電石渣煅燒石灰的壓球試驗

張林進，唐 丹，董 葉

（江蘇中圣園科技股份有限公司，江蘇 南京211102）

電石生產(chǎn)工藝[1]對投爐原材料粒度有特殊要求，石灰在投爐前必須進行篩分，以分離5 mm 以下的石灰粉末，從而保證電石爐安全、穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)；煉鋼等冶金行業(yè)用石灰也要求石灰為塊狀石灰[2-3]。 江蘇中圣園科技股份有限公司自主研發(fā)了一套閃速煅燒裝置，可以用來煅燒電石渣制石灰，但是產(chǎn)品為粉狀料，不能直接應用于電石生產(chǎn)、煉鋼等行業(yè)。 本文利用該成品石灰進行壓球試驗， 探究壓球的成球率以及壓球料的性能。

1 閃速煅燒裝置工藝流程

閃速煅燒裝置如圖1 所示。以電石渣煅燒為例，雙熱源旋流閃速煅燒系統(tǒng)工藝過程如下： 將未烘干的電石渣原料送入電石渣閃速煅燒系統(tǒng)的閃蒸干燥單元進行干燥以生成干燥物料； 干燥物料進入下料料倉， 通過變頻控制的旋轉(zhuǎn)供料器送入文丘里供料器， 氣力輸送單元向文丘里供料器提供高溫壓縮空氣并將電石渣物料輸送至閃速煅燒單元； 氣固混合物以切向形式進入， 電石渣粉料在輸送空氣的帶動下以旋流的方式并沿螺旋管組既定旋向從頂部向下運動， 通過氣力輸送的電石渣干粉在閃速煅燒單元內(nèi)，與來自熱風爐的高溫煙氣進行間接換熱，物料在750 ℃左右脫去物料中氫氧化鈣的H2O 生成氧化鈣； 煅燒后的氣固混合物通過閃速煅燒單元的螺旋管出口進入旋風二次加熱物料收成單元， 與來自熱風爐的另一路高溫煙氣混合，繼續(xù)升溫分解，隨后在旋風筒內(nèi)同時完成物料的氣固分離； 物料在900 ℃以上經(jīng)過二次煅燒脫去物料中碳酸鈣的CO2生成氧化鈣， 分離后的粉料經(jīng)冷卻單元冷卻后在底部錐斗收集； 分離后的二次煅燒煙氣中仍含有一定量的石灰粉體，進一步輸送至煙氣處理單元進行收塵，達到排放標準后，通過煙囪排入大氣。

圖1 閃速煅燒裝置工藝流程示意圖

2 電石渣煅燒后成品石灰性能

電石渣原料水分、鈣鎂含量及活性度見表1，電石渣原料粒徑見表2， 電石渣煅燒后成品石灰鈣鎂含量及活性度見表3， 電石渣煅燒后成品石灰粒徑見表4。

表1 電石渣原料水分、鈣鎂含量及活性度

表2 電石渣粒徑分析

表3 煅燒后成品石灰鈣鎂含量及活性度

表4 成品石灰粒徑分析

3 成品石灰壓球試驗

3.1 試驗設(shè)備及參數(shù)

設(shè)備額定產(chǎn)量3 t/h，單軸驅(qū)動，液壓缸壓力設(shè)定值15 MPa，液壓頭數(shù)量4 個，對輥作用力127 t，對輥寬度196 mm，折算線壓力6.5 t/cm。試樣尺寸約為25 mm×38 mm×16 mm。

3.2 試驗條件及結(jié)果

通過改變試驗條件來探究壓球原料對成球率的影響，共進行了三次試驗，試驗條件分別為：①壓球原料為電石渣閃速煅燒后成品石灰粉料； ②壓球原料為一次壓球后的篩分粉料， 篩分料中含有一定量的骨料；③壓球原料為片狀物料碾碎后粉料，骨料含量較高。

壓球原料為電石渣閃速煅燒后成品石灰粉料時，對輥球窩粘料嚴重，物料無法脫模，壓出的樣品呈片狀，無法成球。壓球原料為一次壓球后的篩分粉料時，對輥球窩仍存在一定程度的粘料；對比篩下料及成品，大致約有50%的成球率；壓球原料為片狀物料碾碎后粉料時，對輥球窩有一定程度的粘料，成品成球率有較大的提高，可達80%以上。

試驗結(jié)果表明電石渣閃速煅燒后成品石灰粉料一次成球率較低，二次壓球成球率較高，可達80%以上。 一次成球的不利因素包括：粉料粒度細；樣機作業(yè)時間偏短，輥子溫度偏低；輥子表面不光潔，并且模具球窩直邊較大，沒有倒圓角過渡，不利于脫模。

