專利名稱：煅燒石灰石制備活性石灰的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種石灰的制備方法，尤其是一種煅燒石灰石制備活性石灰的方法。
背景技術(shù)：
石灰(即生石灰)是通過煅燒石灰石、白堊、貝殼等獲得的，在冶金、建筑、化工、環(huán)境、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。石灰的生產(chǎn)過程實(shí)質(zhì)上是碳酸鈣(CaCO3)受熱分解的過程，其反應(yīng)式如下 CaCO3(S) CaO(s) + CO2 (g)(I)
CaCO3的分解反應(yīng)是ー個(gè)多相吸熱反應(yīng)，根據(jù)熱力學(xué)理論，欲使反應(yīng)⑴向右進(jìn)行，可采取如下措施(I)減少產(chǎn)物CO2氣體的分壓
,有利于反應(yīng)向生成CaO方向移動(dòng)；(2)由于該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，因此提高溫度有利于
反應(yīng)向生成CaO方向移動(dòng)。這兩條措施是指導(dǎo)石灰生產(chǎn)的基本準(zhǔn)則。在實(shí)際生產(chǎn)中，為了
降低石灰窯內(nèi)co2分壓，常采用負(fù)壓操作，即通過引風(fēng)機(jī)不斷抽出窯氣，降低Peq,以加快
CaCO3的分解速度。然而，目前エ業(yè)生產(chǎn)的石灰的活性度并不太高，不同生產(chǎn)エ藝生產(chǎn)的石灰的活性度是相差很大的，傳統(tǒng)豎窯生產(chǎn)的石灰的活性度較低，基本都在300ml以下，而用麥爾茲窯和回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)的石灰的活性度相對(duì)較高，一般能達(dá)到320 360ml?；钚远仁潜碚魇屹|(zhì)量的一個(gè)重要指標(biāo)。石灰活性度的檢驗(yàn)方法是將50克石灰在2升40°C的水中快速攪拌消化，用酚酞試劑作為指示劑，用濃度為4mol じ1的HCl將石灰消化過程中產(chǎn)生的Ca(OH)2中和。檢驗(yàn)過程中必須保持水化中和過程的等當(dāng)點(diǎn)，即剛好由紅色轉(zhuǎn)變?yōu)闊o色。記錄恰好10分鐘時(shí)鹽酸的消耗量，以10分鐘消耗鹽酸的毫升數(shù)表示石灰的活性度。活性石灰又稱為輕燒石灰或軟燒石灰，與普通石灰相比，在煉鋼爐中成渣速度快，能夠提高脫磷脫硫效率80%，縮短冶煉時(shí)間10%左右，降低石灰消耗10 30%，螢石消耗節(jié)省25 30%，從而可以提高鋼的質(zhì)量、増加鋼的產(chǎn)量、降低煉鋼成本。實(shí)踐證明采用了活性石灰煉鋼的企業(yè)，都取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益(郭世漢.活性石灰在冶金生產(chǎn)中的應(yīng)用.耐火與石灰，2007，32(5): 1-2.)。燒結(jié)配加活性石灰是強(qiáng)化燒結(jié)過程、提高燒結(jié)礦產(chǎn)量的有效措施之一，研究表明，采用活性石灰可使燒結(jié)增產(chǎn)8%以上(李媛英.燒結(jié)配加活性石灰的實(shí)驗(yàn)研究.四川冶金，2004，(5) : 54-56.)。人類活動(dòng)燃燒化石燃料排放的煙氣中含有大量的SO2氣體，SO2已經(jīng)對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞。石灰是ー種資源豐富、來源廣泛而且廉價(jià)的脫硫劑，由于干法脫硫克服了濕法脫硫存在的設(shè)備易腐蝕、結(jié)垢堵塞等問題，并且沒有廢水排放、投資相對(duì)較低等優(yōu)點(diǎn)，是ー種很有發(fā)展前途的煙氣脫硫技木。