢铁企业平均为89.5kg/t而且一些地方钢铁企业的石灰消耗已达130kg/t，这说明我们与国外比还有很大差距。

高活性冶金石灰不仅可以节约造渣时间，提高脱S、P效率，而且还可以提高产品质量、减少渣量、降低钢铁料消耗。因此，对钢铁企业来讲使用冶金活性石灰意义非常重大。

所谓冶金活性石灰（或活性氧化钙）是一种性能活泼，反应速度快，反应能力强，在炼钢造渣过程中反应能力很高的优质石灰。其主要特点是：

1、体积密度小。一般为1.5~1.7g/cm3

2、气孔率高。达到50%以上

3、比表面积大。1.5~2m2/g

4、CaO晶体细小。一般为3um

5、化学成份纯度高。CaO含量90%以上

6、杂质少。SiO2+Al2O3+Fe2O3〈 2%

7、残余CO2低。2~3%

8、活性度高。360~400 ml

表一冶金石灰质量标准（ZBQ27001—89）

CaO% MgO% SiO2% P% S% 生过烧

率% 活性度ml

特级92 ∠5 ≤1.5 ≤0.01 ≤0.025 5 360 一级90 ∠5 ≤2.5 ≤0.02 ≤0.03 12 250 二级85 ∠5 ≤3.5 ≤0.03 ≤0.03 15 200

三级80 ∠5 ≤5 ≤0.04 ≤0.04 20 160

四级80 ∠5 ≤6 ≤0.04 ≤0.04 20 160 通过以上叙述，可以看出生产高效活性石灰对冶金行业来讲是十分重要的，据有关资料讲，国外冶金石灰大都达到特级灰的标准，而我国冶金石灰绝大多数采用旧式机械竖窑生产的石灰，仅有的八九家引进窑所生产的石灰能达到特级的仅一两家，这一点严重制约了我国冶金技术的发展。

三、生产石灰的原料——石灰石

石灰石是地球上众多岩石中的一个种类，石灰石种类很多，由于形成的地质年代及成因不同其化学成份及结构形态差异很大，但有一点是共同的即就是其主要化学成份是碳酸钙（CaCO3），它是生产石灰（CaO）的基体。

石灰石的分类方式很多，为了简明扼要，我这里仅介绍一种，即按外观分类：灰黑色——含碳化物和沥清杂质。

微兰黑色——含微细沉积的黄铁矿与有机杂质。

浅黄色——褐色——红色——棕色，因含铁和锰的氧化物的增加而颜色加深。表面无光泽——含镁多。

灿烂的结晶光辉——含硅量多。

一般纯净致密的石灰石呈浅灰色，带有筋脉的石灰石（俗称花筋石）中的白色（或黄色），成份较复杂，含结晶石英，在高温下易结瘤，方解石的筋会造成石灰在窑内碎裂，尤其是当中含有低价铁时，煅烧后会氧化为黑色氧化铁结体，影响石灰白度。

石灰石用途十分广泛，不同用途对其品质上要求也有差异，下面仅介绍冶金用石灰石的一般要求。见下表：化学成份（%）

CaO MgO SiO2P S

特级≥54 ∠3 ≤1.0 ≤0.005 ≤0.002

一级≥53 ∠3 ≤1.5 ≤0.01 ≤0.08

二级≥52 ∠3 ≤2.2 ≤0.02 ≤0.10

三级≥51 ∠3 ≤3.0 ≤0.03 ≤0.12

四级≥50 ∠3 ≤4.0 ≤0.04 ≤0.15

第二章石灰石煅烧理化基础

一、化学反应：

煅烧石灰过程中化学反应十分复杂，目前已掌握的共有二十余种，下面简单介绍主要化学反应方程：

1、碳酸钙的分解： CaCO3 = CaO+CO2

2、碳酸镁的分解： MgCO3 = MgO+CO2

3、硅酸钙的生成： SiO2+XCaO = XCaO·SiO2

4、铝酸钙的生成： Al203+XCaO = XCaO·Al203

5、铁酸钙的生成： Fe203+XCaO = XCaO· Fe203

6、硫化钙的生成： 2CaO+SO2 = Ca2S+2O2

7、硫酸钙的生成： CaO+SO2+O2 = CaSO4

以上反应式中1为主要反应，其余为次反应。学习探讨石灰煅烧工艺的目的是为了掌握正确的煅烧方法，强化主要生成物的反应，减少次反应，提高石灰活性组份。

标准状况下，1公升二氧化碳等于1.96克，即密度1.96/cm3.

二、杂质的影响：

1、二氧化硅：

二氧化硅是碳酸盐矿的经常伴生物，以单独包裹的形式存在或均匀分布于碳酸盐中。纯SiO2熔点为1713℃，在700~800℃就能以固态与氧化钙发生反应，