石灰石的粒度

   根據 Boynton的研究結果，從大粒徑石灰石中釋放出CO2，因從結晶格子 內部排出氣體，故必需有高的溫度產生高的CO2 壓力。實際上，粒徑超過 150mm的石灰石煅燒是非常困難的，而且這樣的高溫煅燒（1250~1350℃），會使石灰石表面過燒，收縮產生裂紋，在有雜質（SiO2、Al2O3）存在的時候還引 起渣化現象，CO2分離不完全，形成為生燒比例大的生灰。在煅燒粒度范圍很 寬的石灰石時也會發生同樣的情況，即若瞄準小粒度石灰石煅燒，大粒度生燒 的就多，反之，若瞄準大粒度的煅燒，小粒度的就過燒。

   另外，Azbe認為，在一定溫度下煅燒時間與石灰石厚度的平方成正比，80mm 石塊與40mm 的石塊相比，前者需要4倍于后者的煅燒時間。

   還有，據村上和Wuhrer與Radermacher 給出的公式，石灰石熱分解所需要 的時間也因石灰石粒度的差別而受到很大影響，該時間與粒度的（2~3）次方 成正比，而且隨氣氛溫度而變化。一般認為，許多實際的石灰煅燒爐用的石灰 石最大粒徑與最小粒徑之比，都處在（2~3）：1 的范圍之內。即對豎爐和回轉 窯煅燒用的石灰石粒徑來說，可從前者大致用的 20~100mm，后者大致用的 10~50mm的粒度的范圍內，按上述的（2~3）：1來選定。例如：豎爐選20~60mm或40~90mm，回轉窯選10~30mm，但對流化床煅燒爐而言，一般取0.2~5mm，氣體煅燒爐則取0~0.2mm。

第二節 石灰原料的市場標準

通常，作為產品交貨的生石灰和消石灰，在企業中按不同用途規定有相應 的質量標準。其質量標準，既有出自原料石灰石的，也有來源于燃料的（例如 殘留 S%），還有出自煅燒條件的（例如活性度等）。

    因而，石灰燒成品的品質受原料、燃料和煅燒條件所左右。 特別是在質量標準方面，原料石灰石中所含雜質成為在石灰燒成過程中 的問題，這些雜質既不升華也不揮發，大部分要被濃縮到大約1.8~2.0倍，對 此必須予以充分注意。這在原料石灰石的選擇上是至關重要的。 

    如表1-3 所示，作為生石灰和消石灰原料的石灰石來考慮，按市場要求 的質量標準，沒有一項與原料石灰石無關。

第三節 正確判斷原料石灰石

從煅燒技術角度看，判斷原料石灰石即燒成石灰用的原料是否合適，往往 是很困難的，這是因為分界線附近非常確切的數值難以確定經過如下這一系 列的試驗再進行判斷是很重要的： 

（1）與當作標準的原料石灰石相對照進行比較試驗； 

（2）反復進行多次試驗； 

（3）不僅做一種試驗，而且化學分析、磨損試驗、結晶組織試驗、煅燒試驗 等都要進行，而后再做綜合判斷。

另外，即使是同樣的試驗裝置和方法，也常因少許差別而使試驗數據產生 大幅度差異。

一、化學分析試驗

給定的原料石灰石務必首先對所有成分進行化學分析。全分析的項目 是：CaO、灼燒減量、SiO2、Al2O3、Fe2O3、Na2O、K2O、P、S 等。 雜質較多與較少的石灰石的成分分析結果舉例如表1-4。

一般說來，易對石灰煅燒工藝造成困難的雜質是SiO2、Al2O3、Fe2O3、Na2O、K2O 等，雖然作為技術性障礙的定量數據難以提出來，但如前面所述，含SiO2、Al2O3、Fe2O3的總量大于4~5%，或含Na2O、K2O的總量大于0.1~0.2%的石灰石， 有形成各種低熔合物的可能性，對煅燒生產會產生相當大的障礙，所以需要進 行煅燒試驗等嚴格測試，判斷也一定要慎重。

二、磨損試驗

在測試原料石灰石和燒成之石灰的物理強度和耐磨性方面，磨損試驗是 很必要的試驗。這種試驗沒有統一的方法和裝置，常用的是有關土木工程方 面的德瓦爾試驗機、洛杉磯試驗機和在實驗室用于試樣粉碎的罐磨機。 因而，關于試驗結果的定量性見解因試驗方法不同而不同。在一般情況 下，試驗者把以往已經測試過能夠確信的試樣作為“標準樣品”，通過和它進行 對比測試，來說明耐磨性強弱。通常，不僅進行原料石灰石的磨損試驗，而且 還要進一步對用該石灰石燒成的石灰進行磨損試驗。

三、結晶組織的觀察試驗

這種試驗因為是靠人的視力來確認的，所以因人而異。 觀察方法有：A 僅用肉眼觀察；B 用放大鏡觀察；C 用偏光顯微鏡觀察； D 用電子顯微鏡觀察等幾種方法。 

       用 A 和 B方法雖能確認大的孔洞、大的結晶及雜質等東西造成的色彩， 但 100μm以下的粒子就分辨不出來。10μm以下的晶粒用方法C不可靠，用方 法 D 是理想的。

