王麗暉，高巍，李奎

（鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司，遼寧 營(yíng)口115007）

鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司煉鋼前鐵水預(yù)處理使用活性石灰進(jìn)行脫硫［1］，經(jīng)常出現(xiàn)部分活性石灰的實(shí)際使用質(zhì)量與檢測(cè)值不符的現(xiàn)象，易出現(xiàn)生產(chǎn)質(zhì)量事故和導(dǎo)致質(zhì)量異議。由于活性石灰在空氣中的不穩(wěn)定性，吸收二氧化碳、水而使活性氧化鈣成分失效，為了詳細(xì)解釋活性石灰在使用前因存放發(fā)生的質(zhì)量變化，有效指導(dǎo)使用部門，文中設(shè)計(jì)了一些實(shí)驗(yàn)條件下影響活性石灰的變化因素，觀察活性石灰品位隨堆放時(shí)間的質(zhì)量變化。國(guó)內(nèi)也有一些文獻(xiàn)對(duì)活性石灰在存放過(guò)程中的質(zhì)量變化進(jìn)行過(guò)報(bào)道［2］，但是未發(fā)現(xiàn)對(duì)其變化規(guī)律進(jìn)行系統(tǒng)的定量分析。文中以活性石灰為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)活性石灰存放過(guò)程中主要成分氧化鈣含量的測(cè)量，建立氧化鈣含量隨時(shí)間變化的定量數(shù)學(xué)計(jì)算模型，通過(guò)模型推算出使用前活性石灰中氧化鈣含量的準(zhǔn)確值，對(duì)活性石灰脫硫前的使用起到精確指導(dǎo)作用。

1 實(shí)驗(yàn)材料和方法

蔗糖為分析純；氫氧化鈉濃度為20%；鈣指示劑（1+50）：1 g鈣指示劑與50 g氯化鈉研細(xì)混勻；EDTA 標(biāo)準(zhǔn)溶液：c（EDTA）=0.01 mol/L。

根據(jù)石灰中有效氧化鈣可與蔗糖反應(yīng)生成溶解度較大的蔗糖鈣，而試樣中的碳酸鈣和其他鈣鹽則不與蔗糖反應(yīng)，將其進(jìn)行過(guò)濾分離，最后用EDTA滴定法測(cè)定活性石灰中有效氧化鈣含量［3］。

實(shí)驗(yàn)選取活性石灰樣品約5 kg。模擬活性石灰倉(cāng)儲(chǔ)狀態(tài)，在實(shí)驗(yàn)室將樣品保管在廣口玻璃瓶中，瓶口為開放環(huán)境存放，在溫度、濕度相對(duì)穩(wěn)定的情況，按照上述方法將制備完畢的樣品每隔2 h對(duì)樣品中氧化鈣的含量進(jìn)行檢測(cè)。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，多在春夏季節(jié)，使用者對(duì)活性石灰的質(zhì)量異議較多，考慮到鞍鋼鲅魚圈地區(qū)冬季干冷，夏季溫濕度較高，對(duì)活性石灰的存放影響較大，本試驗(yàn)條件選擇氣溫在20～35℃、濕度40%～60%。每隔2 h對(duì)試樣中氧化鈣含量進(jìn)行一次檢測(cè)，然后對(duì)6組數(shù)據(jù)繪制3D散點(diǎn)圖。氧化鈣檢測(cè)結(jié)果與溫度、時(shí)間的3D散點(diǎn)圖見(jiàn)圖1，氧化鈣檢測(cè)結(jié)果與濕度、時(shí)間的3D散點(diǎn)圖見(jiàn)圖2。

圖1 氧化鈣檢測(cè)結(jié)果與溫度、時(shí)間的3D散點(diǎn)圖

圖2 氧化鈣分析結(jié)果與濕度、時(shí)間的3D散點(diǎn)圖

由圖1和圖2可以看出，在不同溫度、濕度環(huán)境下，活性石灰中氧化鈣的含量隨時(shí)間的變化趨勢(shì)基本是一致的。說(shuō)明本實(shí)驗(yàn)條件下溫度在20～35℃、濕度在40%～60%范圍變化對(duì)活性石灰中氧化鈣含量的變化化學(xué)反應(yīng)的影響趨勢(shì)是相同的。

活性石灰的主要成分氧化鈣為堿性氧化物，存放在空氣中主要發(fā)生反應(yīng)原理見(jiàn)式 （1）和式（2）。式（1）生成的 Ca（OH）2釋放大量熱，且具有腐蝕性；式（2）生成的CaCO3為粉末狀，是煅燒活性石灰反應(yīng)的逆反應(yīng)。

通過(guò)反應(yīng)原理得知活性石灰對(duì)濕度敏感，在空氣中的不穩(wěn)定性較大，易于與空氣中的二氧化碳、水反應(yīng)，生成較穩(wěn)定的碳酸鈣及氫氧化鈣。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)得到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，繪制氧化鈣含量與時(shí)間的散點(diǎn)關(guān)系圖，見(jiàn)圖3。

