煉鋼用冶金活性石灰的生產(chǎn)及質(zhì)量控制

楊春江

【摘 要】隨著鋼鐵質(zhì)量和產(chǎn)量的持續(xù)提升，煉鋼過(guò)程中對(duì)于石灰質(zhì)量的要求也在持續(xù)提升，在這種情況下，活性石灰被廣泛應(yīng)用于煉鐵過(guò)程中?；诖?，論文首先分析了冶金活性石灰的生產(chǎn)，然后提出冶金活性石灰的質(zhì)量控制措施，希望能夠給相關(guān)的鋼鐵企業(yè)帶來(lái)一定的啟示。

【Abstract】With the continuous improvement of iron and steel quality and output， the requirement of lime quality in steel-making process is also continuously improving. Under this situation， active lime is widely used in iron-making process. Based on this， the paper firstly analyzes the production of metallurgical active lime， and then puts forward the quality control measures of metallurgical active lime， hoping to bring some enlightenment to relevant iron and steel enterprises.

【關(guān)鍵詞】煉鋼;活性石灰;生產(chǎn);質(zhì)量控制

【Keywords】 steel-making; activated lime; production; quality control

【中圖分類(lèi)號(hào)】TF111? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 【文章編號(hào)】1673-1069（2019）06-0030-02

1 引言

所謂冶金活性石灰，主要指的是那種化學(xué)性能非?；顫娗揖哂泻軓?qiáng)反應(yīng)能力的優(yōu)質(zhì)輕燒石灰，它的特點(diǎn)是體積密度較小、氣孔率高、活性度高等。相對(duì)于普通的冶金石灰來(lái)說(shuō)，將活性石灰應(yīng)用在煉鋼過(guò)程中有著多方面的優(yōu)點(diǎn)：第一，能夠大大縮短轉(zhuǎn)爐吹氧的時(shí)間;第二，可以提高鋼水的收得率;第三，能夠減少對(duì)于石灰的消耗。此外，也可以延長(zhǎng)轉(zhuǎn)爐的爐襯使用壽命等。因此，本文主要將研究冶金活性石灰的生產(chǎn)與質(zhì)量控制的相關(guān)內(nèi)容。

2 冶金活性石灰的生產(chǎn)

2.1 石灰的生產(chǎn)機(jī)理

在生產(chǎn)冶金石灰的過(guò)程中，通常用到的原料是石灰石，對(duì)于活性石灰的生產(chǎn)是經(jīng)過(guò)加熱把石灰石分解成氧化鈣與二氧化碳的過(guò)程。石灰的活性直接和煅燒工藝、石灰的礦物組成等相關(guān)。石灰有游離氧化鈣與結(jié)合氧化鈣兩種礦物組成形式，但是，石灰的活性主要是由活性游離氧化鈣的含量決定的。對(duì)于石灰石的煅燒主要是把石灰石的菱形晶格進(jìn)行重新結(jié)晶以后轉(zhuǎn)化成石灰立方晶體的過(guò)程。這個(gè)過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，具體的反應(yīng)過(guò)程如公式（1）所示：

CaCO3（s）=CaO（s）+CO2（g）+178.16kJ? ? ? ? ? ?（1）

公式（1）的反應(yīng)是一種吸熱反應(yīng)。在反應(yīng)開(kāi)始的時(shí)候，碳化鈣的微粒會(huì)被破壞，并發(fā)生分解反應(yīng)，在這個(gè)過(guò)程中，氧化鈣會(huì)進(jìn)行再結(jié)晶，并生成晶體[1]。在分解反應(yīng)發(fā)生的過(guò)程中，因?yàn)橛蠧O2產(chǎn)生，氧化鈣晶體會(huì)轉(zhuǎn)化成疏散結(jié)構(gòu)并保留多晶結(jié)構(gòu)。這種晶體并沒(méi)有完全發(fā)育，其中有很多的缺陷存在，導(dǎo)致石灰活性的進(jìn)一步提升。但是，在煅燒溫度持續(xù)提高以及保溫時(shí)間不斷延長(zhǎng)的過(guò)程中，晶體會(huì)逐漸地生長(zhǎng)，從而使得活性氧化鈣逐漸轉(zhuǎn)化成非活性氧化鈣，石灰的活性也就隨之降低。

