石灰石的粒度

   根据 Boynton的研究结果，从大粒径石灰石中释放出CO2，因从结晶格子 内部排出气体，故必需有高的温度产生高的CO2 压力。实际上，粒径超过 150mm的石灰石煅烧是非常困难的，而且这样的高温煅烧（1250~1350℃），会使石灰石表面过烧，收缩产生裂纹，在有杂质（SiO2、Al2O3）存在的时候还引 起渣化现象，CO2分离不完全，形成为生烧比例大的生灰。在煅烧粒度范围很 宽的石灰石时也会发生同样的情况，即若瞄准小粒度石灰石煅烧，大粒度生烧 的就多，反之，若瞄准大粒度的煅烧，小粒度的就过烧。

   另外，Azbe认为，在一定温度下煅烧时间与石灰石厚度的平方成正比，80mm 石块与40mm 的石块相比，前者需要4倍于后者的煅烧时间。

   还有，据村上和Wuhrer与Radermacher 给出的公式，石灰石热分解所需要 的时间也因石灰石粒度的差别而受到很大影响，该时间与粒度的（2~3）次方 成正比，而且随气氛温度而变化。一般认为，许多实际的石灰煅烧炉用的石灰 石最大粒径与最小粒径之比，都处在（2~3）：1 的范围之内。即对竖炉和回转 窑煅烧用的石灰石粒径来说，可从前者大致用的 20~100mm，后者大致用的 10~50mm的粒度的范围内，按上述的（2~3）：1来选定。例如：竖炉选20~60mm或40~90mm，回转窑选10~30mm，但对流化床煅烧炉而言，一般取0.2~5mm，气体煅烧炉则取0~0.2mm。

第二节 石灰原料的市场标准

通常，作为产品交货的生石灰和消石灰，在企业中按不同用途规定有相应 的质量标准。其质量标准，既有出自原料石灰石的，也有来源于燃料的（例如 残留 S%），还有出自煅烧条件的（例如活性度等）。

    因而，石灰烧成品的品质受原料、燃料和煅烧条件所左右。 特别是在质量标准方面，原料石灰石中所含杂质成为在石灰烧成过程中 的问题，这些杂质既不升华也不挥发，大部分要被浓缩到大约1.8~2.0倍，对 此必须予以充分注意。这在原料石灰石的选择上是至关重要的。 

    如表1-3 所示，作为生石灰和消石灰原料的石灰石来考虑，按市场要求 的质量标准，没有一项与原料石灰石无关。

第三节 正确判断原料石灰石

从煅烧技术角度看，判断原料石灰石即烧成石灰用的原料是否合适，往往 是很困难的，这是因为分界线附近非常确切的数值难以确定经过如下这一系 列的试验再进行判断是很重要的： 

（1）与当作标准的原料石灰石相对照进行比较试验； 

（2）反复进行多次试验； 

（3）不仅做一种试验，而且化学分析、磨损试验、结晶组织试验、煅烧试验 等都要进行，而后再做综合判断。

另外，即使是同样的试验装置和方法，也常因少许差别而使试验数据产生 大幅度差异。

一、化学分析试验

给定的原料石灰石务必首先对所有成分进行化学分析。全分析的项目 是：CaO、灼烧减量、SiO2、Al2O3、Fe2O3、Na2O、K2O、P、S 等。 杂质较多与较少的石灰石的成分分析结果举例如表1-4。

一般说来，易对石灰煅烧工艺造成困难的杂质是SiO2、Al2O3、Fe2O3、Na2O、K2O 等，虽然作为技术性障碍的定量数据难以提出来，但如前面所述，含SiO2、Al2O3、Fe2O3的总量大于4~5%，或含Na2O、K2O的总量大于0.1~0.2%的石灰石， 有形成各种低熔合物的可能性，对煅烧生产会产生相当大的障碍，所以需要进 行煅烧试验等严格测试，判断也一定要慎重。

二、磨损试验

在测试原料石灰石和烧成之石灰的物理强度和耐磨性方面，磨损试验是 很必要的试验。这种试验没有统一的方法和装置，常用的是有关土木工程方 面的德瓦尔试验机、洛杉矶试验机和在实验室用于试样粉碎的罐磨机。 因而，关于试验结果的定量性见解因试验方法不同而不同。在一般情况 下，试验者把以往已经测试过能够确信的试样作为“标准样品”，通过和它进行 对比测试，来说明耐磨性强弱。通常，不仅进行原料石灰石的磨损试验，而且 还要进一步对用该石灰石烧成的石灰进行磨损试验。

三、结晶组织的观察试验

这种试验因为是靠人的视力来确认的，所以因人而异。 观察方法有：A 仅用肉眼观察；B 用放大镜观察；C 用偏光显微镜观察； D 用电子显微镜观察等几种方法。 

       用 A 和 B方法虽能确认大的孔洞、大的结晶及杂质等东西造成的色彩， 但 100μm以下的粒子就分辨不出来。10μm以下的晶粒用方法C不可靠，用方 法 D 是理想的。

