1、什么是石灰
石灰是一种以氧化钙（CaO）为主要成分的气硬性无机胶凝材料，用石灰石、白云石、贝壳等碳酸钙含量高的原料，经900~1100℃高温煅烧而成。石灰具有可塑性好、保水性好、吸湿性好、凝结硬化慢、强度低、耐水性差、体积收缩大等性质。
2、什么是活性石灰
冶金石灰一级以上（即活性度在300ml以上）称为活性石灰。本文主要探讨的是冶金行业用的活性石灰，这种活性石灰通过先进窑型（回转窑）煅烧出的活性石灰有以下主要性能特点：
（1）体积密度小：1.5g/cm3~1.7g/cm3
（2）气孔率高：50%
（3）比表面积大：1.5m2/kg~2.0m2/kg
（4）矿物结晶小：0.1um~0.3um
（5）活性度高：≥300ml
（6）残余CO2含量低：≤2%
3、生石灰与熟石灰的区别
石灰有生石灰和熟石灰之分。
生石灰的主要成分是氧化钙(CaO)，将碳酸钙(CaCO₃)含量高的石灰岩在通风的石灰窑中锻烧至900℃以上即得。是有吸水性，可用作干燥剂，我国民间常用以防止杂物回潮。
生石灰(CaO)与水反应生成氢氧化钙（Ca(OH)2）的过程，称为石灰的熟化或消化，与水反应(同时放出大量的热)，或吸收潮湿空气中的水分，即成熟石灰，又称氢氧化钙（主要成分为Ca(OH)2），又称'消石灰'。
4、石灰的用途
石灰是钢铁、塑料两大基材的重要辅料及基本原料，在工业废水处理、垃圾焚烧、烟气脱硫等环保领域有着巨大的市场前景，作为性价比最高的碱性氧化物及其高钙特性，石灰还广泛应用于高速公路、高铁、建筑业、工业（有色金属、造纸、制糖、食品、医药、建材制品）农业等领域，是重要的基础原材料。
生石灰主要用于冶金、农药、医药、干燥剂、制革领域；而熟石灰也叫氢氧化钙（Ca(OH)2），可用于生产轻质碳酸钙，建筑材料及环氧氯丙烷、环氧丙烷，漂白粉、漂粉精、消毒剂、止酸剂、收敛剂、硬水软化剂、土壤酸性防止剂、脱毛剂、缓冲剂、中和剂、固化剂、杀菌剂等。
活性石灰主要作为炼钢用“造渣剂”，也广泛应用于湿法烟气脱硫、酸性工业废水处理等环保领域，以及轻质碳酸钙、电石、烧结法氧化铝等化工生产过程。
本文主要介绍用于冶金行业的活性石灰生产工艺、行业现状及发展趋势。
5、冶金石灰生产工艺
5.1 我国冶金石灰生产技术发展概况
冶金石灰是钢铁冶炼的重要辅料，对优化冶炼具有积极的作用。我国冶金石灰生产工艺及设备的研发起步于二十世纪七十年代。1976年为了配合武钢1700轧机的建设和硅钢生产需要，原国家冶金部从西德引进了一套日产600吨带竖式预热器和竖式冷却器的活性石灰回转窑系统主机设备；1980年上海宝钢一期工程石灰项目从日本引进两套日产600吨带链篦预热机和篦式冷却机的石灰回转窑系统（即立波尔设备系统）成套设备。1984年太钢、唐钢和杭钢引进瑞士麦尔兹公司日产150~300吨的双膛竖窑设备。1988年首钢引进德国贝肯巴赫公司的套筒窑技术。1996年结合上海宝钢三期石灰工程建设，从美国KVS公司引进一套日产600吨带竖式预热器和竖式冷却器的石灰回转窑设备。
5.2 冶金石灰回转窑煅烧生产工艺
目前，国内冶金石灰，即活性石灰的煅烧设备主要采用的是回转窑、麦尔兹窑、套筒窑和双膛窑等几种窑型和技术，其中回转窑采用的较多一些，回转窑煅烧技术主要有着以下特点：
（1）窑尾加装了竖式预热器，使窑尾的烟气余热直接传导给了石灰石，烟气温度可降至235℃以下，有效地回收了尾气排放所带走的热量，同时也为后续除尘减少了负荷。
（2）窑头出料冷却采用竖式冷却器替代原来的冷却筒，避免了石灰的显热散失。从窑头落下的炽热石灰，通过与鼓入的二次风换热，石灰得以冷却，空气吸收热量温度升高后进入回转窑助燃。
