北京科技大学        郭汉杰                  北方炉窑协会整理推荐

     冶金石灰是钢铁生产的重要辅料，对优化冶炼具有积极的作用。2003年，我国消耗冶金石灰约2200万吨，其中炼钢消耗石灰(含轻烧白云石)约1400万吨，烧结消耗石灰约700万吨，其他约100万吨；2004年，我国消耗冶金石灰为2588万吨，同比增长17．6％。近年来，我国钢铁工业快速发展，对石灰数量的要求基本上得到满足，但一些企业是靠大量外购土窑石灰来适应快速增长的石灰需求的。值得关注的是，由于一些企业石灰生产工艺落后，只能生产普通石灰，石灰的活性度过低，无法适应激烈的市场竞争。实践证明，使用活性石灰，对整个钢铁冶金的流程和钢的质量有显著的影响，甚至可能改变好多传统的观念。
    活性石灰煅烧过程机理分析
    由于煅烧石灰的原料通常含有以 SiO2为主的杂质，使煅烧后石灰的组成中有游离氧化钙和结合氧化钙，游离氧化钙中又分活性氧化钙和非活性氧化钙。非活性氧化钙在普通溶解条件下，不能同水发生反应，但有可能转化为活性氧化钙；活性氧化钙则是在普通溶解条件下能同水发生反应的那部分游离氧化钙。一般定义活性氧化钙含量高的石灰为活性石灰；而把活性氧化钙含量低的石灰称为非活性石灰或硬石灰。
    由于锻烧设备与锻烧条件及石灰石、燃料的不同，生成的石灰可分为轻烧石灰、中烧石灰和硬烧石灰。一般轻烧石灰是活性石灰，其晶粒小，通常最大为1至2微米，而硬石灰为3至6微米，个别可达10微米。活性石灰呈微晶形态，具有分散度高、比表面积大、体积密度小和活性度大等特性，而硬石灰则反之。活性石灰具有单个气孔较小、总体积却很大的特点，单个气孔直径绝大部分为0．1至1微米，并因活性度大而具有较高的反应性。实践证明，在冶金过程的各个环节使用活性石灰，都具有很大的优越性。
    要得到活性度高的石灰，烧制过程就必须控制煅烧温度和时间，最佳时间和温度的控制原则是：全部的CaCO3恰好分解为CaO，而不与SiO2等杂质反应，保持 CO2分解留下的空隙，使CaO之间有最大限度的孔隙度，因而更具有反应性。
    石灰的活性在冶金过程中表现为其在熔渣中与其他物质的反应能力，用石灰在熔渣中的熔化速度表示。由于直接测定石灰在熔渣中的熔化速度比较困难，通常用石灰与水的反应速度即石灰水活性表示。研究表明，石灰与水的反应速度反映了石灰在熔渣中的熔化速度，石灰的水活性可以作为检查石灰质量的指标之一。
    活性石灰对烧结生产具有优化作用
    目前，烧结生产应用的石灰有石灰石、中烧石灰、硬烧石灰和活性石灰等。活性石灰加入混合料并经喷水后迅速消化，生成Ca(OH)2并呈细小晶体，具有两个特点：因其晶粒极为细小，遇水后呈胶体状态，产生极强的粘结性；Ca(OH)2一旦生成后必然形成Ca(0H)2 .10H2O，可作为成球的核心，这一结晶过程又使矿粉微粒随水迁移至Ca(OH)2的表面而被吸附成球。
    烧结生产配入活性石灰后，从添加到点火所经历的时间若不能使其全部消化，则混合料中残存着一些未消化的活性石灰颗粒。这些颗粒与从上层吸来的气体中蒸汽相接触，立即将蒸汽的水分子捕捉住，使其自身消化，这就减少了水在过湿层中的集聚量，减少了过湿层厚度，且活性石灰尽管已消化，但仍然保持原有小球的外形。
    活性石灰形成小球颗粒存在于烧结混合料中，增加了烧结层的透气性，有利于烧结生产的顺利进行。由于存在以上机理，非活性石灰在烧结过程就只能应用其有限的活性CaO部分，而其他部分实际上是没有用的，要到达要求的烧结效果，惟一的办法是多加石灰以满足活性CaO的需求。这样做的后果是：石灰的消耗量增加、烧结矿的品位降低、烧结矿进入高炉后炼铁的产量降低、焦比增加等一系列问题随之而来。有关企业的实践证明，使用380ml以上的活性石灰与280ml以下石灰相比，对同样的烧结设备而言，烧结产量可增加20％，烧结矿的品位增加1个百分点，烧结矿加入高炉后铁水产量可以增加2％，焦比降低3％。
    活性石灰有利于炼钢生产顺行
    由于转炉炼钢冶炼时间缩短，工业发达国家在20世纪60至70年代开始采用活性石灰，我国采用活性石灰要晚15年，现在，国内除了少数几个大型企业外，大多数企业采用的还是普通石灰(活性度小于300)。实践证明，炼钢使用活性石灰比使用普通石灰带来的主要好处有：缩短吹氧时间10％左右，钢水收得率提高1％，石灰消耗节省20％至30％，废钢用量可增加2．5％，萤石消耗节省25％至30％，大幅度提高转炉炉衬寿命，提高脱S、脱P效果，炼钢温度命中率由60％提高到75％，有利于炼钢过程自动控制等。