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1、(10)申请公布号 CN 103172283 A (43)申请公布日 2013.06.26 CN 103172283 A *CN103172283A* (21)申请号 201310104302.9 (22)申请日 2013.03.28 C04B 2/10(2006.01) (71)申请人 嘉峪关大友嘉镁钙业有限公司 地址 735100 甘肃省嘉峪关市北工业园区尾 矿坝西侧大友嘉镁钙业有限公司 (72)发明人 高宝署 李燕君 段元春 (74)专利代理机构 甘肃省知识产权事务中心 62100 代理人 李琪 (54) 发明名称 低碳高活性石灰煅烧方法 (57) 摘要 本发明提供了一种低碳高活性石灰煅。
2、烧方 法， 将石灰石颗粒送入预热器预热 405min， 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。 (51)Int.Cl. 权利要求书。
3、 1 页 说明书 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 (10)申请公布号 CN 103172283 A CN 103172283 A *CN103172283A* 1/1 页 2 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 405min， 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。 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。
4、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。 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 27000 kj/kg 的高喷动力煤组成， 各组分总量为 100%。 权 利 要 求 书 CN 103172283 A 2 1/4。
5、 页 3 低碳高活性石灰煅烧方法 技术领域 0001 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 0002 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。
6、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 0003 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。 0004 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 405mi。
7、n， 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。 0005 所述回转窑窑头负压不大于 -50Pa。 0006 本发明煅烧方法具有如下优点 ： 1） 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。 0007 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。
8、 CO2逸出。 0008 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2040mm， 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。 0009 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 泡沫渣和喷溅。 具体实施方式 0010 下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。 说 明 书 CN 103172283 A 3 2/4 页 4 。
9、0011 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。 0012 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 405min （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。
10、预热器） ， 使石灰石颗粒表面和中心温度都达到 800 850 （石灰分解的临界温 度 850， 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 800 850） 后， 送入回转窑窑体升温至 850 1000， 石灰石分解 ； 回转窑窑体内温度继续上升至 1000 1200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2600027000 kj/kg 的高喷动力煤组成， 各组分总量为 。
11、100%。 0013 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 。
12、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 40mm。 0014 2. 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。 0015 1） 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 。
13、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） 。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 1200） ， 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 800 850， 分解带温度基本控制在 850 1000， 烧成带温度控。
14、制在 1000 1200之间， 煅烧的石灰活性较高。 说 明 书 CN 103172283 A 4 3/4 页 5 0016 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。 0017 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。
15、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。
16、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。 0018 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， 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。 0019 4. 燃料的选择 钢产品中有含量。
17、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2600027000kj/ 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。
18、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 1 所示。 0020 表 1 本发明煅烧方法中使用燃料的理化指标 本发明煅烧方法在逐渐加热纯石灰石时， 可形成多孔隙结构、 高活性的 CaO， 使其活性 度 360mL， CaO 92% ； 提高 CO2在颗粒内部和离开颗粒后的扩散速率， 减少 CO2在颗粒内 的残留量， 确保生烧 2%。 0021 实施例 1 说 明 书 CN 103172283 A 5 4/4 页 6 将粒径为 20mm 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 40min， 使 石灰石颗粒表面和中心温度都达到 800后， 进入回转窑窑。
19、体升温至 1000， 之后继续升 温， 在 1100的温度下烧成低碳高活性石灰， 烧成带的长度不大于 35m ； 整个煅烧过程中采 用按体积比， 由37%焦炉煤气、 13%转炉煤气和50%热值为26000kj/kg的高喷动力煤组成的 混合燃料进行混烧。经检测， 该低碳高活性石灰的结晶粒径为 1.39 cm2/g、 密度为 1.57 g/ cm3、 比表面积为 16300 cm2/g、 孔隙率 48.0%、 收缩率 17%。 0022 对比例 1 用传统煅烧工艺煅烧实施例 1 所采用的石灰石颗粒， 生成石灰。对该石灰进行检测， 其 结晶粒径为 1.74cm2/g、 密度为 2.54/cm3、 比。
20、表面积为 10595cm2/g、 孔隙率 39%、 收缩率 43%。 0023 从实施例 1 和对比例 1 可以看出， 采用本发明煅烧方法生成的石灰的结晶粒径远 远小于传统工艺煅烧生成的石灰。而石灰的结晶粒径越小， 孔隙率越大， 密度越小， 比表面 积越大， 则其活性就越高。说明采用本发明煅烧方法能制得具有较高活性的石灰。 0024 实施例 2 将粒径为 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 45min， 使 石灰石颗粒表面和中心温度都达到 850后， 进入回转窑窑体再升温至 930， 之后继续升 温， 在 1200的温度下烧成低碳高活性石灰， 烧成带长度不大于 35。
21、m ； 整个煅烧过程中采用 按体积百分比， 由 40% 焦炉煤气、 7% 转炉煤气和 50% 热值为 27000kj/kg 的高喷动力煤组成 的混合燃料进行混烧。 经检测， 该低碳高活性石灰的结晶粒径为1.1 cm2/g、 密度为1.44 g/ cm3、 比表面积为 19860 cm2/g、 孔隙率 52.0%、 收缩率 13%。 0025 对比例 2 用传统煅烧工艺煅烧实施例 2 所采用的石灰石颗粒， 生成石灰。对该石灰进行检测， 其 结晶粒径为1.56cm2/g、 密度为2.05g/cm3、 比表面积为13820cm2/g、 孔隙率44%、 收缩率30%。 0026 从实施例 2 和对比例。
22、 2 可以看出， 采用本发明煅烧方法生成的石灰的结晶粒径远 远小于传统工艺煅烧生成的石灰。而石灰的结晶粒径越小， 孔隙率越大， 密度越小， 比表面 积越大， 则其活性就越高。说明采用本发明煅烧方法能制得具有较高活性的石灰。 0027 实施例 3 将粒径为 30mm 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 35min， 使 石灰石颗粒表面和中心温度都达到 825后， 进入回转窑窑体再升温至 850， 之后继续升 温， 在 1000的温度下烧成低碳高活性石灰， 烧成带长度不大于 35m ； 整个煅烧过程中采用 按体积百分比， 由47%焦炉煤气、 10%转炉煤气和47%热值为26500。
23、kj/kg的高喷动力煤组成 的混合燃料进行混烧。 0028 经检测， 该低碳高活性石灰的结晶粒径为 1.27 cm2/g、 密度为 1.51 g/cm3、 比表面 积为 17800 cm2/g、 孔隙率 50.0%、 收缩率 16%。 0029 对比例 3 用传统煅烧工艺煅烧实施例 3 所采用的石灰石颗粒， 生成石灰。对该石灰进行检测， 其 结晶粒径为1.64cm2/g、 密度为2.23g/cm3、 比表面积为12400cm2/g、 孔隙率41%、 收缩率38%。 0030 从实施例 3 和对比例 3 可以看出， 采用本发明煅烧方法生成的石灰的结晶粒径远 远小于传统工艺煅烧生成的石灰。而石灰的结晶粒径越小， 孔隙率越大， 密度越小， 比表面 积越大， 则其活性就越高。说明采用本发明煅烧方法能制得具有较高活性的石灰。 说 明 书 CN 103172283 A 6 。