活性石灰煅烧条件及其活性评价指标的研究*

王树轩，李 宁，李 波，李玉龙，2

（1.中国科学院青海盐湖研究所，青海西宁810008；2.中国科学院研究生院）

活性石灰煅烧条件及其活性评价指标的研究*

王树轩1，李 宁1，李 波1，李玉龙1，2

（1.中国科学院青海盐湖研究所，青海西宁810008；2.中国科学院研究生院）

摘 要：研究了不同粒径石灰石和煅烧条件对活性石灰的影响。并对比了石灰活性评价的2种指标，即活性度法和碳化率（EDTA）法。 在700℃下预热1 h、1 150℃下煅烧石灰石，结果表明，粒径为1～2 cm石灰石煅烧后所得石灰活性高于粒径为4～5 cm的石灰活性。在相同的粒径下，1 150℃下煅烧的活性优于700℃下预热1 h、1 150℃下煅烧的活性。实验表明，采用活性度法和EDTA法测定石灰活性的结果基本一致，都能定性地衡量石灰活性。

关键词：活性度法；石灰；石灰石；碳化率法

活性石灰是一种化学性能活泼、反应能力强的优质煅烧石灰。它是炼钢生产和化工生产中重要的原料，其质量直接影响到最终产品的质量。因此，研究影响石灰活性的煅烧工艺是一项十分有意义的工作［1-3］。衡量活性石灰质量的指标有活性度法和碳化率（EDTA）法。笔者在实验室条件下，对影响石灰活性的煅烧条件进行了研究，并对这2种衡量指标做了对比研究。

1 实验方法

1.1 样品的制备

选取德令哈产石灰石，破碎至粒径分别为1～2 cm和4～5 cm，待用。石灰石化学成分采用HG/ T 2504—1993《化工用石灰石》分析方法测定［4］。石灰石化学主要成分如表1所示。

表1 石灰石化学主要成分 %

1.2 实验方法

分别取粒径为1～2、4～5 cm的石灰石，用马弗炉煅烧，在700℃下预热1 h、1 150℃下煅烧不同时间，并测定其活性。粒径在4～5 cm的石灰石不经预热直接在1 150℃下煅烧不同时间，并测定其活性。

以活性为指标，考察相同煅烧条件下粒径对活性石灰的影响；并对比粒径为4～5 cm时，不同煅烧条件对活性石灰的影响。

1.3 石灰活性的测定

碳化率为石灰乳中碳酸钙的钙离子与氢氧化钙的钙离子物质的量比。碳化率测定的方法：取一定质量的石灰乳，以酚酞作指示剂并用1mol/L的HCl滴定，滴定至溶液从微红色到无色，记录HCl用量（V1），再用甲基橙作指示剂，滴定至溶液从黄色变为红色，记录体积（V2），按下式测碳化率（%）：

碳化率=V2/（V1+V2）×100% （1）

活性度指石灰的水化反应速度，采用CGT法测定，即将2 000mL、40℃的蒸馏水加入3 000mL的烧杯中，开动搅拌器，加0.5mL酚酞指示剂，再把制备好的50 g粒径为1.0～10mm的石灰样加入烧杯中，并立即用4mol/LHCl连续滴定，始终保持等当量点，从石灰样品加入烧杯用HCl滴定开始，记录5min和10min HCl消耗量，根据10min、4mol/L的HCl消耗量区分石灰的活性级别。

2 实验结果与讨论

2.1 粒径对石灰活性的影响

取一定质量的不同粒径石灰石，在700℃下预热1 h、1 150℃下煅烧不同的时间，消化石灰的碳化率和活性度如图1所示。从图1可见，粒径1～2 cm石灰石随着煅烧时间的延长，石灰的碳化率逐渐降低，煅烧时间分别为75、90min时，肉眼观察石灰消化几乎没有杂质，而在煅烧时间为15～60min时，石灰消化后杂质较多。所以，当石灰石粒径在1～2 cm时，700℃预热1 h、1 150℃下煅烧90min最佳；粒径在4～5 cm的石灰石随着煅烧时间的延长，石灰的碳化率逐渐降低，煅烧90min以上时，石灰消化反应快，肉眼观察石灰消化后的灰乳液中几乎没有大颗粒石灰石和其他不能消化的杂质，而在15～90min时，石灰消化后杂质较多。所以，当石灰石粒径在4～5 cm时，700℃预热1 h、1 150℃煅烧105min左右最佳。不管煅烧时间长短，粒径为1～2 cm的石灰石比粒径为4～5 cm的石灰石所得石灰碳化率都低，随着煅烧时间的延长，碳化率的差值降低，说明粒径小的石灰石煅烧后的石灰碳化率低，石灰活性高。

