高温快速煅烧石灰的活性度研究

模拟转炉余热在线高温快速煅烧石灰的条件,在实验室研究了煅烧温度、煅烧时间以及不同试样形式对高温煅烧的石灰活性度的影响规律。研究表明,12～15mm石灰石颗粒在1300-1400℃煅烧7min,石灰活性度大于335mL,且石灰活性度随煅烧温度升高而升高;当煅烧超过12min后,石灰开始过烧,活性度明显下降。增大石灰石试样...     

不同煅烧度的石灰在烧结混合料中的应用

已经研究了在烧结混合料中用石灰取代石灰石作熔剂时,含铁矿物的主要烧结指标与石灰煅烧度的关系。得出了在混合料中含有恒定石灰和活性CaO含量的试验结果。应用石灰的效果决定于烧结混合料中活性CaO的含量,而并不取决于混合料中石灰的煅烧度和含量。     

可用于炼钢造渣的若干富含碳酸钙矿石的物性考察

对富含碳酸钙的石灰石、方解石、冰洲石的矿石及煅烧后的宏观微观状态和热物性进行了差热、X射线衍射和扫描电镜分析等试验分析,研究了它们的结晶程度、粉化程度和煅烧后CaO晶粒大小和晶格畸变等因素,得出:矿石晶粒度越大煅烧后越容易碎裂;方解石、冰洲石的分解温度都与石灰石相近,可以如石灰石一样用于转炉造渣,但分解时耗热量略有不同;4种矿石在马弗炉内以10℃/min的速率升温至820℃立即取出,CaO的晶粒尺寸约为61~85 nm,相对于石灰石,晶粒较大的方解石、冰洲石煅烧所得CaO晶粒更小,晶格畸变更大,具有更高的活性,更有利于炼钢化渣。     

转炉渣组成对石灰石分解温度和活化能的影响

针对转炉使用石灰石替代石灰炼钢造渣速度加快的现象,研究首先将FeO_x、SiO_2以及按照一定配比烧制成的预熔渣与CaCO_3混合,来模拟石灰石在转炉炉渣中的环境,通过热重-差热(TG-DTA)同步热分析试验探寻其分解规律,研究结果表明炉渣组分能够大大降低CaCO_3的分解温度,提升石灰石的分解速度,并且多元预熔渣的促进效果强于单一炉渣组分。通过Flynn-Wall-Ozawa法计算不同混合体系中CaCO_3的分解活化能,结果发现炉渣组分能够降低其分解反应的活化能。将混合体系在管式炉煅烧后经X射线衍射分析后发现,CaCO_3的分解产物能够与炉渣组分结合生成氧化物或者固溶体,降低CaO的活度。最后通过热重-示差扫描量热法(TG-DSC)考察比较活性石灰和石灰石与预熔渣的化渣能力,试验结果表明二者化渣能力差别不大。     

残留CO2对石灰在转炉初渣中溶解的影响

 在转炉炼钢过程中,石灰快速溶解对转炉高效脱磷具有十分重要的意义,石灰溶解过程中熔渣/石灰界面处形成的2CaO·SiO₂产物层被认为是阻碍石灰溶解的关键因素。制备了具有两种不同CO₂含量的部分煅烧石灰石,采用浸泡法研究了部分煅烧石灰石在转炉初渣中的溶解行为,并与纯石灰、石灰石的溶解行为进行比较。结果表明,石灰石溶解时在液态熔渣中CaO的传质系数为石灰的2.1倍,残留CO₂质量分数为10%的部分煅烧石灰石的传质系数高达石灰石的6.7倍。在CO₂质量分数为0～43.5%时,石灰的溶解速率先增大后减小。石灰溶解过程中形成的2CaO·SiO₂层严重阻碍了FeO_x的扩散,从而减缓了石灰的溶解。与石灰不同,石灰石分解产生的CO₂能够破坏2CaO·SiO₂层并破坏自身结构,有利于熔渣的渗透,这也适用于残留CO₂的部分煅烧石灰石。制备纯石灰的过程中为了确保石灰芯部完全煅烧,因此极易导致石灰外表面发生过烧,而制备部分煅烧石灰石能在一定程度上解决表面过烧的问题。此外,与石灰石相比,部分煅烧石灰石由于表面是石灰外壳,溶解初期其表面附近的炉渣温降相对更低,能够避免溶解初期出现停滞阶段。在转炉富余热量有限的情况下,部分煅烧石灰石的石灰替换比高于石灰石,这取决于部分煅烧石灰石中的CO₂残留量。     

