回转窑石灰粉化率模拟实验方法的设计①

乔 斌 朱玲利 栗继魁

(1:洛阳矿山机械工程设计研究院有限责任公司(中信重工) 河南洛阳471039; 2:洛阳师范学院信息技术学院 河南洛阳471000)

回转窑石灰粉化率模拟实验方法的设计①

乔 斌②1朱玲利2栗继魁1

(1:洛阳矿山机械工程设计研究院有限责任公司(中信重工) 河南洛阳471039; 2:洛阳师范学院信息技术学院 河南洛阳471000)

炼钢生产对石灰粒度都有一定的要求，因此在选择石灰石矿山时，必须对原料的采集地进行相关的实验。针对目前冶金行业内没有一套有效的石灰粉化率测定方法的问题，通过对石灰在回转窑内粉化率机理分析，制定出一套模拟回转窑石灰粉化率实验室测定的方法。该试验方法不需要制备大量实验原料，实验设备简单。通过和生产实际对比后发现，实验数据和生产实际非常接近，具备推广应用价值。

石灰 回转窑 粉化率 石灰石

石灰的CaO含量、活性度、粉化率等是衡量炼钢用石灰品质的重要特征。不同采集地石灰石煅烧出来的石灰品质差距很大。因此在石灰厂建设初期，必须对采集地的石灰石进行品质实验，以测定石灰的相关特性是否符合炼钢需求。目前石灰的CaO含量、活性度等特性的检测都出台了相应的试验规范和行业标准[1～3]。但是对回转窑石灰粉化率的实验测定，却仍没有行之有效的实验方法。矿山重型装备国家重点实验室通过对石灰在回转窑内粉化率形成机理分析，摸索出一套回转窑石灰粉化率的模拟实验方法。

1 石灰在回转窑内粉化机理分析

1.1 石灰粉化率影响因素分析

石灰在回转窑内借助和筒体中耐火材料的摩擦力被提升到一定的高度，和回转窑的中心线形成一定的角度θ，被称之为石灰的动态休止角。当石灰上升的高度超过动态休止角后，在重力的作用下石灰开始滑向底部。石灰在回转窑内部的剖视图如图1[4]。石灰粉化率是石灰在不断上下滑动过程中，和耐火材料以及石灰之间的摩擦碰撞所致。

图1 石灰在回转窑内部剖视图

因此，影响石灰在回转窑内粉化率的因素有：①石灰自身结晶形式和化学成分。它是石灰的固有特性，和该采集地石灰石矿形成有关；②石灰在回转窑内的填充率。它决定了石灰在回转窑内的碰撞激烈程度。③石灰在回转窑内运动线程。它决定了石灰在回转窑的碰撞次数。因此要模拟出石灰在回转窑内粉化率，必须保证石灰的填充率、运动线程和生产实际一致。

1.2 石灰在回转窑内运动线程分析

图2 单个石灰在回转窑内运动轨迹图

假设回转窑总长度为L，那么石灰在回转窑内总路径S为：

(1)

2 实验方法设计

2.1 实验方法

在实验室实验时，为了得到足够的石灰填充率必须使用较小的实验回转窑。矿山重型装备国家重点实验室(中信重工)拥有一个内径0.8m，长度是0.25m的转鼓实验机。按照回转窑的填充率5%～6%，该试验大约需要原料6～7kg。

2.2 实验装备及步骤

1)实验设备

Φ800×250mm转鼓实验机一台，分样筛3mm的方孔一台，10kg电子秤(精度0.1g)，300×450mm托盘4个。

图3 Φ800×250mm转鼓试验机

2)试样的制备

按YB/T042-2004的规定执行，自行煅烧石灰试样。煅烧前石灰石的粒度15～35mm。煅烧后每份实验石灰不少于7kg。

3)试验步骤

准确称取试样的重量，记做m1。

将试样全部倒入转鼓试验机中，将转鼓试验机的速度调整至1r/min。按照公式(1)计算，转鼓共需转动465圈就和生产石灰所用的Φ4.9×69.5米回转窑运动线程一致。

将完成转鼓实验的石灰经过3mm的方孔筛筛分。取筛上大于3mm的石灰准确称量，重量记做m2。

4)试验结果的计算

3 运用实例

重庆钢铁集团大宝坡石灰石矿委托矿山重型装备国家重点实验室(中信重工)为其从两个石灰石采集地中，选择能生产出较好品质石灰的矿山用于炼钢。

两个矿山石灰石的成分化学分析结果如表1所示。

将每个矿山的石灰石煅烧成石灰后，分成两组试样，分别做粉化率试验。测得的粉化率如表2所示。

表1 石灰石的化学成分

表2 石灰粉化率计算结果

对比1#石灰石矿山和2#石灰石矿山实验结果，在1#石灰石矿山的粉化率高达28.65%，而2#石灰石矿山的粉化率只有10.49%。从粉化率的角度分析，一般认为是石灰粉化率在15%以下，该石灰石矿山就适合回转窑煅烧，因此得出选择2#石灰石矿山为该工厂原材料采集地的建议。

4 结论

该实验方案具有设备简单，原料制备少，实验过程易操作等特点，目前已成功为多家石灰煅烧企业前期石灰石采集地选择，煅烧设备选型提供了可靠的技术支撑。通过重庆钢铁集团日产2×800t石灰生产线，中阳钢铁集团日产1000t石灰生产线、西林钢铁日产600t生产线反馈数据来，实验数据和生产测量的数据非常接近，完全能够满足生产实际的要求。

[1]李道中，张磊，吴朝辉．YB/T105-2005《冶金石灰物理性检验方法》[S].北京：冶金工业出版社，2005:1-5.

[2]武汉钢铁(集团)公司.YB/T042-2004《冶金石灰》[S].北京：冶金工业出版社，2004：1-6.

[3]国家质量技术监督局．GB/T3286.8-1998《灼烧减量的测定》[S].北京：中国标准出版社，1998:1-5.

[4]乔斌，朱玲利，雷晓娟等.基于EDEM软件的石灰石在回转窑内停留时间的模拟研究[J].矿山机械，2010，Vol.38(19)：83-85.

热烈祝贺中国冶金装备网(WWW.MCCET.COM)

机械设备电子商城上线运行！

Design Method about Simulation Experiment of Rotary Kiln Lime Pulverization Rate

Qiao Bin1Zhu Lingli2Li Jikui1

(1:Luoyang Mining Machinery Engineering Design Institute Co., Ltd (CITIC HIC), Luoyang 471039;2:Luoyang Normal Institute, Luoyang 471000)

Steel-making of limestone particle size has certain requirements, therefore, people need to make some experiments to choose appropriate limestone mine of raw material. At present, it does not have a valid experiment method for the determination of lime pulverization rate. Through analysis for lime motion in rotary kiln, set a simulation method for the determination of lime rotary kiln pulverization rate in laboratory. This method does not need a lot of experimental raw material preparation.And it just need simple experimental equipment. Through comparison with actual production and found that the experimental data and the actual production is very close. It has popularization and application value.

Lime Rotary kiln Lime pulverization rate Limestone

河南省重大科技专项，《大型高效节能活性石灰成套技术及关键装备推广应用》(081100610100)；国家十一五科技支撑计划项目，《低能耗、智能化、高活性大型石灰成套关键技术及设备研究》(2007BAF26B03)。

乔斌，1981年出生，毕业于广西大学机械设计专业，硕士，工程师，主要从事矿山成套技术的研发

TF525

A

10.3969/j.issn.1001-1269.2015.02.003

2014-12-04)