烧结石灰中CaO总量与有效CaO含量、活性度内在关系的探讨

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烧结石灰中CaO总量与有效CaO含量、活性度内在关系的探讨王德全，李玉，张寒，葛海英，宋玉珍（莱芜钢铁集团有限公司品质保证部，山东莱芜 271104）摘要：对烧结…

王德全，李玉，张寒，葛海英，宋玉珍

（莱芜钢铁集团有限公司品质保证部，山东莱芜 271104）

摘要：对烧结石灰中有效CaO含量的测试方法进行了试验与验证，测试了烧结石灰样品中CaO总量、有效CaO含量及活性度指标，并对烧结石灰三个指标之间的内在关系进行了探讨。

关键词：烧结石灰；CaO；有效CaO；活性度

烧结石灰作为烧结生产过程中配入的主要熔剂材料，其加入量及其质量对烧结矿质量能够产生重要影响。烧结石灰的一个主要质量指标是CaO组分含量，它有两种存在形式，一种是氧化物CaO形式（以下称为有效CaO），一种是CaCO3形式。在烧结生产过程中，这两种形式的CaO表现的物理化学性质及产生的作用有相同也有不同。相同之处是两者都可以提高烧结矿的碱度，起到熔剂作用。不同之处是：有效CaO消解过程能够释放出大量的热量，从而可以提高料温，对烧结工艺是有利的；而CaCO3在烧结生产过程中需要吸收一定热量来分解，其分解产物CO2气体在烧结工序中有可能引起成品烧结矿的破碎，起着降低烧结矿粒度的付作用。

在对石灰进行质量检验时，通常分析的CaO组分含量是两种形式的合量。有时为了更为科学的指导生产操作，除了要分析CaO组分含量外，有时还要分析活性度指标或有效CaO含量。活性度是反映石灰在水中消解能力的指标，该指标对烧结矿生产具有重要指导意义，有效CaO含量则是反映石灰中以氧化物形式存在的钙含量。活性度的分析方法已经制定了国家标准，有效CaO含量的测定目前还没有标准方法，为研究石灰中CaO含量、有效CaO含量、活性度三者之间的关系，本文对蔗糖分解--EGTA容量法测定白灰中有效CaO含量的方法进行了试验，验证了方法的可靠性及分析准确性。利用该方法，对部分烧结厂老区的石灰检验样品进行了有效CaO含量的测试，并将有效CaO测试数据与CaO含量、活性度数据进行对比分析，利用统计分析方法对三者之间的内在关系进行了探讨。

1 石灰中有效CaO含量的测定

1.1 方法提要

将石灰试样用蔗糖溶解，石灰中CaO与蔗糖反应生成蔗糖钙，而CaCO3不与蔗糖反应，过滤后，滤液以EGTA标准溶液滴定，以消耗EGTA的量求得有效CaO的含量。反应的方程式为：

CaO+C11H22O11+2H2O=C11H22O11·CaO·2H20

1.2 仪器与试剂

分析纯CaCO3；磁力搅拌器；EGTA标准溶液：0.007133mol/L；KOH(20%);蔗糖;钙黄绿素；苯酚红。

1.3 分析程序

称取0.5g试样置于500mL三角瓶中，加入5g蔗糖，振荡搅拌3min,定容于500mL容量瓶中，静止，干过虑，移取50mL滤液于250mL烧杯中，加入20mLKOH溶液，搅拌，滴加2滴苯酚红指示剂，少许钙黄绿素，以EGTA标准溶液滴定至绿色荧光消失为终点。根据消耗的EGTA的体积V计算样品中的有效CaO含量。

计算公式：有效CaO(/%)=C(EGTA)×(V-V0) ×M(CaO) ／(0.5/250×50)×100

1.4 分析结果验证

1.4.1 空白值验证

为验证蔗糖是否能够溶解样品中的CaCO3，我们在空白试验时，分别称取0.1000, 0.2000,0.3000,0.4000g 纯CaCO3加入到空白试验中，按照试样的分析程序(1.3)进行测试，结果见表1。

表1 不同CaCO3加入量时的空白值

Table 1 Blank value after adding different amounts of CaCO3

纯CaCO3加入量	0	0.1000	0.2000	0.30000	0.4000	0.5000
空白滴定体积(mL)	0.10	0．50	0.50	0.60	0.75	0.90
计算空白值(%)	0.08	0.40	0.40	0.48	0.48	0.72

从表1数据看出，当空白试验加入不同量的CaCO3时，空白值的滴定体积明显增加，说明蔗糖对CaCO3微量溶解，因为白灰试样中一般都含有0.1～0.2g左右的CaCO3，因此，在样品分析扣除空白时，我们扣除0.50mL空白值。

