石灰石的选择

石灰石的选择

原始的石灰生产工艺是将石灰石与燃料（木材）分层铺放，引火煅烧一周后基本可得到成品。现代则采用机械化、半机械化立窑以及回转窑、沸腾炉等设备进行生产。煅烧时间也相应地缩短，用回转窑生产石灰仅需2～4小时，比用立窑生产可提高生产效率5倍以上。

近年来，又出现了横流式、双斜坡式及烧油环行立窑和带预热器的短回转窑等节能效果显著的工艺和设备，燃料也扩大为煤、焦炭、重油或液化气等。

石灰石的选择

石灰石含钙高的密度大，不好烧，但煅烧后的石灰灰质好，反之含钙低的石灰石密度小，好烧，但煅烧后的灰质差。石灰石含钙量及其他物质含量利用化学分析测试、磨损实验及煅烧实验等得到准确结果后，经慎重判断选择使用。优质石灰石一般CaO含量在52%以上， MgO含量在3%以内，SiO2在1%以内。

二、燃料

石灰石煅烧燃料有很多种。其中有固体的，液体的，气体的等等。

固体状燃料主要是煤及其加工品。煤是重要的能源和化工原料，它的种类繁多。石灰石煅烧用煤选用发热量高含S低的为最佳。但使用煤作燃料成本高污染大。 液体燃料为石油及其加工品。大多通过喷雾装置雾化，扩散燃烧。但也因生产成本过高污染大一般不使用。

气体燃料有很多种，如：炼焦制的煤气，发生炉制的煤气，天然气，高炉煤气，转炉煤气等。气体燃料有利于提高热效、节约能源。气体燃料与燃煤相比可提高热效2倍，较燃油提高1倍；而且气体燃料有利于保护大气环境减少NOΧ和SO2排放量。所以建议选择气体作为煅烧石灰石的燃料。

原料及生产

凡是以碳酸钙为主要成分的天然岩石，如石灰岩、白垩、白云质石灰岩等，都可用来生产石灰。

将主要成分为碳酸钙的天然岩石，在适当温度下煅烧，排除分解出的二氧化碳后，所得的以氧化钙（CaO）为主要成分的产品即为石灰，又称生石灰。

在实际生产中，为加快分解，煅烧温度常提高到1000～1100℃。由于石灰石原料的尺寸大或煅烧时窑中温度分布不匀等原因，石灰中常含有欠火石灰和过火石灰。欠火石灰中的碳酸钙未完全分解，使用时缺乏粘结力。

过火石灰结构密实，表面常包覆一层熔融物，熟化很慢。由于生产原料中常含有碳酸镁（MgCO3），因此生石灰中还含有次要成分氧化镁（MgO），根据氧化镁含量的多少，生石灰分为钙质石灰（MgO≤5%）和镁质石灰（MgO>5%）。

生石灰呈白色或灰色块状，为便于使用，块状生石灰常需加工成生石灰粉、消石灰粉或石灰膏。生石灰粉是由块状生石灰磨细而得到的细粉，其主要成分是CaO；消石灰粉是块状生石灰用适量水熟化而得到的粉末，又称熟石灰，其主要成分是Ca（OH）2；石灰膏是块状生石灰用较多的水（约为生石灰体积的3-4倍）熟化而得到的膏状物.也称石灰浆。其主要成分也是Ca（OH）2。

3.3.1石灰石的煅烧

一、煅烧石灰的基本原理和热工工艺

石灰石主要成分是碳酸钙，而石灰成分主要是氧化钙。烧制石灰的基本原理就是借助高温，把石灰石中碳酸钙分解成氧化钙和二氧化碳的生石灰。它的反应式为CaCO2 = CaO+CO2—42.5 kcal它的工艺过程为，石灰石和燃料装入石灰窑预热后到850度开始分解，到1200度完成煅烧，再经冷却后，卸出窑外。即完成生石灰产品的生产。不同的窑形有不同的预热、煅烧、冷却和卸灰方式。但有几点工艺原则是相同的即：原料质量高，石灰质量好；燃料热值高，数量消耗少；石灰石粒度和煅烧时间成正比；生石灰活性度和煅烧时间，煅烧温度成反比。 生石灰的质量标准 二、石灰质量的标准

石灰质量的一般标准是：氧化钙含量，生、过烧率、活性度、有害成分含量等，但更重的是不同的行业，不同的用途又有不同的标准。一般标准生石灰，氧化钙含量要达到 97%以上，生过烧率小于 10%，活性钙 要300以上。

三、石灰窑的基本结构和主要附属设备

石灰窑主要由窑体、上料装置、布料装置、燃烧装置、卸灰装置、电器、仪表控制装置、除尘装置等组成。不同形式的石灰窑，它的结构形式和煅烧形式有所区别，工艺流程基本相同， 四、立窑煅烧石灰石时区段的划分

用无烟煤在立窑中煅烧石灰石时，窑内物料和气体的温度是窑上部和窑下部低，窑中部高。根据窑内物料和气体所经历的物理、化学过程的不同，可以沿窑的高度自上而下，将窑分为3 个区:预热区、煅烧区和冷却区。

