CN108439828A - 一种低碳高活性石灰的生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种低碳高活性石灰的生产方法，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。该高效活性石灰的炼制方法，通过控制原料成分和粒度大小、反应过程的煅烧温度以及燃料，采用常压预热、真空煅烧、常压冷却的煅烧方式，提高活性石灰的活性并降低含碳量和含硫量，提高了活性石灰的品质。

Description

一种低碳高活性石灰的生产方法
技术领域
本发明涉及石灰生产制备领域，具体涉及一种低碳高活性石灰的生产方法。
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。
活性石灰中的碳主要来源于以下三个方面：原料煅烧不完全，碳酸钙尚未完全分解成氧化钙和二氧化碳；煅烧过程中，石灰表面对未完全燃烧的碳产生吸附，造成碳含量升高，产生过烧后，石灰表面对废气中的二氧化碳产生回吸，造成碳含量升高。
我国传统生产活性石灰主要是竖窑和回转窑，燃料主要采用煤粉、煤气、天燃气。与竖窑生产工艺相比，回转窑生产能力大、自动化程度高、质量稳定、活性度高；而且回转窑是负压操作，安全系数高，因此耐火行业应用回转窑比较普遍。采用回转窑生产出的活性石灰碳含量虽然比竖窑的残碳低，但碳含量也大都在1.0％以上，且极易吸潮变质。而在钢铁冶炼中特别是二次精炼生产中，有些品种钢要求石灰的含碳量低于0.1％。因此，传统方法生产的活性石灰在生产高牌号硅钢、超低碳钢等一些品种钢时难以达到要求。
发明内容
本发明的发明目的是，针对上述问题，提供一种低碳高活性石灰的生产方法，通过控制原料成分和粒度大小、反应过程的煅烧温度以及燃料，采用常压预热、真空煅烧、常压冷却的煅烧方式，提高活性石灰的活性并降低含碳量和含硫量，提高了活性石灰的品质。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种低碳高活性石灰的生产方法，包括以下步骤：
S1.预处理：将石灰石原料经过清洗、去杂、烘干、破碎、分级处理得到粒径20～30mm的石灰石粉料，向石灰石粉料表面均匀喷洒盐水；
S2.预热处理：将所述喷洒盐水后的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进行真空煅烧，煅烧温度为1150～1250℃，煅烧时间为60～120min，生成石灰；
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，所述石灰石原料的化学成分：CaO＞53％，SiO2＜1％。
优选的，步骤S1中，所述石灰石粉料中，粒径大于30mm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，所述盐水为饱和食盐水，喷洒所述饱和食盐水的质量占石灰石粉料质量的1％～3％。
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。
优选的，步骤S3中，真空室内压力为2500～3000Pa。
优选的，步骤S4中，将煅烧后生成的石灰卸出到竖式冷却器内冷却，控制竖式冷却器二次风风量100000m3/h、压力5KPa。
由于采用上述技术方案，本发明具有以下有益效果：
1.本发明的生产方法，通过控制原料成分和粒度大小、反应过程的煅烧温度以及燃料，采用常压预热、真空煅烧、常压冷却的煅烧方式，提高活性石灰的活性并降低含碳量和含硫量，提高了活性石灰的品质。
CaO含量、活性度是表征石灰质量的重要指标。选用CaO＞53％，SiO2＜1％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。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。
将物料加热到石灰石分解温度附近后再施加真空继续煅烧是最为有利的真空煅烧方式，真空度和煅烧温度都对石灰石的煅烧分解有显著的促进作用，但是过高的温度和真空度都会造成石灰晶粒过大，活性降低，因此选择煅烧温度为1150～1250℃，真空室内压力为2500～3000Pa最佳。同时，本煅烧方法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，从而降低活性石灰的含碳量。
2.本发明的生产方法，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。
3.本发明的生产方法，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.本发明的生产方法，工艺简单，能源消耗低，有利于提高成品质量，值得市场推广。
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
一种低碳高活性石灰的生产方法，包括以下步骤：
S1.预处理：将石灰石原料经过清洗、去杂、烘干、破碎、分级处理得到粒径20～30mm的石灰石粉料，向石灰石粉料表面均匀喷洒盐水。所述盐水为饱和食盐水，喷洒所述饱和食盐水的质量占石灰石粉料质量的2％。
所述石灰石粉料中，粒径大于30mm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％。所述石灰石原料的化学成分：CaO＞53％，SiO2＜1％。
S2.预热处理：将所述喷洒盐水后的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800℃。
S3.煅烧处理：将经过预热的石灰石粉料进行真空煅烧，煅烧温度为1200℃，真空室内压力为2500Pa，煅烧时间为80min，生成石灰。回转窑的转速为2.5r/min，控制一次风风量7000m3/h、压力20KPa。
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，控制竖式冷却器二次风风量100000m3/h、压力5KPa，得到低碳高活性石灰成品。
实施例2
一种低碳高活性石灰的生产方法，包括以下步骤：
步骤S3煅烧处理中，将经过预热的石灰石粉进行真空煅烧，煅烧温度为1200℃，真空室内压力为2600Pa，其他步骤同实施例1。
实施例3
一种低碳高活性石灰的生产方法，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进行真空煅烧，煅烧温度为1200℃，真空室内压力为2800Pa，其他步骤同实施例1。
实施例4
一种低碳高活性石灰的生产方法，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进行真空煅烧，煅烧温度为1200℃，真空室内压力为3000Pa其他步骤同实施例1。
实施例5
一种低碳高活性石灰的生产方法，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进行真空煅烧，煅烧温度为1200℃，真空室内压力为3200Pa，其他步骤同实施例1。
实施例6
一种低碳高活性石灰的生产方法，包括以下步骤：
S1.预处理：将石灰石原料经过清洗、去杂、烘干、破碎、分级处理得到粒径20～30mm的石灰石粉料，向石灰石粉料表面均匀喷洒盐水。所述盐水为饱和食盐水，喷洒所述饱和食盐水的质量占石灰石粉料质量的1～3％。
所述石灰石粉料中，粒径大于30mm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％。所述石灰石原料的化学成分：CaO＞53％，SiO2＜1％。
S2.预热处理：将所述喷洒盐水后的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℃。
S3.煅烧处理：将经过预热的石灰石粉料进行真空煅烧，煅烧温度为1200℃，真空室内压力为3000Pa，煅烧时间为120min，生成石灰。回转窑的转速为2.0r/min，控制一次风风量7000m3/h、压力20KPa。
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，控制竖式冷却器二次风风量100000m3/h、压力5KPa，得到低碳高活性石灰成品。
对比例1
一种低碳高活性石灰的生产方法，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1200℃，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，得到低碳高活性石灰成品。
将对比例1和实施例1-6制备的低碳高活性石灰进行测试，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 0.1 0.01 450
实施例2 98.0 0.8 0.09 0.01 445
实施例3 98.0 0.8 0.09 0.01 440
实施例4 98.2 0.7 0.08 0.01 445
实施例5 98.2 0.7 0.08 0.01 420
实施例6 97.5 0.7 0.08 0.01 440
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，本发明制备的低碳高活性石灰的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，随着真空室内压力的升高，活性石灰的含碳量降低，但是到达3000pa,则变化不大，但是活性度有所降低，因此，选择3000pa最佳。
因此，本发明的制备低碳高活性石灰的方法，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 (8)

