活性石灰窑基本原理

以用无烟煤在立窑中煅烧石灰石为例来讨论石灰石煅烧过程中的化学反应。石灰石煅烧时，主要是碳酸钙的分解反应和碳的燃烧反应，其次是碳酸镁的分解反应和氧化钙的结瘤反应。

活性石灰窑碳酸钙分解

1．碳酸钙分解反应的特点

碳酸钙分解反应的化学方程式为:

CaCO3(s)△CaO(s) CO2(g)-179.6KJ (1)

该反应具有如下几个特点：

（1）是多相反应（有气固两相）；

（2）是可逆反应；

（3）是吸热反应。

2．碳酸钙分解反应的热力学

从碳酸钙的分解反应的化学方程式可知其平衡常数为：Kp=Pco2

由式上可知碳酸钙分解反应的平衡常数等于该反应达到化学平衡时CO2 压力。由于平衡常数是温度的函数，所以在一定的的温度下，碳酸钙分解反应达到化学平衡时CO2的压力为一定值，称为该温度下碳酸钙的平衡压力。碳酸钙在不同温度下的平衡压力可由热力学数据进行理论计算获得。部分结果列于表1中。

表1碳酸钙在不同温度下的理论平衡压力

3．碳酸钙的分解反应的动力学

碳酸钙的分解速度可用分解反应面（简称分解面，即已生成的氧化钙与未分解的碳酸钙之间的分界面）向内部移动的速度（R）来表示，该速度与碳酸钙的粒度无关，而只随煅烧温度的高低而变化。该速度与煅烧温度（t）的关系为：

lnR=0.003145t-3.3085 (3)

式中R-----分解面移动速度，cm/h;

t-----煅烧温度，℃。

活性石灰窑碳酸镁分解

由于石灰石中碳酸镁的含量很低，所以碳酸镁的分解反应是石灰石煅烧过程中的次要化学反应。碳酸镁分解反应的化学方程式为：

MgCO3(S)△MgO(s) CO2-121KJ (5)

该反应也是多相可逆吸热反应。碳酸镁在0.1013Mpa下的分解温度为640℃。由于产生的CO2量少，而且得到的MgO很不活泼，所以碳酸镁的分解反应对石灰石的煅烧过和影响不大。

活性石灰窑石灰质量

工业用石灰对石灰石的质量要求主要有两个方面：一是要求含碳酸钙成分含量高。二是它的结构晶粒要小，因为晶粒小的石灰石晶间不严实，且在含有有机物的情况下，有机物燃烧形成的多孔状，二氧化碳容易扩散，便于煅烧。三是杂质少，特别有害成分少如二氧化硅，氧化镁、氧化铝、氧化铁、硫和磷等。在石灰石中若有1%这些成分，生石灰中就是18%。

不同行业，不同用途又有不同的标准。如电石行业它特别强调活性度即软烧灰，炼铁行业它又强调的是强度，所以要硬烧灰，炼钢则又要 软烧灰。因此它的指标也是不一样的，活性石灰标准一般要求氧化钙含量要达到97%以上，生过烧率小于10%，活性度要在300ml以上。

按理论计算烧1吨石灰需1.78吨石灰石，煅烧时生、过烧的高低与石灰石质量有一定关系。

活性石灰窑碳的燃烧

由于碳是无烟煤的主要成分，所以无烟煤的燃烧可近似看成碳的燃烧。

活性石灰窑结构

活性石灰窑主要由窑体、上料装置、布料装置、卸灰装置、自动化仪表控制及除尘装置等组成。

活性石灰窑类型

按燃料分有混烧窑，即烧固体燃料，焦炭、焦粉、煤等；气烧窑，包括烧高炉煤气，焦炉煤气，电石尾气，发生炉煤气，天然气等；

按窑形分，有竖窑、回转窑、套筒窑、西德维马斯特窑、麦尔兹窑（瑞士）、弗卡斯窑（意大利）等。

同时又有正压操作窑和负压操作窑之分。

不同形式的石灰窑，它的结构形式和煅烧形式有所区别，工艺流程基本相同。

它具有热耗低，石灰活性度高，燃料适应性强，结构简单，造价低廉等优点。适用于钢铁行业利用高炉煤气和焦炉煤气以及化工、电石行业利用电石炉尾气或与煤粉混烧等技术，以达到提高石灰质量和节能的目的，煅烧出高质量的活性石灰。

石灰窑的建筑以山石为主，底部平摊几根短钢管作为炉子刺，可以在盖成时抽出。通体为上窄下宽的圆锥体。

石灰一种以氧化钙为主要成分的气硬性无机胶凝材料。石灰是用石灰石、白云石、白垩、贝壳等碳酸钙含量高的原料，经900～1100℃煅烧而成。石灰是人类最早应用的胶凝材料。石灰，在土木工程中应用范围很广在我国还可用在医药用途。为此，古代流传下以石灰为题材的诗词，千古吟颂。

应用

主要用途如下：

（1）石灰乳和砂浆 消石灰粉或石灰膏掺加大量粉刷。用石灰膏或消石灰粉可配制石灰砂浆或水泥石灰混合砂浆，用于砌筑或抹灰工程。

（2）石灰稳定土 将消石灰粉或生石灰粉掺人各种粉碎或原来松散的土中，经拌合、压实及养护后得到的混合料，称为石灰稳定土。它包括石灰土、石灰稳定砂砾土、石灰碎石土等。石灰稳定土具有一定的强度和耐水性。广泛用作建筑物的基础、地面的垫层及道路的路面基层。

（3）硅酸盐制品 以石灰(消石灰粉或生石灰粉)与硅质材料(砂、粉煤灰、火山灰、矿渣等)为主要原料，经过配料、拌合、成型和养护后可制得砖、砌块等各种制品。因内部的胶凝物质主要是水化硅酸钙，所以称为硅酸盐制品，常用的有灰砂砖、粉煤灰砖等。2100433B