·1692 工程科学学报，第38卷，第12期 表2五种生石灰与Ca0试剂的消化放热量 2.5 -Ca0 Table 2 Hydration heat of five types of lime and the Cao reagent 小g1 2.0 44B --C A B D CaO试剂 --D 913.92565.90884.85782.71734.381153.99 1.5 图7为生石灰的Ca0含量与消化放热总量的关 1.0 系.可以发现生石灰的Ca0含量上升，消化放热总量 也随之增加，两者呈正相关关系.因此，提高生石灰的 0.5 Ca0含量，可以提高生石灰的消化放热总量. 1200 10 20 30 40 50 60 时间/min 1000 R=0.92958 图8五种生石灰与Ca0试剂的消化放热曲线 Fig.8 Hydration curves of the Cao regent and five types of lime 800 ■ 100 ☑10mim 20 mit 600 ■ 80 400 60 20 75 80 85 90 95 100 40 生石灰的Ca0质量分数/% 图7生石灰的消化放热总量与其Ca0含量的关系 Fig.7 Relationship between the hydration heat of lime and the Cao content B D 试样 然而，在烧结过程中，一次、二次混合制粒的时间 图9生石灰消化比例随时间的变化 有限，通常在10min以下，因此相对于消化放热总量， Fig.9 Change in hydration ratio of lime with time 研究生石灰的消化速率对提高烧结制粒效果具有更重 要的意义.图8为Ca0试剂与五种（小于180目）生石 速率最高，前10min中消化比例达到67%，后20min 灰试样消化放热曲线。由图可知，五种生石灰完全消 消化速率逐渐降低.在选取的五种石灰中，A石灰前 化的时间均在60min以上，其消化放热速率亦存在很 10min的消化比例最高，达到55%，后期消化速率逐渐 大差异，且均显著低于Ca0试剂.具体而言，Ca0试剂 降低.B石灰在l0min时的消化比例达到约40%，后 的最大消化放热热流值在2.90min达到最大，A石灰 期亦逐渐下降.相比而言，C、D和E三种石灰前10 的消化放热热流值在3.96min达到最大，其后依次为 min的消化比例较低，均在30%以下，l0~20min的消 B、E、C和D. 化比例增加，20~30min的消化比例亦明显高于A、B 考虑到生石灰对整个烧结过程的影响，截取前30 石灰.在烧结工艺中，生石灰主要作用之一是强化制 min内的消化比例进行分析.将不同时间段的热流值 粒，而烧结一混、二混的时间通常在10min以内，不采 对时间积分，与总放热量相比，可以计算出各种石灰在 用生石灰预先消化的情况下，生石灰前l0min的消化 不同时间内的消化比例R,其计算公式如下所示，结果 速率高，之后消化速率快速下降，可以有效地起到强化 如图9所示 制粒，并防止制好的准颗粒由于生石灰继续快速消化 而被破坏.前期研究表明，生石灰前l0min的消化比 例与烧结制粒的效果以及烧结利用系数成正相关关 R= (1) H 系.由此可知，相对其他生石灰，A、B生石灰的消 式中：R为生石灰的消化比例：中为生石灰的消化热 化性能对烧结制粒更有利 流，W·g;t为消化时间，min;H,为生石灰的总消化放 图10为五种生石灰的微观形貌.A、B石灰的晶 热量，J·g1 粒比较细小，为初生晶体呈蜂窝状排列，是比较典型的 由图9可知，不同生石灰的消化比例随时间变化 轻烧石灰组织.C石灰Ca0含量居中，其微观组织中 有很大差异.消化开始后30min内，Ca0试剂的消化 有明显的烧结状态，并有白色的小颗粒析出，其含有较工程科学学报，第 38 卷，第 12 期 表 2 五种生石灰与 CaO 试剂的消化放热量 Table 2 Hydration heat of five types of lime and the CaO reagent J·g － 1 A B C D E CaO 试剂 913. 92 565. 90 884. 85 782. 71 734. 38 1153. 99 图 7 为生石灰的 CaO 含量与消化放热总量的关 系． 可以发现生石灰的 CaO 含量上升，消化放热总量 也随之增加，两者呈正相关关系． 因此，提高生石灰的 CaO 含量，可以提高生石灰的消化放热总量． 图 7 生石灰的消化放热总量与其 CaO 含量的关系 Fig． 7 Ｒelationship between the hydration heat of lime and the CaO content 然而，在烧结过程中，一次、二次混合制粒的时间 有限，通常在 10 min 以下，因此相对于消化放热总量， 研究生石灰的消化速率对提高烧结制粒效果具有更重 要的意义． 图 8 为 CaO 试剂与五种( 小于 180 目) 生石 灰试样消化放热曲线． 由图可知，五种生石灰完全消 化的时间均在 60 min 以上，其消化放热速率亦存在很 大差异，且均显著低于 CaO 试剂． 具体而言，CaO 试剂 的最大消化放热热流值在 2. 90 min 达到最大，A 石灰 的消化放热热流值在 3. 96 min 达到最大，其后依次为 B、E、C 和 D． 考虑到生石灰对整个烧结过程的影响，截取前 30 min 内的消化比例进行分析． 将不同时间段的热流值 对时间积分，与总放热量相比，可以计算出各种石灰在 不同时间内的消化比例 Ｒ，其计算公式如下所示，结果 如图 9 所示． Ｒ = ∫ t 0 φdt Ht ． ( 1) 式中: Ｒ 为生石灰的消化比例; Φ 为生石灰的消化热 流，W·g － 1 ; t 为消化时间，min; Ht为生石灰的总消化放 热量，J·g － 1 ． 由图 9 可知，不同生石灰的消化比例随时间变化 有很大差异． 消化开始后 30 min 内，CaO 试剂的消化 图 8 五种生石灰与 CaO 试剂的消化放热曲线 Fig． 8 Hydration curves of the CaO regent and five types of lime 图 9 生石灰消化比例随时间的变化 Fig． 9 Change in hydration ratio of lime with time 速率最高，前 10 min 中消化比例达到 67% ，后 20 min 消化速率逐渐降低． 在选取的五种石灰中，A 石灰前 10 min 的消化比例最高，达到 55% ，后期消化速率逐渐 降低． B 石灰在 10 min 时的消化比例达到约 40% ，后 期亦逐渐下降． 相比而言，C、D 和 E 三种石灰前 10 min 的消化比例较低，均在 30% 以下，10 ～ 20 min 的消 化比例增加，20 ～ 30 min 的消化比例亦明显高于 A、B 石灰． 在烧结工艺中，生石灰主要作用之一是强化制 粒，而烧结一混、二混的时间通常在 10 min 以内，不采 用生石灰预先消化的情况下，生石灰前 10 min 的消化 速率高，之后消化速率快速下降，可以有效地起到强化 制粒，并防止制好的准颗粒由于生石灰继续快速消化 而被破坏． 前期研究表明，生石灰前 10 min 的消化比 例与烧结制粒的效果以及烧结利用系数成正相关关 系［15］． 由此可知，相对其他生石灰，A、B 生石灰的消 化性能对烧结制粒更有利． 图 10 为五种生石灰的微观形貌． A、B 石灰的晶 粒比较细小，为初生晶体呈蜂窝状排列，是比较典型的 轻烧石灰组织． C 石灰 CaO 含量居中，其微观组织中 有明显的烧结状态，并有白色的小颗粒析出，其含有较 ·1692·