（3）冷却器和窑头采用一体化竖式设计，占地面积小，密封性好，避免了热废气无组织排放。
（4）助燃风分为一次风和二次风。一次风直接参与燃烧，二次风为冷却风。一次风和二次风分别由单独的风机供给。此设计二次风温可升至600℃以上，作为助燃空气，为节约燃料提供了有利条件。
（5）环保措施完善。煅烧窑尾采用脉冲袋式除尘器除尘，满足国家排放标准。在竖式冷却机落料点也采用了袋式除尘器进行除尘处理。
（6）自动化水平高。煅烧系统设备生产操作的调节、控制和报警采用PLC集中控制，并设有各控制点的画面显示及必要的联锁监控，对生产过程中所采用的操作参数进行自动记录，并随时打印。
回转窑煅烧活性石灰是目前应用较多的生产工艺，相对于其它石灰生产窑型和工艺，石灰石回转窑煅烧主要存在占地面积大、粉灰多、窑衬寿命短、热耗高等缺点。
5.2.2冶金石灰回转窑煅烧生产工艺流程
本文以年产40万吨活性石灰生产线为例，介绍冶金石灰回转窑煅烧生产工艺流程及相关技术参数。
（1）原材料进厂
生产石灰所用原料主要是石灰石，采用汽车运输进厂，经过汽车衡计量后存入密闭式的原料堆棚中进行储存。进厂石灰石粒度在20-50mm。
（2）原料制备及供料
来自原料堆棚的合格石灰石（20-50mm），用铲车送入受料坑，每条生产线分别经一台NE型斗式提升机提升入一台TD75型皮带输送机各自送入每台预热器顶部料仓。提升输送系统具有占地面积小、投资低、扬尘少等优点，运行安全可靠，控制简易。
（3）石灰石煅烧系统
单套石灰石煅烧系统是由一台ф10.5×4.5m竖式预热器，ф4.2×60m回转窑及4.2×4.2×8.9m竖式冷却器组成，产量600t/d，设计热耗4600kJ/kg。物料由预热器顶部料仓经下料溜管导入预热器本体内，同时由回转窑传入的高温烟气将物料预热至900℃以上，使石灰石发生部分分解，再由12个液压推杆依次推入回转窑尾部，经回转窑高温煅烧后卸入冷却器内，通过风机吹入的冷风冷却，将物料冷却至100℃以下排出冷却器。冷却器吹入的空气吸热后作为二次空气进入回转窑。
竖式预热器的主要作用是把上部送来的石灰石物料送到预热器本体，同时利用回转窑内煅烧后排放出的高温烟气(～1150℃)，在预热器内将物料均匀地预热到约900℃，然后再由液压推杆推入回转窑内进行煅烧。这样的煅烧工艺不仅使石灰石在窑内煅烧时间大大缩短，也能充分利用余热，获得较高活性度的石灰。
供料小仓中的石灰石进入预热器后，经1000～1100℃的窑尾废气均匀地预热到900℃左右。废气通过预热器上部的12个排气孔汇集在—起进入窑尾废气处理系统。已经部分分解的石灰石经预热器上的液压推杆推动进入加料室，加料室主要包括溜管、加料室主体、加料皿等，其作用是将预热后的物料导入回转窑内进行煅烧。
（4）成品输送、筛分及储存
正常投产后，成品石灰中≥5㎜的块状石灰产量占2/3，≤5㎜的粉状石灰产量占1/3。
两条生产线由各自的冷却器卸出，经共有的一台连续链斗式输送机送入库侧一台NE垂直斗式提升机，提升至库顶后进入一台往复式振动筛进行筛选，筛上料（≥5㎜）的块状石灰经皮带机分别送入三座φ10×25m块料库储存，每库储量1700吨，仓下设块状物料汽车散装机，通过汽车送至用灰点；筛下料（≤5㎜）的粉状石灰经过振动筛直接入一座φ10×25m粉料库储存，储量1700吨，仓下设粉状物料汽车散装机，通过汽车送至用灰点。
生产线共建设四座储存库，在每个库顶分别设置一台气箱脉冲袋式收尘器，收集各个扬尘点的粉尘进行净化处理，保证工作环境的清洁，排放的粉尘浓度达到国家环保要求。
（5）煅烧系统废气处理