1.4.2 分析准确性验证

因为没有石灰的标准样品，为验证分析结果的准确性、可靠度，笔者将不同量的纯CaCO3样品及石灰石标样高温灼烧后，经过称量灼烧减量来计算样品中的有效CaO理论含量，然后再与试验值对照，试验结果见表2。

试验方法：称取样品0.5000g样品放于700℃的高温炉后，缓慢升温至1050℃，灼烧1h，中间开炉门2次，冷却后迅速称量，以重量之差计算灼烧减量，灼烧后样品立即按照本文方法（1.3）测试有效CaO含量。结果见表2。

表2 有效CaO含量准确性验证数据

Table 2 Accuracy test data of effective CaO

样品名称	CaO 含量(%)	称样量	灼烧减量(%)	有效CaO理论含量	本法滴定体积(mL)	扣除空白体积	有效CaO测试值	误差
纯CaCO3	56.00	0.50	42.10	53.58	68.2；68.20	0.50	53.44	-0.14
纯CaCO3	56.00	0.40	43.80	55.75	55.60；55.65	0.50	55.60	-0.15
石灰石标样9号	48.10	0.50	42.85	48.10	60.50；60.40	0.60	47.84	-0.26

结论：从表2数据看出，本法对样品中有效CaO含量的测试值与由灼烧减量计算出的理论值基本一致，误差在0.30以内，说明分析结果是准确可靠的。

2 石灰试样CaO、有效CaO、活性度三指标的综合测定

为研究石灰试样CaO总量、有效CaO含量、活性度三指标之间的内在关系，我们抽取部分日常检验中的白灰样品，按照以下方法对三个指标进行分析，测试数据见表3。

表3 白灰试样三指标的测试

Table 3 Test data of the three Indicator of sinter lime

样品序号	CaO总量（%）	有效CaO含量	预测CaCO3含量	活性度（mL）
1号	79.67	61.8	31.91
2号	75.56	49.6	46.36
3号	85.52	74.4	19.86
4号	80.32	64.2	40.93
5号	76.10	49.84	46.89	220
6号	76.40	50.32	46.57	239
7号	74.20	45．20	51.78	198
8号	74.60	45．90	51.25	207

CaO总量的测定采用《GB3286.1—82石灰石、白云石化学分析方法 EGTA容量法测定CaO》。

活性度的测定采用《ZBQ 27002-85/冶金石灰物理检验方法/活性度的分析方法》,其中C(盐酸)=4mol/L,称样量50g。

有效CaO含量的测定采用本文所述方法。

3 石灰中CaO总量、有CaO含量、沃性度内在关系的探讨

3.1 有效CaO含量与CaO总量关系的探讨

从表3数据看出，白灰中有效CaO含量随CaO总量的增加而增加，且有效CaO含量增加程度大约是CaO总量增加的2～3倍。从白灰煅烧理论上分析，这是由于在石灰石煅烧过程中，石灰石中每有1%CaCO3高温分解，就能释放出0.44%的CO2气体，有效CaO含量就会月增加0.56%/(1%－0.44%)，CaO品位就会由于白灰质量的减少而增加，增加比例约2:1。实际测试数据与理论分析基本吻合。

3.2 活性度指标与有效CaO含量关系的探讨

从表3数据及回归分析数据看出，活性度指标与有效CaO含量基本呈现正比例管理。从活性度的分析方法原理分析，活性度测试时，消耗盐酸体积的高低取决于白灰中能够在水中发生消解反应生成Ca(OH)2的CaO含量，该部分CaO是有效CaO，如果我们将活性度指标数据根据反应方程式换算成CaO含量，其结果与本法测试的有效CaO含量基本一致，说明活性度与有效CaO含量两个指标反映的物理化学性能基本一致。因此，笔者认为只要准确测定其中的一个指标就能够更科学的指导科学生产。

3.3 结论与建议

从以上分析看出，白灰的活性度的高低与CaO含量也呈现线性递增关系，CaO含量增加，活性度指标相应增加，且相对增加量更大。在白灰的质量检验工作中，建议对白灰的有效CaO含量或活性度数据进行更多测试，为生产工艺控制提供更科学的指导依据。在烧结矿生产工艺控制中，目前主要参考白灰的CaO含量指标，建议下一步应深入研究白灰的活性度及有效CaO含量对烧结矿粒度及强度的影响，不断提高烧结矿质量。

烧结石灰中CaO总量与有效CaO含量、活性度内在关系的探讨

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