CN102826770B - 一种回转窑焙烧超低碳石灰的方法及其生产的石灰产品 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种回转窑焙烧超低碳石灰的方法及其生产的石灰产品，该方法包括以下步骤：在煤量6800-7200Kg/小时，喷油量6-10L/小时，煅烧温度1010-1050℃的条件下，使石灰石充分高温焙烧1.5-2.5小时，经冷却、破碎、筛分后加入表面改性剂钝化，得到石灰产品。本发明的得到抗潮性好、保质期长、生产成本低、高纯度且高活性的低碳石灰，满足冶炼高牌号硅钢、管线钢、超低碳钢RH炉精炼脱碳、脱氮工艺。
Description
技术领域
本发明涉及一种回转窑焙烧石灰的方法及其生产的石灰产品。
背景技术
目前，国内大规模生产活性石灰的生产工艺，主要有竖窑、回转窑、机械窑，燃料主要采用煤粉、煤气、天然气。传统工艺生产出的活性石灰碳含量≥0.5%，无法满足高牌号硅钢、管线钢、超低碳钢及RH降碳脱硫所用石灰粉剂等对活性石灰的碳含量低于0.2%、S≤0.025%、CaO≥90％的质量要求。
因此，急需开发出新的方法，来制备上述符合碳含量要求的石灰。
发明内容
本发明为了能够生产碳含量低于0.2%的石灰，采用带有竖式预热、冷却工艺大型回转窑（1000吨/日）焙烧，以煤粉为主燃料，附以高热量油脂燃料，通过调整回转窑工艺参数，如筒体转速，喷煤量、保证石灰石在充分焙烧，保持高活性度（活性度表示石灰石与水反应的能力）基础上，生产出含碳量≤0.2%的超低碳石灰，经破碎、筛分后加入一种表面改性剂钝化，生产出抗潮性好、保质期长、生产成本低、高纯度且高活性的超低碳活性石灰，能够满足特殊品种钢对活性石灰的质量要求。
焙烧率是表示石灰石焙烧程度的指标。低碳石灰工艺要求石灰石的焙烧率≥99％，才能保证残余碳含量≤0.2％，科学适宜的煅烧工艺是确保项目成功实施的关键。本专利采用的回转窑煅烧石灰石，在原有生产活性石灰的工艺条件下调整煅烧温度和煅烧方式，燃料采用煤粉和喷油混合的方式。
低碳石灰工艺要求CaO≥90％，如何选择粒级均匀杂质少的石灰石原矿对成品起着决定性的作用。本专利使用粒径为20-40mm，一般粒度超上下限量不超3%，硫含量不大于0.02%，CaO不小于52%。
钝化剂处理要保证石灰中硫含量S≤0.025％，石灰本身就是一种有效的脱硫剂，并且石灰晶粒间有空隙，易吸附、易潮解，要保证S≤0.025％，较长时间储存，钝化剂的处理对最终产品起决定作用，本专利在破碎成合格粒径的石灰后喷洒1%-15%的钝化剂，可使超低碳石灰延长保质期，一般该产品的保质期可达3个月。
本发明提供一种回转窑焙烧石灰的方法，其特征在于，在喷煤量6800-7200Kg/小时，喷油量6-10L/小时，煅烧温度1010-1050℃的条件下，使石灰石充分高温焙烧1.5-2.5小时，经冷却、破碎、筛分后加入表面改性剂钝化，得到石灰产品；
优选地，所述喷煤量为6900-7100Kg/小时，喷油量7-9L/小时，煅烧温度1020-1040℃；
最优选地，所述喷煤量为7000Kg/小时，喷油量8L/小时，煅烧温度1030℃，焙烧时间为2h。
优选地，所述高温焙烧步骤的二次风量53000-55000Nm3/h。
优选地，所述高温焙烧步骤的回转窑的筒体转速为0.73~0.8r/min。
优选地，所述高温焙烧步骤的回转窑的窑头温度650-920℃，优选地，窑头温度700-800℃，最优选地，窑头温度750℃。
优选地，所述煅烧原料石灰石的粒度为20～40mm，硫含量不大于0.02%，CaO不小于52%。
优选地，所述钝化步骤的表面改性剂为卤化物，优选氯化钙。
优选地，所述钝化步骤的表面改性剂的加入量为1～15%。
优选地，所述筛分步骤使用双层筛，筛网孔径为上层12mm，下层2～5mm。
优选地，所述所述高温煅烧步骤的石灰石的焙烧率≥99％。
本发明还提供一种石灰产品，由上述方法得到，其特征在于，所述石灰碳含量≤0.2%；硫含量≤0.025%。
优选地，所述石灰产品的氧化钙含量90～98%。
优选地，所述石灰产品的活性度390～440mL。
优选地，所述石灰产品的粒度为2～12mm。
