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石灰活性的测定方法及高活性石灰的制备

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1石灰活性的测定方法及高活性石灰的制备

谷丽* 闫皙

（河北科技大学化学与制药工程学院 石家庄 050018）

摘要：高活性度的石灰可以明显提高产乳率，对于制备高活性的石灰乳具有决定性作用，有利于矿产资

源得到合理利用。本文对石灰活性测定方法进行了汇总分析，并且以最优的测定方法对不同煅烧温度、

煅烧方式、石灰粒径下的石灰活性进行了评价，通过消化温升的方法和激光粒度仪对消化产物氢氧化钙

进行表征，结果表明当煅烧温度为1000℃恒温2h时石灰消化活性较高，且粒径范围在

0.075mm

关键词：石灰；高活性；测定

THE MEASUREMENT OF LIME ACTIVITY AND THE

PREPARATION OF HIGH ACTIVITY LIME

GU Li *YAN Xi

(Chemical and phamarcutical engineering college,Hebei University of science and technology,

Shijiazhuang 050018)

Abstract:High activity lime can promote the milk rate of lime,which is helpful to the preparation of high

activity lime milk and the good usage of mine resource.In this paper ,the measurement of lime activity was

highly summarized ,this paper mainly studied the influence of operating parameters including the different

calcining temperature,calcining method and particle size by the best measurement.Experiments were

indicated by temperature and laser particle size analyzer.The results show that when the calcining

temperature for a constant temperature of 1000 ℃for 2 hours,the higher activity lime is obtained .Besides

the particle size in the range of 0.075mm < dp< 0.106mm reflects a higher activity than 0.106mm < dp <

0.150mm .

Key words: Lime, High activity, Measurement

1 前言

石灰是一种基本的化工原料，在钢铁冶金、造纸业、制糖、电石工业、制碱、农业、

渔业、环保等行业均被广泛应用[1]

。由石灰消化制得的石灰乳，广泛应用于湿法烟气脱

硫、酸性工业废水理等环境保护领域，以及轻质碳酸钙、漂白粉等化工、冶金生产过程

[2]

。当生石灰为高活性石灰时，由于表面积大，空隙率高等特点，能使消化反应速率加

快，使液相中Ca(OH)

2和OH-

浓度急剧上升，从而提高溶液的过饱和度，在这种溶液中

氢氧化钙的晶核形成速度快、晶核成长慢，可以获得高分散性的固相氢氧化钙。高活性

度的石灰可以明显提高产乳率，对于制备高活性的石灰乳具有决定性作用，并能提高以

生石灰为原料的产品质量及应用[3]

、使矿产资源得到合理利用[4]

，故而在此对生石灰活

性进行研究。

2 石灰活性评价方法

2.1 酸碱中和法

消化好后的石灰乳，主要成分为氧化钙，按其表面现象可分为活性的CaO（即ACaO）

和非活性的CaO，两者之和称为总CaO(即TCaO)。采用酸碱中和法测定石灰活性的方

法时，灰乳中部分CaCO

3也将参与反应，并且反应终点的三次变白(红)的判断也并不客 2观。再者此种方法要求操作者在一定时间内尽快完成酸碱中和滴定操作以减小误差。所

以说酸碱中和法测定石灰乳中活性CaO的方法是在没有可靠方法情况下的一种不完善

的方法。

2.2 EDTA方法

杨思强[5]

等采用EDTA法测定石灰乳中活性氧化钙含量。当用EDTA滴定Ca2+

时，

平衡将向右移动，直到能够离解的OH-

全部离解，同时Ca2+

也完全离解，而未离解的那

部分CaO此时不会发生反应，由此可以认为，把能够被EDTA滴定的那部分Ca2+

为活

性CaO由离解，这更符合生产实际。EDTA不像HCl那样，由于强酸性的HCl可以溶

解未离解的那部分CaO甚至碳酸钙而勿以为ACaO。所以说根据石灰乳与生产中各反应

物反应机理，EDTA直接反应的只能是离解成Ca2+

的那部分CaO，即活性CaO。需要注

意的是滴定应保持匀速进行，如若滴定太快而导致终点提前，而且滴定近终点时应补加

2~3滴钙指示剂否则将难以明显观察到终点的变化。

2.3 草酸法

薛绵绵[6]

