冶金石灰是鋼鐵生產(chǎn)的重要熔劑和造渣材料之一，隨著鋼鐵生產(chǎn)，特別是轉(zhuǎn)爐煉鍋生產(chǎn)對冶金石灰提出了更加嚴(yán)格的要求。要求石灰具有較高的活性度和較低的硫含量，即要求使用“活性石灰”, 業(yè)界開始重視冶金石灰的生產(chǎn)和使用。首先就是要提高對原料石灰石的質(zhì)量要求。選擇氧化鈣含量高、低硫的石灰石，有些企業(yè)在石灰石進(jìn)廠后增設(shè)了控制粒度和水洗去除泥沙雜質(zhì)的工藝，對焙燒窯爐和燃料的使用更是下了一番工夫。選擇帶預(yù)熱器的大型回轉(zhuǎn)窯、并流蓄熱式雙膛豎窯、套筒式豎窯等各種先進(jìn)窯爐，采用無灰的氣體燃料等。成品的貯存和粒度控制也更加講究。這些積大大提高了冶金石灰的質(zhì)量，如今，我國冶金石灰的生產(chǎn)技術(shù)和裝備水平積達(dá)到了較高水平。
不同的煉鋼爐對冶金石灰有什么要求？這要從石灰的物理和化學(xué)特性分析。
石灰的化學(xué)性質(zhì)
CaO在消化時(shí)與水或水蒸氣按下式反應(yīng)，并放出熱量：CaO+H2O?Ca（OH）2+64.9KJ 在lOO℃以內(nèi)隨著溫度的升高反應(yīng)速度加快，反應(yīng)放出的熱量又大大地提高了溫度，進(jìn)而又加速了反應(yīng)；當(dāng)溫度大于100℃時(shí)，反應(yīng)速度下降，直至在該溫度下呈可逆反應(yīng)，Ca(OH)2吸熱后分解為CaO和H2O。石灰的水化性與其煅燒程度有關(guān)，在同樣的條件下，石灰的煅燒程度越高，則水化性越差。正是基于上述原理，建立了各種測定石灰水活性的方法。再碳酸化是石灰石分解的逆反應(yīng)、其反應(yīng)式為：CaO+CO2?CaCO3+176.68KJ 它對石灰的貯運(yùn)，特別是對石灰乳的硬化很重要。在正常溫度和壓力條件下，干澡狀態(tài)的CaO與CO2的反應(yīng)不明顯，當(dāng)溫度超過600℃時(shí)才能看到CaO大置而迅速地吸收CO2,再碳酸化與消化反應(yīng)相反，即使在較高的溫度下反應(yīng)也進(jìn)行得不完全。其原因是形成了一個(gè)碳酸鹽層表面，有了這一覆蓋層，氣孔縮小，從而限制了CO2的滲透。再碳酸化的程度取決于粒度大小，即取決于CO2作用的表面積，石灰表面層再碳酸化后，形成的碳酸鹽層可以大大降低石灰的吸水能力。在鋼水的爐外精煉中．為了減輕石灰粉劑對鋼中增氫的程度，王是基于石灰的碳酸化原理進(jìn)行了石灰表面的 ＂鈍化”處理。石灰石經(jīng)過熱分解形成的生石灰組織結(jié)構(gòu)主要取決于煅燒溫度，其次是溫度的作用時(shí)間。此外，也與石灰石的種類及其雜質(zhì)含量有關(guān)。根據(jù)生產(chǎn)過程中石灰的緞燒程度（主要是使用的窯內(nèi)溫度），可分為輕燒石灰、中燒石灰 和硬燒石灰。輕燒石灰與硬燒石灰相比，晶體小，比表面積大，單個(gè)氣孔較小而總氣孔體積大．體積密度小，反應(yīng)性強(qiáng)。根據(jù)不同煅燒石灰的電子顯微鏡照片可知，體積密度為1.5lg/cm3的輕燒石灰絕大部分由最大為1-2μm的小晶體組成，很多這種初生晶體都增長成直線或蜂窩狀排列的二次粒了，絕大部分氣孔的直徑為0.1-lμm。