       鏡下的觀察事項有： 

       1、晶粒在整體上處于什么位置？ 

       2、 晶粒外的基體如何，有無化石？有無雜質？

       3、 晶粒發達嗎？有劈面嗎？ 

       4、 晶粒尺寸大約多大？ 

       5、 晶粒尺寸分布在多少微米μm范圍？

       6、 是否有方解石脈和裂紋？ 

一般認為，粗大的晶粒構成的石灰石因晶粒間結合緊密而吸收熱膨脹的 能力小，煅燒過程中容易發生破碎和粉化，引起通氣阻力增大，成品率下降。 一般說來，燒石灰用的石灰石的晶粒在10μm 左右及其以下的居多。燒石灰用 原料石灰石的晶粒界限不能簡單地論述，有人認為100μm 以上的晶粒為主的 石灰石值得懷疑。根據爐子的種類不同，晶粒到幾十個μm程度的石灰石似 乎還是可用的。

四、煅燒試驗

煅燒試驗的規模大的可以在實際生產設備或接近于生產設備上進行，小 的也可在實驗室進行試驗測試，如果在附近有實驗用的或與實際生產設備同 型式的試驗用的石灰煅燒爐，并且能夠簡易地運裝原料石灰石，那么用這種設 備進行煅燒試驗就最為理想。 煅燒試驗的加熱爐也有燃燒式的，但一般是用電爐（馬弗爐等），被試驗的 原料石灰石的數量很少，多在 1kg以下并檢驗 ,A.破碎和粉化率；B.有無裂 紋；C .分解速度；D. 收縮率的大小；E.比重等項目。

    下舉熱分解特性試驗例子。將大約 10g石灰石裝入 30x30x100的不銹鋼小舟中，吊在保持設定的加熱氣氛的碎矸石制作的反應管內，將試樣插入 時刻作為反應開始時刻，測定重量變化與反應時間的關系。預先計算出根據 化學成分當完全分解時對應的減少量，并將該重量設定為W。把各時刻的自 初始重量算起的減少量定為△W,將△W/W 作為相當于分解程度的數值，再 對應于各個時刻描繪出曲線圖（分解速度）。在1000℃、1100℃、1200℃加熱溫 度下試驗的結果示于圖1-2。如后面解釋的那樣，即使是同一地區的石灰 石，分解速度也會因其種類的不同而有所不同。但是，在這個具體例子的情況 下，當分解溫度升高時，其間的差異變小。

      當然還有必要進一步就燒成的石灰進行下列性能測定：A. 化學成分分析試驗；B. 活性度試驗；C.磨損試驗。

第四節 生石灰的物理性質

顏色：白色，隨化學純度不同而亮度不同，最純的石灰最白，低純度和生燒 的石灰其亮度低，其顏色是由雜質，主要是由鐵元素等著的色。有時也呈現灰 色、淺黃色或黃色。生石灰常常比原來的石灰石白。 氣味：稍有臭味，伴有刺激性感覺。 組織：生石灰全部是結晶質，結晶的大小與排列依生石灰的不同而顯著不 同，其中，有看起來像無定形的東西，但實際上它是由微晶組成的。 

    結晶構造：由X光衍射分析得知，純 CaO 是如圖1-3( 所示的等軸晶系結 晶結構，六面體的棱長為4.797Å。MgO也有與其相同的結晶結構，點陣常數為4.797Å。

    空隙率：市場上銷售的生石灰的空隙率隨石灰石的結構、煅燒溫度和時間 等的不同而在寬達 18~48%（平均為 35%）的范圍里變化。 

    比重：純CaO的比重為3.34，但這是假定空隙率為零時的數值，在實際生 產中該值是不能達到的，完全死燒了的時候為了 3.34~3.40。一般市場上銷 售的生石灰比重為 3.0 左右。 

     假比重：在 1.6~2.8 的寬范圍變動，一般市場上銷售的生石灰基平均值 為2.0~2.2。

容重：除比重外，還隨塊度、粒度分布不同而變化，粒狀石灰在 768~1120Kg/m³之間，平均為800~960Kg/m³，塊狀的約低 10%，粉碎過的高 12~15%（粒度范圍越窄時，容重越?。?nbsp;

    硬度：普通的生石灰莫氏硬度為2~3，硬燒者為 4~5。 

    膨脹系數：有報告說，其值為145x10^7。 

    電阻：15℃時為71x10^-7Ω/cm，1466℃時降為 91Ω/cm，在氮氣中比這更 低。 

     折射率：純 CaO 為 1.837，市售石灰為1.7~1.82。 

    發光：是一種熱輻射的發光現象，也被稱為冷光。石灰在 900℃以上產生這種發光現象。 

    導熱率：（0.0015~0.002）cal/cm³。 

    熔點：CaO為2572℃  Mg'O為2800℃。 

    沸點：CaO為2850℃  Mg'O為3600℃。

    比熱：如圖 1-4所示。

安息角：是在將粉塊體堆積起來自然放置時，其斜面與水平構成的傾斜 角，不同的生石灰安息角不同，大致為 40~50度。