更新時間:2022-09-23
石灰石的雜質(zhì)
生石灰是由石灰石燒成的。石灰石的分子式的CaCO3,在大氣壓下達到 %&&’以上就發(fā)生如下的反應:
一般往往認為,可以很容易地脫掉CO2得到氧化鈣(CaO),即生石灰。但 并非如此。原料石灰石是天然礦物,并不一定是純凈的物質(zhì)。即使是近乎于 化學純的,有的也因晶粒粗大,加熱時粉化而用于煅燒石灰。還發(fā)現(xiàn)有這樣一 種石灰石,一經(jīng)煅燒,就會因過燒嚴重(CaO晶粒粗大)而達不到市場所要求的 質(zhì)量。為了有效地利用天然石灰石,必須熟知石灰石的特性,從而采用適于其 特性的煅燒方法。因此要建設石灰煅燒工廠首先必須弄清楚的就是打算選用 的石灰石的特性。 作為原料,石灰石含有的雜質(zhì)主要是SiO2、Al2O3、Fe2O3。供煉鋼用時,還要求 P、S 含量低;在制堿工業(yè)中關注的則是Mn、Cr、Ba、As和重金屬等。這些 雜質(zhì)的來源可以分為三大類:原料石灰石含有的;以泥土、砂粒的形態(tài)粘附在 石灰石表面上的;固體燃料、流體燃料中含有的。將這些來源簡單歸納為:
1、石灰石所含有害物:SiO2、Al2O3、Fe2O3、Na2O、K2O、P、S;
2、以石灰石以泥土、砂粒形態(tài)粘附的有害物:SiO2、Al2O3、Fe2O3、Na2O、K2O、P、S;
3、固體燃料所含有害物:SiO2、Al2O3、Fe2O3、Na2O、K2O、P、S;
4、液體燃料所含有害物:S。
在石灰煅燒中有害雜質(zhì)是SiO2、Al2O3、Fe2O3、Na2O、K2O等。這些雜質(zhì)從 比較低的溫度(900℃左右)就開始和燒成的石灰CaO 發(fā)生反應,促進CaO顆粒間的融合,其結果導致顆粒間收縮,晶粒粗大化,反應生成物堵塞了生石灰表 面的細孔,使石灰反應性能下降。同時由于渣化作用,堵塞作為釋放脫除CO2通路的細孔,造成帶芯的石灰。進而和數(shù)量相當大的燒成的石灰反應而結團, 形成結瘤,使石灰煅燒爐的爐況失常,石灰的品位惡化。
一般認為,渣化了的低熔點物質(zhì)都是些復合鈣化合物,例如 CS、C2S,CA,C4AF、C2AS、C2F等等。
對石灰煅燒爐的產(chǎn)量、品位及功能表現(xiàn)出障礙的雜質(zhì),按占原料石灰石的重量百分比來劃分,通常的判斷標準是:SiO2、Al2O3、Fe2O3的總量4~5%以上,或者Na2O、K2O的總量在0.1~0.2%以上。但是,由于石灰煅燒爐的形式不 同,燃料的種類不同,所要求的煅燒度不同,上述的判斷標準也不同。
石灰石的結晶組織
根據(jù)聶金的石灰石煅燒加熱試驗,在分解點以下的800℃時,在石灰石結 晶基體內(nèi)發(fā)生膨脹,并在高度結晶化了的石灰石中產(chǎn)生裂紋。據(jù)說還有幾種 非常大的晶粒,經(jīng)加熱而崩潰成為粉末狀態(tài)。在該試驗中2.5mm以下的晶粒 不發(fā)生裂紋。據(jù)此可以推測:晶粒長得愈大,并且含致密的方解石越多的石灰 石就越容易破碎或粉化。破碎和粉化會堵塞石灰煅燒爐的空隙,故增大了該 部的壓力損失,容易造成偏行,增大了脫除 CO2程度的互差,導致質(zhì)量的惡化。甚至更進一步形成塊狀物,發(fā)生粉塵包層等事故,引起石灰成品率下降,造成 較嚴重的經(jīng)濟損失。
不過,馬利根據(jù)市場上出售的43種石灰石的煅燒試驗研究,提出了如下 假說:與最高加熱溫度和在該溫度的保持時間相比,加熱速度(包括預熱和煅 燒)對收縮、氣孔率和反應性的影響更大。因而,通過對煅燒方法的研究和選 擇適當?shù)臓t型,因粉化而不能使用或難以使用的石灰石也會逐漸產(chǎn)生利用價 值,所以不能簡單地下結論,而需要進行仔細研究。
按結晶的名稱與大小分類的例子列于表1-1。
Hedin還做了晶粒大小和分解速度間關系的實驗。該實驗取 15~20mm 的粒度均勻的七種石灰石,在100% CO2一個大氣壓下進行恒溫煅燒,并連續(xù) 測定了由于分解出CO2導致的減量。如圖 1-1所示,CO2的分解速度有很大 的差別。
分解最差的1號和2號石灰石是致密而且結晶粗的石灰石,3號也顯然是結晶質(zhì)石灰石,以上三種屬不易燒成的種類。5號和 6號是白亞質(zhì)小結晶石 灰石。最易煅燒的4號是含有機物的小結晶石灰石。這樣,結晶好的密度高 的石灰石,由于其結構致密、缺乏 CO2逸出的通道,導致 CO2氣體難以發(fā)生轉(zhuǎn) 移。在這方面,晶粒小的石灰石晶間不嚴實,而且在含有機物的情況下,有機 物燃燒而形成多孔狀,CO2容易分離,也便于煅燒。
再有,岸等人在《回轉(zhuǎn)窯用石灰石評價的一個嘗試》中,將晶粒為2~3mm石灰石的A和晶粒為0.2~0.3mm石灰石的 B 進行了對比試驗,認為晶粒在1mm以下的石灰石作為回轉(zhuǎn)爐用原料更為適宜。他們根據(jù)表面洛氏硬度試驗 (表1-1)、高溫線膨脹試驗、原料石灰石的磨損試驗,燒成石灰的磨損試驗、 燒成石灰的吸油率試驗等,認為結晶小的石灰石粉化和散裂少,容易分解,因 而,經(jīng)煅燒而產(chǎn)生CaO 的結晶也容易長大,形成晶粒大而結構緊密的石灰。
上一條:淺述石灰石煅燒中的結瘤問題