本专利改进了传统的回转窑生产工艺条件，高温煅烧石灰石。煅烧完成后破碎成合格粒度的石灰，然后喷洒钝化剂，得到抗潮性好、保质期长、生产成本低、高纯度且高活性的低碳石灰。通过该法生产出来的石灰碳含量≤0.2%，钙含量可达90%~98%，活性度为390~440mL，满足冶炼高牌号硅钢、管线钢、超低碳钢RH炉精炼脱碳、脱氮工艺。
附图说明
图1为本发明的石灰的主要生产工艺的流程图。
具体实施方式
以下述的实例详细叙述如下，然而，本领域技术人员应当理解的是，本发明的保护范围不应当局限于此。
原料：
煤粉：弱粘煤煤粉，由于其低硫、低灰分而被使用。
高热量油脂燃料：一般选择高于40#的柴油均可。
石灰石：优选使用石灰石的粒度为20～40mm，粒度超上下限量不超3%，硫含量不大于0.02%，CaO不小于52%。
结合流程图图1，本发明的回转窑焙烧超低碳石灰的方法，包括以下步骤：
（1）高温煅烧
采用带有竖式预热（竖式预热工艺是一种先进的焙烧工艺，焙烧原料在预热过程中可达到30%分解率，便于窑内废气再利用，起到节能作用。）冷却工艺大型回转窑（1000吨/日）焙烧，以煤粉为主燃料，附以高热量油脂燃料。
本发明的高温煅烧步骤通过调整回转窑工艺参数，保证石灰石在充分焙烧，具体来说，调整使喷煤量喷煤量为6800-7200Kg/小时，喷油量为6-10L/小时，煅烧温度1010-1050℃，在该条件下，使石灰石充分高温焙烧1.5-2.5小时，优选地，所述喷煤量为6900-7100Kg/小时，喷油量7-9L/小时，煅烧温度1020-1040℃；最优选地，所述喷煤量为7000Kg/小时，喷油量8L/小时，煅烧温度1030℃，焙烧时间为2h。
引入空气作为二次风，进入冷却装置冷却煅烧后的石灰，被石灰加热后再导入回转煅烧窑进行助燃。所述高温焙烧步骤的二次风量53000-55000Nm3/h，0.73~0.8r/min筒体转速；
所述回转窑的窑头温度650-920℃。优选地，窑头温度700-800℃；最优选地，窑头温度750℃。
（2）冷却
将回转窑中煅烧后的石灰，在冷却器中利用二次风强制冷却到≤150℃。
（3）破碎
将冷却后的石灰石，利用锤式破碎机，破碎得到0-15mm粒度的石灰。例如使用PC300×400mm的破碎机。
（4）筛分
将破碎得到的石灰，通过筛分方法分选出粒径为2-12mm的石灰。优选使用孔径上层12mm，下层2-5mm，优选5mm的双层振动筛进行。该粒度的低碳石灰应当能够符合下工序炼钢的工艺要求。
（5）钝化
将筛分所得的石灰，在筛分过程中加入钝化剂，钝化剂选用卤化物，优选氯化钙，加入的重量比可为1～15%，并使得超低碳石灰碳含量≤0.2%，钙含量≥90%，硫重量百分比含量≤0.025%，所述石灰石的焙烧率≥99％。所述石灰碳含量≤0.2%；氧化钙含量90～98%；活性度390～440mL。所述石灰产品的硫含量≤0.025%。
产品经过包装后，可进入成品仓储存。该产品严格符合冶炼高牌号，管线钢，超低碳钢及RH降碳脱硫所用石灰粉剂的要求甚至超出了其要求。
以下实施例所用的设备、原料均为本领域常规的，市售可得。实施例（制备试验和性能评价实验）：
实施例1
实验前准备20-40mm石灰石，粒度超上下限量不超3%，原料S含量0.02wt%，CaO含量52wt%。
回转窑煅烧主要参数按照以下标准控制：转速0.73转/分钟，煅烧温度1010℃，窑头温度650℃，二次风量53000Nm3/小时，喷煤量6800公斤/小时，喷油量6L/min。
煅烧1.5小时后，经过冷却至100℃，利用PC300×400mm锤式破碎机破碎得到0-15mm粒度的石灰，通过孔径上层12mm，下层5mm的直线振动筛，进行筛分，得到粒径为2-12mm的石灰，加入氯化钙进行钝化，得到石灰产品。
实施例2
实验前准备20-40mm石灰石，粒度超上下限量不超3%，原料S含量0.02wt%，CaO含量52wt%。
回转窑煅烧主要参数按照以下标准控制：转速0.8转/分钟，煅烧温度1050℃，窑头温度920℃，二次风量55000Nm3/小时，喷煤量7200公斤/小时，喷油量10L/min。
煅烧2.5小时后，经过冷却至150℃，利用PC300×400mm锤式破碎机破碎得到0-15mm粒度的石灰，通过孔径上层12mm，下层5mm的直线振动筛，进行筛分，得到粒径为2-12mm的石灰，加入氯化钙进行钝化，得到石灰产品。
实施例3
