CN108191268A - 一种活性冶金石灰的炼制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种活性冶金石灰的炼制方法，涉及石灰生产制备领域。具体包括预处理、预热处理、煅烧处理和冷却处理。该活性冶金石灰的炼制方法，通过控制原料的CaO含量和粒度大小、反应过程的煅烧温度以及燃料，提高活性石灰的活性并降低含硫量，提高活性石灰的品质。

Description

一种活性冶金石灰的炼制方法
技术领域
本发明涉及石灰生产制备领域，具体涉及一种活性冶金石灰的炼制方法。
背景技术
石灰(即生石灰)是通过煅烧石灰石、白垩、贝壳等获得的，在冶金、建筑、化工、环境、农业等领域具有广泛的应用。石灰呈白色块状或粉状，硬度较低，莫氏硬度在2-3之间，按其反应性能的高低分为活性石灰、轻烧石灰、中烧石灰、过烧石灰四类。活性石灰，是一种质量好的轻烧石灰，具有气孔率很高、比表面积大、反应性能好、杂质较低、粒度均匀和一定的强度的优点，活性石灰的活性度一般在300ml以上(4mol/L HCl，40±1℃，10min盐酸滴定值)。CaO含量、活性度是表征石灰质量的重要指标。
石灰作为钢铁工业重要辅助原料，它是冶炼过程中的重要熔剂，是炼钢过程中的造渣材料，是脱硫、脱氧、脱磷提高钢液纯净度和减少热损失不可或缺的材料。冶炼过程中，使用活性高的石灰能减少冶炼时间，提高脱硫、脱磷的效果，达到提高生铁、钢水的质量，节省原料、提高炉龄的效果。然而，目前工业生产的石灰的活性度并不太高，不同生产工艺生产的石灰的活性度是相差很大。
随着钢铁工业的快速发展，对石灰质量的要求越来越高，如何提高石灰质量也是冶金生产的一项重要任务。目前，我国传统生产活性冶金石灰主要是竖窑和回转窑，生产出的活性冶金石灰的活性度最高在400ml左右、氧化钙含量最高在92.0％，但是，碳、硫含量及其他杂质含量高，且极易吸潮变质。申请号为201210210014.7的中国专利公开了一种活性冶金石灰的生产方法，采用草酸钾、柠檬酸钾、醋酸钾为助燃剂，一定程度上降低了活性冶金石灰碳、硫杂质含量，不易吸潮变质，生产成本低。但是以焦炉煤气为燃料，焦炉煤气中含有H2S以及二硫化碳等有机硫，H2S及有机硫燃烧会增加活性石灰中S的含量，S的含量增加又会降低有效CaO含量，从而降低对钢水的脱硫能力和增加消耗。
发明内容
本发明的发明目的是，针对上述问题，提供一种活性冶金石灰的炼制方法，通过控制原料的CaO含量和粒度大小、反应过程的煅烧温度以及燃料，提高活性石灰的活性并降低含硫量，提高活性石灰的品质。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种活性冶金石灰的炼制方法，包括以下步骤：
S1.预处理：将含钙量大于53％的高品质石灰石原料经过清洗、去杂、烘干、破碎、分级处理，得到粒径20～40mm的石灰石粉料。
S2.预热处理：将石灰石粉料进行预热，使石灰石粉料的表面和中心温度都达到750～800℃。
S3.煅烧处理：将经过预热的石灰石粉料送入回转窑进行煅烧，煅烧温度为1100～1200℃，煅烧时间为50～70min，回转窑的转速为2.7～3.2r/min。
煅烧采用燃料为焦炉煤气，所述焦炉煤气先经过脱硫处理；所述脱硫处理包括吸附剂处理、有机硫转化和脱硫工序；所述吸附剂处理所用吸附剂为焦炭、活性炭和氧化锌的混合。
S4.冷却处理：将煅烧后生成的石灰从回转窑内卸出到竖式冷却器内冷却至150℃以下，得到活性冶金石灰成品。
优选的，步骤S1中，所述石灰石原料中，二氧化硅所占质量分数小于1％。
优选的，步骤S1中，所述石灰石粉料中，粒径大于40mm的比例小于5％，粒径小于20mm的比例小于5％，小于10mm的比例小于1％。
优选的，步骤S1中，所述步骤2中，将预热后的石灰石粉料送入分解炉进行分解，然后再煅烧处理，所述分解炉的温度保持在850～900℃。
优选的，步骤S2中，采用悬浮预热器对石灰石粉料进行预热，先将悬浮预热器预热20～30min，然后开始进料。
