博博博博宏宏宏宏石石石石灰灰灰灰矿矿矿矿业业业业分分分分公公公公司司司司检检检检测测测测中中中中心心心心项目负责人：项目负责人：项目负责人：项目负责人：张张张张 庆庆庆庆 李有忠李有忠李有忠李有忠 王小刚王小刚王小刚王小刚项目实施人：项目实施人：项目实施人：项目实施人：赵兴旺赵兴旺赵兴旺赵兴旺 帅卫华帅卫华帅卫华帅卫华 罗罗罗罗 刚刚刚刚 魏魏魏魏 梅梅梅梅石灰活性度的实验探索与分析石灰活性度的实验探索与分析201120112011年年年年年年9 99月月月月月月www.themegallery.com博宏石灰矿业分公司检测中心博宏石灰矿业分公司检测中心实验简介实验简介1实验步骤实验步骤2根据实测数据绘制曲线根据实测数据绘制曲线3讨论、结论、总结讨论、结论、总结4目目 录录www.themegallery.com实实 验验 简简 介介摘要摘要摘要摘要基于“预热煅烧冷却”这一主要石灰石煅烧工艺原理，通过实验室箱式电阻炉对本公司所用石灰石进行煅烧模拟工艺实验，导出CaCOCaCOCaCOCaCO3 3 3 3分解形成活性石灰的主要质量特性，探索活性石灰形成过程中主要质量指标：活性度、氧化钙与预热温度与时间、煅烧温度与时间及分解速率等工艺参数的变化规律。从而为能够科学经济的生产出高活性度的石灰，建立最佳在线监测提供技术支持，为稳定炉况、优化操作及生产、质量、成本控制提供有力保障。关键词关键词 原料石灰石原料石灰石 活性石灰活性石灰 活性度活性度 炉窑炉窑 在线监测在线监测 预热温度与时间预热温度与时间 煅烧温度与时间煅烧温度与时间 www.themegallery.com市场需求及活性石灰生产现状市场需求及活性石灰生产现状1 1 1 1）集团公司）集团公司）集团公司）集团公司500500500500万吨钢产量的形成及品种钢的冶炼要求对活万吨钢产量的形成及品种钢的冶炼要求对活万吨钢产量的形成及品种钢的冶炼要求对活万吨钢产量的形成及品种钢的冶炼要求对活性石灰产量及活性度的要求越来越高。性石灰产量及活性度的要求越来越高。性石灰产量及活性度的要求越来越高。性石灰产量及活性度的要求越来越高。2 2 2 2）“预热器预热器预热器预热器炉窑煅烧炉窑煅烧炉窑煅烧炉窑煅烧冷却器冷却器冷却器冷却器”的炉窑生产工艺是现目前的炉窑生产工艺是现目前的炉窑生产工艺是现目前的炉窑生产工艺是现目前实现高活性度的主要工艺方法之一。实现高活性度的主要工艺方法之一。实现高活性度的主要工艺方法之一。实现高活性度的主要工艺方法之一。 3 3 3 3）活性石灰煅烧在线监测控制手段还需进一步完善。）活性石灰煅烧在线监测控制手段还需进一步完善。）活性石灰煅烧在线监测控制手段还需进一步完善。）活性石灰煅烧在线监测控制手段还需进一步完善。4 4 4 4）因缺少数据的技术支撑，未能完全摆脱）因缺少数据的技术支撑，未能完全摆脱）因缺少数据的技术支撑，未能完全摆脱）因缺少数据的技术支撑，未能完全摆脱“经验烧窑经验烧窑经验烧窑经验烧窑”的模的模的模的模式。式。式。式。5 5 5 5）石灰煅烧温度的变化规律还需进一步掌握。）石灰煅烧温度的变化规律还需进一步掌握。）石灰煅烧温度的变化规律还需进一步掌握。）石灰煅烧温度的变化规律还需进一步掌握。www.themegallery.comNa2OCaO 石灰石石灰石石灰石石灰石 MgO SiO2 Al2O3 Fe2O K2O 石灰石主要的化学成分指标石灰石主要的化学成分指标www.themegallery.com本公司活性矿石检测指标本公司活性矿石检测指标检测项目检测项目检测项目检测项目lCaO lMgO lSiO2 lAl2O3 lFe2O lK2O lNa2O 检测指标检测指标检测指标检测指标53.84% 53.84% 0.65% 0.65% 0.63% 0.63% 0.08% 0.08% 0.07% 0.07% 0.02% 0.02% 0.02% 0.02% 石石石石灰灰灰灰石石石石矿石指标矿石指标矿石指标矿石指标www.themegallery.com实验部分实验部分 原原原原 料料料料在回转窑原料石灰在回转窑原料石灰在回转窑原料石灰在回转窑原料石灰石堆放现场一次性石堆放现场一次性石堆放现场一次性石堆放现场一次性采集煅烧样品，过采集煅烧样品，过采集煅烧样品，过采集煅烧样品，过套筛（粒度套筛（粒度套筛（粒度套筛（粒度2020202030mm30mm30mm30mm）、浸泡、冲）、浸泡、冲）、浸泡、冲）、浸泡、冲洗、烘干。洗、烘干。洗、烘干。洗、烘干。 