石灰生产工艺模板.doc
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1、 目 录前 言第一部分、回转窑基础理论部分第一章、 活性石灰一、 石灰二、 活性石灰三、 活性石灰质量要求第二章、 煅烧活性石灰原料一、 原料选择二、 理化指标第三章、 燃料和燃料燃烧一、 燃料二、 热值三、 燃料燃烧四、 空气和燃烧五、 热量换算第四章、 传热第五章、 活性石灰煅烧设备一、 回转窑二、 竖式预热器三、 竖式冷却器四、 燃烧器五、 排烟机六、 收尘器第六章、 活性石灰煅烧一、 活性石灰煅烧机理二、 活性石灰煅烧过程 第二部分、 回转窑操作基础部分第七章、 回转窑点火操作一、 点火前检验二、 点火前准备三、 点火操作第八章、 烘窑和升温一、 烘窑升温目标二、 烘窑升温曲线三、 窑
2、况四、 烘窑五、 升温第九章、 回转窑加料操作第十章、 回转窑生产操作第十一章、回转窑火焰调整第十二章、回转窑和结圈活性石灰回转窑操作手册前 言回转窑作为煅烧活性石灰窑炉,伴随钢铁冶炼工艺发展需要,经过长久生产实践表明,它在满足钢铁冶炼需要同时,亦在其它冶金行业中充足地表现出了它在大工业生产中优越性和可连续发展远景。活性石灰产品,在钢铁企业尤其是在转炉炼钢中被广泛使用,用作造渣剂。在缩短冶炼时间,提升产品质量,优化冶炼技术,提升经济效益等方面全部发挥出了极其关键作用。伴随回转窑操作技术和活性石灰煅烧工艺发展和需要,怎样更深入地提升、完善和统一对回转窑操作知识认识,达成理论和实践有机结合目标,仍
3、是活性石灰煅烧技术发展过程中不可忽略课题。坚持遵照理论理念,是提升回转窑操作水平基础确保。在生产实践中探索积累经验,是提升回转窑操作水平有效手段。在相关教授,工程技术人员帮助下、在生产操作人员配合下。以贴近生产实际为主导,围绕回转窑操作和活性石灰煅烧工艺,搜集,整理汇编了活性石灰回转窑操作手册。借此而达成提升操作技术水平,稳定生产运行,增强生产意识,完善生产管理,推进技术进步目标。第一部分 回转窑基础理论部分第一章 活性石灰一、石灰所谓石灰:是煅烧天然碳酸钙产品,呈白色,由(CaO)和部分杂质组成。,和水结合能够快速分解(反应)并释放出热量物质。石灰和水发生反应,生成Ca(OH)2(氢氧化钙)
4、。也常被称之为消石灰或熟石灰。其化学反应式为:CaOH2OCa(OH)2。这时,若将Ca(OH)2(氢氧化钙)加热至580以上时,Ca(OH)2(氢氧化钙)即可发生化学反应,放出水份。又能生成CaO(氧化钙)。即:Ca(OH)2CaOH2O。石灰按种类划分:有一般石灰、高镁冶金石灰(白云石)、活性石灰三大类。而用于区分它们关键指标是:CaO、MgO含量和活性度指数。表一名 称CaO %MgO %活性度 ml普 通 石 灰 80 5 180高 镁 石 灰 815 12 180活 性 石 灰 90 0.7 300 石灰用途是很广泛。常见于建筑、建材、冶金、化工、轻工、环境保护、医药和农业等众多领域
5、。尤其是在炼钢、炼铁、烧结、铜、铝冶炼等行业中,将石灰作为造渣剂、溶解剂或烧结材料等方面,它全部发挥出了很关键作用。石灰在被广泛使用众多领域中,冶金(冶炼)工业对石灰需求量是最大,而将石灰用于炼钢消耗量又是最多。铁,是一个用途很广泛金属材料。不过,因为铁中所含有碳含量较高,硫、磷、硅等杂质较多特点,在使用中,这一特点在很大程度上影响了材质性能、性质。由此,便产生了铁在使用中有限性和不足问题。为了适应和满足对金属材料使用要求,就要得到一个性能优于铁金属材料。这时,就必需要改善铁性质。为此,便产生了将铁回炉经过再次高温冶炼,同时加入新元素原料,也就是所谓炼钢。因为冶炼工艺不一样,铁被炼制成了性能各