4 壓球料性能檢測及結(jié)果分析

4.1 試樣描述

所得到球體試樣分為3 種：A 類試樣為篩下料二次壓球試樣；B 類試樣為一次片狀壓球料經(jīng)碾壓后二次壓球試樣；C 類試樣為B 類試樣中橄欖球狀成形較好試樣，如圖2 所示。

圖2 壓球試樣圖片

4.2 試樣體積密度檢測

將壓球試樣進行體積密度檢測， 三組試驗分別為收樣后立即進行檢測、密封儲存24 h 后進行檢測及密封儲存48 h 后進行檢測， 檢測依據(jù)為GB/T 2999-2002《耐火材料顆粒體積密度試驗方法》，檢測對比數(shù)據(jù)見表5。

表5 體積密度對比 （g·cm-3）

由上述數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)， 密封試樣體積密度經(jīng)過24 h、48 h 保存，體積密度幾乎不發(fā)生變化。

4.3 壓球水化測試

將壓球試樣分別進行露天存放、 密封袋密封存放、通風干燥箱150 ℃存放及干燥皿內(nèi)存放，間隔一定時間對樣品進行觀察。

露天存放的三類試樣在1 h 之內(nèi)均發(fā)生松散，表觀松散程度為A 類＜B 類＜C 類，在存放5 h 后，B、C 類試樣幾乎全部松散。 密封袋存放樣品表觀幾乎不發(fā)生變化，手捏強度也未有明顯差異。 將A、C 二類試樣進行150 ℃通風干燥箱存放試驗，在放入22 min 后，試樣表面發(fā)生松散，用鑷子輕敲，試樣發(fā)生松散，繼續(xù)存放4 h，間隔1 h 用鑷子輕敲，試樣持續(xù)發(fā)生松散。 將A、C 試樣置于干燥皿內(nèi)，內(nèi)部空氣相對濕度為60%，放置21 h 后，試樣表面松散，相對濕度降為10%；放入新試樣繼續(xù)試驗，放置24 h 后，新試樣發(fā)生輕微松散，相對濕度變?yōu)?%；繼續(xù)放置48 h 后，試樣幾乎不發(fā)生變化，用手按壓強度均不變，相對濕度變?yōu)?%。 總共放置時間為72 h，試樣隨空氣相對濕度的降低而逐漸減緩直至停止發(fā)生水化反應。

4.4 試樣熱分析試驗

將原壓球料表面試樣、中心部位試樣、露置于空氣中松散試樣及露置于150 ℃干燥箱中松散試樣分別進行熱分析試驗，熱分析圖片見圖3～圖6。

根據(jù)不同階段失重率進行計算， 原壓球料表面含有氫氧化鈣38%左右，碳酸鈣約21.95%；原壓球料中心部分含有氫氧化鈣約34%左右， 碳酸鈣約18.41%；空氣中松散試樣含有氫氧化鈣57%左右，碳酸鈣約18.66%；通風干燥箱內(nèi)松散試樣含有氫氧化鈣53.92%左右，碳酸鈣約18.20%。 結(jié)果顯示，壓球試樣均在壓球之前已發(fā)生部分變質(zhì)， 露置于空氣中與干燥箱中極易發(fā)生水化， 氧化鈣生成氫氧化鈣體積增大，從而發(fā)生松散現(xiàn)象。

圖3 原壓球料表面試樣熱分析圖片

圖4 原壓球料中心部位試樣熱分析圖片

圖5 露置于空氣中松散試樣熱分析圖片

圖6 露置于150 ℃干燥箱中松散試樣熱分析圖片

5 結(jié)論

（1）電石渣閃速煅燒后成品石灰粉料一次成球率較低，二次壓球成球率較高，可達80%以上。 一次成球的不利因素包括：粉料粒度細；樣機作業(yè)時間偏短，輥子溫度偏低；輥子表面不光潔，并且模具球窩直邊較大，沒有倒圓角過渡，不利于脫模。

（2）電石渣二次成球試樣露置于空氣中，將會在較短時間內(nèi)發(fā)生水化松散， 且露置于空氣中存放時間不受球體密度所限制。

（3）電石渣二次成球試樣密封保存，幾乎不發(fā)生水化現(xiàn)象，可以儲存48 h 以上。

（4）電石渣發(fā)生松散與空氣的相對濕度有直接聯(lián)系，在相對空氣濕度為4%～0%之間時，試樣逐漸減緩直至停止發(fā)生水化反應。

（5）熱分析試驗表明，電石渣燒后成品石灰在運輸及壓片過程已逐漸發(fā)生水化反應，燒后石灰需采取密封措施保存，以免發(fā)生水化反應，燒后試樣及壓球后試樣儲存場所的相對濕度應低于4%。