梅钢环形套筒窑用石灰石煅烧性能研究

2019年第1期梅山科技-15-梅钢环形套筒窑用石灰石煅烧性能研究谢朝晖#黄绍昌2邱金龙2刘为2韩凤光#（1.宝钢股份研究院梅钢技术中心2.梅山钢铁公司制造管理部南京210039）摘要:针对梅钢环形套筒窑用的4种石灰石，采用矿相分析和煅烧试验两种方法对其煅烧性能进行研究和评价。结果表明：晶粒细小且分布均匀的石灰石，煅烧后成品石灰表观质量较好，抗压载荷较高，煅烧性能较好；晶粒粗大、晶粒分布不均、晶粒间存在较多裂纹的石灰石，煅烧后成品石灰易发生碎裂和粉化,且抗压载荷较低,煅烧性能较差$结合矿相分析与煅烧试验,能更准确的判定石灰石的煅烧性能$关键词：环形套筒窑；石灰石；矿相；煅烧StcdyonCalciningPerformanchofLimestoneforAnnuladShaftKilnofMeigangXIEZhaohui1HUANGShaochang2QIUJinlong2LIUWei2HANFengguang1(1.R&DCenterforMeistedofBaostedReseerchInstitute,2.ManufacturingManagementDepartmentofMeishanIron&StedCo.,Nanjing210039,China)Keywords:annularshaftkiln；limestone;mineralogicalphase;colcination环形套筒窑是目前世界上比较先进的一种为炼钢工序提供优质辅料的石灰生产窑，在发达国家得到了广泛的应用，其中欧洲和日本使用这种窑型较为普遍。我国马钢、武钢、本钢等大型钢铁企业也先后引进该技术，梅钢公司目前有4座500t/d的环形套筒窑。环形套筒窑作为先进的石灰煅烧窑型，具有能耗低、燃料适应性广、成品石灰品质好、自动化控制水平高、环保性好、占地空间小、设备故障率低等优点[1_2]&虽然环形套筒窑有着诸多的优点,但因其料流运行类似高炉，故对影响窑内透气性的石灰石粒度、煅烧性能等有较高的要求&特别是煅烧性能,决定着成品石灰质量及窑内粉化程度，因无法目测及快速检测,故其对生产的影响更隐蔽、更滞后、更严重&2017年以来，梅钢环形套筒窑所用石灰石在化学成分正常的情况下，已多次发生成品石灰不同程度粉化现象，对焙烧生产和炼钢用料造成了较大影响，故开展套筒窑用石灰石的煅烧性能研究显得十分必要&1试验原料及方法1.1试验原料本试验选用4种石灰石样品，其中样品A为厂内常用的石灰石，生产使用效果较理想，其余3种为新品&各种石灰石的化学成分见表1，由此可知，4种石灰石的化学成分均符合梅钢低硫炼钢灰石入厂成分要求&表1原料化学成分%样品名称SiC)2CaOSMgOPA0.4655.030.0150.40.002B0.7054.000.0101.20.004C0.0655.600.0200.30.002D0.9053.000.0111.70.0061.2试验方法本文通过矿相分析和煅烧试验，根据石灰石矿相分析结果及煅烧试验后成品石灰的理化指标对样品的煅烧性能进行评价&1.2.1矿相分析试验将石灰石样品破碎至约10-15mm，分别选取适量具有代表性的试样，经冷镶、烘干、粗磨、中磨、细磨和抛光等工序制成光-16-梅山科技2019年第1期片，再采用矿相显微镜对光片进行检测分析&每种石灰石各制2个光片,将光片在100倍显微镜下观察,并测量统计每种石灰石的晶粒尺寸&1.2.2煅烧试验取适量40-70mm石灰石样本清洗干净并烘干,将干燥后的石灰石样本放置于抗爆裂炉中进行煅烧。