回转窑基础理论部分-活性石灰

时间:12-04-12 栏目:活性石灰回转窑 作者:回转窑 评论:0 点击: 4,098 次

二、活性石灰

利用转炉吹氧炼钢工艺的全过程,一般在20~30分钟内完成。强烈的脱S(硫)脱P(磷)反应是在有石灰存在时,而如何保证石灰能够在较短的时间内(15分钟左右)与钢水混合,快速并完全熔解。这时,就需要有高反应性能的石灰——活性石灰的存在。

在炼钢过程中,钢水中会因不同物质的存在产生出其它的有害物质,这就是通常所说的钢渣。为了得到所需要的钢和保证钢的质量,在冶炼时就必须要除去钢渣,也就是除渣或造渣。

如何造渣,如果在钢水中加入硅酸盐造渣,硅酸盐则会在一方面造渣的同时,另一方面又增加渣量,加重了除渣的负担。

如果在钢水中加入莹石,在造渣的过程中,莹石本身还会增加渣量,而且,莹石还会严重地侵蚀炉衬。

如果在钢水中加入石灰石作造渣剂时,它的作用会远远地好于硅酸盐或莹石。但是,当石灰石在遇到高温时,石灰石本身便会首先开始发生吸热反应。而这个吸热分解反应的过程会需要大量的热量,并且还要经过一定的时间。这时,就会出现热量分配使用上的混乱。造成碳酸钙分解反应在前,造渣过程被滞后,或者是失去了造渣时间的后果。

与此同时,石灰石的分解是需要大量的热量的,而钢水的冷却速度又比较快。这时,在钢的冶炼过程中,就会出现热量短缺,就必须不断地提供补充热量来保证温度。这无疑会延长了钢的冶炼时间,降低了造渣质量,同时亦增大了原材料的消耗。

为此,随着冶炼技术的发展,在炼钢过程中,由于对造渣剂提出了便于使用上的要求,因此而出现了将石灰石先经过煅烧,使碳酸钙经过高温分解生成氧化钙,也就是通常所说的石灰。这时,将石灰再用于炼钢造渣时,其造渣的效果便非同一般了。

随着冶炼技术和钢的品种质量的要求的不断提高,对石灰产品在钢水中的熔解速度也有了“快速”的要求。其目的是较快地提高成渣速度,较早地形成高碱度炉渣。这时,便出现了活性石灰。

理论概念中的活性石灰,是一种化学性能活泼、参与反应能力较强、含S(硫)、P(磷)等有害杂质少。具有以下主要特点:

——体积密度小:1.5 —1.7 g∕cm3

——气孔率高:≥50 %

——比表面积大:1.5—2.0 m2∕g

——反应性能强:活性度 >300ml

同时,它还具有:CaO结晶体细小:≤1 wm,CaO含量高:≥90 %,S、P含量低:<0.02 %和痕迹,SiO2+Fe2O3+Al2O3含量低:<2 %,残留CO2低: ≤2 %等特性的轻烧石灰。

活性石灰在炼钢中的用途是:它与钢水混合后,具有较快的成渣(造渣)速度和提高脱S(硫)脱P(磷)效率。

其脱S硫脱P磷的化学反应方程式为:

脱S :FeS + CaO = FeO + CaS

脱P :2P + 3CaO + 5FeO = 3CaO·P2O5 + 5Fe

活性石灰在用于转炉炼钢的过程中同时还具有:可缩短冶炼时间,提高炉龄,降低原材料单耗,提高产量、质量,降低成本,操作稳定,有利于冶炼自动化等优点。

活性石灰的次产品——熟小粒、除尘粉,也已随着工业技术的发展,逐渐在烧结制品、耐材制品等很多行业中得到了广泛的应用。

活性石灰产品是一种经过高温煅烧后而获得的。它经过煅烧后的实际特征一般表现为:它是一种颗粒状,具有一定粒度,表面清洁,质地疏松,色泽洁白,重量轻,生心小,含热少,散热冷却快,遇水反应强烈,有几乎爆炸反应的轻(软)烧石灰。

根据煅烧程度的不同,石灰的种类一般可分为:轻(软)烧石灰,硬烧石灰和死烧石灰。

轻(软)烧石灰是指:石灰在经过煅烧分解的瞬间,具备了所谓的活性性能。

这时,若将已完成了分解的石灰,在高温下延长煅烧时间,它的细小晶粒会逐渐熔合,总体积产生收缩,性质发生变化,成为硬烧石灰。如果将这种石灰再进一步地煅烧,其活性性能便会消失,水化反应速度变得极低,成为死烧石灰。

在石灰的理念中,用于区别它们之间不同性质的、较明显的方法是活性度的不同。

a、  轻烧石灰:一般≥310 ml

b、  硬烧石灰:≥250~300 ml

c、  死烧石灰:则一般≤100 ml。

在认识石灰的理念中,用于能够反映石灰物理性质的内容主要有:石灰的颜色、晶体结构、组织、气味、空隙率、容重、比重、假比重、熔点、沸点、导热率、比热、发光、电阻、硬度、膨胀系数、折射率、安息角等。

而在它们之间,用来区别它们不同性能的重要指标还在于主要化学成份的不同。

1、活性石灰理化指标:

表二

 指标

 

 

等级

化    学    成     份 %

活性度

CaO %

SiO2

S %

灼碱%

P %

MgO%

4NHCl / ml
40℃±1℃

特级品

≥92.0

≤1.5

≤0.020

≤2

痕迹

<5.0

≥360

一级品

≥90.0

≤2.0

≤0.030

≤4

≤0.02

≥320

二级品

≥88.0

≤2.5

≤0.050

≤5

≤0.03

≥280

三级品

≥85.0

≤3.5

≤0.100

≤7

≤0.03

≥250

四级品

≥85.0

≤5.0

≤0.100

≤7

≥180

2、镁质冶金石灰理化指标:

表三

指标

 

 

等级

化    学    成     份 %

活性度

CaO+MgO%

MgO

SiO2

S

灼碱%

4NHCl / ml

40℃±1℃

特级品

≥93.0

≥5.0

≤1.5

≤0.025

≤2

≥360

一级品

≥91.0

≤2.5

≤0.050

≤4

≥280

二级品

≥86.0

≤3.5

≤0.100

≤6

≥230

三级品

≥810

≤5.0

≤0.200 ≤8 ≥200

 

3、活性石灰粒度组成:

表四

用      途

粒 度 范 围

允  许  波  动  范  围

转      炉

造      渣

mm

< 5 mm

> 40 mm

5 — 40

≤10 %

≤10 %

 

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