石灰生产工艺

目录前言第一部分、回转窑基础理论部分第一章、活性石灰一、石灰二、活性石灰三、活性石灰质量要求第二章、煅烧活性石灰的原料一、原料的选择二、理化指标第三章、燃料与燃料燃烧一、燃料二、热值三、燃料燃烧四、空气与燃烧五、热量换算第四章、传热第五章、活性石灰的煅烧设备一、回转窑二、竖式预热器三、竖式冷却器四、燃烧器五、排烟机六、收尘器第六章、活性石灰的煅烧一、活性石灰的煅烧机理二、活性石灰的煅烧过程2第二部分、回转窑操作基础部分第七章、回转窑的点火操作一、点火前的检查二、点火前的准备三、点火操作第八章、烘窑与升温一、烘窑升温的目的二、烘窑升温曲线三、窑况四、烘窑五、升温第九章、回转窑的加料操作第十章、回转窑的生产操作第十一章、回转窑的火焰调整第十二章、回转窑与结圈3活性石灰回转窑操作手册前言回转窑作为煅烧活性石灰的窑炉，随着钢铁冶炼工艺发展的需要，经过长期的生产实践表明，它在满足钢铁冶炼需要的同时，亦在其它冶金行业中充分地体现出了它在大工业生产中的优越性和可持续发展的远景。活性石灰产品，在钢铁企业特别是在转炉炼钢中被广泛的使用，用作造渣剂。在缩短冶炼时间，提高产品质量，优化冶炼技术，提高经济效益等方面都发挥出了极其重要的作用。随着回转窑操作技术和活性石灰煅烧工艺的发展和需要，如何更进一步地提高、完善和统一对回转窑操作知识的认识，达到理论与实践有机结合的目的，仍是活性石灰煅烧技术发展过程中不可忽视的课题。坚持遵循理论理念，是提高回转窑操作水平的基本保证。在生产实践中探索积累经验，是提高回转窑操作水平的有效手段。在有关专家，工程技术人员的帮助下、在生产操作人员的配合下。以贴近生产实际为主导，围绕回转窑的操作和活性石灰煅烧工艺，收集，整理汇编了《活性石灰回转窑操作手册》。借此而达到提高操作技术水平，稳定生产运行，增强生产意识，完善生产管理，推进技术进步的目的。4第一部分回转窑基础理论部分第一章活性石灰一、石灰所谓石灰：是煅烧天然碳酸钙的产品，呈白色，由（CaO）和一些杂质组成。，与水结合能够迅速分解（反应）并释放出热量的物质。石灰与水发生反应，生成Ca（OH）2（氢氧化钙）。也常被称之为消石灰或熟石灰。其化学反应式为：CaO＋H2O＝Ca（OH）2。这时，若将Ca（OH）2（氢氧化钙）加热至580℃以上时，Ca（OH）2（氢氧化钙）即可发生化学反应，放出水份。又能生成CaO（氧化钙）。即：Ca（OH）2＝CaO＋H2O↑。石灰按种类划分：有普通石灰、高镁冶金石灰（白云石）、活性石灰三大类。而用于区别它们的主要指标是：CaO、MgO的含量和活性度指数。表一名称CaO%MgO%活性度ml普通石灰≥80≤5≥180高镁石灰≥815—12≥180活性石灰≥90≤0.7≥300石灰的用途是非常广泛的。常见于建筑、建材、冶金、化工、轻工、环保、医药和农业等众多领域。特别是在炼钢、炼铁、烧结、铜、铝冶炼等行业中，将石灰作为造渣剂、溶解剂或烧结材料等方面，它都发挥出了非常重要的作用。石灰在被广泛使用的众多领域中，冶金（冶炼）工业对石灰的需求量是最大的，而将石灰用于炼钢的消耗量又是最多的。铁，是一种用途非常广泛的金属材料。但是，由于铁中所具有的碳含量较高，硫、磷、硅等杂质较多的特点，在使用中，这一特点在很大程度上影响了材质的性能、性质。由此，便产生了铁在使用中的有限性和局限性的问5题。为了适应和满足对金属材料的使用要求，就要得到一种性能优于铁的金属材料。这时，就必须要改善铁的性质。为此，便产生了将铁回炉经过再次高温冶炼，同时加入新的元素原料，也就是所谓的炼钢。由于冶炼工艺的不同，铁被炼制成了性能各异的钢。在这个冶炼过程中，将铁转化为钢的基本冶炼过程包括：a、将铁中的碳含量调节降低到要求的范围内。b、除去金属中的非金属物质（硅、碳等）和有害气体。c、除去金属中的有害元素（硫、磷等），达到规定的要求。d、加入产品所需的合金，改变成分结构。e、提高冶炼温度，改变金属性质并能顺利完成浇铸。