活性石灰对造渣速率的影响

由电阻炉在1150~1250℃煅烧石灰石制备试验用活性石灰,并按照ZBQ27002-85标准测定了石灰的活性度,利用熔点熔速仪和高温综合热分析仪测定了石灰与高炉渣混合试样的开始熔化温度、半球点温度、流动性温度和差示扫描量热法（DSC）曲线。结果表明,在1150℃、加热2h时石灰活性度最高为417 mL;当碱度（CaO/SiO₂）一定时,炉渣的开始熔化温度、半球点温度和流动性温度随着碱度的增加而降低;当石灰活性度一定时,炉渣的开始熔化温度、半球点温度和流动性温度随着碱度的增加先减小后增加;石灰活性度提高,生成2CaO·SiO₂的吸热峰和3CaO·SiO₂的放热峰会在较低的温度出现。利用FactSage软件模拟计算,其结果与实验结果相吻合。     

煅烧冶金石灰活性度分析

依据石灰石煅烧机理及其分解化学反应式，推导、总结出石灰活性度理论计算公式和经验计算公式。通过运用两个公式，计算分析了试验报告、矿山石灰石原料、回转窑生产等技术资料，合理选用了石灰石原料，制定了科学合理的回转窑工艺技术参数，煅烧出高活性度冶金石灰。     

石灰石高温快速煅烧分解反应动力学研究

采用热重分析技术,研究了石灰石在超高温条件下分解的动力学机理。利用大功率高温碳管炉,将粒径为15~20 mm的石灰石颗粒在1 350~1 500℃下快速煅烧,煅烧后的试样断口在扫描电镜下观察发现存在明暗交替的反应界面。据此,用随机成核模型对CaCO_3向CaO相变进行动力学分析。研究结果表明:试验条件下的石灰石热分解反应符合随机成核和随后生长机理模型,机理函数方程为G(α)=[-ln(1-α)]~n。温度在1 350~1 425℃和1 450~1 500℃石灰石分解反应级数n分别为1/2和1/3,前者受界面化学反应控制,反应活化能为110.81 k J/mol;后者受扩散控制,反应活化能为25.33 k J/mol。     

小颗粒石灰石快速煅烧高效脱磷试验

转炉喷吹石灰石粉造渣脱磷存在一定优势，基于热重-差热分析和基础试验，对小颗粒石灰石高温快速煅烧及造渣脱磷的机理进行研究。结果表明，小颗粒石灰石在610℃左右开始分解，860℃左右反应结束，且温度越高越有利于其分解。转炉采用喷吹石灰石粉方式造渣脱磷，可通过分批喷吹加入的方式缓和其快速温降效应。但局部温降利于脱磷反应的进行，因此需在造渣和脱磷上寻找温度平衡点。随着粒径减小，小颗粒石灰石分解速度反而变慢；平均粒径为0.440 mm和0.840 mm的石灰石颗粒高温快速煅烧60 s后呈现出多孔活性石灰微观结构。随着煅烧时间的延长，石灰石转化率增大，但煅烧后的活性呈现先增大后减小的变化趋势。平均粒径为0.440 mm和0.840 mm的石灰石颗粒煅烧60 s时，活性可达到350 mL以上。采用小颗粒石灰石配制脱磷剂进行铁水脱磷试验，终点钢水磷质量分数降至0.02%以下，脱磷率在83%以上；对比石灰造渣脱磷，小颗粒石灰石造渣脱磷速度较快，在保证造渣效果的前提下，石灰石分解耗热可降低局部熔池温度，利于脱磷反应的进行。研究结果可为小颗粒石灰石化渣脱磷工艺技术的开发和应用奠定理论基础。     