优选的，步骤S3中，所述有机硫转化采用钴钼系加氢催化剂。
优选的，步骤S3中，所述脱硫工序采用脱硫剂干法脱硫，所述脱硫剂按照重量份包括以下组分：活性氧化锌40～50份、高铝粉15～25份、膨润土10～20份、氢氧化钙5～15份、羧甲基纤维素15～25份。
由于采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：
1.本发明的炼制方法，通过控制原料的CaO含量和粒度大小、反应过程的煅烧温度以及燃料，提高活性石灰的活性并降低含硫量，提高活性石灰的品质。
CaO含量、活性度是表征石灰质量的重要指标。选用CaO含量大于53％的石灰石为原料，可以提高石灰成品中CaO含量，提高活性石灰品质
钢的冶炼是在一定的温度范围内有时间上的要求的，若石灰的粒度过大会加长石灰颗粒与钢水的反应时间，导致造渣速度减慢而影响造渣效果。若石灰粒度过小，炼钢时易引起颗粒或粉尘飞溅恶化操作环境。同时，粒径范围过大的石灰石在生产中不易控制，容易造成大粒径石灰石的生烧和小粒径石灰石的过烧。石灰石颗粒粒度为20～40mm，煅烧后的石灰比石灰石的摩尔体积小，且粒度基本在10～20mm之间，更加有利于钢的冶炼。
煅烧采用燃料为焦炉煤气，煅烧效率高，且废气利用，节约能源。使用前，先进行脱硫处理，脱硫处理经过吸附剂处理、有机硫转化和脱硫工序三道工序，脱硫效果好，避免焦炉煤气中含有H2S以及二硫化碳等有机硫，增加活性石灰中S的含量，从而降低对钢水的脱硫能力和增加消耗。
石灰石原料的杂质中，酸性氧化物二氧化硅对石灰石的活性影响较大，石灰石杂质成分中酸性氧化物Si02对石灰活性度影响很大。石灰石原料中的Si02与CaC03分解出的CaO之间发生固相反应生成3CaO·Si02，一方面降低了石灰的有效CaO含量，同时3Ca0·Si02包裹在CaO晶粒周围，阻滞CaO的成渣反应。因此，石灰石中Si02含量越高，高温快速煅烧后的石灰活性度越低，因此选择Si02含量低的石灰石原料，有利于提高活性石灰的活性。
2.本发明的炼制方法，将石灰石粉料进行预热，然后进行煅烧，提高了石灰石分解速率，降低了热量损耗，提高燃料利用率，节约资源；预热阶段只将石灰石颗粒内外均预热到其分解临界温度，在烧成带迅速升温不但使颗粒内部达到利于CO2排出的高温，降低了石灰中CO2的残留量，而且外部温度不会过高使石灰表面过烧出现“密实”层或“瓷化”层阻挡CO2逸出。
采用回转窑煅烧，炉内温度均匀，煅烧石灰石得到的活性石灰质量好。气体燃料可在石灰石粉料的所有空隙中燃烧，无死角，用煤作燃料布料稍有不均就会出现温度有高有低。由于气烧火焰均匀且又是同时放热，可做到快速燃烧和快速冷却，故石灰活性度好。
3.本发明的炼制产方法，石灰石煅烧过程中温度控制十分重要。温度过低，煅烧裂解慢，生过烧多，石灰石在窑内存留时间长，既影响装置的生产能力同时降低了产品的质量；煅烧温度过高，增加能耗损失，同时对窑内衬影响实在具大，是极为不经济的。本发明先对原料进行预烧，使硫化物在750～800℃分解，在氧气充足情况下生成二氧化硫、三氧化硫，然后与石灰反应生成硫酸钙盐，再于1150～1250℃高温下分解成二氧化硫和氧化钙，二氧化硫被强对流风排出，有效降低了石灰中硫的含量，同时提高了石灰石的活性。
4.本发明的炼制方法，在回转窑生产过程中，窑速对产品质量也是十分关健的因素，采用不同窑速，使石灰石在窑内转动次数、在窑内高温作用时间等相连，采用快速煅烧法，石灰的活性度提高至430ml以上，得到了高效活性石灰。采用悬浮预热分解系统和竖式冷却器冷却系统自动化程度高，生产效率高，便于扩大生产规模。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
一种活性冶金石灰的炼制方法，包括以下步骤：
S1.预处理：将含钙量大于53％、二氧化硅所占质量分数小于1％的高品质石灰石原料经过清洗、去杂、烘干、破碎、分级处理，得到粒径20～40mm的石灰石粉料。