圖3 氧化鈣檢測(cè)結(jié)果與時(shí)間的散點(diǎn)圖

由圖3可以看出，每一個(gè)實(shí)驗(yàn)組氧化鈣含量隨時(shí)間降低的趨勢(shì)明顯，在前24 h階段降低幅度最大，在24 h之后，表面活性氧化鈣基本反應(yīng)穩(wěn)定。同時(shí)發(fā)現(xiàn)不同樣品中氧化鈣含量在相同溫度、濕度的環(huán)境下保存，氧化鈣含量變化趨勢(shì)是一致的?？紤]本試驗(yàn)樣品量與實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中存放在料倉(cāng)內(nèi)存儲(chǔ)量相比較小，故反應(yīng)程度受接觸空氣的表面積小，反應(yīng)速度還要緩慢。

根據(jù)圖3不同樣品曲線的分布規(guī)律，雖然反應(yīng)曲線變化趨勢(shì)相同，但每一曲線相對(duì)于Y軸的位置分布由初始氧化鈣含量決定。所以，活性石灰在存放過(guò)程中，在某一反應(yīng)時(shí)間段后活性石中氧化鈣的絕對(duì)百分含量與初始氧化鈣含量的多少有關(guān)。

3 建立活性石灰中氧化鈣含量隨時(shí)間變化的模型

根據(jù)計(jì)算軟件模擬實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，找出最符合氧化鈣含量變化的曲線見(jiàn)圖4?；钚允抑醒趸}含量隨時(shí)間變化的函數(shù)模型見(jiàn)表1。由于鞍鋼鲅魚圈鋼鐵分公司煉鋼活性石灰的氧化鈣含量均在80%以上，所以本方法考慮85%與89%左右兩檔的含量作為初始含量進(jìn)行推算，同時(shí)在數(shù)學(xué)模型后進(jìn)行了初始含量修正。經(jīng)過(guò)與儀器檢測(cè)比對(duì)，誤差在1%以內(nèi)的準(zhǔn)確度達(dá)到95%以上?；钚允抑醒趸}含量的化學(xué)分析值與數(shù)學(xué)模型推算值的比較見(jiàn)表2。通過(guò)與化學(xué)分析方法比對(duì)，氧化鈣含量誤差在0.6%之內(nèi)的符合性在95%以上。

4氧化鈣含量變化的曲線

表1 活性石灰中氧化鈣含量隨時(shí)間變化的函數(shù)模型

表2 氧化鈣含量的化學(xué)分析值與數(shù)學(xué)模型推算值比較

4 實(shí)際應(yīng)用

在煉鋼實(shí)際生產(chǎn)中，活性石灰生產(chǎn)后一般存放約24～48 h后才能應(yīng)用在煉鋼脫硫過(guò)程，其中，氧化鈣含量隨時(shí)間變化逐漸衰減，所以在脫硫前，根據(jù)活性石灰生產(chǎn)后存放的時(shí)間間隔，應(yīng)用本方法推算出實(shí)際應(yīng)用時(shí)煉鋼活性石灰氧化鈣的含量，能更加有效準(zhǔn)確地確定活性石灰的加入量。

基于上述試驗(yàn)結(jié)果，注意煉鋼用活性石灰成品檢驗(yàn)完成后，應(yīng)避免長(zhǎng)時(shí)間存放后，再使用時(shí)的氧化鈣品位與檢測(cè)結(jié)果不符，造成活性石灰使用時(shí)質(zhì)量偏差；其次，合理控制活性石灰的庫(kù)存，根據(jù)生產(chǎn)和使用時(shí)間間隔，推測(cè)入爐活性石灰質(zhì)量情況，動(dòng)態(tài)調(diào)整白灰入爐量，保證爐渣堿度，達(dá)到精細(xì)操作的目的，有效地降低煉鋼生產(chǎn)成本。

5 結(jié)論

通過(guò)研究活性石灰中氧化鈣隨時(shí)間變化的規(guī)律，建立了石灰活性與存放時(shí)間變化的二次曲線數(shù)學(xué)模型。根據(jù)該數(shù)學(xué)模型，可以推算出隨存放時(shí)間變化活性石灰中氧化鈣的含量，通過(guò)與化學(xué)分析方法比對(duì)，氧化鈣含量誤差在0.6%之內(nèi)的符合性在95%以上，所以在煉鋼過(guò)程中，使用活性石灰時(shí)要根據(jù)存放時(shí)間的長(zhǎng)短預(yù)判活性石灰的質(zhì)量，保證使用過(guò)程中正確預(yù)判活性石灰的加入量，保證爐渣堿度，有效降低煉鋼生產(chǎn)成本。

［1］劉麟瑞，王丕珍.冶金爐料手冊(cè)（第二版）［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2000.

［2］陽(yáng)仁貴.活性石灰在貯存、運(yùn)輸過(guò)程中氧化鈣含量與活性度變化測(cè)試分析［J］.耐火與石灰， 2013， 38（1）： 18-19.

［3］楊俊命，顧明.通實(shí)用冶金分析 ［M］.遼寧：科學(xué)技術(shù)出版社，1989.