1、什么是石灰

石灰是一種以氧化鈣（CaO）為主要成分的氣硬性無機膠凝材料，用石灰石、白云石、貝殼等碳酸鈣含量高的原料，經(jīng)900~1100℃高溫煅燒而成。石灰具有可塑性好、保水性好、吸濕性好、凝結(jié)硬化慢、強度低、耐水性差、體積收縮大等性質(zhì)。

2、什么是活性石灰

   冶金石灰一級以上（即活性度在300ml以上）稱為活性石灰。本文主要探討的是冶金行業(yè)用的活性石灰，這種活性石灰通過先進窯型（回轉(zhuǎn)窯）煅燒出的活性石灰有以下主要性能特點：

（1）體積密度?。?/span>1.5g/cm³~1.7g/cm³

（2）氣孔率高：50%

（3）比表面積大：1.5m²/kg~2.0m²/kg

（4）礦物結(jié)晶?。?/span>0.1um~0.3um

（5）活性度高：≥300ml

（6）殘余CO₂含量低：≤2%

3、生石灰與熟石灰的區(qū)別

石灰有生石灰和熟石灰之分。

生石灰的主要成分是氧化鈣(CaO)，將碳酸鈣(CaCO?)含量高的石灰?guī)r在通風(fēng)的石灰窯中鍛燒至900℃以上即得。是有吸水性，可用作干燥劑，我國民間常用以防止雜物回潮。

生石灰(CaO)與水反應(yīng)生成氫氧化鈣（Ca(OH)_2）的過程，稱為石灰的熟化或消化，與水反應(yīng)(同時放出大量的熱)，或吸收潮濕空氣中的水分，即成熟石灰，又稱氫氧化鈣（主要成分為Ca(OH)₂），又稱'消石灰'。

4、石灰的用途

石灰是鋼鐵、塑料兩大基材的重要輔料及基本原料，在工業(yè)廢水處理、垃圾焚燒、煙氣脫硫等環(huán)保領(lǐng)域有著巨大的市場前景，作為性價比最高的堿性氧化物及其高鈣特性，石灰還廣泛應(yīng)用于高速公路、高鐵、建筑業(yè)、工業(yè)（有色金屬、造紙、制糖、食品、醫(yī)藥、建材制品）農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域，是重要的基礎(chǔ)原材料。

    生石灰主要用于冶金、農(nóng)藥、醫(yī)藥、干燥劑、制革領(lǐng)域；而熟石灰也叫氫氧化鈣（Ca(OH)₂），可用于生產(chǎn)輕質(zhì)碳酸鈣，建筑材料及環(huán)氧氯丙烷、環(huán)氧丙烷，漂白粉、漂粉精、消毒劑、止酸劑、收斂劑、硬水軟化劑、土壤酸性防止劑、脫毛劑、緩沖劑、中和劑、固化劑、殺菌劑等。

    活性石灰主要作為煉鋼用“造渣劑”，也廣泛應(yīng)用于濕法煙氣脫硫、酸性工業(yè)廢水處理等環(huán)保領(lǐng)域，以及輕質(zhì)碳酸鈣、電石、燒結(jié)法氧化鋁等化工生產(chǎn)過程。

   本文主要介紹用于冶金行業(yè)的活性石灰生產(chǎn)工藝、行業(yè)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。

5、冶金石灰生產(chǎn)工藝

5.1 我國冶金石灰生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展概況

   冶金石灰是鋼鐵冶煉的重要輔料，對優(yōu)化冶煉具有積極的作用。我國冶金石灰生產(chǎn)工藝及設(shè)備的研發(fā)起步于二十世紀(jì)七十年代。1976年為了配合武鋼1700軋機的建設(shè)和硅鋼生產(chǎn)需要，原國家冶金部從西德引進了一套日產(chǎn)600噸帶豎式預(yù)熱器和豎式冷卻器的活性石灰回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)主機設(shè)備；1980年上海寶鋼一期工程石灰項目從日本引進兩套日產(chǎn)600噸帶鏈篦預(yù)熱機和篦式冷卻機的石灰回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)（即立波爾設(shè)備系統(tǒng)）成套設(shè)備。1984年太鋼、唐鋼和杭鋼引進瑞士麥爾茲公司日產(chǎn)150~300噸的雙膛豎窯設(shè)備。1988年首鋼引進德國貝肯巴赫公司的套筒窯技術(shù)。1996年結(jié)合上海寶鋼三期石灰工程建設(shè)，從美國KVS公司引進一套日產(chǎn)600噸帶豎式預(yù)熱器和豎式冷卻器的石灰回轉(zhuǎn)窯設(shè)備。

5.2 冶金石灰回轉(zhuǎn)窯煅燒生產(chǎn)工藝

目前，國內(nèi)冶金石灰，即活性石灰的煅燒設(shè)備主要采用的是回轉(zhuǎn)窯、麥爾茲窯、套筒窯和雙膛窯等幾種窯型和技術(shù)，其中回轉(zhuǎn)窯采用的較多一些，回轉(zhuǎn)窯煅燒技術(shù)主要有著以下特點：

（1）窯尾加裝了豎式預(yù)熱器，使窯尾的煙氣余熱直接傳導(dǎo)給了石灰石，煙氣溫度可降至235℃以下，有效地回收了尾氣排放所帶走的熱量，同時也為后續(xù)除塵減少了負(fù)荷。

（2）窯頭出料冷卻采用豎式冷卻器替代原來的冷卻筒，避免了石灰的顯熱散失。從窯頭落下的熾熱石灰，通過與鼓入的二次風(fēng)換熱，石灰得以冷卻，空氣吸收熱量溫度升高后進入回轉(zhuǎn)窯助燃。

（3）冷卻器和窯頭采用一體化豎式設(shè)計，占地面積小，密封性好，避免了熱廢氣無組織排放。

（4）助燃風(fēng)分為一次風(fēng)和二次風(fēng)。一次風(fēng)直接參與燃燒，二次風(fēng)為冷卻風(fēng)。一次風(fēng)和二次風(fēng)分別由單獨的風(fēng)機供給。此設(shè)計二次風(fēng)溫可升至600℃以上，作為助燃空氣，為節(jié)約燃料提供了有利條件。

（5）環(huán)保措施完善。煅燒窯尾采用脈沖袋式除塵器除塵，滿足國家排放標(biāo)準(zhǔn)。在豎式冷卻機落料點也采用了袋式除塵器進行除塵處理。

（6）自動化水平高。煅燒系統(tǒng)設(shè)備生產(chǎn)操作的調(diào)節(jié)、控制和報警采用PLC集中控制，并設(shè)有各控制點的畫面顯示及必要的聯(lián)鎖監(jiān)控，對生產(chǎn)過程中所采用的操作參數(shù)進行自動記錄，并隨時打印。

    回轉(zhuǎn)窯煅燒活性石灰是目前應(yīng)用較多的生產(chǎn)工藝，相對于其它石灰生產(chǎn)窯型和工藝，石灰石回轉(zhuǎn)窯煅燒主要存在占地面積大、粉灰多、窯襯壽命短、熱耗高等缺點。

5.2.2冶金石灰回轉(zhuǎn)窯煅燒生產(chǎn)工藝流程

本文以年產(chǎn)40萬噸活性石灰生產(chǎn)線為例，介紹冶金石灰回轉(zhuǎn)窯煅燒生產(chǎn)工藝流程及相關(guān)技術(shù)參數(shù)。

（1）原材料進廠

生產(chǎn)石灰所用原料主要是石灰石，采用汽車運輸進廠，經(jīng)過汽車衡計量后存入密閉式的原料堆棚中進行儲存。進廠石灰石粒度在20-50mm。

（2）原料制備及供料

來自原料堆棚的合格石灰石（20-50mm），用鏟車送入受料坑，每條生產(chǎn)線分別經(jīng)一臺NE型斗式提升機提升入一臺TD75型皮帶輸送機各自送入每臺預(yù)熱器頂部料倉。提升輸送系統(tǒng)具有占地面積小、投資低、揚塵少等優(yōu)點，運行安全可靠，控制簡易。

（3）石灰石煅燒系統(tǒng)

單套石灰石煅燒系統(tǒng)是由一臺ф10.5×4.5m豎式預(yù)熱器，ф4.2×60m回轉(zhuǎn)窯及4.2×4.2×8.9m豎式冷卻器組成，產(chǎn)量600t/d，設(shè)計熱耗4600kJ/kg。物料由預(yù)熱器頂部料倉經(jīng)下料溜管導(dǎo)入預(yù)熱器本體內(nèi)，同時由回轉(zhuǎn)窯傳入的高溫?zé)煔鈱⑽锪项A(yù)熱至900℃以上，使石灰石發(fā)生部分分解，再由12個液壓推桿依次推入回轉(zhuǎn)窯尾部，經(jīng)回轉(zhuǎn)窯高溫煅燒后卸入冷卻器內(nèi)，通過風(fēng)機吹入的冷風(fēng)冷卻，將物料冷卻至100℃以下排出冷卻器。冷卻器吹入的空氣吸熱后作為二次空氣進入回轉(zhuǎn)窯。

豎式預(yù)熱器的主要作用是把上部送來的石灰石物料送到預(yù)熱器本體，同時利用回轉(zhuǎn)窯內(nèi)煅燒后排放出的高溫?zé)煔?～1150℃)，在預(yù)熱器內(nèi)將物料均勻地預(yù)熱到約900℃，然后再由液壓推桿推入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)進行煅燒。這樣的煅燒工藝不僅使石灰石在窯內(nèi)煅燒時間大大縮短，也能充分利用余熱，獲得較高活性度的石灰。

供料小倉中的石灰石進入預(yù)熱器后，經(jīng)1000～1100℃的窯尾廢氣均勻地預(yù)熱到900℃左右。廢氣通過預(yù)熱器上部的12個排氣孔匯集在—起進入窯尾廢氣處理系統(tǒng)。已經(jīng)部分分解的石灰石經(jīng)預(yù)熱器上的液壓推桿推動進入加料室，加料室主要包括溜管、加料室主體、加料皿等，其作用是將預(yù)熱后的物料導(dǎo)入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)進行煅燒。

（4）成品輸送、篩分及儲存

正常投產(chǎn)后，成品石灰中≥5㎜的塊狀石灰產(chǎn)量占2/3，≤5㎜的粉狀石灰產(chǎn)量占1/3。

兩條生產(chǎn)線由各自的冷卻器卸出，經(jīng)共有的一臺連續(xù)鏈斗式輸送機送入庫側(cè)一臺NE垂直斗式提升機，提升至庫頂后進入一臺往復(fù)式振動篩進行篩選，篩上料（≥5㎜）的塊狀石灰經(jīng)皮帶機分別送入三座φ10×25m塊料庫儲存，每庫儲量1700噸，倉下設(shè)塊狀物料汽車散裝機，通過汽車送至用灰點；篩下料（≤5㎜）的粉狀石灰經(jīng)過振動篩直接入一座φ10×25m粉料庫儲存，儲量1700噸，倉下設(shè)粉狀物料汽車散裝機，通過汽車送至用灰點。

生產(chǎn)線共建設(shè)四座儲存庫，在每個庫頂分別設(shè)置一臺氣箱脈沖袋式收塵器，收集各個揚塵點的粉塵進行凈化處理，保證工作環(huán)境的清潔，排放的粉塵濃度達(dá)到國家環(huán)保要求。

（5）煅燒系統(tǒng)廢氣處理

回轉(zhuǎn)窯燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔?，在預(yù)熱器內(nèi)與石灰石進行熱交換后，溫度降至～240℃，經(jīng)多管冷卻器冷卻進行冷卻后，煙氣溫度進一步降至200℃以下，進入袋式除塵器，除塵后經(jīng)排風(fēng)機、煙囪排入大氣。排出氣體的含塵濃度小于30mg/m³。

6、石灰產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

石灰產(chǎn)業(yè)的發(fā)展主要受原材料、生產(chǎn)技術(shù)及裝備、產(chǎn)品市場等方面的影響。

從原材料看，我國生產(chǎn)石灰的原材料石灰石礦產(chǎn)資源豐富，分布廣泛，除上海市以外，各省、直轄市、自治區(qū)都有分布，全國石灰?guī)r分布面積達(dá)43.8萬平方千米（未包括西藏和臺灣），約占國土面積的1/20，根據(jù)預(yù)測，石灰石礦產(chǎn)資源總量約為12~13萬億噸。由于石灰石礦產(chǎn)分布廣，石灰生產(chǎn)在我國起步也較早，最早生產(chǎn)石灰采用的是土立窯，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，我國石灰生產(chǎn)技術(shù)目前基本趨于成熟。

從石灰的應(yīng)用方面看，目前石灰絕大部分還是用于冶金、化工和建材行業(yè)，在其他領(lǐng)域的使用也仍處于開發(fā)和增長階段，比如在環(huán)保行業(yè)的污水處理、除塵、脫硫、脫硝，在農(nóng)業(yè)中作為土壤改良劑，在食品行業(yè)作為干燥劑等，隨著行業(yè)向精細(xì)化、多元化和專業(yè)化方向的發(fā)展，石灰產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒏訌V闊，有利于拉動行業(yè)需求。尤其是隨著人們環(huán)保意識的增強，石灰在環(huán)保行業(yè)應(yīng)用市場前景廣闊。

石灰是鋼鐵生產(chǎn)過程不可或缺的輔助原料，據(jù)統(tǒng)計2018年我國冶金石灰消耗量達(dá)1.1億噸，目前煉鋼行業(yè)采用高端活性石灰產(chǎn)品，隨著我國對冶金行業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，冶煉工藝技術(shù)的不斷提高，冶金行業(yè)對活性石灰的質(zhì)量要求也隨之提高，低端冶金石灰已不能滿足需求。由于受資源的限制和對冶金石灰的作用認(rèn)識不夠，我國的一些鋼鐵行業(yè)特別是小型鋼鐵企業(yè)仍使用低端石灰作為冶煉原料，導(dǎo)致高污染和低利用率，在國家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的背景下，未來我國對高品質(zhì)石灰的需求量將更為巨大。

從技術(shù)層面看，目前石灰生產(chǎn)采用較多的是回轉(zhuǎn)窯、麥爾茲窯、套筒窯和雙膛窯等技術(shù)，綜合來看，國內(nèi)石灰產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展趨勢如下：

（1）生產(chǎn)規(guī)模逐漸向大型化發(fā)展。隨著鋼鐵企業(yè)向特大型集團化生產(chǎn)發(fā)展，石灰產(chǎn)業(yè)也將逐步淘汰現(xiàn)有技術(shù)落后、能耗高、產(chǎn)能規(guī)模小的生產(chǎn)線，朝著大型化方向發(fā)展。目前石灰單條生產(chǎn)線最大生產(chǎn)規(guī)?？蛇_(dá)到1500噸/天。石灰產(chǎn)業(yè)大型化發(fā)展對于節(jié)能降耗、技術(shù)升級、資源綜合利用、規(guī)范行業(yè)發(fā)展等，都將有著明顯的效果。

（2）向資源綜合利用與循環(huán)經(jīng)濟方向發(fā)展。石灰石是生產(chǎn)石灰的原材料，如何充分利用不同品質(zhì)的石灰石，科學(xué)選用窯型，盡可能的提高石灰石的利用率，將是未來石灰產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要研究的課題。另外，充分利用余熱，降低石灰生產(chǎn)熱耗，打造循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈，也是石灰產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向。

（3）向精細(xì)化方向發(fā)展。除了不斷提升石灰煅燒技術(shù)，還要在燃燒技術(shù)、內(nèi)襯結(jié)構(gòu)、耐火材料、節(jié)能電機等方面進行升級，同時，需要在生產(chǎn)管理精細(xì)化方面下功夫，實施精細(xì)化操作、達(dá)到穩(wěn)定生產(chǎn)、節(jié)能降耗的目的。

（4）不斷提高生產(chǎn)環(huán)保措施，實現(xiàn)潔凈化生產(chǎn)。石灰產(chǎn)業(yè)要將煙氣凈化、降低碳排放、氮氧化物等有害氣體排放作為今后技術(shù)升級的課題，盡量減少生產(chǎn)過程中的噪聲和粉塵污染，降低窯體表面溫度，減少熱損失，打造資源節(jié)約型、環(huán)境友好型的產(chǎn)業(yè)。

（5）向生產(chǎn)智能化方向發(fā)展。近年來，石灰生產(chǎn)逐漸實現(xiàn)了PLC控制和CRT監(jiān)控，生產(chǎn)自動化有了很大的提升，今后將不斷優(yōu)化自動化生產(chǎn)技術(shù)，研發(fā)生產(chǎn)管理智能化系統(tǒng)，實現(xiàn)石灰生產(chǎn)智能化。

7、結(jié)束語

在新形勢下，冶金石灰產(chǎn)業(yè)必須面對節(jié)能降耗、碳排放的挑戰(zhàn)，只有依靠技術(shù)進步，講求經(jīng)濟實效，堅定的走優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能、低碳的可持續(xù)發(fā)展道路，才能引領(lǐng)冶金石灰行業(yè)的不斷進步和健康發(fā)展。