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煅烧粉状石灰的带悬浮预热器的回转窑生产线 北京博得尔装备技术有限公司 孔庆安 关键词：粉状石灰、悬浮预热器、回转窑 一、应用粉状石灰石粉煅烧石灰课题的提出 石灰是国民经济各工业部门都不可缺少的重要工业原料，主要应用的行业领域有冶金、建材、化工、电力、环保等。 进入21世纪后，钢铁、化工、有色金属业的产能迅速增长，推动了我国石灰工业的发展；环保排放标准的提高为烟气脱硫及酸性工业废水处理提供石灰的石灰企业提供了较好的发展空间。 目前，国内煅烧石灰采用的设备主要有普通竖窑、机械化竖窑、回转窑三种类型。普通竖窑存在着石灰产品质量差、能耗高、环境污染严重等缺点等明显的缺陷，已处于淘汰阶段；机械化竖窑有采用国外技术的麦尔兹窑、弗卡斯窑和国内开发的节能立窑、机械化竖窑等；回转窑由于其具有原料利用率高、产品质量高、机械化程度高、操作控制易于掌握、单窑生产能力高、环保易于达标等优点，近年来在国内石灰行业，特别是钢铁行业得到较多的使用。 这几种石灰窑都存在原料使用范围窄的缺点，石灰竖窑使用的石灰石粒度范围为60-120mm，回转窑使用的石灰石粒度范围为20-40mm，大量的20mm的小粒状石灰石被作为石渣低价销售。对于矿产资源的应用了造成极大的浪费。特别是很多CaO含量在54%以上的优质石灰石矿，这部分优质碳酸钙资源作为石渣被弃掉十分可惜。为充分利用这一部分石灰石资源，近年来我公司组织工程技术人员对这一课题进行了研究试验，并取得了阶段性的试验成果和工业应用成果。 二、石灰煅烧过程的理论分析 石灰石中所含碳酸钙的分解是吸热反应，其反应式如下： CaCO3→CaO+CO2 △H0298=178.33kJ/mol 石灰石在石灰窑中的分解速率主要决定于温度和块度，一般空气中含有少量CO2，其含量为空气体积的0.03%，在大气压力下，CO2的分压为29.43Pa，而当碳酸钙加热到530℃时，其表面分解所产生的CO2分压也正好为29.43Pa，可以认为高于530℃时碳酸钙就开始分解，当温度达到850℃时，其表面分解放出的CO2分压为4.91× 104Pa，可以明显地看出分解的进行，当温度上升到接近910℃时，碳酸钙表面CO2分压达到9.81× 104Pa，分解则急剧进行。在898℃时，碳酸钙上面的CO2气体的压力达到1个大气压（ 为了使热量迅速传入石灰石中心，有两个途径，一是提高煅烧温度，另外就是减小石灰石粒度，从图2-1可以看出石灰石块度与煅烧时间的关系。试验指出，0.1mm直径的石灰石在950℃时的分解时间只需要0.07 0 0 50 100 150 200 250 300 5 10 15 20 25 30 石灰石粒度mm 煅烧时间（h） 850 900 950 1000 1150 图2-1 石灰石块度与煅烧时间的关系 石灰石块度为150mm，如在1150℃时，需煅烧4小时，在950℃时就要17小时。又如在煅烧温度1000℃时，煅烧块度直径200毫米的石灰石，需要15小时，在同样温度下，煅烧块度直径为100毫米的，只需 石灰石煅烧速度与温度的关系 若煅烧温度为900℃时，每小时可烧透石灰石3.3mm 若煅烧温度为1000℃时，每小时可烧透石灰石6.6mm 若煅烧温度为1100℃时，每小时可烧透石灰石14mm 若煅烧温度为1052℃时，每小时可烧透石灰石10mm 而实际上，因石灰的导热系数小于石灰石，并且随热量传入石灰石内部愈深，CO2逸出的阻力也愈大，所以速度也就愈慢。因此，在实际窑炉中1052℃时，煅烧直径150mm石灰石，需要20小时以上（理论上只需7.5小时）才能煅烧完全，如果要煅烧小于1mm 由此可见，如果能用小粒度石灰石煅烧石灰，则煅烧温度和煅烧石灰所需要的热耗会得到大幅度的降低。 三、实验用工艺方案 为节约研究试验成本，我们在研究试验过程中借用了水泥预热器窑和水泥离线预热分解窑设备，利用水泥煅烧设备进行了煅烧石灰的实验研究。 3.1 、用带悬浮预热器的水泥回转窑煅烧工艺试烧过程 2006年我们在湖南的一台日产六百吨水泥熟料的水泥窑上进行了粉状石灰的煅烧试验。在原有工艺条件不变的情况下，我们使用粒径为150μm的石灰石粉为原料进行了试烧，在试烧过程中适当降低用煤量，试验结果如下： 实验用石灰石原料化学分析 化学成分 CaO MgO Fe2O3 Al2O3 SiO2 K2O Na2O Cl SO3 Loss 含量（%） 51.3 1.9 0.4 0.5 1.8 0.1 0.4 0.1 0.6 42.8 石灰成品检验结果 取料次数 灼减 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO S 活性度 第一次 5.67 3.20 — — 85.60 3.44 0.037 287 第二次 3.96 3.16 — — 86.52 3.3