所述石灰石粉料中，粒径大于40mm的比例小于5％，粒径小于20mm的比例小于5％，小于10mm的比例小于1％。
S2.预热处理：将石灰石粉料进行预热，采用悬浮预热器对石灰石粉料进行预热，先将悬浮预热器预热25min，然后开始进料，使石灰石粉料的表面和中心温度都达到780℃。
将预热后的石灰石粉料送入分解炉进行分解，然后再煅烧处理，所述分解炉的温度保持在880℃。
S3.煅烧处理：将经过预热的石灰石粉料送入回转窑进行煅烧，煅烧温度为1200℃，煅烧时间为60min，回转窑的转速为3.0r/min。
煅烧采用燃料为焦炉煤气，所述焦炉煤气先经过脱硫处理；所述脱硫处理包括吸附剂处理、有机硫转化和脱硫工序；所述吸附剂处理所用吸附剂为焦炭、活性炭和氧化锌的混合。
所述有机硫转化采用钴钼系加氢催化剂。所述脱硫工序采用脱硫剂干法脱硫，所述脱硫剂按照重量份包括以下组分：活性氧化锌45份、高铝粉20份、膨润土15份、氢氧化钙10份、羧甲基纤维素20份。
S4.冷却处理：将煅烧后生成的石灰从回转窑内卸出到竖式冷却器内冷却至150℃以下，得到活性冶金石灰成品。
实施例2
一种活性冶金石灰的炼制方法，包括以下步骤：
步骤S3煅烧处理中，将经过预热的石灰石粉料送入回转窑进行煅烧，煅烧温度为1180℃，其他步骤同实施例1。
实施例3
一种活性冶金石灰的炼制方法，包括以下步骤：
步骤S3煅烧处理中，将经过预热的石灰石粉料送入回转窑进行煅烧，煅烧温度为1150℃，其他步骤同实施例1。
实施例4
一种活性冶金石灰的炼制方法，包括以下步骤：
步骤S3煅烧处理中，将经过预热的石灰石粉料送入回转窑进行煅烧，煅烧温度为1120℃，其他步骤同实施例1。
实施例6
一种活性冶金石灰的炼制方法，包括以下步骤：
步骤S3煅烧处理中，将经过预热的石灰石粉料送入回转窑进行煅烧，煅烧温度为1100℃，其他步骤同实施例1。
实施例6
一种活性冶金石灰的炼制方法，包括以下步骤：
S1.预处理：将含钙量大于53％、二氧化硅所占质量分数小于1％的高品质石灰石原料经过清洗、去杂、烘干、破碎、分级处理，得到粒径20～40mm的石灰石粉料。
所述石灰石粉料中，粒径大于40mm的比例小于5％，粒径小于20mm的比例小于5％，小于10mm的比例小于1％。
S2.预热处理：将石灰石粉料进行预热，采用悬浮预热器对石灰石粉料进行预热，先将悬浮预热器预热30min，然后开始进料，使石灰石粉料的表面和中心温度都达到750℃。
将预热后的石灰石粉料送入分解炉进行分解，然后再煅烧处理，所述分解炉的温度保持在900℃。
S3.煅烧处理：将经过预热的石灰石粉料送入回转窑进行煅烧，煅烧温度为1180℃，煅烧时间为50min，回转窑的转速为3.2r/min。
煅烧采用燃料为焦炉煤气，所述焦炉煤气先经过脱硫处理；所述脱硫处理包括吸附剂处理、有机硫转化和脱硫工序；所述吸附剂处理所用吸附剂为焦炭、活性炭和氧化锌的混合。
所述有机硫转化采用钴钼系加氢催化剂。所述脱硫工序采用脱硫剂干法脱硫，所述脱硫剂按照重量份包括以下组分：活性氧化锌50份、高铝粉15份、膨润土10份、氢氧化钙15份、羧甲基纤维素15份。
S4.冷却处理：将煅烧后生成的石灰从回转窑内卸出到竖式冷却器内冷却至150℃以下，得到活性冶金石灰成品。
对比例1
一种活性冶金石灰的炼制方法，包括以下步骤：
S1.预处理：将含石灰石原料经过清洗、去杂、烘干、破碎、分级处理，得到粒径20～40mm的石灰石粉料。
S2.预热处理：将石灰石粉料进行预热，采用悬浮预热器对石灰石粉料进行预热，先将悬浮预热器预热30min，然后开始进料，使石灰石粉料的表面和中心温度都达到800℃。
S3.煅烧处理：将经过预热的石灰石粉料送入回转窑进行煅烧，煅烧温度为1180℃，煅烧时间为60min，回转窑的转速为1.5r/min。
煅烧采用燃料为焦炉煤气。
S4.冷却处理：将煅烧后生成的石灰从回转窑内卸出到竖式冷却器内冷却至150℃以下，得到活性冶金石灰成品。