回转窑燃烧产生的高温烟气，在预热器内与石灰石进行热交换后，温度降至～240℃，经多管冷却器冷却进行冷却后，烟气温度进一步降至200℃以下，进入袋式除尘器，除尘后经排风机、烟囱排入大气。排出气体的含尘浓度小于30mg/m3。
6、石灰产业发展现状与趋势
石灰产业的发展主要受原材料、生产技术及装备、产品市场等方面的影响。
从原材料看，我国生产石灰的原材料石灰石矿产资源丰富，分布广泛，除上海市以外，各省、直辖市、自治区都有分布，全国石灰岩分布面积达43.8万平方千米（未包括西藏和台湾），约占国土面积的1/20，根据预测，石灰石矿产资源总量约为12~13万亿吨。由于石灰石矿产分布广，石灰生产在我国起步也较早，最早生产石灰采用的是土立窑，随着技术的不断发展，我国石灰生产技术目前基本趋于成熟。
从石灰的应用方面看，目前石灰绝大部分还是用于冶金、化工和建材行业，在其他领域的使用也仍处于开发和增长阶段，比如在环保行业的污水处理、除尘、脱硫、脱硝，在农业中作为土壤改良剂，在食品行业作为干燥剂等，随着行业向精细化、多元化和专业化方向的发展，石灰产品的应用领域将更加广阔，有利于拉动行业需求。尤其是随着人们环保意识的增强，石灰在环保行业应用市场前景广阔。
石灰是钢铁生产过程不可或缺的辅助原料，据统计2018年我国冶金石灰消耗量达1.1亿吨，目前炼钢行业采用高端活性石灰产品，随着我国对冶金行业产业结构的调整，冶炼工艺技术的不断提高，冶金行业对活性石灰的质量要求也随之提高，低端冶金石灰已不能满足需求。由于受资源的限制和对冶金石灰的作用认识不够，我国的一些钢铁行业特别是小型钢铁企业仍使用低端石灰作为冶炼原料，导致高污染和低利用率，在国家产业结构调整的背景下，未来我国对高品质石灰的需求量将更为巨大。
从技术层面看，目前石灰生产采用较多的是回转窑、麦尔兹窑、套筒窑和双膛窑等技术，综合来看，国内石灰产业未来发展趋势如下：
（1）生产规模逐渐向大型化发展。随着钢铁企业向特大型集团化生产发展，石灰产业也将逐步淘汰现有技术落后、能耗高、产能规模小的生产线，朝着大型化方向发展。目前石灰单条生产线最大生产规模可达到1500吨/天。石灰产业大型化发展对于节能降耗、技术升级、资源综合利用、规范行业发展等，都将有着明显的效果。
（2）向资源综合利用与循环经济方向发展。石灰石是生产石灰的原材料，如何充分利用不同品质的石灰石，科学选用窑型，尽可能的提高石灰石的利用率，将是未来石灰产业发展需要研究的课题。另外，充分利用余热，降低石灰生产热耗，打造循环产业链，也是石灰产业的发展方向。
（3）向精细化方向发展。除了不断提升石灰煅烧技术，还要在燃烧技术、内衬结构、耐火材料、节能电机等方面进行升级，同时，需要在生产管理精细化方面下功夫，实施精细化操作、达到稳定生产、节能降耗的目的。
（4）不断提高生产环保措施，实现洁净化生产。石灰产业要将烟气净化、降低碳排放、氮氧化物等有害气体排放作为今后技术升级的课题，尽量减少生产过程中的噪声和粉尘污染，降低窑体表面温度，减少热损失，打造资源节约型、环境友好型的产业。
（5）向生产智能化方向发展。近年来，石灰生产逐渐实现了PLC控制和CRT监控，生产自动化有了很大的提升，今后将不断优化自动化生产技术，研发生产管理智能化系统，实现石灰生产智能化。
7、结束语
在新形势下，冶金石灰产业必须面对节能降耗、碳排放的挑战，只有依靠技术进步，讲求经济实效，坚定的走优质、高效、节能、低碳的可持续发展道路，才能引领冶金石灰行业的不断进步和健康发展。
（资料来源：泥人君 作者：杨继林）
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