1．预热区 预热区位于窑的上部，约占窑的有效高度的 1/3 左右。在该区中物料（石灰石）自上而下从常温升高到约900℃，而从下一区（煅烧区）上升的气体（窑气）则自下而上从约 900℃降低到约 120℃。物料在从常温升高到约 900℃的过程中。物料中的水分被完全蒸发掉，石灰石中

的碳酸镁已全部分解，石灰中的碳酸钙的表面也开始分解，煤中所有有机物质和部分矿物质已分解，所以在该区中物料所经历的主要过程是干燥和预热。而气体在从约900℃降低到约120℃的过程中，所经历的主要过程则是增湿和冷却。如果预热区的高度不够（煅烧区上移），那么不仅物料得不到充分的预热和干燥，而且会使气体（窑气）的温度过高，因此而浪费能源。

2．煅烧区 煅烧区位于窑的中部，约占窑的有效高度的 1/6。在该区中物料（石灰石和无烟煤）自上而下先从约900℃升高到约1200℃，然后又从1200℃降到约900℃，（但石灰石的分解面温度维持在约 900℃），并且石灰石变成了石灰，无烟煤变成了煤灰；从下一区（冷却区）上升的气体（空气）自下而上也是先从约900℃升高到约1200℃，然后又从约1200℃降低到约900℃，并且空气变成了窑气。在该区中主要是物料（无烟煤）中的碳与气体中的氧气进行燃烧反应以及物料（石灰石）中的碳酸钙进行分解反应。如果煅烧区的温度不够，那么碳酸钙的分解反应就不能充分进行。造成“生烧”反应，如果煅烧区的高度过高温度过高，那么在碳酸钙的分解反应充分进行之后，石灰会进一步烧结，造成“过烧”严重时会造成结瘤。

3．冷却区 冷却区位于窑的下部，约占窑的有效高度的1/2 左右。在该区中物料（石灰和煤灰）自上而下从约 900℃降低到约 60℃，而气体（空气）则自下而上从常温升高到约900℃。物料在从约900℃降低到约60℃的过程中，煤灰中剩余碳不再燃烧，石灰石中剩余的碳酸钙也不再分解，所以在该区中物料所经历的主要过程就是冷却。而气体（空气）从常温升高到约900℃时，气体所经历的主要过程就是加热。如果冷却区高度不够（煅烧区下移），那么不仅气体（空气）得不到充分的预热，而且会使物料的温度过高，浪费能源。 各个区段的位置和高度并不是恒定的，因为物料（石灰石和无烟煤）的形状、粒度和配比以及气体（空气）的流量，都会使各区段的位置和高度发生变化。而且各区段的界限也难以准确的划分，因为形状和粒度不均匀的物料会使区段的界限模糊。 预热区和冷却区都是热交

换区，预热区中气体（窑气）温度将热量传递给温度低的物料（石灰石和无烟煤）。冷却区中物料（石灰石和煤渣）温度高，将热量传递给温度低的气体（空气）。这样就可以达到高的热效率。如果预热区和冷却区的高度足够高，而且窑体的保温层足够厚，那么热效率可以达到80%以上。 五、石灰石的煅烧过程可分为下列4 个步骤：

（1）开始分解前的热胀，石灰石从常温升高到约900℃时，其体积会因受热而有所膨胀。

（2）碳酸钙的分解，当石灰石表面的温度达到或超过碳酸钙的分解温度898℃时，石灰石中的碳酸钙就开始分解，所需分解时间取决于石灰石的粒度和煅烧区的温度。分解期间，分界面由石灰石的表面向内部移动，生成的石灰附着于尚未分解的石灰石上，生成的CO2 从石灰石中逸出。分解反应结束后，石灰的体积与开始分解前石灰石的体积相差很小，由于分解时有约44%的CO2 从石灰石中逸出，因此分解反应结束后的石灰是高度疏松的固体。

（3）石灰的烧结，分解反应结束后，如果生成的石灰还在煅烧区，则石灰中的 CaO 晶体就会继续长大，石灰的体积就会缩小，从而使石灰烧结。

（4）石灰的冷缩，是会从约 900℃将到 60℃时，其体积会因受冷而有所收缩。石灰烧结后，其活性度会显著降低。所以应尽量避免石灰的烧结。

六、煅烧工艺条件

1.煅烧温度

提高煅烧区的温度是提高立窑生产能力的有效方法。由碳酸钙分解反应的动力学可知，煅烧温度越高，碳酸钙的分解反应面向内部移动的速度也越快。分解面向内部移动的速度只是煅烧温度的函数，而与碳酸钙的粒度无关，所以石灰石的煅烧时间与石灰石的粒度成正比。 当煅烧温度由 1050℃升高到 1150℃时，分解面向内部移动的速度增加一倍，当煅烧温度由1050℃升高到1200℃时，分解面向内部移动的速度增加二倍。

2.石灰石的煅烧时间与石灰石粒度的关系；

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