等采用酚酞作指示剂，用不足量的草酸与石灰乳反应来测定石灰乳的活性

度。在试验过程中将氮氧化钙总量2/3摩尔数的草酸倒入石灰乳中，在恒温及定速搅拌

下，由体系颜色变红所需时间作为依据来测定不同性质石灰乳的活性。这其中的原理可

能是由于在反应开始时，大部分氢氧化钙来不及溶解出OH-

与草酸反应，所以当时的反

应体系呈酸性(酚酞呈无色)，由反应开始至酚酞变红的时间就可反应出石灰乳中

Ca(OH)

2溶解速度的快慢，也即反应出石灰中石灰的活性。

2.4 温升法

温升法测定CaO的活性，即测定CaO在水中的消化温升速率，这是生石灰水化反

应速度的一个重要指标。温度升高的速率和幅度与石灰的活性有关，在单位时间内温升

越高则消化时间越短，同时说明石灰活性越高；当所有生石灰全部反应时，温升的速率

为零[7]

。此种采用单位时间内水化温升测定生石灰活性的方法，简单易行，适用于工业

生产。

3结果讨论

3.1 煅烧温度对石灰活性的影响

石灰石经过煅烧后的石灰，注意成分为氧化钙，称取氧化钙20g迅速加入到有100ml

的84℃恒温的水浴锅中[8]

，同时开启电动搅拌装置，设置适宜转速；在反应起始阶段，

每10s读取温度的数据，直到两个数据温差小于0.5℃，测温终止。

实验中所选的石灰石矿相同、消化水温一致条件下，消除了原料和消化水温不一致

带来的影响，此时影响石灰活性的主要因素是煅烧温度，所以实验中分别将石灰石在900

℃、1000℃和1100℃下煅烧2h，测定煅烧温度与石灰活性的关系，如图1所示： 3

0102030405080859095100105110

温度/℃

时间/s 900℃

1000℃

1100℃

图1 不同煅烧温度消化产物的温升图

由图1可以看出：（1）同一煅烧温度下，石灰的消化温升随着时间的延长在前20s

内温升显著，随后变化趋于平缓；（2）经1000℃煅烧后的石灰消化温升比900℃煅烧产

物的温升要高，可见适当对煅烧温度的适当提高,可以加快碳酸钙的分解速度。这是因

为在一定煅烧温度下,CaCO

3在煅烧初期分解不完全,生成石灰的量少,石灰的活性度低。

随着煅烧时间的延长, 石灰的分解率快速增加，石灰的活性度表现出明显增大的趋势。

待石灰石完全烧透时, 石灰的活性度便达到最大极限值，所以会导致同一煅烧温度下的

石灰活性有先增大后趋于平缓的趋势[9]。煅烧温度过低时，石灰石分解不充分，出现内

部生烧现象；而温度过高，又会出现过烧。因此，合理的温度是保证石灰高活性的条件

之一，通常控制温度在1000℃左右较为适宜。

3.2 煅烧升温方式对石灰活性的影响

分别将石灰石在500℃保温2h后再提高温度到1000℃煅烧2h（即方式一）、在800

℃保温2h后再在1000℃煅烧2h后（即方式二）及不采用程序升温而直接在1000℃下

煅烧2h（即方式三），由此测定不同煅烧方式与石灰活性的关系，如图2所示：

010203040506080859095100105110

温度/℃

时间/s 方式一

方式二

方式三

图2不同煅烧方式消化产物的温升图 4由图2可以看出：采用第二种方式煅烧后的石灰的活性度较第一种方式下石灰活性

有所下降。这可能是因为石灰石的分解反应是由表及里的，锻烧过程分为三部分:①石灰

石分解阶段，此阶段形成CaO晶体，但仍有部分保持原来CaCO

3的结构；CaO②重结

晶阶段，此时原来的CaCO

3晶体结构逐步转换成更稳定的CaO晶体；CaO③晶体开始

烧结阶段[10]