       镜下的观察事项有： 

       1、晶粒在整体上处于什么位置？ 

       2、 晶粒外的基体如何，有无化石？有无杂质？

       3、 晶粒发达吗？有劈面吗？ 

       4、 晶粒尺寸大约多大？ 

       5、 晶粒尺寸分布在多少微米μm范围？

       6、 是否有方解石脉和裂纹？ 

一般认为，粗大的晶粒构成的石灰石因晶粒间结合紧密而吸收热膨胀的 能力小，煅烧过程中容易发生破碎和粉化，引起通气阻力增大，成品率下降。 一般说来，烧石灰用的石灰石的晶粒在10μm 左右及其以下的居多。烧石灰用 原料石灰石的晶粒界限不能简单地论述，有人认为100μm 以上的晶粒为主的 石灰石值得怀疑。根据炉子的种类不同，晶粒到几十个μm程度的石灰石似 乎还是可用的。

四、煅烧试验

煅烧试验的规模大的可以在实际生产设备或接近于生产设备上进行，小 的也可在实验室进行试验测试，如果在附近有实验用的或与实际生产设备同 型式的试验用的石灰煅烧炉，并且能够简易地运装原料石灰石，那么用这种设 备进行煅烧试验就最为理想。 煅烧试验的加热炉也有燃烧式的，但一般是用电炉（马弗炉等），被试验的 原料石灰石的数量很少，多在 1kg以下并检验 ,A.破碎和粉化率；B.有无裂 纹；C .分解速度；D. 收缩率的大小；E.比重等项目。

    下举热分解特性试验例子。将大约 10g石灰石装入 30x30x100的不锈钢小舟中，吊在保持设定的加热气氛的碎矸石制作的反应管内，将试样插入 时刻作为反应开始时刻，测定重量变化与反应时间的关系。预先计算出根据 化学成分当完全分解时对应的减少量，并将该重量设定为W。把各时刻的自 初始重量算起的减少量定为△W,将△W/W 作为相当于分解程度的数值，再 对应于各个时刻描绘出曲线图（分解速度）。在1000℃、1100℃、1200℃加热温 度下试验的结果示于图1-2。如后面解释的那样，即使是同一地区的石灰 石，分解速度也会因其种类的不同而有所不同。但是，在这个具体例子的情况 下，当分解温度升高时，其间的差异变小。

      当然还有必要进一步就烧成的石灰进行下列性能测定：A. 化学成分分析试验；B. 活性度试验；C.磨损试验。

第四节 生石灰的物理性质

颜色：白色，随化学纯度不同而亮度不同，最纯的石灰最白，低纯度和生烧 的石灰其亮度低，其颜色是由杂质，主要是由铁元素等着的色。有时也呈现灰 色、浅黄色或黄色。生石灰常常比原来的石灰石白。 气味：稍有臭味，伴有刺激性感觉。 组织：生石灰全部是结晶质，结晶的大小与排列依生石灰的不同而显著不 同，其中，有看起来像无定形的东西，但实际上它是由微晶组成的。 

    结晶构造：由X光衍射分析得知，纯 CaO 是如图1-3( 所示的等轴晶系结 晶结构，六面体的棱长为4.797Å。MgO也有与其相同的结晶结构，点阵常数为4.797Å。

    空隙率：市场上销售的生石灰的空隙率随石灰石的结构、煅烧温度和时间 等的不同而在宽达 18~48%（平均为 35%）的范围里变化。 

    比重：纯CaO的比重为3.34，但这是假定空隙率为零时的数值，在实际生 产中该值是不能达到的，完全死烧了的时候为了 3.34~3.40。一般市场上销 售的生石灰比重为 3.0 左右。 

     假比重：在 1.6~2.8 的宽范围变动，一般市场上销售的生石灰基平均值 为2.0~2.2。

容重：除比重外，还随块度、粒度分布不同而变化，粒状石灰在 768~1120Kg/m³之间，平均为800~960Kg/m³，块状的约低 10%，粉碎过的高 12~15%（粒度范围越窄时，容重越小）。 

    硬度：普通的生石灰莫氏硬度为2~3，硬烧者为 4~5。 

    膨胀系数：有报告说，其值为145x10^7。 

    电阻：15℃时为71x10^-7Ω/cm，1466℃时降为 91Ω/cm，在氮气中比这更 低。 

     折射率：纯 CaO 为 1.837，市售石灰为1.7~1.82。 

    发光：是一种热辐射的发光现象，也被称为冷光。石灰在 900℃以上产生这种发光现象。 

    导热率：（0.0015~0.002）cal/cm³。 

    熔点：CaO为2572℃  Mg'O为2800℃。 

    沸点：CaO为2850℃  Mg'O为3600℃。

    比热：如图 1-4所示。

安息角：是在将粉块体堆积起来自然放置时，其斜面与水平构成的倾斜 角，不同的生石灰安息角不同，大致为 40~50度。