中燒與輕燒石灰相比，可以看出單個(gè)晶體強(qiáng)烈聚集，晶體直徑為3-6μm,同時(shí)氣孔直徑培大，約為1-10μm。體積密度為2.44g/cm3的硬燒石灰晶粒大部分由致密CaO聚集體組成，CaO晶體的直徑遠(yuǎn)大于10μm，CaO的狙擊造成氣孔進(jìn)一步增大，其直徑有的大大超過20μm。表1輕燒、中燒和硬燒石灰物理性質(zhì)的主要差別。由于很快出現(xiàn)水化作用，聽以很難測定CaO的密度，可以認(rèn)為其平均值為3.35g/cm3。生石灰的體積密度隨煅燒度的增加可提高，如杲石灰石在分解時(shí)未出現(xiàn)收縮或膨脹，那么理論上輕燒石灰的體積密度應(yīng)為1.57g/cm',總氣孔率為52.5%;中燒石灰為1.8 -2.2g/cm3;硬燒石灰為2.2-2.6g/cm3。堆積密度主要取決一體積密度。氣孔率分為總氣孔率和開口氣孔率?？倸饪茁士捎擅芏群腕w積密度算出，它包括開口氣孔和閉口氣孔。不同煅燒度石灰的氣孔率、比表面積和體積密度的數(shù)值示表1，隨背煅燒程度的增加，體積密度增加，面氣孔率和土表面積下降。生石灰的硬度也取決于它的版燒度， 硬燒石灰的莫氏硬度約為3，輕燒石灰的硬度約為2.2，生石灰的強(qiáng)度對貯運(yùn)來說很重要。隨若體積密度的增加，拉壓強(qiáng)度提高。經(jīng)燒石灰由于體積密度很小強(qiáng)度低， 因此在貯運(yùn)過程中防止它的粉碎是一重要問題。所謂灼減，一般是指石灰加熱到1000℃左右所失去的質(zhì)量。石灰灼減一是由于石灰未燒透；二是由于石灰在大氣中吸收了水分和CO2。顆粒組成也是石灰的一項(xiàng)重要指標(biāo)， 由于石灰生產(chǎn)方式的不同、 顆粒組成會有很大的差別回轉(zhuǎn)窯和并流蓄熱式石灰窯生產(chǎn)的石灰可以不經(jīng)破碎，直接供煉鋼應(yīng)用。普通固體燃料豎窯出窯石灰的最大粒徑甚至有150-200mm,這種石灰在使用前必須再經(jīng)過破碎和篩分。氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼使用石灰塊度的下限一般規(guī)定為6-8mm, 再小的石灰粒會被抽風(fēng)機(jī)帶走而損失掉，上限一般認(rèn)為以30-40mm為宜。電爐煉鋼用石灰塊度可適當(dāng)增大。有的煉鋼方法甚至采用小于1mm的石灰粉作造渣劑。采用小于1mm的石灰扮的好處是顯而易見的，用機(jī)械力粉碎石灰，使單位質(zhì)量石灰與渣的直接接觸的表面積增加幾百倍，甚手上干倍。爐渣向石灰顆粒中心滲透的途徑大大縮短，熔化速度會因此加快，以致使硬燒石灰制成的石灰粉也有相當(dāng)好的反應(yīng)性能。只是由于需要有粉碎、輪送和噴吹裝置才艱制了石灰粉的廣泛應(yīng)用。但在吹煉生鐵的LDAC煉鋼法中應(yīng)莊得比較成功。總結(jié)
采用高質(zhì)量的石灰可為鋼鐵生產(chǎn)帶來一系列好處，特別是對于轉(zhuǎn)爐煉鋼史是如此。有資料統(tǒng)計(jì)，采用高質(zhì)量的石灰（活性石灰）與使用普通石灰祖比，轉(zhuǎn)爐吹煉時(shí)間可縮短10%, 鋼水收得率可提高1%,石灰消耗可減少30%以上，螢石使用量可節(jié)省25%左右，原料的廢鋼比可提高2,5個(gè)百分點(diǎn)左右，此外，使用活性石灰還有利于煉鋼過程的脫硫、去磷和提高轉(zhuǎn)爐爐村的壽命。
