专利名称：低碳高活性石灰煅烧方法
技术领域：
本发明属于材料制备技术领域，涉及一种用石灰石煅烧石灰的方法，特别涉及一种用于不锈钢冶炼的低碳高活性石灰的煅烧方法。
背景技术：
不锈钢冶炼中，需要用到具备:1)活性度较高；2)比表面积大，在渣中溶解速度快；3)体积密度小；4)晶体尺寸小；5)产生渣量少，铁水收得率高的低碳高活性石灰。通常在回转窑中煅烧颗粒状石灰石得到这种低碳高活性石灰。而传统工艺煅烧石灰石时，石灰石的粒度区间较大，煅烧过程中，由于石灰的传热速率远小于石灰石的传热速率，随着外层的石灰层越来越厚后，导致向内层石灰石颗粒的传热速率会越来越慢，煅烧时间就越长，而长时间高温会使石灰石表面过烧“瓷化”，进而使煅烧中产生的CO2气体难以排出，脱碳不完全，形成生烧。不仅浪费能源，而且影响低碳高活性石灰的质量。
发明内容
本发明的目的是提供一种低碳高活性石灰煅烧方法，能够避免由于石灰和石灰石导热系数不同引起的煅烧热量难以进入石灰石颗粒内部，导致石灰石表面过烧“瓷化”的现象，使CO2气体易于排出，节约能源，保证烧制的低碳高活性石灰的质量。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是:一种低碳高活性石灰煅烧方法，将石灰石颗粒送入预热器预热40±5min，使石灰石颗粒的表面和中心温度都达到800 850°C后，送入回转窑窑体再升温至850°C 1000 °C，之后，在长度不大于35m、温度为1000 1200°C的烧成带烧成低碳高活性石灰。所述回转窑窑头负压不大于_50Pa。本发明煅烧方法具有如下优点:
I)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。2)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。3)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。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。4)炼钢过程中，能够减少废钢用量，降低热耗，增大石灰利用率，同时也可以减少泡沫洛和喷派。
具体实施例方式下面结合具体实施方式
对本发明进行详细说明。
传统工艺中回转窑煅烧生产石灰时，通常要求的石灰石的粒度，导致煅烧过程中传热不均匀，且CO2不易扩散出去，不利于石灰的煅烧并影响石灰活性。同时，预热器的预热温度高于石灰分解的临界温度，使石灰提前分解，在煅烧过程中由于表面生成的是灰层造成传热效率降低，加大煅烧时间，造成生烧或过烧，而且浪费能源。为了克服传统工艺存在的问题，本发明提供了一种低碳高活性石灰煅烧方法，将粒径为20 40mm的石灰石颗粒送入传统工艺中使用的回转窑的预热器内预热40±5min(由回转窑竖式预热器液压推杆间隔推料流量和预热器储存容量决定，物料从进入预热器算起到出预热器)，使石灰石颗粒表面和中心温度都达到800°C 850°C(石灰分解的临界温度850°C，石灰在这个温度时只有微量可以分解；因操作的波动性不能将温度控制在一个点，所以规定将其温度控制在800°C 850°C)后，送入回转窑窑体升温至850°C 1000°C，石灰石分解；回转窑窑体内温度继续上升至1000°C 1200°C的烧成阶段，烧成带的长度不大于35m，烧成低碳高活性石灰；整个煅烧过程中采用混合燃料进行混烧，该混合燃料按体积百分比，由40%± 3%的焦炉煤气、10%± 3%的转炉煤气和50%± 3%的热值为26000 27000kj/kg的高喷动力煤组成，各 组分总量为100%。本发明煅烧方法中各参数的选取:
1.原料粒度的选择与控制
颗粒状的石灰石煅烧过程中颗粒表面及其内部的传热速率；co2在颗粒内部和离开颗粒后的扩散速率；都直接影响着石灰石的分解。一定温度下，传热速率与石灰石颗粒粒度的关系极大。这是因为颗粒(块)状体的传热是由表及里进行的，粒度越大，颗粒及其内部的传热速率越慢，相应的烧成速度也越慢；但颗粒粒度太小会产生透气程度不均或导致气流行走不畅不宜于传热。普通型双带石灰回转窑可以适应各种粒径的颗粒状石灰石，传统工艺煅烧过程中，由于石灰的传热速率远小于石灰石的传热速率，随着外层的石灰层越来越厚后，颗粒内层的传热速率会越来越慢。所需的煅烧时间就越长，而这样的长时间高温会使石灰石表面过烧“瓷化”，从而使内部CO2气体排出困难，脱碳不完全，形成生烧。为了获得满意的烧成效果，同时又不会支出过多热量，本发明煅烧方法中采用石灰石颗粒的粒径为20 40mmo2.传热过程的工艺控制
由于石灰石和石灰导热系数的差异、石灰石实际分解过程的瞬时性，对于颗粒(块)状石灰石而言，石灰烧成过程中的加热速率不应该是固定的，不同的烧成过程，应赋予不同的
