镁质石灰石的煅烧性能研究

2022-01-23寇丽红贺淑珍

山西冶金 2021年6期

寇丽红，贺淑珍

（1.太原钢铁（集团）有限公司制造部，山西太原030003；2.太原钢铁（集团）有限公司技术中心，山西太原030003）

山西省榆县境内有大量的镁质石灰石资源，该资源夹杂在方解石资源矿带中，w（MgO）为4%~12%，w（CaO）为38%~49%，若将其剥离废弃，将造成资源损失和采矿成本升高。太钢鑫磊资源有限公司生产冶金白灰，其石灰石资源为马家沟组，常规石灰中w（MgO）＜2%，石灰石煅烧性能较峰峰组差，易爆裂，恶化窑况和增加回转窑结圈的机率较大；在常规石灰石夹层中，又分布有w（MgO）较高的镁质石灰石。其w（MgO）在4%~12%，为了提高资源的利用，降低采矿成本，进行了镁质石灰石的煅烧性能研究，以掌握不同w（MgO）对其煅烧性能的影响，为生产利用提供技术依据。

1 实验室试验研究

1.1 化学性能研究

对不同的高镁石灰石取样进行化学成分分析，分析结果如表1所示。

由表1分析可以看出：高镁石灰石中w（MgO）为4.7%~12.05%，w（CaO）为38.7%~49.04%，w（SiO2）为1.43%~3.59%，烧损率较常规石灰石要略高一些。

表1 石灰石化学成分分析结果 %

1.2 煅烧性能研究

1.2.1 试验方法及指标说明

1）烧失率：预热温度为800℃，预热时间为45 min，煅烧温度按设定温度进行焙烧1 h后，冷却到室温后进行烧失率检测。

2）水化活性：取3 g烧后熔剂，放入5 mL水的烧杯中，然后将烧杯置于150℃的烘干箱中烘1.5 h后，取出称重，计算水化活性度。

3）用焙烧评价指标——烧失率与水化活性度来评价焙烧质量好与坏。其中，烧失率=（烧前质量-烧后质量）/烧前质量×100%；水化活性度＝（烧后质量-3）/3×100%。

1.2.2 w（MgO）对煅烧温度的影响

对石灰石进行了焙烧温度选择试样，试验具体数据如表2所示。

表2 石灰石焙烧温度选择试验结果

由表2可见，烧失率变化不是很大，大致为43%~45%，说明在焙烧温度为1 000~1 100℃时，基本能够保证石灰石完成分解。所以，应将水化活性和转鼓粉率作为评价指标。

w（MgO）较低时，常规石灰石在1 100℃时，水化活性为28.33%，转鼓粉率最低，为8.5%。因此，其适宜焙烧温度为1 100℃。

w（MgO）为4%~5%之间的石灰石为1号矿和2号矿，1号矿在1 050℃时，水化活性较高，为28.38%，转鼓粉率为10.18%，处于一个合理水平。2号矿在1 000℃时，水化活性为31%，取得较好水平，但因其结构为层状，分解过程中易裂，使得转鼓粉率超过12%，为12.41%，是不能满足生产要求的。因此，2号矿暂不能进行利用。

3号矿w（MgO）为7.68%，水化活性整体较低，为22%~24%，在1 000~1 050℃时，水化活性相对较高，综合考虑，焙烧温度为1 050℃时指标较好一些。

w（MgO）继续升高到9%~12%，在1 000℃时取得较好的水化活性和转鼓粉率指标。

因此，从煅烧试验结果来看，随着w（MgO）的升高，煅烧温度呈降低趋势，在w（MgO）为4%~7%时，适宜煅烧温度为1 050℃，w（MgO）为9%以上时，适宜煅烧温度降低为1 000℃。

在适宜煅烧温度下，水化活性较好的为5号矿、4号矿、1号矿；3号矿相对要差一些。

1.2.3 适宜煅烧时间选择

对试样1和试样3进行了适宜煅烧时间的选择试验，试验结果如图1、图2所示。

由图1和图2可知，适宜煅烧时间以60min为宜。

图1 试样1的适宜锻烧时间选择试验结果

图2 试样2的适宜锻烧时间选择试验结果

1.2.4 预热参数研究

对高镁石灰石资源进行预热参数试验，试验结果如表3所示。

由表3可得出：试样在140℃保温180 min及150℃保温120 min两种试验条件下，均不发生爆裂；140℃保温180 min及150℃保温120 min条件下的转鼓粉率较140℃保温120 min条件下的转鼓粉率降低4.14%和5.18%。因此，提高温度和延长保温时间均有利于提高高镁石灰石的强度。