。随时间推移氧化钙活性是一个随之逐步变化的过程。如若煅烧时间过长，

石灰晶粒会逐步长大，气孔率和比表面积变小，活性降低，即发生了过烧，消化时间会

延长、消化温升偏低[11]

。因此，适当的煅烧时间是获得高活性度石灰的根本保证。

3.3 石灰粒径对石灰消化活性的影响

表1显示了石灰粒径对消化温升过程及消化产物粒径的影响，从图中可以看出，石

灰的粒度越小，消化产物的粒径也会越小，石灰乳越细腻，消化就越快也越完全。这是

因为石灰的粒径减小，致使氧化钙与水反应的表面积增大，反应产物Ca2+

和OH-

的扩散

加快；同时反应放出更大量的热量使溶液温度升高更明显，进一步促进了物相之间的传

质，加快石灰的消化过程，提高溶液的过饱和度[12]

，所以在此条件下石灰的活性较高。

表1 石灰粒径对石灰消化参数的影响

粒度/μm

石灰粒径/mm 0.106

p<0.1500.075

p<0.106

总消化时间/s 42

47

总温升/℃ 20 23

D50/μm 4.32 3.57

D90/μm 12.79 7.61

4 结论

本文通过对石灰消化实验，结果表明：(1) 选取同一种井陉石灰石在不同温度下煅

烧，在1000℃左右温度适当升高有利于石灰的活性的提高；(2) 煅烧温度过高、时间过

长，相反会导致石灰活性降低、消化时间的延长，消化温升偏低；(3)进行消化反应的

石灰颗粒越小，则消化的时间越短，证明石灰活性越高，如采用0.075mm

的石灰较0.106mm

优化，以提高生石灰的活性，这对提高以石灰为原料的产品质量使矿石等矿产资源得到

更加合理、充分的利用具有一定现实意义。

参考文献：

[1] 马俊彪, 邓辉鹏. 干法脱硫石灰消化工艺[J]. 华电技术, 2010, 5(32): 74-79

[2] 严鑫, 卢云峰. 石灰消化过程质量控制技术的研究[J]. 生产实践, 2008 ,(2): 58-62

[3] 饶发明, 伍朝蓬, 乐可襄. 用小颗粒石灰石煅烧活性石灰. 金属矿山, 2007,(2): 88-90

[4] 陈先勇, 周贵云. 小颗粒石灰石煅烧制备高活性度石灰的研究[J]. 化工矿物与加工, 2004,(2):

15-17

[5] 杨思强, 汤榜莲. EDTA法测定石灰乳中活性CaO含量[J]. 纯碱工业, 1993,(3):53-55

[6] 薛绵绵, 周宏铎. 石灰乳活性度的测定[J]. 浙江化工, 1996, 27(4):35-36

[7] 郭秀建. 脱硫剂特性及石灰消化试验研究, [山东大学硕士论文]. 济南: 山东大学, 2005

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石灰有效氧化钙测定方法选择

石灰有效氧化钙测定方法选择

石灰有效氧化钙测定方法选择

摘要：由于市场购买的石灰质量不同，需要准确选择测定石灰中有效氧化钙的测定方法对购买的石灰进行验收，因此，本文对三种分析方法进行了实验选择，对实验数据进行了统计分析，最终确定选择最佳的测定方法。