实验实验实验实验方案方案方案方案煅煅煅煅 烧烧烧烧分别按四个预热温度分别按四个预热温度分别按四个预热温度分别按四个预热温度（600700800600700800600700800600700800、900900900900）两个预热）两个预热）两个预热）两个预热时间（时间（时间（时间（45min45min45min45min、60min60min60min60min）五个煅烧温）五个煅烧温）五个煅烧温）五个煅烧温度（度（度（度（1000100010001000、1100110011001100、1150115011501150、1200120012001200、1250125012501250），分组进行），分组进行），分组进行），分组进行煅烧煅烧煅烧煅烧www.themegallery.com煅烧实验所用矿石图片煅烧实验所用矿石图片www.themegallery.com 5#5#坩埚坩埚 1#1#坩坩埚埚 2#2#坩埚坩埚 3#3#坩坩埚埚 4#4#坩坩埚埚称取（粒度称取（粒度202030mm30mm）的样品的样品90g90g五份，冲洗、五份，冲洗、烘干后分别装入五个坩烘干后分别装入五个坩埚中，将坩埚放置箱式埚中，将坩埚放置箱式电阻炉衡温区内，以保电阻炉衡温区内，以保持五个坩埚处于同一个持五个坩埚处于同一个温度温度, ,做好标识方便操做好标识方便操作作。实验步骤实验步骤煅烧实验主要步骤煅烧实验主要步骤根据要求分别根据要求分别根据要求分别根据要求分别依次取出刚玉依次取出刚玉依次取出刚玉依次取出刚玉坩埚，自然冷坩埚，自然冷坩埚，自然冷坩埚，自然冷却至室温。却至室温。却至室温。却至室温。www.themegallery.com 煅烧矿石计量图片煅烧矿石计量图片www.themegallery.com 实验人员按要求调整温度实验人员按要求调整温度www.themegallery.com煅烧实验的预热、保温时间和温度要求煅烧实验的预热、保温时间和温度要求预热温度预热温度900预热温度预热温度800预热温度预热温度700预热温度预热温度600120012001200120011501150115011501100110011001100100010001000100012501250125012505min 5min 10min 10min 15min15min 20min20min 25min25min www.themegallery.com试样在开始煅烧时的摆放图片试样在开始煅烧时的摆放图片www.themegallery.com石灰石煅烧后试样图片石灰石煅烧后试样图片www.themegallery.com根据实验记录绘制活性度变化曲线根据实验记录绘制活性度变化曲线活性度ml10020030040010001100115012001250煅烧温度 120g 45min曲线 90g 60min曲线 90g 45min曲线a a a a、预热温度、预热温度、预热温度、预热温度600600600600时活性度的变化曲线时活性度的变化曲线时活性度的变化曲线时活性度的变化曲线预热时间预热时间预热时间预热时间45min45min45min45min煅烧温度煅烧温度煅烧温度煅烧温度1150 1150 1150 1150 活性度最高活性度最高活性度最高活性度最高www.themegallery.com活性度ml10020030040010001100115012001250煅烧温度 150g 60min曲线 90g 60min曲线 90g 45min曲线b b b b、预热温度、预热温度、预热温度、预热温度700700700700时活性度的变化曲线时活性度的变化曲线时活性度的变化曲线时活性度的变化曲线根据实验记录绘制活性度变化曲线根据实验记录绘制活性度变化曲线预热时间预热时间预热时间预热时间45min45min45min45min煅烧温度煅烧温度煅烧温度煅烧温度1100 1100 1100 1100 活性度最高活性度最高活性度最高活性度最高www.themegallery.com活性度ml10020030040010001100115012001250煅烧温度 90g 45min曲线 90g 60min曲线 150g 45min曲线c c c c、预热温度、预热温度、预热温度、预热温度800800800800时活性度的变化曲线时活性度的变化曲线时活性度的变化曲线时活性度的变化曲线根据实验记录绘制活性度变化曲线根据实验记录绘制活性度变化曲线预热时间预热时间预热时间预热时间45min45min45min45min煅烧温度煅烧温度煅烧温度煅烧温度1100 1100 1100 1100 活性度最高活性度最高活性度最高活性度最高www.themegallery.com活性度ml10020030040010001100115012001250煅烧温度d d d d、预热温度、预热温度、预热温度、预热温度900900900900时活性度的变化曲线时活性度的变化曲线时活性度的变化曲线时活性度的变化曲线 900曲线根据实验记录绘制活性度变化曲线根据实验记录绘制活性度变化曲线预热时间预热时间预热时间预热时间45min45min45min45min煅烧温度煅烧温度煅烧温度煅烧温度1100 