煅烧升温制度为:模拟梅钢环形套筒窑升温曲线将抗爆裂炉从常温升温至1050/，预设750、850、950、1050/共4个恒温点，每个恒温点各恒温2h,共煅烧16h&煅烧结束后对成品石灰进行化学分析、表观质量观察和抗压测试。2试验结果与讨论2.1石灰石矿相分析表2所示为石灰石晶粒平均粒度，图1所示为石灰石晶粒尺寸分布情况，结合两者可知:A石灰石的晶粒尺寸主要分布在100pn以下,其平均粒度为23.92pm；B石灰石的晶粒尺寸主要分布在50-500pm,其平均粒度为162.3pm；C石灰石的晶粒尺寸主要分布在100pm以下，其平均粒度为20.23pm；D石灰石的晶粒尺寸主要分布在20-300pm,其平均粒度为103.4pmo由上可知,A和C石灰石晶粒较小,分布较均匀;B和D石灰石晶粒较粗,分布较分散。图1石灰石晶粒尺寸分布图表2石灰石晶粒平均粒度项目ABCD平均粒度/pm23.92162.320.23103.4从石灰石矿相微观结构图(见图2)可以看出：A和C石灰石的微观结构非常相似，晶粒细且分布均匀；@石灰石晶粒相对较粗且分布较分散;B石灰石晶粒最粗，分布不均匀，且晶粒间存在较多的裂纹。根据石灰石的热膨胀研究[3-4],石灰石在800/以下的范围内，微晶体石灰石的热膨胀系数为(4.5~5.0)Q10//,而粗晶体则增加到10.1x10//。石灰石加热试验表明，在石灰石的分解点以下的800/时石灰石结晶体内产生膨胀，在高度结晶化的石灰石中会形成裂纹,而那些晶体更粗大的通过加热会破裂成粉末，对于结晶发育良好、含有许多致密方解石的石灰石粉化较严重。因此,在石灰石煅烧过程中，其吸收热膨胀的能力越强,越不容易粉化，反之，则相反;而石灰石吸收热膨胀的能力与石灰石晶粒大小密切相关,一般认为，晶粒粗大的石灰石因晶粒间结合紧密而吸收热膨胀的能力小，煅烧过程中容易发生破碎和粉化，引起通气阻力增大，成谢朝晖等梅钢环形套筒窑用石灰石煅烧性能研究-17-□B回1100yr[100pm11?0叩0‘c'100ym图2石灰石矿相微观结构（X100）品率下降;而晶粒细小的石灰石晶粒间吸收热量通道较多,其吸收热膨胀的能力强,不容易粉化[3-4]&由石灰石晶粒结构可推测出：A和C石灰石质量较好;B和D石灰石质量较差。2.2石灰石煅烧试验分析2.2.1成品石灰化学成分煅烧后成品石灰的化学成分见表3&由表3可知：4种成品石灰的化学成分都表3成品石灰化学成分样品名称CaO%MgO%SiO%P%S%活性度烧损(ml•4HCl-)%A971.40.060.0050.0133680.5B921.82.300.0080.0103860.4C971.40.090.0040.0273912.1D924.40.800.0070.0123812.0满足CaO90%、活性度300ml/4HCl、P0.02%的要求，均符合进厂验收标准。其中样品A和C的各项指标相对较好。2.2.2成品石灰表观质量石灰石煅烧结果见表4，煅烧后成品石灰表观质量见图3&表4石灰石煅烧结果%项目ABCD烧成率56.256.956.556.6煅烧后自然粉化率00.900从表4和图3可以看出,4种石灰石的烧成率基本相当。煅烧后A石灰颜色偏白、表面光滑、晶粒细腻、结构致密、纹路细腻，无自然粉化现象;B石灰颜色偏暗、呈泥灰质、晶粒较粗、结构疏松、纹路杂乱，有自然粉化现象，粉化率为0.9%；C石灰颜色偏白、晶粒较细、结构致密，无自然粉化现象;D石灰颜色偏暗、晶粒较粗、结构致密，无自然粉化现象。