关键词：有效氧化钙；测定方法；选择

前言 生石灰在冶炼过程中起到脱硫的作用，同时在有色金属选矿中有重要意义，其有效成分为活性氧化钙，氧化钙含量越高越有利于冶炼过程中脱硫。因此，本厂根据我国有色冶金行业标准中有色金属选矿用生石灰进行入场检验。购买的石灰在使用原有的有效氧化钙测定方法测定的氧化钙含量能够达到入厂验收要求。但在车间使用后发现实际使用情况并不能达到测定的氧化钙测定结果，实际使用的生石灰有效氧化钙含量低于测定值。对此，我们对生石灰中有效氧化钙的含量测定准确进行了分析，最终选择适合的分析方法保证生产的顺利进行本文结合三种分析方法进行比较，对实验数据进行了统计分析。

1石灰活性氧化钙测定现状

1.1石灰活性低的原因

石灰的活性与煅烧工艺、石灰的矿物组成、结构有这密切的关系，在石灰的矿物组成中有游离氧化钙和结合氧化钙2种形式，其中游离氧化钙又有活性氧化钙和非活性氧化钙之分，而石灰的活性主要取决于活性游离氧化钙的含量。当煅烧温度过高或保温时间过长，会使氧化钙晶体发育完好，而使其活性度降低。因此，购买了煅烧不完全的石灰石，其使用率降低，不能满足生产需要。

1.2分析结果高于实际结果

但为什么会出现检验结果高的情况呢，石灰是由石灰石煅烧而成，由于煅烧不完全，石灰石中的主要成分CaCO3没有大量转化成CaO。在对石灰中有效氧化钙的测定，本厂和仲裁机构都使用EDTA法测定石灰中有效氧化钙。即：样品经盐酸(1+1)分解，加入三乙醇胺掩蔽干扰物质，控制PH为12，加入钙试剂，以EDTA为标准溶液进行滴定，以消耗标准溶液的量计算出氧化钙的含量。该方法在对煅烧完全的石灰进行分析时，能够准确测定其氧化钙的含量。但煅烧不完全的石灰中含有除氧化钙以外的含钙物质，当样品用酸分解后，碳酸钙也被溶解，使测定值偏高，因此，出现了实际使用活性低于测定活性。

CaO活性的测定装置及方法

CaO活性的测定装置及方法

1 CaO活性的测定

表1 NID活性测试所需仪器

仪器或试剂名称 规格或纯度要求 数量 单位

精密定时电动搅拌器 JJ-1 1 台

架盘药物天平 JYT-5（500g，0.5g) 1 台

水银温度计 量程100℃，分度值1℃ 1 个

保温反应器 1 台

烧杯 500 ml 2 个

烧杯 1000 ml 1 个

量筒 500 ml 1 个

铁架台及固定装置 1 套

聚四氟乙烯搅拌棒 1 个

① 铁架台

② 温度计

③ 搅拌器

④ 加灰口

⑤ 绝热反应器

⑥ 搅拌棒

⑦ 控制器

图1 生石灰活性测量装置简图

[试验程序]

第一步：调水温。用冷热去离子水，兑成25℃。立即用量筒称量400mL，倒入保温反应器中。此温度即为零点温度（误差在±0.5℃之间）。

第二步：用四分法称量100 g的生石灰。

第三步：迅速向保温反应器中加入样品，同时开动搅拌器并开始计时。搅拌速率设定为400rpm。

第四步：每隔30秒读温度数据，直到连续三个数据的温差小于0.5℃为止。

第五步：将数据输入计算机，绘制曲线，分析数据。

注意事项：

（1）生石灰纷由于粒度较小，因此秤量过程动作要快捷，即秤即用。以防止样品吸潮，影响测量结果。

（2）搅拌过程中，反应器要保持平稳。

① ③

② ④

⑤

⑥

⑦

活性石灰生产工艺

活性石灰生产工艺

活性石灰生产工艺

活性石灰是一种广泛应用于环境保护、建筑材料、冶金等行业的重要原料。其生产工艺主要包括石灰石烧煅、石灰石破碎、石灰石干燥和石灰石水化等步骤。

首先是石灰石烧煅。石灰石烧煅是将石灰石经过高温下分解产生活性钙氧化物的过程。石灰石以小块、砂或石子的形式输入到石灰窑中，并在窑中进行加热。加热过程中，石灰石中的碳酸钙逐渐分解为活性钙氧化物。这一步骤通常需要将石灰石加热至1000℃左右。石灰窑内加热方式有多种，包括旋转窑、立式窑、水膜窑等。