微波煅烧石灰的活性度及显微结构

 试验选取3个不同产地的石灰石为原料,研究了微波加热以及不同结构的石灰石对石灰活性度的影响,并对活性石灰的微观形貌进行了观察。试验结果表明,利用微波加热可在较低的加热温度和较短的保温时间条件下得到高活性的石灰,所得石灰的活性度均达到了400 mL以上,最高可达435 mL,比传统生产石灰的方法活性度要高25 mL;当石灰石的结构致密且晶粒大小分布不均匀时,所得石灰的活性度偏低;通过扫描电子显微镜对石灰的观察可以更清楚了解到活性石灰的微观形貌为多孔结构,由细小的氧化钙晶粒组成。     

转炉钢渣炉内改质的研究进展及展望

以转炉炉内改质降低渣中自由CaO含量为技术背景,提出从源头上加快石灰溶解,减少残余石灰尺寸,并结合炉渣改质消解渣中自由CaO.通过文献分析得出如下结论:提高石灰活性对加快石灰溶解的作用有限;相比于石灰石造渣,采用未完全煅烧的石灰石也具有十分可行的应用前景,所含石灰石最佳比例还有待研究确定;向转炉渣中协同添加SiO2和Al2O3更具优势,氧化性气氛也有利于自由CaO的消解,降温过程中自由CaO消解的动力学参数需进一步研究.     

添加活性石灰烧结实验室试验和工业生产实践

一、前言活性石灰是石灰石经煅烧而成。一般含CaO85％以上,活性度为300毫升以上。活性石灰具有易裂缝、质脆易破碎、吸水性强、易自然粉化、活性度高、加水消化时能放出大量热产生较大的比表面积等特征。在细磨精矿的烧结过程中,配加适当的活性石灰,可以大幅度地强化烧结过程,提高烧结矿的产、质量。这一结论早已被国内外的生产实践所证实。从国内外资料获悉,添加活性石灰烧结,可大幅度提高产量(20％以上)。1984年7月,烧结厂研究室在武钢原料条件下,进行了添加活性石灰的试验,配加3～5％粒度0～3毫米的活性石灰烧结时,在保证     

并流蓄热式双膛竖窑的技术特性及生产工艺

目前国外煅烧细粒活性石灰竖窑的主要窑型唯有瑞士迈尔兹窑炉公司设计建造的并流蓄热式细粒石灰竖窑,该窑能够煅烧20~40毫米小粒度石灰石,可充分利用包钢卡布其石灰石矿的矿山资源,年产活性石灰11.2万吨,满足转炉炼钢、炉外精炼和铁水预处理所用的活性石灰的需要.     

基于转炉热平衡的石灰石CaO理论替代比研究

通过转炉热平衡计算,建立了转炉富余热量与铁水成分和温度、废钢加入量和转炉出钢温度等工艺参数之间关系式;定义了转炉用石灰石代替活性石灰炼钢的CaO理论替代比η,并建立了石灰石CaO理论替代比与转炉富余热量之间的函数关系。研究表明:1)提高入炉铁水温度和铁水含碳量可显著提高转炉石灰石CaO理论替代比;2)铁水中的硅含量对石灰石CaO理论替代比的影响与铁水入炉温度有关,当入炉铁水温度低于1 300℃时,提高铁水硅含量能使石灰石CaO理论替代比增加;当入炉铁水温度高于1 300℃时,石灰石CaO理论替代比随铁水硅含量的增加反而下降;3)在转炉终渣碱度和出钢温度一定时,减少废钢加入量可以大幅度提高转炉用石灰石代替活性石灰炼钢的CaO理论替代比。     

渣料中石灰活性度对铁水脱硫的影响

煅烧石灰石制备260,401,397,383 mL四种活性度的石灰。试验铁水脱硫渣成分为(/%):35.18~44.84CaO,13.80~23.46S1O_2,18.98 Al_2O_3,9.49MgO,1.89Fe_2O_3,11.00CaF_2,碱度为1.5~3.25,铁水成分为(/%):4.53C,0.16Si,0.107S,0.099P。试验渣-铁比为7:100~15:100于电磁感应炉中在1 330~1 390℃进行脱硫实验。用荧光仪检测坩埚铁水中硫含量,并用全自动压汞仪测量石灰的比表面积和孔径分布。实验采用单一变量的方法,研究了石灰活性度,渣料碱度,熔炼温度,渣铁比对铁水脱硫的影响。实验表明,活性为397 mL的石灰比表面积较大,孔分布均匀,脱硫效果最好。在1 390℃、碱度为2.25、渣铁比为15:100的条件下,活性度为397 mL的石灰,铁水脱硫率可达到97.2%。     