1100 1100 1100 活性度最高活性度最高活性度最高活性度最高www.themegallery.com绘制绘制CaO变化曲线变化曲线CaO含量%6070809010001100115012001250煅烧温度600曲线800曲线700曲线CaOCaOCaOCaO含量的变化曲线含量的变化曲线含量的变化曲线含量的变化曲线煅烧温度煅烧温度煅烧温度煅烧温度1100 1100 1100 1100 CaOCaOCaOCaO最高最高最高最高www.themegallery.com绘制的损失量变化曲线绘制的损失量变化曲线损失量%2030405010001100115012001250煅烧温度700曲线600曲线800曲线损失量变化曲线图损失量变化曲线图损失量变化曲线图损失量变化曲线图煅烧温度达到煅烧温度达到煅烧温度达到煅烧温度达到11001100时，时，时，时，COCO2 2气体基本分解完毕，气体基本分解完毕，气体基本分解完毕，气体基本分解完毕， www.themegallery.com根据实验记录活性度变化根据实验记录活性度变化活性矿煅烧实验记录活性矿煅烧实验记录序号序号预热时间预热时间预热温度预热温度煅烧温度煅烧温度升温时间升温时间保温时间保温时间活性度活性度1 145min45min6006001000100051min51min5min5min240ml240ml2 21100110025min25min10min10min345ml345ml3 3115011509min9min15min15min325ml325ml4 41200120011min11min20min20min235ml235ml5 51250125013min13min5min5min230ml230ml1 145min45min7007001000100048min48min5min5min150ml150ml2 21100110023min23min10min10min405ml405ml3 31150115011min11min15min15min350ml350ml4 4120012008min8min20min20min335ml335ml5 5125012509min9min5min5min395ml395ml1 145min45min8008001000100041min41min5min5min175ml175ml2 21100110024min24min10min10min420ml420ml3 3115011506min6min15min15min390ml390ml4 4120012007min7min20min20min325ml325ml5 5125012505min5min5min5min275ml275mlwww.themegallery.com讨讨 论论一、石灰活性度一、石灰活性度一、石灰活性度一、石灰活性度 （1 1 1 1）从预热温度来看：）从预热温度来看：）从预热温度来看：）从预热温度来看： 预热温度为预热温度为800800时，在煅烧温度时，在煅烧温度11001100，活性度达到，活性度达到420ml420ml，最高；，最高； 预热温度为预热温度为700700时，在煅烧温度时，在煅烧温度11001100，活性度达到，活性度达到405ml405ml，次之。，次之。 （2 2 2 2）从预热时间来看：）从预热时间来看：）从预热时间来看：）从预热时间来看： 预热时间预热时间45min45min比比60min60min的活性度要高。的活性度要高。 （3 3 3 3）从煅烧温度来看：）从煅烧温度来看：）从煅烧温度来看：）从煅烧温度来看： 煅烧温度煅烧温度11001100，活性度最高，煅烧温度，活性度最高，煅烧温度11501150次之，次之， 煅烧温度高于煅烧温度高于1200 1200 时，活性度随温度升高而下降。时，活性度随温度升高而下降。www.themegallery.com活性度检测过程活性度检测过程www.themegallery.com 数据说明石灰石在预热温度过低的情况下进入煅烧阶段，石灰活性数据说明石灰石在预热温度过低的情况下进入煅烧阶段，石灰活性度的变化较大。通过度的变化较大。通过 1000 1000 煅烧温度活性度指标来看就以说明这个问煅烧温度活性度指标来看就以说明这个问题；题； 预热温度过低，矿石吸热不均就进入煅烧快速分解，矿石不溶易烧预热温度过低，矿石吸热不均就进入煅烧快速分解，矿石不溶易烧透出现生烧。预热温度过高进入煅烧阶段会错过矿石最佳煅烧分解间，透出现生烧。预热温度过高进入煅烧阶段会错过矿石最佳煅烧分解间，影响活性度指标。影响活性度指标。 同理预热时间过长也会影响最佳分解时间。因此做好在线监测控制同理预热时间过长也会影响最佳分解时间。因此做好在线监测控制好矿石预热工作是煅烧高活性石灰的基础。