将对比例1和实施例1-6制备的活性冶金石灰进行测试，测试其CaO含量、含碳量、活性和含硫量，结果如下表1：
其中，石灰活性度的检验方法是将50克石灰在2升40℃的水中快速搅拌消化，用酚酞试剂作为指示剂，用浓度为4mol·L-1的HCl将石灰消化过程中产生的Ca(OH)2中和。检验过程中必须保持水化中和过程的等当点，即刚好由红色转变为无色。记录恰好10分钟时盐酸的消耗量，以10分钟消耗盐酸的毫升数表示石灰的活性度。
表1结果测试对比
CaO(％) Si02(％) C(％) S(％) 活性度(ml)
实施例1 98.0 0.8 0.2 0.01 435
实施例2 97.8 0.75 0.2 0.01 430
实施例3 97 0.75 0.2 0.01 400
实施例4 96.5 0.75 0.2 0.01 380
实施例5 96.0 0.75 0.2 0.01 370
实施例6 98.0 0.8 0.2 0.01 430
对比例1 93.0 1.5 0.5 0.08 320
从实施例1-6和对比例1结合表1的数据可以看出，本发明制备的活性冶金石灰的CaO含量和活性较高，成品Si02含量、C含量和S含量较低，活性石灰的品质较高。
同时，随着煅烧温度的升高，CaO含量和活性度逐渐提高，但是到达1180℃和1200℃，则变化不大，采用快速高温煅烧法，能得到较高活性的石灰，但是随着温度升高，增加能耗，因此，选择1180℃较佳。
因此，本发明的制备活性冶金石灰的方法，工艺简单，能源消耗低，有利于提高成品质量，值得市场推广。
上述说明是针对本发明较佳可行实施例的详细说明，但实施例并非用以限定本发明的专利申请范围，凡本发明所提示的技术精神下所完成的同等变化或修饰变更，均应属于本发明所涵盖专利范围。

Claims (7)

1.一种活性冶金石灰的炼制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.预处理：将含钙量大于53％的高品质石灰石原料经过清洗、去杂、烘干、破碎、分级处理，得到粒径20～40mm的石灰石粉料；
S2.预热处理：将石灰石粉料进行预热，使石灰石粉料的表面和中心温度都达到750～800℃；
S3.煅烧处理：将经过预热的石灰石粉料送入回转窑进行煅烧，煅烧温度为1100～1200℃，煅烧时间为50～70min，回转窑的转速为2.7～3.2r/min；
煅烧采用燃料为焦炉煤气，所述焦炉煤气先经过脱硫处理；所述脱硫处理包括吸附剂处理、有机硫转化和脱硫工序；所述吸附剂处理所用吸附剂为焦炭、活性炭和氧化锌的混合；
S4.冷却处理：将煅烧后生成的石灰从回转窑内卸出到竖式冷却器内冷却至150℃以下，得到活性冶金石灰成品。
2.根据权利要求1所述的活性冶金石灰的炼制方法,其特征在于,步骤S1中，所述石灰石原料中，二氧化硅所占质量分数小于1％。
3.根据权利要求1所述的活性冶金石灰的炼制方法,其特征在于,步骤S1中，所述石灰石粉料中，粒径大于40mm的比例小于5％，粒径小于20mm的比例小于5％，小于10mm的比例小于1％。
4.根据权利要求1所述的活性冶金石灰的炼制方法,其特征在于,步骤S1中，所述步骤2中，将预热后的石灰石粉料送入分解炉进行分解，然后再煅烧处理，所述分解炉的温度保持在850～900℃。
5.根据权利要求1所述的活性冶金石灰的炼制方法,其特征在于,步骤S2中，采用悬浮预热器对石灰石粉料进行预热，先将悬浮预热器预热20～30min，然后开始进料。
6.根据权利要求1所述的活性冶金石灰的炼制方法,其特征在于,步骤S3中，所述有机硫转化采用钴钼系加氢催化剂。
7.根据权利要求1所述的活性冶金石灰的炼制方法,其特征在于，步骤S3中，所述脱硫工序采用脱硫剂干法脱硫，所述脱硫剂按照重量份包括以下组分：活性氧化锌40～50份、高铝粉15～25份、膨润土10～20份、氢氧化钙5～15份、羧甲基纤维素15～25份。
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