1.一种低碳高活性石灰的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.预处理：将石灰石原料经过清洗、去杂、烘干、破碎、分级处理得到粒径20～30mm的石灰石粉料，向石灰石粉料表面均匀喷洒盐水；
S2.预热处理：将所述喷洒盐水后的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进行真空煅烧，煅烧温度为1150～1250℃，煅烧时间为60～120min，生成石灰；
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所述的低碳高活性石灰的生产方法,其特征在于,步骤S1中，所述石灰石原料的化学成分：CaO＞53％，SiO2＜1％。
3.根据权利要求1所述的低碳高活性石灰的生产方法,其特征在于,步骤S1中，所述石灰石粉料中，粒径大于30mm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所述的低碳高活性石灰的生产方法,其特征在于,步骤S1中，所述盐水为饱和食盐水，喷洒所述饱和食盐水的质量占石灰石粉料质量的1％～3％。
5.根据权利要求1所述的低碳高活性石灰的生产方法,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所述的低碳高活性石灰的生产方法,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。
7.根据权利要求1所述的低碳高活性石灰的生产方法,其特征在于,步骤S3中，真空室内压力为2500～3000Pa。
8.根据权利要求1所述的低碳高活性石灰的生产方法,其特征在于,步骤S4中，将煅烧后生成的石灰卸出到竖式冷却器内冷却，控制竖式冷却器二次风风量100000m3/h、压力5KPa。
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