中卫市超盛化工有限责任公司

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原料

石灰石的形成时间的长短不同，其矿物组成、化学成份以及物理性质也并不相同，越短的时间形成，质地越疏松，越长时间形成，其结构就越是致密、坚固。石灰石的结构、杂质的成分和含量以及杂质在石灰石中的分布是否均匀与它的质量优劣都有很大程度关系。

石灰石的主要成分是碳酸钙CaCO₃，少量的碳酸镁MgCO₃以及一些二氧化硅SiO₂，三氧化二铝Al₂O₃和三氧化二铁Fe₂O₃杂质。通常情况，Al₂O₃、SiO₂、Fe₂O₃等导致石灰煅烧困难。碱金属含量高于0.1%~0.2%或杂质含量高于4%~5%的石灰石，更容易形成低熔点的化合物，导致石灰局部或全部过烧情况发生，堵塞细孔通路，CO₂释放受阻，石灰石的煅烧进程变缓。

燃料

气态燃料、液态燃料和固态燃料三种形式的燃料全都可以在石灰石煅烧过程中使用。气体燃料有焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气、电石炉煤气、气及由上述煤气配置的混合煤气等等。常用的液体燃料为重油，重油是蒸馏石油时得到的塔底产品，不可燃成分很少。常用固体燃料是焦炭和煤，其主要成分为固定碳、灰分、挥发分和水分等。石灰石煅烧所选用的燃料随着窑型和燃料市场价格的变化而变化。

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石灰石的锻烧是石灰石菱形晶格结构重新结晶转化为石灰的立方晶格结构的变化过程。煅烧时，主要是石灰石中碳酸钙CaCO3和碳酸镁MgCO3的分解反应，无烟煤中碳C的燃烧反应和氧化物的结瘤反应。

碳酸钙的分解：

在898℃时，碳酸钙分解出CO₂的压力等于空气的压力。因此，把898℃称为碳酸钙的分解温度。温度越高，碳酸钙分解CO₂就越激烈。

碳酸镁的分解：

碳酸镁的分解温度为640℃。氧化镁的活性低，因此，氧化镁基本不参与其他杂质反应，对煅烧过程影响不大。

整体而言，石灰石煅烧过程大致经历3个阶段：首先生成碳酸钙假晶的亚稳氧化钙;其次，亚稳氧化钙再结晶生成稳定的氧化钙晶体，后，再结晶氧化钙在高温条件下发生烧结，内比表面积迅速减小。

石灰石的煅烧是一系列的物理变化与化学变化反应的过程，根据这些变化将石灰石在窑内煅烧分为三个区段：

预热区预热区的基本化学反应包括，物料温度预热至900℃左右、蒸发物料中的水分、钙表面部分开始分解、碳酸镁完全分解等。

煅烧区在煅烧区石灰石借助燃料燃烧放出的热量进行煅烧，将石灰石分解生成生石灰。

影响石灰石煅烧的因素

1、石灰石煅烧温度

石灰石煅烧速度与温度有关系。在常压下，石灰石的分解温度为898℃，当温度大于925℃之后才迅速分解。当煅烧温度为900℃时，石灰石分解速度为3.3mm/h;1000℃为6.6mm/h;1100℃为14mm/h。由此可见，提高煅烧温度，可以加速石灰石的分解。但是当煅烧温度大于1100℃时，容易出现过烧，石灰晶粒迅速增大、石灰活性变差、消化时间增长，产品质量降低。因此，在实际生产中煅烧温度应控制在1050℃左右。

2、石灰石粒度粒形

石灰石的煅烧速度取决于石灰石的粒度，粒度越大，煅烧速度越慢。球形或者立方形的石灰石煅烧时间短。石灰石中的碳酸钙分解是由表及里逐层推进的，生石灰的导热系数较石灰石小，石灰层越厚，导热性能越差，传热时间越长;并且越往里分解出的CO₂越难逸出，从而导致生成的石灰因长时间处于高温状态而使CaO晶体逐渐增大，分解速度下降。由此可见，大粒径石灰石比小粒径的分解时间长，煅烧也更困难。

3、燃料粒度、配比率

在石灰石燃烧过程中，燃料的配比量是影响石灰石煅烧分解的关键。配比低了温度达不到要求，煅烧不充分，石灰生烧严重;反之，配比过大易造成结瘤。因此，燃烧配比要适宜，操作计量要准确。实际生产中，配比大小要根据石灰石粒度、燃料粒度、含水量、停窑时间、石灰质量和产量变化而及时合理地调整，通常使用无烟煤的配比要比使用焦炭的配比高 2%。

4、装窑方法、风压、窑顶出气压力、出气、出料温度

石灰窑的装窑方法有混合装窑法和分层装窑法。混合法能使石灰石和燃料混合比较均匀，适合于配比率小、一次加入燃料不多的立窑;分层法便于调节燃料在窑截面的分布状态，适合于比率较大的立窑。

风压主要取决于立窑的有效高度及石灰石和无烟煤的粒度。窑顶出气压力维持在正压，以免空气漏入窑气中，使窑气中CO₂浓度降低。如果压力过大，鼓风机的电耗增加。

窑顶出气及窑底出料温度均应较低。过高的话，热量流失，配比率升高，窑气中CO₂浓度降低。

5、碳酸钙的分解率、窑气中CO₂的含量

碳酸钙的分解率=分解的碳酸钙/投入的碳酸钙一百%。若要维持高分解率，需要配比率适当，碳酸钙在煅烧区有足够的停留时间，煅烧温度不能过低。

窑气中CO₂的含量越高，石灰乳所需碳化时间就越短，碳化塔生产能力就越大。维持窑气中CO₂浓度高的条件：

选用低挥发分的无烟煤;

减少热损失，降低配煤率;

使空气过剩系数尽可能低;

窑顶出气压力维持正压，以免空气漏入窑气中。

6、送风量

一般情况空气量的控制用压力表示，即送风压力。在燃料配比合适的情况下，风压的大小会影响石灰窑内煅烧区上移或下移，同时影响煅烧过程窑气的变化。窑气主要成分是：CO₂、CO、O₂，分别应控制ϕ(CO₂)=40～42% 、ϕ (CO)<0.4、ϕ (O₂)≤1.0。

当CO₂含量低于35%时，产出的石灰中生烧量增大;当CO含量较高时，说明燃料燃烧不完全，同时也是窑内结瘤的一个特征;当O₂浓度过高，说明供风量太大，会增加石灰过烧率和热量损失不利于煅烧。

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