温升速率。I)温度控制:因为石灰的导热系数远小于石灰石的导热系数，煅烧过程中随着外层石灰层厚度的增加，热量就难以进入石灰石颗粒内部，使得煅烧速度反而减慢。因此在预热阶段不应当追求石灰石的预分解率，而应当以石灰石颗粒内外均具备分解临界温度为目标(850°C)。待颗粒中心温度和表面温度都达到分解临界温度时，在烧成阶段迅速提升温度到分解温度(1000°C 1200°C)，使用于分解的热量得以很快抵达颗粒内部，有利于石灰的理想生成。此时的分解过程虽然也是由表及里，但时间较短，不利因素所造成的负面影响会最小。由于煅烧过程操作有一定波动性不能将温度控制到一个点，因此将预热气温度控制在800°C 850°C，分解带温度基本控制在850°C 1000°C，烧成带温度控制在1000°C 1200 V之间，煅烧的石灰活性较高。
2)时间的控制:煅烧时间过短反应进行不完全，会出现“生烧”；但是煅烧时间过长，已生成的石灰晶体合并，同时完成CaO最初结晶体晶格缺陷的完善，会使最终产物的孔隙率降低、孔径分布恶化，进而使活性降低；所以烧成带长度不应超过35m。3.CO2在颗粒内部和离开颗粒后的扩散
反应环境中CO2的平衡压力随着温度的升高而增大，当反应气氛中CO2的分压小于平衡分压时，分解反应方能进行。当反应气氛中CO2分压增大时，除非及时将其排除，否则就需要提高温度，才能促使石灰石向分解反应的方向进行。从CO2排出着眼，为了使气体从内部顺利排出，内部必需有高的温度以便产生高的CO2压力。而内部的高温度来自外部高温度的传递，外部温度过高，则会造成石灰石颗粒表面已烧成石灰层的烧结，烧结形成“密实”层或"瓷化"层，使分解逸出的CO2排出困难，阻碍了 CO2排出，反而使石灰烧成速度减缓，甚至不能进行。而且石灰石完全分解后的产物，由细小的歪扭晶格或不大的彼此间被裂纹分割的结晶CaO群所组成。很自然，在这些地方的结晶CaO，由于存在点状缺陷和位错，而具有高的表面能，并且由此具有高反应能力的特点。如果煅烧时间过长，会使已生成的石灰晶体合并，同时完成CaO最初结晶体晶格缺陷的完善，会使最终产物的孔隙率降低、孔径分布恶化，进而使活性降低。因此，CO2的排出状况严重影响了石灰的煅烧温度和时间以及石灰的活性。当煅烧温度采用如上所选的1000 1200°C，石灰的孔隙率较高，石灰石内部分解释放出的CO2较易排出，但内部CO2快速排出会使外部煅烧环境的分压增大超过平衡分压，不利于分解反应的顺利进行。因此必须要保证回转窑内负压，即窑头负压不大于-50Pa，以便及时排出窑内余气。4.燃料的选择
钢产品中有含量过高的磷存在时，会使钢在常温下的冷脆性增大(即磷含量> 0.13%时)，也就是造成钢的龟裂。当钢产品中的硫含量过高时，能明显破坏钢的焊接性能，降低钢的冲击韧性，特别是使钢在加热轧制或铸造时产生裂纹，即“热脆”，并能明显降低钢的抗腐蚀性(锈蚀)和耐磨性。因此，硫对钢产品的危害性具有“白蚁”之称。因此，煅烧石灰石颗粒生产石灰时使用的燃料中的低硫磷含量也是有低值要求的，而且在满足以上要求的同时燃料最重要的是要有较高的热值。本发明煅烧方法采用混合煤气和热值为26000 27000kj/kg的高喷动力煤混烧，既解决了单一煤气煅烧火焰短的缺陷，又综合利用了焦炉、转炉废气，降低了煤的使用量，减少了废气排放。其理化指标如表I所示。表I本发明煅烧方法中使用燃料的理化指标
权利要求
1.一种低碳高活性石灰煅烧方法，其特征在于:将石灰石颗粒送入预热器预热40±5min，使石灰石颗粒的表面和中心温度都达到800 850°C后，送入回转窑窑体再升温至850°C 1000°C，之后，在长度不大于35m、温度为1000 1200°C的烧成带烧成低碳高活性石灰。
2.根据权利要求1所述的低碳高活性石灰煅烧方法，其特征在于，所述回转窑窑头负压不大于_50Pa。
3.根据权利要求1所述的 低碳高活性石灰煅烧方法，其特征在于，所述石灰石颗粒的粒径为20 40mm n
4.根据权利要求1所述的低碳高活性石灰煅烧方法，其特征在于，石灰石煅烧过程中采用混合煤气和高喷动力煤组成的混合燃料。
5.根据权利要求1所述的低碳高活性石灰煅烧方法，其特征在于，所述的混合燃料，按体积百分比由40%±3%焦炉煤气、10%±3%转炉煤气和50%±3%的热值为26000 27000kj/kg的高喷动力煤组成，各组分总量为100%。
全文摘要
本发明提供了一种低碳高活性石灰煅烧方法，将石灰石颗粒送入预热器预热40±5min，使石灰石颗粒的表面和中心温度都达到800～850℃后，送入回转窑窑体再升温至850℃～1000℃，之后，在长度不大于35m、温度为1000～1200℃的烧成带烧成低碳高活性石灰。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。
文档编号C04B2/10GK103172283SQ20131010430
公开日2013年6月26日 申请日期2013年3月28日 优先权日2013年3月28日
发明者高宝署, 李燕君, 段元春 申请人:嘉峪关大友嘉镁钙业有限公司