图1 700℃下预热1 h、1 150℃下煅烧不同粒径对碳化率的影响

图2为在700℃下预热1 h、1 150℃下煅烧，不同粒径对活性度的影响。从图2可以看出，粒径为1～2 cm的石灰石煅烧时间为90min时，滴定5min和10min时的活性最佳。粒径为4～5 cm的石灰石煅烧时间为90min时，滴定5min和10min活性最佳，但测得的结果波动性大。

图2 700℃下预热1h、1 150℃下煅烧不同粒径对活性度的影响

综上所述，不管是用碳化率还是活性度指标，不同粒径的石灰石在700℃下预热1 h、1 150℃下煅烧90min时活性最佳。石灰石粒径越小，所得石灰的活性越高，煅烧时间则对石灰的活性几乎无影响。

2.2 煅烧条件对石灰活性的影响

取一定质量粒径为4～5 cm的石灰石，在700℃下预热1h、1150℃下煅烧和未经预热直接在1150℃下煅烧不同时间，消化石灰的碳化率和活性度如图3所示。从图3可以看出，在1 150℃下随着煅烧时间的延长，石灰的碳化率逐渐降低，煅烧时间在90min以上时，石灰石消化反应快，肉眼观察石灰消化后几乎没有杂质，而煅烧时间为15～90min时，石灰消化后杂质较多。所以，当石灰石粒径在4～5 cm时，在1 150℃煅烧 120min左右时效果最佳。煅烧时间大于15min时，直接煅烧的碳化率低于经预热的碳化率。

图3 不同煅烧条件对碳化率的影响

图4为不同煅烧条件对石灰活性的影响。从图4可见，700℃下预热1 h、1 150℃煅烧时间75min以上时，滴定5min消耗HCl480mL以上，滴定10min以上时消耗HCl503mL左右。可以看出煅烧75min、滴定5min和10min时石灰活性最佳。直接煅烧的活性度高于预热的，直接煅烧的石灰活性好。

图4 不同煅烧条件对活性度的影响

综上所述，在相同的粒径下，不管煅烧时间的长短，1 150℃下煅烧的活性均优于700℃下预热1 h、1 150℃下煅烧的活性。

3 结论

在700℃下预热1 h、1 150℃下煅烧石灰石，粒径为1～2 cm石灰石煅烧后所得的石灰活性高于粒径4～5 cm所得的石灰活性。在相同的粒径条件下，1 150℃下煅烧的活性优于700℃下预热1 h、1 150℃下煅烧的活性。活性度法和EDTA法测定石灰活性的结果基本一致，都能定性地衡量石灰活性。

参考文献：

［1］ 段玉震.活性石灰的煅烧试验研究［J］.安阳工学院学报，2007（4）：28-31.

［2］ 张学龙.炼钢活性石灰的生产与应用［J］.莱钢科技，2007（10）：181-183.

［3］ 陈鸿伟，吉云，王春波，等.石灰石颗粒煅烧特性的模拟与分析［J］.电站系统工程，2004，20（6）：12-14.

［4］ HG/T 2504—1993 化工用石灰石［S］.

联系方式：wangsxuan@163.com

碳酸铬及其制法

过去，镀铬及金属表面的处理使用六价铬，由于六价铬对人体有害，废镀液处理费用高，目前使用三价铬代替六价铬。使用氯化铬、硫酸铬等三价铬化合物配制镀铬液时，铬逐渐被消耗，但阴离子即氯离子或硫酸根残存于镀液中，并随着新液的补充不断积累，最终使镀液组成无法保持稳定，需全部更换成新镀液，并对废镀液进行处理。为避免阴离子积累，拟使用不含阴离子的氢氧化铬或碳酸铬。碳酸铬的传统制法是，将氯化铬或硫酸铬水溶液置于反应器内，不断搅拌下加入碳酸钠或碳酸氢钠水溶液，由于三价铬盐极易局部过浓，析出的一级粒子（电子显微镜见到的初级颗粒）过小，静电引力过强，容易聚集成粒径（激光粒度分布仪所测平均粒径）过大的聚集体，致在酸性水溶液中难溶解。