原料处理工艺及气孔演化对AZO靶材烧结致密化的影响

以ZnO和Al_2O_3粉体为原料,按照98∶2(质量比)球磨混合制备氧化锌铝(aluminum zinc oxide,AZO)粉体,通过扫描电镜和透射电镜观察粉体形貌及均匀性,确立最佳混合工艺;将混合均匀的粉体进行煅烧预处理后进行热压烧结致密化试验,通过差热法分析原料性能,阿基米德法分析靶材密度以及压汞实验分析气孔演化对AZO靶材烧结致密化的影响。结果表明:微纳米粉体在球磨4 hr时Al元素分布均匀性最好,煅烧前的混合粉体在差热分析过程中失重0.43%并伴随放热效应;煅烧处理后粉体形貌类球形,在差热分析实验0℃-1000℃无失重,表明挥发组分排除干净且无异常放热效应,烧结性能得到优化。采用预处理的AZO粉体在不同热压温度和保温时间下制备AZO靶材,分析热压致密过程中平均孔径和闭孔率的变化规律。由此发现:在热压致密化初级阶段(温度900℃~1100℃时),连通气孔发生合并与生长,平均孔径先稍有收缩随后迅速增大为158 nm,同时闭孔率维持在0.5%以下,靶材密度不断上升;当温度升高至1150℃时,连通孔径逐渐缩小至108 nm,大量连通气孔转为闭合状态导致闭孔率迅速上升至7.2%以上,表明体系已经进入到热压深度致密化阶段。在1150℃、18 MPa下,保温时间延长到70 min时,连通气孔合并生长同时闭孔率异常增加至7%,孔径分布范围变宽导致出现反致密化现象;当保温保压时间延长至90 min时,气孔尺寸减小到136 nm,闭孔率下降至3.7%,靶材相对密度上升到96.2%,在较低压力和较短保温时间下实现了AZO靶材的深度致密化。     

影响炼钢用石灰活性的因素分析

石灰是炼钢生产中的主要碱性造渣材料,其质量好坏对冶炼工艺、钢产品质量以及炉衬寿命等都有着重要影响。本试验采用滴定的方法对不同条件下生产的石灰活性度进行了测定,对影响炼钢用石灰活性的因素进行了分析,经过对比分析得出,影响炼钢用石灰的活性度有诸多因素,而煅烧设备、煅烧温度是影响烧成石灰活性的主要因素。在石灰石焙烧过程中添加NaCl,可以起到提高石灰活性度的作用。     

石灰石加入转炉造渣的行为初探

结合实验室和工业试验的数据,讨论了转炉炼钢用石灰石代替石灰造渣过程中石灰石的行为,结果认为,转炉炼钢前期直接加入石灰石做造渣原料,可以很快完成煅烧化渣过程,并且在某些方面比使用石灰有利;用石灰石造渣能够达到希望的结果,石灰石分解在5～6 min内完成;高温有利于碳酸钙的快速分解,1400 ℃与1 100℃相比,虽然温度...     

石灰石在转炉炉渣中分解行为的机理

针对转炉使用石灰石代替石灰炼钢造渣速度加快的现象,研究将FeOx、SiO2和MnOx按照一定的配比与CaCO3混合来模拟石灰石在转炉炉渣中的环境,通过热重-差热（TG-DTA）同步热分析试验探寻其分解规律。研究结果表明,炉渣组分能够明显降低石灰石的分解温度,提升石灰石的分解速度。将混合试样在管式炉煅烧后经X射线衍射分析后发现,CaCO3的分解产物能够与炉渣组分结合生成氧化物或者固溶体,从而降低CaO的活度。     

转炉采用石灰石部分替代石灰的冶炼实践

分析了石灰石热分解过程中的能量消耗和特性及分解过程中的渣化反应,用石灰石原矿部分替代石灰的工业实践表明,使用石灰石原矿不仅可减少冷却废钢的用量,还可平衡转炉富裕的热量;石灰石部分替代活性石灰,还可降低石灰石煅烧过程能耗,保护环境同时满足了转炉冶炼普通钢种的要求。