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石灰的基本知识:带你了解石灰

时间:2018-6-22 16:46:57 点击:52

  核心提示:石灰石或其他碳酸钙含量较高的原料经煅烧分解出二氧化碳后的产物。石灰的主要成分为氧化钙,呈强碱性,块状,色白或淡黄,有强烈的吸水性和吸湿性,易与水化合生成氢氧化钙。氧化钙在潮湿状态下能进一步吸收空气中的二氧化碳,形成碳酸钙而硬化。石灰是钢铁生产的重要辅助材料之一,主要用作炼铁的造渣与脱硫剂、炼钢的造渣...

     石灰或其他碳酸钙含量较高的原料经煅烧分解出二氧化碳后的产物。石灰的主要成分为氧化钙,呈强碱性,块状,色白或淡黄,有强烈的吸水性和吸湿性,易与水化合生成氢氧化钙。氧化钙在潮湿状态下能进一步吸收空气中的二氧化碳,形成碳酸钙而硬化。石灰是钢铁生产的重要辅助材料之一,主要用作炼铁的造渣与脱硫剂、炼钢的造渣与脱硫、脱磷剂和铁矿石烧结的黏结剂,其使用效果,与石灰的活性(即石灰与水反应的能力)有直接关系。石灰还广泛用于废水处理。
     制造过程中的物理化学变化石灰石的煅烧是较为简单的分解反应过程:CaCO3=CaO+CO2。当石灰石的分解压力等于大气中CO2分压时,开始分解;当石灰石的分解压力等于外界气相的总压时,分解剧烈进行,称为化学沸腾。随温度提高,石灰石分解压力上升。石灰石分解压力为101.325kPa时的温度为898~910℃。
     灰石受热时首先是体积膨胀,随着温度的升高,外表开始分解,所形成的CaO晶体甚小,附着于未分解的核心上,此时的气孔体积增大,但石灰石的体积保持不变;温度进一步升高,碳酸钙的分解趋于完全,CaO晶体随之长大,体积仍无大的变化;温度继续升高,CaO晶体进一步长大,并开始烧结成块,石灰的气孔及体积均收缩。为了使中心部分完全分解,必须使所需热量通过外表已烧成的石灰层传递到中心部位,因此石灰石的表面层需加热至900℃以上。在工业装置中石灰通常在1000~1300℃温度下焙烧制成。
    石灰石所含杂质在煅烧过程中可与CaO化合形成以下再生矿物:
所含杂质                   形成的再生矿物
SiO2                       2CaO•SiO2,3CaO•SiO2
Al2O3                  3CaO•Al2O3,12CaO•7Al2O3
Fe2O3                           2CaO•Fe2O3 
Al2O3+Fe2O3              4CaO•Al2O3•Fe2O3
    石灰石中的硫分多以石膏(CaSO4•2H2O)、黄铁矿(FeS2)或有机硫化合物形态存在。黄铁矿和有机硫化合物在800~1250℃温度范围内分解,而石膏则需在1370℃以上高温才能分解(在还原气氛中分解温度要低些)。此温度在石灰窑内较难达到,因此以石膏形态存在的硫基本上残留在石灰内。
 
 


 
 
    理化性能 石灰的理化性能对石灰的应用效果影响很大。它的性能取决于在不同温度下煅烧后的内部结构,而煅烧条件(温度、时间等)又是决定其内部结构的主要因素。不同煅烧程度的石灰常以“轻烧”、“中烧”和“死烧”等术语表示,其理化性能示于表中。欧洲标准规定的水活性值(R)与美国材料试验学会的水活性值(ASTM标准),都是用石灰与水混合后因水化反应放热而升温的速度表示的,但因所规定的试验参数及石灰与水的比值不同,所以两者测定的水活性值也不同。中国测定石灰水活性的方法是粗颗粒滴定法:将50g石灰同40℃±1℃蒸馏水混合放入2~3L的烧杯中进行搅拌,用4NHcl滴定至无色为止(以酚酞作指示剂)以滴定至10min时的盐酸用量(mL)来表示石灰的活性。
    不同煅烧程度的石灰具有不同的内部结构。图1为不同煅烧程度石灰的扫描电子显微镜照片。从照片可见,密度为1.51g/cm3的轻烧石灰,绝大部分由1~2μm的小晶体组成,气孔的直径多为0.1~1μm。中烧与轻烧石灰相比,可以看出单个晶体强烈聚集,晶体直径为3~6μm,同时气孔直径加大,约为1~10μm。密度为2.44g/cm3的死烧石灰,大部分为致密聚集的CaO晶粒,其晶体直径远远大于10μm,且晶面粗糙,裂纹甚多。随着温度升高,烧结加剧,如照片所示密度为2.81g/cm3的试样,由于煅烧后热应力等因素导致晶体满布裂纹和缝隙,很难辨认单个晶体甚至晶体界限。随煅烧程度增加,不仅CaO晶粒变大,而且石灰的体积密度增加,气孔率和比表面积减小,所以,水化反应速度减慢。
    活性石灰 性能活泼、反应能力强且含硫量低的轻烧石灰。一般具备以下特性:体积密度不大于1.5~1.8g/cm3;气孔率不低于50%左右;比表面积不小于1.0m2/g;Ca0晶粒微小(1~3μm);CaO>93%、SiO2+Al2O3+Fe2O3不超过2%、残余CO2为2%左右;水活性高,粗颗粒滴定法测定的水活性值不小于350mL。由于活性石灰的化学活性高,故用于烧结、炼铁和炼钢(氧气转炉和平炉)时,比用普通石灰的效果好。但由于活性石灰的吸水性强,应密封包装使用,防止吸水吸湿和造成钢中含氢量增加。

(文章内容来源:中国百科网 原文地址:http://www.chinabaike.com/z/yj/714425.html

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