实验前准备20-40mm石灰石，粒度超上下限量不超3%，原料S含量0.02wt%，CaO含量52wt%。
回转窑煅烧主要参数按照以下标准控制：转速0.76转/分钟，煅烧温度1030℃，窑头温度785℃，二次风量54000Nm3/小时，煤量7000公斤/小时，喷油量8L/min。
煅烧2小时后，经过冷却至120℃，利用PC300×400mm锤式破碎机破碎得到0-15mm粒度的石灰，通过孔径上层12mm，下层5mm的直线振动筛，进行筛分，得到粒径为2-12mm的石灰，加入氯化钙进行钝化，得到石灰产品。
实施例4
实验前准备20-40mm石灰石，粒度超上下限量不超3%，原料S含量0.02wt%，CaO含量52wt%。
回转窑煅烧主要参数按照以下标准控制：转速0.76转/分钟，煅烧温度1020℃，窑头温度700℃，二次风量54000Nm3/小时，喷煤量6900公斤/小时，喷油量7L/min。
煅烧2小时后，经过冷却至120℃，利用PC300×400mm锤式破碎机破碎得到0-15mm粒度的石灰，通过孔径上层12mm，下层5mm的直线振动筛，进行筛分，得到粒径为2-12mm的石灰，加入氯化钙进行钝化，得到石灰产品。
实施例5
实验前准备20-40mm石灰石，粒度超上下限量不超3%，原料S含量0.02wt%，CaO含量52wt%。
回转窑煅烧主要参数按照以下标准控制：转速0.76转/分钟，煅烧温度1040℃，窑头温度800℃，二次风量54000Nm3/小时，喷煤量7100公斤/小时，喷油量9L/min。
煅烧2小时后，经过冷却至100℃，利用PC300×400mm锤式破碎机破碎得到0-15mm粒度的石灰，通过孔径上层12mm，下层5mm的直线振动筛，进行筛分，得到粒径为2-12mm的石灰，加入氯化钙进行钝化，得到石灰产品。
对照例
原煤经过立式磨机研磨，干燥后由煤排风机送到燃烧器，进入窑体燃烧。立式磨机的干燥热源取自窑头部分二次空气，掺冷风后送入磨机中。原料石灰石的CaO含量不低于52wt%，S含量低于0.030wt%。粒度在10-40mm之间的石灰石送到预热器顶部料仓预热机料仓，窑尾热气预热到900℃左右，石灰石进入到回转窑内进行煅烧。煤量设定为2000公斤/小时，二次风量8000Nm3/h，窑尾温度1050℃，窑头温度600℃。煅烧后的石灰利用二次风进行冷却至常温，得到石灰成品。
测定方法：
氧化钙含量：依据GB/T 3286《石灰石、白云石化学分析方法》的方法进行测定。
粒径：利用GB/T 2007《散装矿产品取样、制样通则》中的方法进行测定。
碳含量：利用美国力可C·S联合测定仪进行测定。
硫含量：利用美国力可C·S联合测定仪进行测定。
焙烧率：
准确称取试样约5kg，倒入底面有孔的小桶内，加入适量水，使其自然消化90分钟。消化时防止石灰蹦裂伤人。消化后的试样倒入5mm的筛子过筛。将筛上物倒在钢板或工作台上，生烧块呈青色的石灰石块，过烧块呈黑色粘结块，拣出生烧块和过烧块，分别称量，得生烧块质量G1，过烧块质量G2，通过下面公式计算得焙烧率结果。
生烧率（%）＝G1÷G×100
过烧率（%）＝G2÷G×100
焙烧率（%）＝100-生烧率-过烧率
式中
G-消化前的试样重量
G1—生烧块的重量
G2—过烧块的重量
活性度（快速测试法）：
量取事先准备好40℃±1℃的水2000ml倒入3000ml的烧杯中，加5～6滴酚酞指示剂。在滴定管中装好（4N）盐酸，然后开动搅拌机，称取50克1-5mm的石灰试样倒入烧杯中，当溶液呈红色时，立即用盐酸（4N）连续滴定，并开始计时，直至红色消失。记录5分钟时所消耗盐酸的ｍｌ数，此消耗量乘以所标定好4N盐酸的系数即为活性度。
测定结果：
实施例与现有技术的比较见下表1所示。各比较参数的测定或计算方法简要描述如下：
结果分析：
