回转窑煅烧冶金石灰工艺研究与实践

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1、回转窑煅烧冶金石灰工艺研究与实践摘要：由原料、燃料条件、设备及生产实际确定合理的预热温度、煅烧温度与煅烧时间得到有效CaO高、活性高的冶金石灰关键词：活性度；回转窑；煅烧温度；煅烧时间；预热温度前言：随着钢铁行业的不断发展对作为转炉炼钢造渣剂的冶金石灰要求也越来越高，要求冶金石灰在保证有效CaO的前提下还必须具有很高的活性。提高冶金石灰的活性，可以减少炼钢时石灰的用量、提高钢水收得率、废钢比和炉衬寿命，做到快速造渣，少渣吹炼，减少吹炼喷溅，提高生产节奏等效果，这直接关系到企业的技术经济效益和节能降耗。1.生成冶金石灰的机理石灰组成中有游离氧化钙和结合氧化钙，游离氧化钙中又分活

2、性氧化钙和非活性氧化钙。非活性氧化钙在普通消解条件下，不能同水发生反应，但有可能转化为活性氧化钙(如磨细后)。活性氧化钙则是在普通消解条件下，能同水发生反应的那部分游离氧化钙，结合氧化钙是不可回复的，故不能称为非活性氧化钙。氧化钙在石灰中存在形式可以用图1.1表示。石灰的反应能力实际上可以看成是游离氧化钙总量中活性氧化钙的数量。石灰石的锻烧是石灰石菱形晶格重新结晶转化为石灰的立方晶格的变化过程。其变化所得晶体结构与形成新相晶核的速度和它的生长速度有关。当前者大于后者时，所得到的为细粒晶体，其活性氧化钙分子数量多，具有高的表面能；反之，所得为低表面能的粗粒晶体，其活性氧化钙分子

3、数量少。在石灰石快速加热锻烧下，所得到的为细粒晶体结构的石灰，活性度就高；缓慢加热锻烧时，所得为粗晶体结构的石灰，活性就低[1]。2.燃料和燃烧设备及原料要求2.1燃料和燃烧设备根据所用窑型和生产实际情况的不同，生产冶金石灰常用的燃料有焦炭、煤、重油和各种煤气。本厂采用的是转炉煤气和高炉煤气混烧，转炉煤气和高炉煤气作为燃料的优点是烧出的石灰S含量比起其它燃料要低，窑内结圈现象较其它燃料要轻微；缺点是转炉煤气和高炉煤气的主要成分为CO其发热值较含碳氢化合物的燃料低，这在一定程度上制约了产量的进一步提高。燃烧设备在实际生产中起到非常关键的作用。本厂采用的燃烧设备（及烧嘴）是一种煤

4、气与空气预先不进行混合，二者在燃烧空间内边混合边燃烧的的设备，石灰CaO（游离）CaO（结合）CaO（活性）CaO（非活性）CaCO3，CaSO4，2CaO·SiO2CaO·Al2O3，3CaO·Al2O32CaO·Fe2O3，CaO·Fe2O3细磨图1.1石灰中氧化钙的存在形式此时燃烧速度受到混合速度的限制，燃烧缓慢且有明显的火焰，此时燃烧产物与周围物体之间所进行的热交换属于火焰辐射它比起单纯的气体辐射具有更强的辐射力[4]。对于本厂使用的煤气燃烧过程其本上可以归纳为：煤气与空气的混合；将混合物加热到着火温度；煤气中的可燃组分与空气中的氧发生激烈的化学反应进行燃烧。在上述过

5、程中，煤气中的可燃组分与空气中的氧在高温下进行燃烧反应是非常快的，可以认为是在一瞬间完成的。将煤气预热到着火温度在煤气预热室进行，唯有煤气和空气的混合过程是一种物理扩散过程，需要一定的时间，因此它是决定燃烧速度的主要因素。对比我厂的1#窑和2#窑的烧嘴可以看出1#的燃烧速度比2#更快、更充分，在煤气条件基本一致的情况下考虑可能是烧嘴、管路差异、风煤的配比、压力等方面造成的。2.2原料要求工业用石灰对石灰石的质量要求主要有两个方面：一个是要求含碳酸钙成分要高，一般要求要在97%以上，二是它的结构晶粒要小，因为晶粒小的石灰石晶间不严实，且在含有机物的情况下，有机物燃烧形成的多孔状

6、，CO2容易分离，故便于煅烧，三是杂质少，特别是有害成分如二氧化硅，氧化镁，氧化铝，硫和磷等。2.2.1粒度要求在冶金石灰生产中，原料石灰石的粒度应控制在一定范围。如果粒度差别大，小粒石灰石在短时间内就可完全分解，而大粒度的则需要较长时间。若大粒度的石灰石已完全分解，而小粒的因在煅烧区停留时间过长造成过烧而失去活性，反之大粒度的会形成夹心生烧而使活性度偏低。因此要求石灰石粒度尽可能均匀,一般要求大小粒度之比不超过二分之一[2]。表1为我厂与其它厂的对比：表1为几个冶金厂石灰生产的统计厂名窑型石灰石燃料石灰石活性度/ml入炉粒度/mmCaO/%武钢回转窑15～5054焦炉煤气3

7、70马钢回转窑7～2054焦炉煤气380青钢回转窑15～4053转炉、高炉煤气混烧3102.2.2成分条件石灰石的主要成分是CaCO3，还含有一定量的MgCO3、SiO2、Al2O3、Fe2O3等杂质。CaCO3的含量表示石灰石的纯度，它直接影响着石灰中CaO的含量，是决定石灰活性度的主要指标，因此CaCO3的含量越高越好，生产中认为大于96%的石灰石较好。石灰石中的杂质是有害成分，煅烧过程中分别与CaO反应：SiO2+3CaO=3CaO·SiO2Al2O3+3CaO=3CaO·Al2O32CaO+Fe