目前，干法煙氣脫硫效率沒有濕法高，其主要原因就是脫硫反應(yīng)產(chǎn)物CaSO4 (52. 2cm3 moF1)比脫硫劑CaO (16. 8 cm3 moF1)具有更大的摩爾體積(程世慶，馮玉濱，路春美.貝殼脫硫性能的動(dòng)力學(xué)研究.中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2005, 25(19) : 80-85.)，在脫硫反應(yīng)過程中體積的膨脹將使脫硫劑顆粒內(nèi)部微孔減少或堵塞，SO2無法經(jīng)過致密的CaSO4層到達(dá)脫硫劑內(nèi)部進(jìn)行脫硫反應(yīng)，導(dǎo)致脫硫效率和鈣利用率降低。程世慶等(程世慶等.貝殼與石灰石的微孔結(jié)構(gòu)及其脫硫性能.燃燒科學(xué)與技木，2005，11(1): 24-28.)比較了貝殼與石灰的脫硫性能，發(fā)現(xiàn)貝殼具有更強(qiáng)的脫硫能力。盡管石灰的比表面積非常大，但是平均孔徑小，只有0. 05 u m,這種小氣孔內(nèi)氣體的擴(kuò)散阻力也很大，反應(yīng)氣體難以擴(kuò)散至顆粒內(nèi)部，導(dǎo)致內(nèi)部大量的表面積并不能進(jìn)行反應(yīng)，平均反應(yīng)速率并不高。貝殼煅燒后形成直徑0. I 以上的大孔，這些大孔使氣體向孔內(nèi)的擴(kuò)散能力增強(qiáng)，孔內(nèi)的SO2濃度較大，幾乎整個(gè)顆粒同時(shí)參加反應(yīng)，所以脫硫反應(yīng)速度就快。雖然用貝殼能制備出具有較大孔隙的活性石灰，然而貝殼收集困難，無法進(jìn)行大規(guī)模エ業(yè)化生產(chǎn)。為了獲得活性度高的石灰，河北理工大學(xué)張羨夫提出了在真空條件下煅燒石灰石的方法(真空煅燒石灰石獲得高活性石灰的方法及裝置，專利號(hào)ZL 200610012556.8)。由于在真空條件下煅燒，可降低煅燒溫度，該方法可以獲得活性度380 450ml的活性石灰。 然而，該方法只能采用間接加熱方式，這種方式存在傳熱效率低，無法進(jìn)行大規(guī)模エ業(yè)化生產(chǎn)，因此，該方法的推廣應(yīng)用受到了限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供ー種可大規(guī)模エ業(yè)化生產(chǎn)的煅燒石灰石制備活性石灰的方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是所述的石灰石在壓強(qiáng)為
0.15 0. 65MPa、煅燒溫度為1075 1400°C的條件下煅燒，即可得到活性石灰。本發(fā)明所述的石灰石在N2氣氛下煅燒。所述的壓強(qiáng)與煅燒溫度為線性關(guān)系，壓強(qiáng)高則煅燒溫度高。石灰石煅燒生成石灰的過程除了 CaCO3分解為CaO和CO2之外，同時(shí)伴隨著CaO的再結(jié)晶和晶體生長。當(dāng)煅燒溫度偏低吋，如果煅燒時(shí)間短，則物料中心不易達(dá)到CaCO3的分解溫度，只能在顆粒的淺表生成CaO晶核并長大，從而出現(xiàn)未燒透現(xiàn)象，一般稱作生燒，產(chǎn)品的活性度自然較低。而當(dāng)煅燒溫度較高吋，CaCO3分解迅速，但CaO再結(jié)晶和晶體生長的速度也較快。在這種情況下，如果煅燒時(shí)間過長，則易使形成的CaO晶粒過大，孔隙過小，也會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品的活性度降低。石灰的活性不僅與CaO晶粒有關(guān)，而且與孔隙尺寸、孔隙度密切相關(guān)。而這些參數(shù)又與石灰石在煅燒過程中的參數(shù)有關(guān)，具體地說就是與煅燒溫度、時(shí)間及壓強(qiáng)有關(guān)。本發(fā)明創(chuàng)造性的在高壓條件下煅燒石灰石，利用高壓和煅燒溫度的配合，得到活性石灰。