石灰煅烧机理

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1、石灰是碳酸盐（主要是碳酸钙CaCO3）矿物经过一定温度的煅烧，放出二氧化碳（CO ）后形成的氧化物（主要成分是：CaO）称为生石 2灰，俗称：石灰。按成分分类：钙质石灰（MgO%W5%）、镁质石灰（MgO% 5%）,在钢铁冶金行业，因石灰有很强的脱磷、脱硫能力又不危害 炉衬，所以炼钢中添加石灰造渣，石灰是炼钢生产的主要造渣原料。（1）生产工艺石灰生产的工艺过程包括四部分，一是加料部分；二是煅烧部分;三是出灰部分；四是燃料燃烧部分；如下：燃料加料成品A加料部分将原、燃料通过输送或提升设备送至窑顶，为石灰窑提供原、燃料， 生产中要求连续、稳定、均衡（包括均匀）、可靠的供应，加料部分的 性能好坏，对

2、焙烧工序会产生影响，最终影响产品的质量、能源的消 耗、设备运转率。加料方式：1#4#窑自动称重（弗卡斯窑按设定振动时间）加料，通过 卷扬设备送至窑顶，窑顶密闭，机械（布料器）布料。B出灰部分经过焙烧的石灰需要及时排出，若在窑内过久停留表面会产生重 结晶，体积密度增大，形成过烧石灰；相反，若石灰反应没有完全结束, 提前排出窑外，就会形成夹心，未烧透的石灰，称为生烧石灰，因此出灰 部分在工艺中与焙烧部分联系紧密。每次出灰量应与窑的生产能力相匹配，进、出料应平衡。出灰量 多，后出的石灰在窑内未充分冷却，带来灰温偏高，窑顶料位波动大， 影响窑况的顺行；出灰量少，总的产量会下降，灰温偏低，过烧的可 能性

3、大。如果出灰时多时少，不能稳定，必然会带来窑况产量的波动。 所以，出灰流量是操作、控制的另一个原则。C煅烧石灰的煅烧是一系列的物理变化与化学反应的过程，在石灰窑内燃 料燃烧的传热方式既有对流传热又有辐射传热两种主要传热方式。石 灰煅烧原理是石灰石在窑内经过三带。在预热带物料借助烟气温度， 蒸发水分，挥发挥发份;在煅烧带石灰石借助燃料燃烧放出的热量进行 煅烧，将石灰石分解生成石灰;在冷却带石灰与进入窑内的冷空气进行 热交换被冷却。石灰石一般在600C时开始分解出CO2,白云石在500C 时开始分解出co2。碳酸钙的分解反应和反应机制CaCO3 +Q CaO + CO210KJ 式中：Q为分解热对

4、 CaCO3，Qcaco1655kJ/kgCaCO3对 MgCO3，QMgco3=1421kJ/kgMgCO3理论上，分解1mol的钙酸钙需要10kJ的热量；分解1000g(1kg)石灰 石需要100kJ热量。实际生产中，由于窑壁的热辐射,废气带走损失的热，出灰带走热量，燃 料不完全燃烧损失热量，实际热耗比理论计算热耗高出许多。理论上1kg石灰石可生产0.56kg石灰,产出比为左右，如石灰生烧时, 则石灰石消耗降低，可按下式计算： 石灰石消耗=(1-X) +X 式中：X为生烧率相关化学反应反应方程式1碳酸钙的分解：CaCO3 = CaO+CO2 f2碳酸镁的分解：MgCO； = MgO+CO,

5、3 白云石的选择分解：CaMg (CO3)2 = CaCO3+MgO+CO2f(2) 石灰的煅烧度一般分类为软烧，硬烧和死烧，石灰石分解时 释放占其重量40%左右的CO2，在分解瞬间的生石灰具有结晶细、比表 面积大、空隙度大(但各个晶粒间空隙小)、假比重小、反应性能强等 性质，这种状态的生石灰称为软烧石灰。这种石灰若在高温下长时间 煅烧，细的晶粒逐渐熔合，总体积收缩，这种状态的石灰一般称为硬 烧石灰。再进一步提高煅烧度，水化反应速度变得极低，此谓之死烧 石灰。(3) 石灰煅烧发生的物理变化石灰石在煅烧过程中，随着煅烧温度和时间的变化，CO2逸出后的 气孔体积和CaO晶体也随着增长。2石灰煅烧时