日本化工株式会社新专利提出，在反应温度为0～50℃条件下，将碳酸钠水溶液和含三价铬的水溶液同时添加到水介质中反应，制得的碳酸铬呈淡青色（浅蓝色），L*a*b*色系的L*=50～70，a*=-4～-2，b*=-10～-7。其在酸性水溶液中溶解性高，且固态长期保存后溶解性仍然优良。用其作为三价铬源可以缩短三价铬溶液的配制时间，进行镀铬或金属表面处理时不会有阴离子在镀液中积累。例如：取10%（质量分数）碳酸钠水溶液500 g、35%（质量分数）氯化铬水溶液85.4 g，分别装入各自容器备用；两种溶液的温度均调至20℃，在不断搅拌（300 r/min）下将两溶液同时加到温度已调至20℃的纯水中，碳酸钠溶液添加速度为10 g/min，氯化铬溶液添加速度为1.7 g/min，用50min连续加完，添加期间，反应液维持pH约为7，温度为20～30℃；将生成的沉淀过滤、水洗至洗出水30℃的电导率为1mS/cm；滤饼于40℃真空干燥48 h，得到含水率为18.6%（质量分数）的淡青色碳酸铬粉末。其聚集体粒径为 9.8μm，一级粒子粒径为 355 nm；L*=60.93，a*= -3.08，b*=-8.19；w(Cr2O3)=38.6%、w(CO2)=17.1%、w(H2O)= 25.7%，n(CO2)/n(Cr)=0.77；在温度为25℃、pH为0.2的1 L盐酸水溶液中加入相当于含有1 g Cr的碳酸铬时，若生成后立即加入可在18min全溶，保存90 d后加入可在26min全溶。纪柱摘译自WO，2010/026915A1

USC研究者公布CO2捕集新技术

2012年1月，美国南加州大学（USC）的研究人员公布了一项CO2捕集的新技术，该技术对于从空气以及其他工业废水中分离CO2具有显著的功效，并且可以反复回收利用。其主要步骤是采用市面上最为常见的气相法白炭黑和聚乙烯，在室温下吸收CO2，并于85℃时再次释放出CO2。传统的方法采用氢氧化钠或氢氧化钙与CO2反应，生成碳酸盐。在实际应用中，传统方法往往受到湿度等因素的影响。新工艺与传统工艺相比吸收效率更高，易于回收利用，只需改变吸收和释放工序时的温度即可，且成本低廉，具有更为实用的应用前景。USC的Surya Prakash教授称，“当前这项技术正应用于燃料电池等相关领域里，未来希望可以在燃煤发电厂、水泥厂、酿酒厂等企业得到大规模推广。”

该研究报告刊载于《Journal of the American Chemical Society》杂志［2011，133（33）：12881-12898］上。 贾磊译

中图分类号：TQ132.32

文献标识码：A

文章编号：1006-4990(2012)02-0017-03

收稿日期：2011-08-28

作者简介：王树轩（1968— ），男，副研究员，本科，主要研究方向为建筑材料和盐湖化工，已公开发表文章14篇。

*基金项目：中国科学院“西部之光”人才培养计划项目（0812021010），中国科学院支青项目（0910101030）。

Study on calcination conditionsand activity evaluation indexesof active lime

Wang Shuxuan1，LiNing1，LiBo1，LiYulong1，2
（1.Qinghai Institute ofSalt Lakes，Chinese Academy ofScineces，Xining 810008，China；2.Graduate University，Chinese Academy ofScinece）

Abstract：Differentparticle diameters and calcination conditions thataffectactive limewere investigated，and two evaluation indexesofactivity ofactive limewere compared aswell：activity degreemethod and carbonation rate（EDTA）method.Results showed when lime stone thatwas preheated at700℃for 1 h，and then calcined at1 150℃，the lime thatparticle diameter between 1～2 cm had higheractivity than thatparticle diameter between 4～5 cm；when the particle diameterswere the same，the activity of lime thatwas calcined at1 150℃had higheractivity than thatwas preheated at700℃for1 h firstly and then calcined at1 150℃.Activity degreemethod and EDTAmethod were used for determination of activity of lime respectively，and the resultswerebasically in accordancewith each other.

Keywords：activity degreemethod；lime；limestone；carbonation rate