2.2 設(shè)備

要想生產(chǎn)具有活性更高、體積密度更小等特點(diǎn)的優(yōu)質(zhì)活性石灰，應(yīng)該使用回轉(zhuǎn)窯。通過(guò)使用這一設(shè)備煅燒出來(lái)的石灰有著以下幾方面的特點(diǎn)：第一，產(chǎn)量更高;第二，物料的煅燒程度比較適宜而且也非常勻稱(chēng);第三，操作過(guò)程十分簡(jiǎn)便，容易對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。

2.3 燃料

在煅燒石灰石的時(shí)候，需要用到的燃料類(lèi)型非常多，包括固體、液體與氣體的燃料，通常情況下，在回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)把重油或是焦?fàn)t煤氣當(dāng)作主要的燃料。

2.4 煅燒

在把石灰石煅燒為石灰的過(guò)程中，主要的反應(yīng)原理是石灰石因?yàn)槭軣岫l(fā)生了分解反應(yīng)，具體的反應(yīng)過(guò)程如下公式（2）所示：

CaCO3MgCO3→CaO+MgO+CO2+Q? ? ? ? ? ? ? （2）

通常情況下，碳化鈣的分解過(guò)程是：

常溫狀態(tài)下的石灰石→膨脹→表面開(kāi)始分解→分解完成→氧化鈣晶體持續(xù)增多并燒結(jié)成塊。

2.5 影響石灰石煅燒質(zhì)量的因素

2.5.1 煅燒溫度

合適的煅燒溫度與石灰石的致密度、料塊的體積、純度等相關(guān)。通常情況下，所需的煅燒溫度會(huì)隨石灰石致密度的提高而提高，煅燒溫度的正常值通常在1100℃左右。

2.5.2 料塊粒度

由于石灰石是從表面開(kāi)始進(jìn)行煅燒的，并慢慢擴(kuò)散到內(nèi)部，料塊的力度不但和煅燒時(shí)間相關(guān)，而且也可能會(huì)導(dǎo)致燒生、過(guò)燒問(wèn)題的出現(xiàn)。所以，應(yīng)該要選用那些在適宜粒度范圍之內(nèi)的石灰石塊。通常情況下，石灰石力度范圍應(yīng)該介于

25～55mm，上下的波動(dòng)范圍不能大于10%[2]。

2.5.3 煅燒時(shí)間

在煅燒時(shí)間不斷延長(zhǎng)的過(guò)程中，石灰石的分解程度也在不斷深化，但是，如果超出了適宜的時(shí)間范圍，就會(huì)導(dǎo)致石灰活性的降低。導(dǎo)致這種情況的主要原因是在煅燒時(shí)間不斷延長(zhǎng)的過(guò)程中，石灰晶粒也在逐漸成長(zhǎng)，其中的缺陷不斷減少，氣孔率也越來(lái)越低。因此，應(yīng)該把煅燒時(shí)間和溫度結(jié)合起來(lái)，每個(gè)溫度都應(yīng)該有對(duì)應(yīng)的窯內(nèi)最適宜停留時(shí)間。

3 冶金活性石灰的質(zhì)量控制

3.1 煅燒窯型

通常情況下，煅燒石灰石的窯型包括回轉(zhuǎn)窯與豎窯兩種類(lèi)型。回轉(zhuǎn)窯的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)量高、原料的適應(yīng)性廣、質(zhì)量比較穩(wěn)定等，但是，這種窯型也具有熱能利用率較低、噸灰燃料的成本較高等明顯的不足之處，當(dāng)前，這種窯型在寶鋼、武鋼等鋼鐵廠得到了應(yīng)用。而豎窯的特點(diǎn)是機(jī)械化水平高、熱能的利用率高、成本低等，相對(duì)來(lái)說(shuō)，這種窯型在鋼鐵廠的應(yīng)用范圍更廣[3]。

相關(guān)的研究人員對(duì)石灰豎窯的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了多次研究，最終的研究結(jié)果表明矩形加弓形的截面結(jié)構(gòu)以及雙斜面結(jié)構(gòu)能夠保證石灰石的受熱均勻，最大化地防止生燒與過(guò)燒問(wèn)題的產(chǎn)生，并能夠生產(chǎn)出質(zhì)量更高的冶金活性石灰。