6、异钢。在这个冶炼过程中,将铁转化为钢基础冶炼过程包含:a、 将铁中碳含量调整降低到要求范围内。b、 除去金属中非金属物质(硅、碳等)和有害气体。c、 除去金属中有害元素(硫、磷等),达成要求要求。d、 加入产品所需合金,改变成份结构。e、 提升冶炼温度,改变金属性质并能顺利完成浇铸。在将铁向钢转化冶炼过程中,当铁水中硅含量超出要求值(5 %)时,钢强度可能被增加了,但又可能会失去可轧制性。这时,若在含碳量过高钢中再提升硅含量时,则又会增加钢脆性。所以说,铁水中非金属物质对钢产品质量影响是很大,在冶炼过程中必需要有严格含量要求。在由铁向多种材质钢转化冶炼过程中,供氧、供热和加入熔剂是达成清除杂质
7、关键手段。供氧、供热就是使钢中非金属杂质氧化,其中硅氧化后,便增加了钢中渣量(二氧化硅量)。这时,若要把二氧化硅从钢水中除去,就需要向钢水中添加一个熔剂石灰或石灰石。二、活性石灰利用转炉吹氧炼钢工艺全过程,通常在2030分钟内完成。强烈脱S(硫)脱P(磷)反应是在有石灰存在时,而怎样确保石灰能够在较短时间内(15分钟左右)和钢水混合,快速并完全熔解。这时,就需要有高反应性能石灰活性石灰存在。在炼钢过程中,钢水中会因不一样物质存在产生出其它有害物质,这就是通常所说钢渣。为了得到所需要钢和确保钢质量,在冶炼时就必需要除去钢渣,也就是除渣或造渣。怎样造渣,假如在钢水中加入硅酸盐造渣,硅酸盐则会在首先
8、造渣同时,其次又增加渣量,加重了除渣负担。假如在钢水中加入莹石,在造渣过程中,莹石本身还会增加渣量,而且,莹石还会严重地侵蚀炉衬。假如在钢水中加入石灰石作造渣剂时,它作用会远远地好于硅酸盐或莹石。不过,当石灰石在碰到高温时,石灰石本身便会首先开始发生吸热反应。而这个吸热分解反应过程会需要大量热量,而且还要经过一定时间。这时,就会出现热量分配使用上混乱。造成碳酸钙分解反应在前,造渣过程被滞后,或是失去了造渣时间后果。和此同时,石灰石分解是需要大量热量,而钢水冷却速度又比较快。这时,在钢冶炼过程中,就会出现热量短缺,就必需不停地提供补充热量来确保温度。这无疑会延长了钢冶炼时间,降低了造渣质量,同时
9、亦增大了原材料消耗。为此,伴随冶炼技术发展,在炼钢过程中,因为对造渣剂提出了便于使用上要求,所以而出现了将石灰石先经过煅烧,使碳酸钙经过高温分解生成氧化钙,也就是通常所说石灰。这时,将石灰再用于炼钢造渣时,其造渣效果便非同通常了。伴随冶炼技术和钢品种质量要求不停提升,对石灰产品在钢水中熔解速度也有了“快速”要求。其目标是较快地提升成渣速度,较早地形成高碱度炉渣。这时,便出现了活性石灰。理论概念中活性石灰,是一个化学性能活泼、参与反应能力较强、含S(硫)、P(磷)等有害杂质少。含有以下关键特点:体积密度小:1.5 1.7 gcm3 气孔率高:50 %比表面积大:1.52.0 m2g反应性能强:活
10、性度 300ml 同时,它还含有:CaO结晶体细小:1 wm,CaO含量高:90 %,S、P含量低:0.02 %和痕迹,SiO2Fe2O3Al2O3含量低:2 %,残留CO2低: 2 %等特征轻烧石灰。活性石灰在炼钢中用途是:它和钢水混合后,含有较快成渣(造渣)速度和提升脱S(硫)脱P(磷)效率。其脱S硫脱P磷化学反应方程式为:脱S :FeS + CaO = FeO + CaS脱P :2P + 3CaO + 5FeO = 3CaOP2O5 + 5Fe活性石灰在用于转炉炼钢过程中同时还含有:可缩短冶炼时间,提升炉龄,降低原材料单耗,提升产量、质量,降低成本,操作稳定,有利于冶炼自动化等优点。活性
