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防止石灰爆裂的措施【麟工窑炉】
时间:2019年10月29日    点击:次    来源:隧道窑

但是石灰水化时体积的增加而随着加入系统的水量在减小。当超大量的水加入到石灰中或是将石灰放入到水中时,虽然石灰的水化速度加快,但是其体积增加的量大大减少,所带来的膨胀压力也随之减少到最小化。正因为石灰水化过程的这一特性,在刚出窑的完全干燥的产品上用水将其浇透或是浸透,就可以消除由石灰爆裂而引发的对成品砖瓦的破坏。

 

根据西德艾森砖瓦研究所多年的研究结论,在烧结砖瓦产品中,要完全消除石灰爆裂的缺陷,在坯体混合料中石灰石的颗粒必须小于0.5mm。这一结论是根据两方面的原因提出来的,一是石灰石颗粒足够小时,在焙烧过程中可与坯体中的硅酸盐、铝硅酸盐充分反应,转化成为其它稳定的矿物;二是焙烧后的石灰颗粒小到一定程度上,在水化时所产生的膨胀压力相对较小,已烧结的产品基体有足够的强度可以抵御这种膨胀压力,从此可避免产品的破坏。实际上,西欧最近几年的研究结果表明:要确保不出现石灰爆裂的缺陷,更好的方法是进一步地减小石灰石的颗粒尺寸,从0.5mm降低到0.2mm,才能够保证完全不出现爆裂。

 

在烧结砖瓦产品的焙烧温度范围内,会形成一部分过烧的石灰,而过烧的石灰由于晶粒长大,内比表面积变小,而使水化反应的速度减慢,有的产品直到砌上墙后一段时间才出现石灰爆裂。这种情况出现后,往往会造成更大的损失。

 

应当指出,石灰水化时受到石灰的细度、加入水量、介质温度及其它外来物料(如石膏)的影响,对这个问题的研究还远远没有完结,还需要通过进一步的实践和科学研究来探讨。也就是说我们到现今仍没有把“石灰爆裂”的原理认识清楚。

 

要完全消除石灰爆裂的影响,首先是预防,要确实加强对所用原材料中所含方解石矿物存在形态的鉴别。鉴别的方法是用5%浓度的盐酸溶液在块状原材料上滴定,如该块状物料含有碳酸盐,则会发出咝咝声音,并冒出气泡,其反应式如下:

CaCO3+2HClCaCl2+H2O+CO2

 

如是块状,就必须采取相应的处理措施,如加强粉碎设备,使其最大颗粒在0.5mm以下;如有类似坚硬的鹅卵石状的石灰石岩石时,就应采取剔除的措施将其完全剔除。如含量过大,剔除有困难时,就应考虑更换原料的方案。

 

钙质料僵石(calcareous doll),在我国北方石灰岩区的坡积黄土地带,由于风化淋蚀作用,在黄土(特别是红胶土)中形成许多形状奇异的钙质结核,形似生姜,故名。又称僵结人(loess-doll; loess-child)或黄土僵(loess concretion)。这是在烧结砖瓦产品原材料中常见的一种杂质,也是引发石灰爆裂的主要物质来源之一。虽说这类钙质结核硬度比石灰石低的多,但是由于它们被包裹在土壤中,要将其完全处理到0.5mm以下也确非易事,目前还没有非常有效的设备来处理这类杂质。

 

另一类常见的是含在煤矸石原材料中的石灰石。煤矸石中的石灰石来源可分为三种情况:一是煤矸石层中本身就含有石灰石;二是在煤炭开采的巷道掘进中遇到的石灰石层,打碎后混入了煤矸石中;三是在巷道加固时所用的混凝土中的碎石灰石混入了煤矸石中。这类石灰石质地坚硬,与煤矸石混合在一起时非常难破碎得很细达到0.5mm以下。因而也就成为了常见的引发石灰爆裂的原因。为了充分地、更好地利用煤矸石,在巷道掘进或用混凝土加固时,应将大量的石灰石分别排放堆存。