3.2 煅燒時(shí)間與溫度

隨著窯型、石灰石粒度等參數(shù)的變化，對(duì)應(yīng)的煅燒時(shí)間與煅燒溫度也應(yīng)該進(jìn)行適當(dāng)?shù)淖兓?。石灰石的分解反?yīng)是從表面開(kāi)始，逐漸深入內(nèi)部的過(guò)程。如果煅燒的時(shí)間太短，石灰石的分解反應(yīng)沒(méi)有全部完成，就會(huì)導(dǎo)致生燒問(wèn)題的出現(xiàn)。但是，如果煅燒的時(shí)間太長(zhǎng)，石灰的晶粒會(huì)越來(lái)越大，從而就會(huì)使得石灰活性降低。所以，只有保證煅燒時(shí)間的適宜，才能夠得到活性度更高的優(yōu)質(zhì)石灰。此外，煅燒溫度也會(huì)對(duì)石灰的活性產(chǎn)生影響。如果溫度太低，石灰的分解反應(yīng)不充分，就會(huì)出現(xiàn)生燒問(wèn)題，反之則會(huì)導(dǎo)致過(guò)燒問(wèn)題產(chǎn)生。所以，適宜的溫度也是確保石灰高活性的一個(gè)重要因素，一般情況下，應(yīng)該把溫度控制在1000℃到1100℃之間。

3.3 燃料種類(lèi)

通常情況下，石灰窯中所使用的燃料包括粉煤、塊煤等固體燃料以及轉(zhuǎn)爐煤氣、高爐煤氣等氣體燃料。固體燃料的雜質(zhì)含量相對(duì)較高，在煅燒以后灰分會(huì)殘留在爐內(nèi)，導(dǎo)致石灰中的硫、磷含量增多，石灰的活性度隨之降低。而且，在燃燒固體燃料的時(shí)候，附近的溫度會(huì)非常高，但是其他位置的溫度卻相對(duì)較低，使得礦石沒(méi)有辦法均勻受熱，從而就會(huì)導(dǎo)致生燒與過(guò)燒問(wèn)題的出現(xiàn)。而氣體燃料不斷能夠保證礦石的受熱均勻，而且也具有雜質(zhì)少、熱能利用率高等優(yōu)點(diǎn)，最終得到的石灰活性度相對(duì)更高。因此，用氣體燃料代替固體燃料是鋼鐵行業(yè)不斷發(fā)展的必然趨勢(shì)。從目前來(lái)看，韶鋼等多個(gè)鋼鐵廠已經(jīng)使用氣體燃料，不僅得到了高品質(zhì)的石灰，更好地滿(mǎn)足了鋼鐵企業(yè)發(fā)展的需要，而且也減少了成本消耗，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

3.4 其他因素

爐料的運(yùn)行模式、加料、出灰的方法、自動(dòng)化控制水平的高低等因素也直接關(guān)系著石灰的質(zhì)量。使用不停風(fēng)均勻出灰、廢氣循環(huán)二次送風(fēng)等方法能夠確保原料的均勻受熱，也就能夠得到更高質(zhì)量的石灰。此外，使用物料運(yùn)輸車(chē)密封的運(yùn)輸方式能夠防止石灰活性的降低，得到品質(zhì)更高的石灰。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，作為煉鋼過(guò)程中非常重要的一種輔料，活性石灰的質(zhì)量直接與鋼鐵的質(zhì)量相關(guān)。因此，鋼鐵廠必須要做好對(duì)于活性石灰的生產(chǎn)與質(zhì)量控制工作，只有這樣才能得到更優(yōu)質(zhì)的鋼鐵產(chǎn)品，提高自身的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，促使自身實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步發(fā)展。

【參考文獻(xiàn)】

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【2】白城，王晨，羅浩.淺談雙膛石灰豎窯工程建設(shè)過(guò)程中的若干問(wèn)題[J].耐火與石灰，2016（02）：13-15.

【3】夏玉平，范躍翔，閆炳寬，等.高爐煤氣在活性石灰回轉(zhuǎn)窯中節(jié)能降耗的探討[J].價(jià)值工程，2015（09）：63-65.