11、石灰次产品熟小粒、除尘粉,也已伴随工业技术发展,逐步在烧结制品、耐材制品等很多行业中得到了广泛应用。活性石灰产品是一个经过高温煅烧后而取得。它经过煅烧后实际特征通常表现为:它是一个颗粒状,含有一定粒度,表面清洁,质地疏松,色泽雪白,重量轻,生心小,含热少,散热冷却快,遇水反应强烈,有几乎爆炸反应轻(软)烧石灰。依据煅烧程度不一样,石灰种类通常可分为:轻(软)烧石灰,硬烧石灰和死烧石灰。轻(软)烧石灰是指:石灰在经过煅烧分解瞬间,含有了所谓活性性能。这时,若将已完成了分解石灰,在高温下延长煅烧时间,它细小晶粒会逐步熔合,总体积产生收缩,性质发生改变,成为硬烧石灰。假如将这种石灰再深入地煅烧,其活
12、性性能便会消失,水化反应速度变得极低,成为死烧石灰。在石灰理念中,用于区分它们之间不一样性质、最为显著方法是活性度不一样。a、 轻烧石灰:通常310 mlb、 硬烧石灰:250300 mlc、 死烧石灰:则通常100 ml。在认识石灰理念中,用于能够反应石灰物理性质内容关键有:石灰颜色、晶体结构、组织、气味、空隙率、容重、比重、假比重、熔点、沸点、导热率、比热、发光、电阻、硬度、膨胀系数、折射率、安息角等。而在它们之间,用来区分它们不一样性能关键指标还在于关键化学成份不一样。1、 活性石灰理化指标:表二 指标等级化 学 成 份 %活性度CaO SiO2S 灼碱P MgO4NHCl / ml40
13、1特级品92.01.50.0202痕迹5.0360一级品90.02.00.03040.02320二级品88.02.50.05050.03280三级品85.03.50.10070.03250四级品85.05.00.1007180 2、 镁质冶金石灰理化指标:表三指标等级化 学 成 份 %活性度CaOMgO%MgOSiO2S灼碱4NHCl / ml401特级品93.05.01.50.0252360一级品91.02.50.0504280二级品86.03.50.1006230三级品8105.00.20082003、 活性石灰粒度组成: 用 途粒 度 范 围允 许 波 动 范 围转 炉造 渣mm 5 m
14、m 40 mm5 4010 %10 %表四 三、活性石灰质量要求1、粒度针对活性石灰粒度要求,对回转窑煅烧过程而言,是为了确保在稳定温度环境下,避免因石灰石颗粒大小不均,级差过大,受热不均而产生欠烧或过烧。预防石灰石在容器内堆积停留过程中因粒度不均而产生透气程度不均或造成气流行走不畅。对转炉炼钢而言,对活性石灰粒度要求,是为了确保在有时间要求炼钢过程中造渣速度和效果。假如石灰粒度过大,会造成石灰颗粒和钢水反应时间被加长,使造渣速度减慢而影响造渣效果。反之,若石灰粒度过小时,则在炼钢时易引发颗粒或粉尘飞溅而恶化操作环境。2、活性所谓活性,是指石灰和水反应能力。活性度是指:将一定数量、一定粒度范围
15、石灰,和含有一定温度和一定量水混合后,石灰和水进行溶解反应速度。它代表了石灰在钢水中和其它物质(杂质)发生反应能力。因为,要直接地测出石灰在造渣过程中和钢水反应速度是很困难。同时,它又能够经过检测活性度高低来判定石灰煅烧质量并指导生产。由此,便产生了对煅烧后石灰产品进行活性度检测要求。对活性石灰质量或活性度检测方法很多。其中,常以盐酸滴定法为主。而在煅烧过程中,采取水化对比法、水化称重法和取样敲样法判定,分析石灰煅烧质量则是比较快捷实用。比如:1)、滴定法取出窑后石灰试样若干,破碎,用1mm孔径筛过筛,再用5mm孔径筛过筛,选择15 mm粒度石灰50克,放入401 、 ml水中溶解并搅拌,在溶
16、液中滴加酚酞作指示剂,以4N HCl(4克当量盐酸)做滴定剂,滴定5 10分钟。这时,达成滴定终点HCl体积消耗数(ml),即为所测石灰试样活性度。依据理论计算方法对石灰测算结果表明,纯态活性CaO活性度最高指数为446ml 。 其纯态活性CaO理论活性度测算方法以下:分子量:Ca = 40.08 O = 16.00 H = 1.008 Cl = 35.45解:由活性石灰CaO活性度检测方法粗颗粒滴定法可知,CaO + H2O = Ca(OH)2 (1) Ca(OH)2 + 2HCl = CaCl 2 + 2 H2O (2) (1)+(2)得CaO + 2 HCl = CaCl 2 + H2O