 

还有在某些古河道及滩涂处的沉积土壤(淤泥)中也存在有钙质结核的料僵石及石灰石质的鹅卵石等。

 

如果要使用上述含有石灰石质的材料时,应首先通过检验以确定所含钙质矿物的存在形态及数量,并应通过方案对比的方法进行工艺设备可靠性及经济可行性分析,然后再决定是否使用这种原料。否则将会造成很大的经济损失。

 

此外,石灰爆裂的最大尺寸则取决于产品的应用条件,如:装饰的墙体或是铺地砖,在短距离上都可以看到,因此在这些产品上必须没有这种缺陷。

 

如果石灰颗粒太大,在焙烧过程中仅在石灰颗粒的外部表面上,根据下列等式发生硅酸盐反应:

公式:CaO + SiO2 => CaOSiO2 + H2O

 

但在石灰颗粒的内部依然保持着生石灰CaO的成分。

 

在焙烧之后,残留的生石灰能够与水化合生成Ca(OH)2或是再次碳化形成CaCO3,因为这两种化合物中的每一种的比容(specific volume)都比生石灰的大(因此这两种化合物的密度就小得多),因而这两种化合物都能引起膨胀的现象。然而,石灰爆裂仅发现在羟化物(氢氧化物)存在的情况下,石灰爆裂表示了膨胀的最高程度。表3表示了钙化合物的密度以及溶解度。

 

生石灰或多或少地参与反应,这与坯体的成分以及焙烧温度有关。在缓慢水化的情况下,生石灰的膨胀也似乎是更大一些。如果石灰的颗粒接近产品的表面,颗粒状的生石灰就能够导致产品表面的爆裂。在产品内部的生石灰颗粒水化的速度更缓慢,但是这能够导致内部裂纹的出现。

 

在实际生产中,仅能够由干法制备坯体原材料时得到0.2mm的颗粒尺寸。当使用半湿法制备坯体原材料时,最终的原材料颗粒尺寸趋向于在0.6~1mm之间的尺寸,这则取决于所生产的产品以及不同的生产厂家,因此半湿法制备坯体原材料不能够完全解决原材料中含有石灰石颗粒引发的石灰爆裂问题。

 

在实际中实施的解决方法有:

在采矿场中,可以做到避免使用堆放在石灰石矿床旁边的、被块状石灰石污染的原材料以及瘠化材料,如果可能,选择最纯净层的原材料;

 

在焙烧期间,可取的方法是采用高的焙烧温度(一直达到1,100℃),并延长高温焙烧时间,以便促进钙的硅化反应以及消耗石灰的颗粒。但是在高温下焙烧的残留石灰看来也似乎是有较小的反应活性。事实上,石灰石是最危险的碳酸盐来源。而对消除石灰爆裂这一主题来讲,必须提及的加入盐类(NaCl)物质的制造技术(每吨加入量为5~6kg);通过这一媒介提高了钙的硅化作用,促使钙与产品中的二氧化硅反应形成CaCl2物相。然而,这种处理方法使得烟气有害物质氯元素增大,尽管我国对排放烟气中氯元素还没有限值。

 

另一方面,经常使用的解决方法是冷水浸渍新鲜的产品(例如刚刚出窑的产品),因为:在低温下石灰部分溶解,正如在表3中能够看到的一样;快速水化限制了石灰的膨胀,而生成了带有过量水的浆体状石灰膏,此时比在较干燥状态下注意到的石灰的过应力更弱小。浸渍的时间可从数分钟变化到几十分钟;当然,必须确实保证在浸渍过程中的吸入的水保持在不饱和的状态下。这种处理方法的缺点包括:对产品制造过程而言增加了更多的工序以及事实上产品易于出现泛霜。来源:砖瓦行业网络平台


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