当然受加热方式，矿石粒度，好矿石预热工作是煅烧高活性石灰的基础。当然受加热方式，矿石粒度，矿石表面积等因素的具体影响，还需对实际生产进行检测分析。矿石表面积等因素的具体影响，还需对实际生产进行检测分析。 根据上述分析要想获取高活性度指标：根据上述分析要想获取高活性度指标：根据上述分析要想获取高活性度指标：根据上述分析要想获取高活性度指标： 最佳预热温度应在最佳预热温度应在最佳预热温度应在最佳预热温度应在700700700700800800800800之间之间之间之间 最佳煅烧温度应在最佳煅烧温度应在最佳煅烧温度应在最佳煅烧温度应在11001100110011001150115011501150之间之间之间之间 最佳预热时间为最佳预热时间为最佳预热时间为最佳预热时间为45min45min45min45min一、石灰活性度实验结论一、石灰活性度实验结论一、石灰活性度实验结论一、石灰活性度实验结论 结结 论论www.themegallery.com氧化钙检测氧化钙检测www.themegallery.com进行进行进行进行CaOCaOCaOCaO分析分析分析分析 实验结果分析实验结果分析www.themegallery.com二、二、二、二、CaOCaOCaOCaO指标分析指标分析指标分析指标分析 讨讨 论论 CaOCaO含量的变化曲线表明：预热温度为含量的变化曲线表明：预热温度为800800的曲线较的曲线较为理想，这说明矿石在进入煅烧阶段是需要较为理想的预为理想，这说明矿石在进入煅烧阶段是需要较为理想的预热过程，使矿石得到最好的热量吸收，否则在煅烧过程中热过程，使矿石得到最好的热量吸收，否则在煅烧过程中容易出现外表容易出现外表“过烧过烧”里面里面“生烧。生烧。www.themegallery.com三、三、三、三、损失量分析损失量分析损失量分析损失量分析 讨讨 论论 石灰石开始分解会产生大量的石灰石开始分解会产生大量的CO2气体排出，从上面实测数据来看，气体排出，从上面实测数据来看，煅烧温度达到煅烧温度达到1000时，分解出来的时，分解出来的CO2气体只能占气体只能占CO2气体总分解量气体总分解量50%，煅烧温度达到，煅烧温度达到1100时，时，CO2气体基本分解完毕。预热温度为气体基本分解完毕。预热温度为700，煅烧温度达到，煅烧温度达到1200时，时，CO2气体分解最高值为气体分解最高值为44.15%，预热，预热温度温度600，煅烧温度达到，煅烧温度达到1100时，时，CO2气体分解最低值为气体分解最低值为40.51%，由此可见矿石的由此可见矿石的CO2有有90%在在1100时已分解完成。时已分解完成。www.themegallery.com四、四、四、四、煅烧升温时间分析煅烧升温时间分析煅烧升温时间分析煅烧升温时间分析 讨讨 论论 在几组数据中抽取其中一组数据绘制升温曲线，因其升温曲线相同，就在几组数据中抽取其中一组数据绘制升温曲线，因其升温曲线相同，就不一一绘制。不一一绘制。 从这组数据中可以看出，矿石升温分解时间在从这组数据中可以看出，矿石升温分解时间在11001100之前较慢，说明矿石之前较慢，说明矿石要吸收大量的热值，而到高温时间里升温速度加快，分解也接近尾声，因此要吸收大量的热值，而到高温时间里升温速度加快，分解也接近尾声，因此计算好升温时间也是非常值得研究的一件事情。计算好升温时间也是非常值得研究的一件事情。 www.themegallery.com实验总结实验总结在线监测的构想在线监测的构想在线监测的构想在线监测的构想 本次煅烧实验说明本地矿石在很好的满足本次煅烧实验说明本地矿石在很好的满足“预热预热- -煅烧煅烧- -冷却冷却”的条件下，的条件下，精确控制工艺参数，控制矿石粒度，使矿石粒度均匀是能够煅烧出高活性度精确控制工艺参数，控制矿石粒度，使矿石粒度均匀是能够煅烧出高活性度的石灰的。的石灰的。 虽然本次实验出现最高活性度为虽然本次实验出现最高活性度为420ml420ml，其次为，其次为405ml,405ml,但多数在但多数在370ml-370ml-390ml390ml之间对应的预热温度是之间对应的预热温度是700700800800之间，煅烧温度是之间，煅烧温度是1100-1100-11501150。要想在生产工艺上实现这个指标，除在炉窑上做好选型外，同时要。要想在生产工艺上实现这个指标，除在炉窑上做好选型外，同时要有完备的在线监测手段，严格控制工艺参数，同时也要做好矿石粒度控制，有完备的在线监测手段，严格控制工艺参数，同时也要做好矿石粒度控制，使粒度级差不要过大，这样就可以让矿石受热均匀，煅烧出高活性度的石灰。使粒度级差不要过大，这样就可以让矿石受热均匀，煅烧出高活性度的石灰。博博博博宏宏宏宏石石石石灰灰灰灰矿矿矿矿业业业业分分分分公公公公司司司司检检检检测测测测中中中中心心心心201120112011年年年年年年9 99月月月月月月