综上可知，样品B在煅烧后会出现自然粉化现象，其他3种样品均完好。当煅烧后成品石灰存在一定的自然粉化时,该类石灰石不宜供环形套筒窑使用&2.2.3成品石灰抗压检测对煅烧后石灰进行抗压测试，结果见表5和图4&-18-梅山科技2019年第1期图3成品石灰表观质量图4抗压试验后成品石灰表观质量表5成品石灰抗压测试结果项目ABCD抗压载荷/kN8-102-66-101-7由表5和图4可知:A石灰碎裂压力为8-10kN,碎裂后断面晶粒较细、结构相对致密、粉末较少;B石灰碎裂压力为2~6kN,碎裂后断面晶粒较粗、结构相对松散、粉末较多；C石灰碎裂压力为6~10kN,碎裂后断面晶粒相对细（下转至第38页）-38-梅%山%科%技2019年第1期流帽处产生堆积，和窑内产生的低温熔融物长时间的作用下产生结瘤;煤气调节阀卡阻、计量表不准确、出料系统等设备故障引起的窑内热量富集;频繁休停风导致窑内的低温熔融物形成挂壁料加速结瘤;员工操作不当引起窑内局部温度过高，产生结瘤。2）结瘤的预防措施主要有:加强石灰石来料验收，保证粒度和泥沙含量符合要求;石灰石化学成分符合进厂原辅料质量要求，尤其是（。2、小2。3等杂质含量要求;通过新增导灰管结合脉冲式吹扫的方法有效排走上导流帽处的积灰;安排设备的定修排除设备隐患;“一键式煅烧”自动操作,避免了操作工人为操作的不稳定性。3）通过提高石灰石原料进厂质量、上导流帽结构优化和工艺操作推行“一键式煅烧”自动化操作等措施，预防窑内结瘤的产生,从目前的运行效果来看，效果不错。推行措施之前，窑内结瘤必须每年清瘤一次,推行预防措施以后，基本是2年以上才需要安排清瘤一次，效果比较显著。参考文献（1:董志永.石灰竖窑结瘤的原因及处理（J].炼钢，1999,15（2）：13-15.（2:虞邦俊.江苏中圣园套筒窑的技术创新（A]//第七届煅烧技术交流会论文集]C].南京:江苏中圣园科技股份有限公司,2015：16.（编辑:夏敏）（上接第18页）腻、结构相对致密；D石灰碎裂压力为1~7kN,碎裂后断面晶粒较粗、结构相对松散、粉末较多。结合煅烧试验经验及厂内使用实际,成品石灰抗压载荷小于6kN时,该类灰石不宜供套筒窑使用。由此可知,A和C石灰石抗压载荷较高，质量较好;B和D石灰石抗压载荷较低，质量较差，不宜供环形套筒窑使用。该试验结果与矿相分析结果较吻合，说明石灰石晶粒结构与煅烧性能具有密切关系,晶粒越细，煅烧性能越好。3结论1）4种石灰石的化学成分及成品石灰化学成分均符合进厂验收标准,但其煅烧性能存在较大的差异。2）晶粒细小且分布均匀的石灰石,煅烧后成品石灰表观质量较好，抗压载荷较高,煅烧性能较好;晶粒粗大、晶粒分布不均、晶粒间存在较多裂纹的石灰石，煅烧后成品石灰易发生碎裂和粉化，且抗压载荷较低，煅烧性能较差。3）供环形套筒窑使用的石灰石，除化学成分需符合进厂验收标准外,还需要具有良好的煅烧性能。结合矿相分析与煅烧试验结果，能更准确的判定石灰石的煅烧性能。参考文献（1]高全.环形套筒窑下拱桥受损现象分析（J].耐火与石灰.2008,33（1）:1-3.（2]陆正明.贝肯巴赫环形套筒窑窑衬技术发展进程（J].工业炉.2012,34（5）：45-48.（3]李道忠.影响冶金石灰活性因素的研究]C].中国石灰工业技术交流与合作大会.2016：134-147.（4]初建民，高士林.《冶金石灰生产技术手册》[M].北京:冶金工业出版社,2009.（编辑:夏敏）