17、 (3)56.08 72.92 50 X X = 5072.92 / 56.08 = 65.01因为:1升4 NHCl溶液里含有145.84克HCl所以:65.01克HCl可制得4N HCl溶液65.01145.841000 = 445.79 446 ml2)、水化称重法在无化学试剂条件下:a、取石灰试样若干称重,记重为g 1。b、将称重后试样溶干水中,让其充足消化。c、过滤石灰水,收得不溶残渣,烘干称重,记为g 2。d、算出反应消化部份:g 1g 2 = g 3。e、算出石灰分解率(g 3g 1)100 %,可基础反应出石灰煅烧质量。3)、水化对比法取出窑石灰熟料若干冷却后,置于容器中,加水
18、溶解后,将石灰溶液及残渣倒入筛网内,用水洗去石灰残液,观察残渣颗粒大小和所取石灰熟料量进行对比来判定煅烧质量。4)、取样敲样法取出窑石灰若干,就地冷却时,观察外观,石灰颗粒含热量颜色发红但不刺眼。石灰颗粒表面质地清洁,色泽雪白。颗粒重量轻。用手锤敲击石灰颗粒,质地疏松易破碎,内含生心显著但体积较小。3、SiO2(二氧化硅)高CaO和低SiO2是完成炼钢过程造渣基础要求和确保。造渣目标是脱去钢水S和P,尤其是脱去S,而渣碱度是用CaO 和 SiO2比值来表示,较高SiO2会破坏石灰表面结构,影响造渣速度和效果。 在石灰煅烧过程中,纯SiO2熔点可高达1713,不过,在700800时,SiO2便会
19、以固态形式和CaO之间发生次生反应,伴随反应进行,可依次生成CaOSiO2(偏硅酸钙),3CaO2 SiO2 (硅钙石),2CaOSiO2 (硅酸二钙)和3 CaOSiO2 (三硅酸钙),这些产物对石灰影响是造成活性降低。4、 S(硫)P(磷) 转炉炼钢时,用活性石灰造高碱度渣目标,关键是要脱去钢水中硫和磷。 钢产品中有含量过高P磷存在时,会使钢在常温下冷脆性增大(即P0.13时)。也就是造成钢龟裂。 当钢产品中硫含量过高时,它能显著地破坏钢焊接性能,降低钢冲击韧性,尤其是使钢在加热轧制或铸造时产生裂纹,即“热脆”。并能显著地降低钢抗腐蚀性(锈蚀)和耐磨性。所以说,硫对钢产品危害性含有“白蚁”
20、之称。因为石灰含有和硫化合特征,尤其是石灰在高温状态时,石灰吸收硫能力尤其强。所以说,石灰对脱去钢中硫作用是很大。不过,因石灰石本身存在着受到原料、燃料本身含硫量和高温煅烧原因影响,由石灰石生成石灰本身亦会含有不一样程度硫、磷等成份,为此,对石灰本身硫、磷含量是有低值要求。而对它前者石灰石(原料)和燃料低硫磷含量也是有低值要求。5、残留CO2 (二氧化碳)所谓残留CO2,实际上就是指石灰颗粒中,没有烧透生心或夹心,既没有完全分解石灰内层残留。CO2在石灰中含量高低,关键是经过煅烧来控制。它对石灰质量和炼钢效果,全部含有很大影响。 a、生心小或无生心:石灰颗粒表面易烧结而产生过烧,活性特点会被破
21、坏。b、 生心过大:无疑对石灰有效分解产生影响,造成石灰特点形成不够,降低活性度。c、炼钢过程中,假如残留CO2过高,会影响废钢用量,增加热耗,降低石灰利用率,同时也难以控制泡沫渣和喷溅。所以,在严格控制石灰煅烧程度同时,也应该注意对煅烧后石灰产品做好贮存运输过程防水化工作,降低粉化率。d、CO2含量换算: 石灰石被加热分解反应是排除CO2反应,依据CaCO3分解方程式结果表明。当CaCO3 = 100,CaO = 56,CO2 = 44时。 10044 = 2.272 当生产kg单位CaO需要CaCO3为1.785 kg时, 1.7852.272 = 0.79 m3 0.791.97 = 0
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