接下来是石灰石破碎。经过烧煅后的石灰石会形成块状，需要经过破碎处理，以便更好地应用。石灰石破碎通常采用颚式破碎机或冲击破碎机进行。破碎后的石灰石颗粒尺寸较小，便于后续步骤进行加工。

然后是石灰石干燥。石灰石中含有一定含水量，需要通过干燥去除水分，以便更好地进行水化反应。石灰石干燥通常采用回转干燥机或煤气干燥机进行。通过高温下的干燥过程，石灰石中的水分可以被蒸发掉，从而得到较低含水量的干燥石灰石。

最后是石灰石水化。将烧煅后的石灰石与适量的水进行反应，生成活性钙氢氧化物。这一步骤通常在适宜的温度和压力条件下进行，以促进水化反应的进行。水化过程会释放大量热量，石灰石会逐渐转变为水化石灰。水化过程中，水将与石灰反应，产生石灰水浆，这是一种胶状物质，可以应用于多个行业。

综上所述，活性石灰的生产工艺包括石灰石烧煅、石灰石破碎、石灰石干燥和石灰石水化等步骤。这些步骤的顺序和具体实施方式可以根据不同的工艺要求和生产场所的特点进行调整。通过这些步骤的合理组合，可以生产出高质量的活性石灰，满足不同行业对该产品的需求。

活性石灰生产手册

活性石灰生产手册

活性石灰生产手册

第一章 煅烧理论

第一节 石灰煅烧概论

一、石灰概述

以主要成份为碳酸钙CaCO3石灰石为主要原料，经过适当温度的煅烧所得到的一种气硬性胶凝材料，其主要成份为氧化钙（CaO），此种材料就叫做生石灰。 1、生石灰的主要性质

⑴ 颜色：白色，随着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，主要是铁元素很等着的色。有时也呈暗灰色、浅黄色。生石灰常常比原来的石灰石白。

⑵ 气味：稍有臭味，伴有刺激性感觉。

⑶ 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，但实际上它是由微昌粒组成的。

⑷ 空隙率：市场上销售的生石灰的空隙率随石灰石的结构，煅烧温度和时间等不同而在宽达18～48%（平均35%）的范围里变化

⑸ 比重：完全死烧了的时候为3.34～3.40。一般市场上销售的生石灰比重为3.0左右 ⑹ 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其平均值为2.0～2.2 ，堆比重为 1.1～1.7g/cm3 ⑺ 导热率：（0.0015～0.002）cal/cm3.s.℃ ⑻ 熔点、沸点：分别为2572℃和2850℃

⑼ 安息角：是将石灰自然堆放时，其斜面也水平面构成的倾斜角，大约为40～50度

2、炼钢生产对石灰的质量要求

石灰石呈碱性，是最理想的造渣原料。氧气转炉对于石灰有如下要求： ⑴ 石灰的氧化钙含量要高； ⑵ 石灰要有高的活性度； ⑶ 应有高的气孔率； ⑷

应有低的体积密度； ⑸ 石灰的比表面积要大

3、活性石灰在钢铁冶金中的重要作用 不同的炼钢方法对于石灰的活性度要求也是不一样的。平炉、电炉冶炼时间较长，有充分的时间造渣，因此对于石灰的活性度要注也不是那么严格，而氧气转炉炼钢的冶