在将铁向钢转化的冶炼过程中，当铁水中的硅含量超过规定值（＞5%）时，钢的强度可能被增加了，但又可能会失去可轧制性。这时，若在含碳量过高的钢中再提高硅的含量时，则又会增加钢的脆性。所以说，铁水中的非金属物质对钢产品质量的影响是很大的，在冶炼过程中必须要有严格的含量规定。在由铁向各种材质的钢转化冶炼的过程中，供氧、供热和加入熔剂是达到清除杂质的重要手段。供氧、供热就是使钢中的非金属杂质氧化，其中硅氧化后，便增加了钢中的渣量（二氧化硅量）。这时，若要把二氧化硅从钢水中除去，就需要向钢水中添加一种熔剂——石灰或石灰石。二、活性石灰利用转炉吹氧炼钢工艺的全过程，一般在20～30分钟内完成。强烈的脱S（硫）脱P（磷）反应是在有石灰存在时，而如何保证石灰能够在较短的时间内（15分钟左右）与钢水混合，快速并完全熔解。这时，就需要有高反应性能的石灰——活性石灰的存在。在炼钢过程中，钢水中会因不同物质的存在产生出其它的有害物质，这就是通常所说的钢渣。为了得到所需要的钢和保证钢的质量，在冶炼时就必须要除去钢渣，也就是除渣或造渣。如何造渣，如果在钢水中加入硅酸盐造渣，硅酸盐则会在一方面造渣的6同时，另一方面又增加渣量，加重了除渣的负担。如果在钢水中加入莹石，在造渣的过程中，莹石本身还会增加渣量，而且，莹石还会严重地侵蚀炉衬。如果在钢水中加入石灰石作造渣剂时，它的作用会远远地好于硅酸盐或莹石。但是，当石灰石在遇到高温时，石灰石本身便会首先开始发生吸热反应。而这个吸热分解反应的过程会需要大量的热量，并且还要经过一定的时间。这时，就会出现热量分配使用上的混乱。造成碳酸钙分解反应在前，造渣过程被滞后，或者是失去了造渣时间的后果。与此同时，石灰石的分解是需要大量的热量的，而钢水的冷却速度又比较快。这时，在钢的冶炼过程中，就会出现热量短缺，就必须不断地提供补充热量来保证温度。这无疑会延长了钢的冶炼时间，降低了造渣质量，同时亦增大了原材料的消耗。为此，随着冶炼技术的发展，在炼钢过程中，由于对造渣剂提出了便于使用上的要求，因此而出现了将石灰石先经过煅烧，使碳酸钙经过高温分解生成氧化钙，也就是通常所说的石灰。这时，将石灰再用于炼钢造渣时，其造渣的效果便非同一般了。随着冶炼技术和钢的品种质量的要求的不断提高，对石灰产品在钢水中的熔解速度也有了“快速”的要求。其目的是较快地提高成渣速度，较早地形成高碱度炉渣。这时，便出现了活性石灰。理论概念中的活性石灰，是一种化学性能活泼、参与反应能力较强、含S（硫）、P（磷）等有害杂质少。具有以下主要特点：——体积密度小：1.5—1.7g∕cm3——气孔率高：≥50%——比表面积大：1.5—2.0m2∕g——反应性能强：活性度＞300ml同时，它还具有：CaO结晶体细小：≤1wm，CaO含量高：≥90%，S、P含量低：＜0.02%和痕迹，SiO2＋Fe2O3＋Al2O3含量低：＜2%，残留CO2低：≤2%等特性的轻烧石灰。活性石灰在炼钢中的用途是：它与钢水混合后，具有较快的成渣（造渣）7速度和提高脱S（硫）脱P（磷）效率。其脱S硫脱P磷的化学反应方程式为：脱S：FeS+CaO=FeO+CaS脱P：2P+3CaO+5FeO=3CaO·P2O5+5Fe活性石灰在用于转炉炼钢的过程中同时还具有：可缩短冶炼时间，提高炉龄，降低原材料单耗，提高产量、质量，降低成本,操作稳定,有利于冶炼自动化等优点。活性石灰的次产品——熟小粒、除尘粉，也已随着工业技术的发展，逐渐在烧结制品、耐材制品等很多行业中得到了广泛的应用。活性石灰产品是一种经过高温煅烧后而获得的。它经过煅烧后的实际特征一般表现为：它是一种颗粒状，具有一定粒度，表面清洁，质地疏松，色泽洁白，重量轻，生心小，含热少，散热冷却快，遇水反应强烈，有几乎爆炸反应的轻（软）烧石灰。根据煅烧程度的不同，石灰的种类一般可分为：轻（软）烧石灰，硬烧石灰和死烧石灰。轻（软）烧石灰是指：石灰在经过煅烧分解的瞬间，具备了所谓的活性性能。