6、晶体结构变化：(A)开始为常温下的石灰石。/)入窑受热后，发生分解前的膨胀，体积比常温体积大。(C) 受热达到一定温度开始分解，石灰石试块的体积变化很小，分 解的石灰附着在尚未分解的石灰石核心上，但气孔体积却在增加。(D) 至煅烧分解结束，CaO晶体开始增长，试块体积变化仍然不大， 而气孔体积达到了最大。（E）继续煅烧，CaO晶体体积继续增长，并烧结成块，试样体积缩 小，气孔的体积也随之缩小。煅烧温度和煅烧时间对生石灰晶体结构有着极大的影响，煅烧温 度越高，煅烧时间越长，CaO晶体也逐渐长大，到一定时间颗粒停止 增长，继续煅烧也只是有微小的变化。质地相同的石灰石分解时其晶体结构取诀于煅烧温度和

7、煅烧时 间，而其它物理性质又取决于烧结度。（4）碳酸钙分解热力学石灰石在高温下分解产生氧化钙（石灰）和二氧化碳，其分解的决 定条件是温度。为了使反应迅速进行，根据化学平衡原理，一方面应将分解后的 二氧化碳气体迅速地排除。正压操作：鼓风量多少以CO2、CO浓度控制。负压操作：烟囱（风机抽风）以2、CO浓度控制。石灰石中CaCO3的分解过程是一个吸热反应，其反应式为：CaCO3TaO+CO2 f-kgCaCO3为了使这个反应向所需要的方向进行，并使之连续不断地进行， 就应在整个反应中不断地提供一定的热量，这个反应在一定温度下进 行。当加热达到CaCO3的分解温度时（在一个标准大气压下，纯CO2 气

8、相中，CaCO3的分解温度为898-910C），CaCO3分解生成的CO2气体 压力逐渐增加:当达到一定温度，CaCO3分解到某一程度不再分解，这 时CO2压力不再增加，即反应达到平衡;此时CO2的分压力称为CaCO3 的分解压力。CO2的平衡压力与温度的关系CO：的压力随温度升至600700C时提高缓慢，温度再升高时， 压力从逐渐增大到骤然增加，当温度达到898C时，达到一个大气压， 随着温度进一步提高，CO2的压力也直线上升。在石灰窑加温条件下:为了使这个反应达到一定的反应速度，并 有较高的CaCO3分解，工业生产中窑内石灰煅烧温度保持在10501250C范围之内，这是因为高温不仅加快了反

9、应本身，而且能使热量 迅速传入石灰石块内部，使之超过分解温度，因此，提高温度对分解 是有利的。煅烧传热方式:石灰石主要通过窑内流动的热气体与石灰石表面进 行对流换热，石灰石由表及里主要由热传导的方式换热。石灰石煅烧过程中，除主要成份CaCO3分解之外，MgCO3同时也分解， MgCO3在石灰石中含量一般小于3%，MgCO3吸热较CaCO3少，分解温度 在加热到700C时MgCO会剧烈地分解。 3（5）石灰石煅烧速度与温度的关系通常煅烧温度为900 C，每小时只能烧透石灰石约3.3mm;若煅 烧温度为1000 C，每小时只能烧透石灰石约6.6mm;速度加快一倍， 若煅烧温度为1100 C，则每小时煅烧速度约10mm;实际上因热传入内 部愈深入，二氧化碳逸出阻力愈大，反应速度就愈慢，实际煅烧150mm 的石灰石须要24小时以上。升高温度分解压力增大，分解速度加快，当碳酸盐分解压等于外 界总压时，即PCO2PCO2（窑气气相中二氧化碳分压）碳酸盐进行激烈 地分解，叫做化学沸腾，此时的温度叫做沸腾温度，当碳酸盐在大气 中分解时，其化学沸腾温度为910 C.在炉窑中由于燃料燃烧废气中 CO2浓度增大，因此碳酸盐开始分解温度有所提高。