由以上比较可以得出，本发明的各实施例中石灰各项指标均优于对照例，尤其是碳含量低至0.16%以下，对照例为0.9%；保质期均为90天，对照例则只有2天；活性度均达到400ml以上，而对照例仅为360ml；焙烧率达到99%以上，而对照例仅有88%等。并且，符合高牌号硅钢、管线钢、超低碳钢及RH降碳脱硫所用石灰粉剂等对活性石灰的要求，碳含量≤0.2%，钙含量≥90%，硫重量百分比含量≤0.025%。而其中，优选的方法是实施例4和实施例5，其分别采用喷煤量为6900Kg/小时和7100Kg/小时，喷油量7L/小时和9L/小时，煅烧温度1020℃和1040℃，其得到的产品碳含量0.15%和0.12%，氧化钙含量94.01%和95.85%，活性度411ml和420ml，焙烧率达到99.95%和99.98%，生产成本1089.40和1153.15元/吨，总体比较理想。最优选的方法是实施例3，其碳含量0.14%，氧化钙含量94.42%，活性度419ml，焙烧率达到99.98%，保质期90mm，生产成本1099.05元/吨，总体效果最佳。
本发明的方法生产的石灰质量评价：
东山矿采用实施例3中的方法生产超低碳活性石灰359吨，供炼钢RH精炼289余吨，其理化指标完全符合精炼质量要求（内部保密状态）。
通过该法生产出来的超低碳石灰碳含量≤0.2%，钙含量可达90%~98%，活性度为390~440mL，满足冶炼高牌号硅钢、管线钢、超低碳钢RH炉精炼脱碳、脱氮工艺。
Claims (17)
1.一种回转窑焙烧石灰的方法，其特征在于，以粒度为20～40mm、硫含量不大于0.02wt%、CaO不小于52wt%的石灰石为煅烧原料，在喷煤量6800-7200Kg/小时，喷油量6-10L/小时，煅烧温度1010-1050℃的条件下，使石灰石充分高温焙烧1.5-2.5小时，经冷却、破碎、筛分后加入表面改性剂钝化，得到石灰产品。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述喷煤量为6900-7100Kg/小时，所述喷油量为7-9L/小时，所述煅烧温度为1020-1040℃。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述喷煤量为7000Kg/小时，所述喷油量为8L/小时，所述煅烧温度为1030℃，所述焙烧时间为2h。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高温焙烧步骤的二次风量53000-55000Nm3/h。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高温焙烧步骤的回转窑的筒体转速为0.73～0.8r/min。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高温焙烧步骤的回转窑的窑头温度650-920℃。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述高温焙烧步骤的回转窑的窑头温度700-800℃。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述高温焙烧步骤的回转窑的窑头温度750℃。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钝化步骤的表面改性剂为卤化物。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述钝化步骤的表面改性剂为氯化钙。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钝化步骤的表面改性剂的加入量为1～15wt%。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述筛分步骤使用双层筛，筛网孔径为上层12mm，下层2～5mm。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述高温煅烧步骤的石灰石的焙烧率≥99％。
14.如权利要求1～13任一项所述的回转窑焙烧石灰的方法得到的石灰产品，其特征在于，所述石灰产品的碳含量≤0.2wt%；硫含量≤0.025wt%。
15.如权利要求14所述的石灰产品，其特征在于，所述石灰产品的氧化钙含量90～98wt%。
16.如权利要求14所述的石灰产品，其特征在于，所述石灰产品的活性度390～440mL。
17.如权利要求14所述的石灰产品，其特征在于，所述石灰产品的粒度范围为2～12mm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |