1 前 言

石灰的活性是指在熔渣中與其它物質(zhì)的反應(yīng)能力，用石灰在熔渣中的熔化速度表示。由于直接測(cè)定石灰在熔渣中的熔化速度（熱活性）比較困難，通常用石灰與水的反應(yīng)速度，即石灰水活性表示。研究表明，石灰與水的反應(yīng)速度反映了石灰在熔渣中的熔化速度，因此，石灰的水活性已作為檢查石灰質(zhì)量的指標(biāo)之一。

2 生成活性石灰的機(jī)理

石灰組成中有游離氧化鈣和結(jié)合氧化鈣，游離氧化鈣中又分活性氧化鈣和非活性氧化鈣。非活性氧化鈣在普通消解條件下，不能同水發(fā)生反應(yīng)，但有可能轉(zhuǎn)化為活性氧化鈣（如磨細(xì)后）。活性氧化鈣則是在普通消解條件下，能同水發(fā)生反應(yīng)的那部分游離氧化鈣，結(jié)合氧化鈣是不可回復(fù)的，故不能稱為非活性氧化鈣。氧化鈣在石灰中存在形式可以用圖 1 表示。石灰的反應(yīng)能力實(shí)際上可以看成是游離氧化鈣總量中活性氧化鈣的數(shù)量。石灰石的鍛燒是石灰石菱形晶格重新結(jié)晶轉(zhuǎn)化為石灰的立方晶格的變化過(guò)程。其變化所得晶體結(jié)構(gòu)與形成新相晶核的速度和它的生長(zhǎng)速度有關(guān)。當(dāng)前者大于后者時(shí)，所得到的為細(xì)粒晶體，其活性氧化鈣分子數(shù)量多，具有高的表面能；反之，所得為低表面能的粗粒晶體，其活性氧化鈣分子數(shù)量少。在石灰石快速加熱鍛燒下，所得到的為細(xì)粒晶體結(jié)構(gòu)的石灰，活性度就高；緩慢加熱鍛燒時(shí)，所得為粗晶體結(jié)構(gòu)的石灰，活性就低。

3 影響石灰活性的因素分析

由於鍛燒設(shè)備與鍛燒條件及石灰石、燃料的各類不同，生成的石灰可分為輕燒石灰，中燒石灰和硬燒石灰；也可分為活性石灰與非活性石灰，一般輕燒石灰即為活性石灰。各種石灰的物化性見表 1 。

3.1 鍛燒設(shè)備對(duì)石灰活性的影響

石灰的活性大小很大程度上取決于鍛燒石灰石所用的鍛燒設(shè)備。根據(jù)窯爐結(jié)構(gòu)形式，石灰窯大致分為普通豎窯、并流蓄熱式豎窯、套筒式豎窯、回轉(zhuǎn)窯、沸騰窯等。各種窯型生產(chǎn)的石灰的活性見表2 。

（1 ）普通豎窯鍛燒不出高活性石灰，其原因有：A 豎窯截面氣流分配不均，物料下移快慢不一，同一斷面上溫差大，形成局部高溫區(qū)和低溫區(qū)，致使石灰焙燒度不均勻，石灰的活性差；B 石灰石在窯內(nèi)停留時(shí)間長(zhǎng)，一般為20-45h 左右，生成的石灰晶格重新排列，晶粒增大，結(jié)果生成反應(yīng)能力低的非活性石灰；C 我國(guó)石灰豎窯一般用焦炭和煤作燃料，因焦炭和煤粉生成的灰分殘留在石灰中，造成石灰雜質(zhì)增多。在鍛燒過(guò)程中固體燃料 中 的 灰 分 和 石 灰 易 生 成CaO.Fe2O3、CaO.Al2O3、2CaO.SiO2等鹽類，包敷于石灰顆粒表面，形成一層礦渣薄膜，使石灰分解速度減慢，結(jié)果生成非活性石灰。但如果改善操作條件和原料、燃料條件，可以使石灰活性達(dá)到300左右。

（2 ）并流蓄熱式豎窯能鍛燒出活性石灰，其原因有：并流蓄熱式豎窯有二個(gè)窯身或三個(gè)窯身，在二個(gè)或三個(gè)窯身下部之間設(shè)有連通管。燃料在窯身上部供給，氣流與物料并流向下，經(jīng)過(guò)連通管，進(jìn)入另一窯身。因此窯身上部安裝有換向系統(tǒng)，一個(gè)窯身被加熱，另一個(gè)或二個(gè)窯身被預(yù)熱。大約間隔12min變換一次室身功能。

并流加熱和逆流加熱相比較，并流加熱方式，熱氣流由窯頂部進(jìn)入；而逆流加熱方式，氣流由窯底部進(jìn)入鍛燒帶，由於高溫物料和冷氣流溫差大，致使處于鍛燒帶下部的石灰過(guò)燒和燒結(jié)，所以不能生成活性石灰；并流蓄式豎窯的加熱能夠適應(yīng)石灰鍛燒開始階段溫差大，鍛燒結(jié)尾階段溫差小的要求，故能燒出活性石灰。

（3 ）回轉(zhuǎn)窯能鍛燒出高活性石灰，其原因有：A 回轉(zhuǎn)窯內(nèi)傳熱主要為輻射傳熱，而在石灰層內(nèi)部主要依靠傳導(dǎo)傳熱。通過(guò)窯體不斷旋轉(zhuǎn)，物料得到不斷混均，在物料滾動(dòng)過(guò)程中，大顆粒在物料上層，小顆粒在料層下部，不同粒度石灰石都得到均勻加熱，生成石灰的質(zhì)量均勻而活性高；B 石灰石的鍛燒是從表面向里進(jìn)行的，窯內(nèi)空間溫度隨鍛燒溫度升高而升高，但窯內(nèi)料層溫度維持一定，當(dāng)石灰石燒成石灰時(shí)，溫度會(huì)急劇上升，致產(chǎn)生過(guò)燒，因此要求石灰必須迅速?gòu)母G內(nèi)推出，回轉(zhuǎn)窯物料在窯內(nèi)停留時(shí)間短，能夠滿足生成活性石灰的工藝要求。

（4）沸騰窯可鍛燒出高活性石灰，其原因有：A 這種窯能燒極細(xì)顆粒石灰石，并在懸浮狀態(tài)下鍛燒，物料受熱均勻，B 鍛燒溫度較低，鍛燒時(shí)間短，因此生成的石灰反應(yīng)能力十分強(qiáng)烈。

3.2 原料、燃料特性對(duì)石灰活性的影響

3.2.1 石灰石種類

表 3 列出了相同條件下不同石灰石在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)鍛燒出的石灰質(zhì)量，用東至石灰石為原料，生產(chǎn)的石灰活性度較好，而用荻港石灰石為原料的石灰活性度較差。從巖相觀察，兩者主晶相都呈不規(guī)則狀，但東至石灰石的主晶相為方解體，發(fā)育程度較好；而荻港石灰石發(fā)育程度較差，并含有少量游離石英，所以說(shuō)石灰的活性，與石灰石的化學(xué)成分及巖相組成有關(guān)。

3.2.2 石灰石中雜質(zhì)

石 灰 石 中 有 害 雜 質(zhì) 有：SiO2、Al2O3、Fe2O3、Na2O、K2O、P、S等。 這 些 雜 質(zhì) 在 較 低 溫 度 下就與燒成石灰（開始反應(yīng)，促使微粒間的融合，導(dǎo)致微粒結(jié)晶粗大化。鐵的化合物和鋁的化合物是強(qiáng)的助熔劑，能促使生成易熔的硅酸鈣、鋁酸鈣和鐵酸鈣。這些熔融的化合物會(huì)堵塞石灰表面細(xì)孔，使石灰反應(yīng)性能力下降；還會(huì)阻塞CO2氣體的排出，形成中心某些部位的生燒石灰，更主要是它又和石灰發(fā)生反應(yīng)，粘結(jié)在一起形成渣塊，使石灰窯窯況失調(diào)，嚴(yán)重降低石灰活性。

3.2.3燃料

石灰窯所用燃料有固體、液體和氣體燃料。這些燃料各具特點(diǎn)，都能燒出活性石灰。固體燃料雖因雜質(zhì)含量高，對(duì)石灰活性有一定影響，但從燃料多樣化看，固體燃料是不可缺少的，我國(guó)大部分普通豎窯仍采用固體燃料；液體燃料由於短缺，很少采用，選擇氣體燃料是既方便又可提高石灰的活性，因此是極為有利的。根據(jù)窯型和燃料市場(chǎng)價(jià)格的變化，石灰窯所用燃料也隨著變化。有的窯可燒兩種燃料，可以燒一種燃料；也可以同時(shí)燒二種燃料。

3.3 燒成溫度對(duì)石灰活性的影響

石灰石在電爐內(nèi)進(jìn)行焙燒所得數(shù)據(jù)如表4 所示。表4 表示了不同燒成溫度對(duì)石灰活性的影響，從表4 看出，以燒成溫度在1100-1200℃為理想的燒成溫度范圍，石灰的活性較高。

3.4 活性石灰貯存時(shí)間和運(yùn)輸方式對(duì)石灰活性的影響

活性石灰貯存試驗(yàn)方法如下：

把出窯的石灰堆放成長(zhǎng)方體，每天在堆上取樣做石灰活性度，試驗(yàn)結(jié)果如圖 2 所示。圖2 表明，隨著存放時(shí)間延長(zhǎng)，石灰的活性下降。煉鋼所用石灰，采用天蓬汽車運(yùn)輸時(shí)，在運(yùn)輸過(guò)程中，石灰的活性也有所下降，見表 5。雨中運(yùn)輸更為嚴(yán)重。其原因在石灰吸收空氣中水分自行消化，生成 Ca（ OH）2，后又與空氣中CO2作用變成不溶解，因而使石灰活性降低。由此可見，活性石灰在貯存和運(yùn)輸過(guò)程中應(yīng)采用密封裝置。

4 結(jié) 語(yǔ)

石灰石加熱分解生成石灰，由于窯型和原、燃料種類及鍛燒條件的不同，生成的石灰活性度有很大的差異，故要得到優(yōu)質(zhì)活性石灰，須滿足如下條件。

（ 1 ）選擇合適的窯型，近年來(lái)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)實(shí)踐證明，回轉(zhuǎn)窯、并流蓄熱式豎窯、套筒窯等都能生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)活性石灰，滿足了大型鋼廠的要求，是今后發(fā)展的方向。因這種窯型能適應(yīng)生成活性石灰的條件：A 加熱均勻，溫度易控制在1100-1200℃范圍內(nèi)，不易產(chǎn)生過(guò)燒或生燒；B 回轉(zhuǎn)窯采用小粒級(jí)石灰石在窯內(nèi)停留時(shí)間短，滿足了快速加熱條件，所得為細(xì)粒晶體結(jié)構(gòu)活性石灰；C 并流蓄熱式豎窯的加熱能夠適應(yīng)石灰石鍛燒開始爐料溫度與高溫氣體的溫度差大，鍛燒終了的溫差小，故能燒出活性石灰，而目前國(guó)內(nèi)大量普通豎窯，應(yīng)進(jìn)行技術(shù)改造，盡量使其適應(yīng)生成活性石灰的條件，以生產(chǎn)中等活性度的石灰（活性度為300ml左右），沸騰窯有待進(jìn)一步研究，滿足特殊工業(yè)的要求。

（ 2 ）要重視原料質(zhì)量，對(duì)石灰石要進(jìn)行預(yù)處理，盡可能采用分級(jí)、水洗設(shè)施，使石灰石雜質(zhì)少，粒度均勻；燃料根據(jù)條件可選擇不同種類，選擇氣體燃料生產(chǎn)活性石灰更為有利。而我國(guó)大部分普通豎窯仍需采用固體燃料，有一部分普通豎窯可以改用氣體燃料，以提高石灰的活性度，滿足煉鋼要求。