采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于本發(fā)明在提高系統(tǒng)壓強(qiáng)的條件下煅燒石灰石，獲得的活性石灰具有孔隙尺寸較大、活性度高、產(chǎn)乳率高的特點(diǎn)。本發(fā)明所用設(shè)備簡單、エ藝簡單可靠、易于在エ業(yè)上實(shí)施。本發(fā)明所得到的活性石灰具有較大的孔隙尺寸，一般為0. 5 m ;活性度高，一般大于 400ml (4N HCl, IOmin);產(chǎn)乳率高，一般為 4. 30 5. 05ml/g。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步詳細(xì)的說明。實(shí)施例I :本煅燒石灰石制備活性石灰的方法采用下述エ藝步驟。將粒徑為10 20mm的石灰石裝入坩鍋，將坩鍋放入電爐內(nèi)。首先抽真空，然后通入N2，將壓強(qiáng)升至0. 15MPa。電爐升溫至1075°C，恒溫2h，然后斷電降溫，待溫度降至室溫，泄壓后取出坩鍋。所制得的活性石灰 的孔隙尺寸為0. 5 2 y m，活性度為411ml，產(chǎn)乳率為
4.68ml/g。實(shí)施例2 :本煅燒石灰石制備活性石灰的方法采用下述エ藝步驟。將粒徑為10 20mm的石灰石裝入坩鍋，將坩鍋放入電爐內(nèi)。首先抽真空，然后通入N2，將壓強(qiáng)升至0.40MPa。電爐升溫至1300°C，恒溫2h，然后斷電降溫，待溫度降至室溫，泄壓后取出坩鍋。所制得的活性石灰的孔隙尺寸為0. 5 3. 5 y m，活性度為437ml，產(chǎn)乳率為5. 05ml/g。實(shí)施例3 :本煅燒石灰石制備活性石灰的方法采用下述エ藝步驟。將粒徑10 20mm的石灰石裝入坩鍋，將坩鍋放入電爐內(nèi)。首先抽真空，然后通入N2，將壓強(qiáng)升至0.65MPa。電爐升溫至1400°C，恒溫2h，然后斷電降溫，待溫度降至室溫，泄壓后取出坩鍋。所制得的活性石灰的孔隙尺寸為I 4 ym，活性度為419ml，產(chǎn)乳率為4.30ml/g。
權(quán)利要求
1.一種煅燒石灰石制備活性石灰的方法，其特征在于所述的石灰石在壓強(qiáng)為O. 15 O.65MPa、煅燒溫度為1075 1400°C的條件下煅燒，即可得到活性石灰。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的煅燒石灰石制備活性石灰的方法，其特征在于所述的石灰石在N2氣氛下煅燒。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的煅燒石灰石制備活性石灰的方法，其特征在于所述的壓強(qiáng)與煅燒溫度為線性關(guān)系，壓強(qiáng)高則煅燒溫度高。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種煅燒石灰石制備活性石灰的方法，所述的石灰石在壓強(qiáng)為0.15～0.65MPa、煅燒溫度為1075～1400℃的條件下煅燒，即可得到活性石灰。本方法在提高系統(tǒng)壓強(qiáng)的條件下煅燒石灰石，獲得的活性石灰具有孔隙尺寸較大、活性度高、產(chǎn)乳率高的特點(diǎn)。本發(fā)明所用設(shè)備簡單、工藝簡單可靠、易于在工業(yè)上實(shí)施。本方法所得到的活性石灰具有較大的孔隙尺寸，一般為0.5～4μm；活性度高，一般大于400ml(4NHCl,10min)；產(chǎn)乳率高，一般為4.30～5.05ml/g。
文檔編號(hào)C04B2/10GK102649627SQ20121018810
公開日2012年8月29日 申請(qǐng)日期2012年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月8日
發(fā)明者張玉柱, 蔣武鋒, 蔣璨名, 郝素菊 申請(qǐng)人:河北聯(lián)合大學(xué)