这时，若将已完成了分解的石灰，在高温下延长煅烧时间，它的细小晶粒会逐渐熔合，总体积产生收缩，性质发生变化，成为硬烧石灰。如果将这种石灰再进一步地煅烧，其活性性能便会消失，水化反应速度变得极低，成为死烧石灰。在石灰的理念中，用于区别它们之间不同性质的、最为明显的方法是活性度的不同。a、轻烧石灰：一般≥310mlb、硬烧石灰：≥250～300mlc、死烧石灰：则一般≤100ml。在认识石灰的理念中，用于能够反映石灰物理性质的内容主要有：石灰的颜色、晶体结构、组织、气味、空隙率、容重、比重、假比重、熔点、沸点、导热率、比热、发光、电阻、硬度、膨胀系数、折射率、安息角等。8而在它们之间，用来区别它们不同性能的重要指标还在于主要化学成份的不同。1、活性石灰理化指标：表二指标等级化学成份%活性度CaO％SiO2S％灼碱％P％MgO％4NHCl/ml40℃±1℃特级品≥92.0≤1.5≤0.020≤2痕迹＜5.0≥360一级品≥90.0≤2.0≤0.030≤4≤0.02≥320二级品≥88.0≤2.5≤0.050≤5≤0.03≥280三级品≥85.0≤3.5≤0.100≤7≤0.03≥250四级品≥85.0≤5.0≤0.100≤7≥1802、镁质冶金石灰理化指标：表三指标等级化学成份%活性度CaO＋MgO%MgOSiO2S灼碱％4NHCl/ml40℃±1℃特级品≥93.0≥5.0≤1.5≤0.025≤2≥360一级品≥91.0≤2.5≤0.050≤4≥280二级品≥86.0≤3.5≤0.100≤6≥230三级品≥810≤5.0≤0.200≤8≥2003、活性石灰粒度组成：表四三、活性石灰质量要求1、粒度用途粒度范围允许波动范围转炉造渣mm＜5mm＞40mm5—40≤10%≤10%9针对活性石灰的粒度要求，对回转窑的煅烧过程而言，是为了保证在稳定的温度环境下，避免因石灰石颗粒大小不均，级差过大，受热不均而产生欠烧或过烧。防止石灰石在容器内堆积停留的过程中因粒度不均而产生透气程度不均或导致气流行走不畅。对转炉炼钢而言，对活性石灰的粒度要求，是为了保证在有时间要求的炼钢过程中的造渣速度和效果。如果石灰的粒度过大，会导致石灰颗粒与钢水的反应时间被加长，使造渣速度减慢而影响造渣效果。反之，若石灰的粒度过小时，则在炼钢时易引起颗粒或粉尘飞溅而恶化操作环境。2、活性所谓活性，是指石灰与水的反应能力。活性度是指：将一定数量、一定粒度范围的石灰，与具有一定温度和一定量的水混合后，石灰与水进行溶解反应的速度。它代表了石灰在钢水中与其他物质（杂质）发生反应的能力。因为，要直接地测出石灰在造渣过程中与钢水的反应速度是非常困难的。同时，它又能够通过检测活性度的高低来判断石灰的煅烧质量并指导生产。由此，便产生了对煅烧后的石灰产品进行活性度检测的要求。对活性石灰的质量或活性度的检测方法很多。其中，常以盐酸滴定法为主。而在煅烧过程中，采用水化对比法、水化称重法和取样敲样法判断，分析石灰的煅烧质量则是比较快捷实用的。例如：1）、滴定法取出窑后石灰试样若干，破碎，用1mm孔径筛过筛，再用5mm孔径筛过筛，选取1～5mm粒度的石灰50克，放入40±1℃、2000ml的水中溶解并搅拌，在溶液中滴加酚酞作指示剂，以4NHCl（4克当量的盐酸）做滴定剂，滴定5—10分钟。这时，达到滴定终点的HCl体积消耗数（ml），即为所测石灰试样的活性度。根据理论计算方式对石灰的测算结果表明，纯态活性CaO的活性度最高指数为446ml。其纯态活性CaO的理论活性度的测算方式如下：10分子量：Ca=40.08O=16.00H=1.008Cl=35.45解：由活性石灰CaO的活性度检测方法——粗颗粒滴定法可知，CaO+H2O=Ca（OH）2（1）Ca（OH）2+2HCl=CaCl2+2H2O（2）（1）+（2）得CaO+2HCl=CaCl2+H2O（3）56.0872.9250XX=50×72.92/56.08=65.01因为：1升4N的HCl溶液里含有145.84克HCl所以：65.01克HCl