石灰石特性在石灰石—石膏法脱硫工艺中,石灰石的选择是非常重要的一个环节,它关系到运行成本,系统运行性能和可靠性。石灰石的反应活性、可用镁含量、硬度、粒度、结晶形态以及脱硫浆液的化学性质均是影响石灰石溶解的重要因素。在决定选用何种石灰石前,应对候选石灰石进行实验室分析或现场验证,以确定其反应活性及可用镁含量。 一、石灰石物化性质 1.石灰石的种类 石灰石是由碳酸钙所组成的沉积岩,主要矿物是方解石,并含有白云石、硅质、含铁矿物质和黏土物质。山于碳酸钙随着时间的变迁发生重结晶,依重结晶过程进行的条件可生成晶体分散度不一的岩石,具有微品或粗晶结构,例如,大理石是粗晶结构,白垩是最细散晶体结构。形成时间愈久,石灰石愈致密而坚硬;形成时间愈短,结构愈松软。因此,石灰石的化学成分、矿物组成及物理性质变动极大。 石灰石可分为高钙石灰石(CaCO3的含量大于95%)、镁石灰石(CaCO3:80%~90%;MgCO3:5%~15%)和白云石(CaCO3:50%~80%;MgCOa3:15%~45%)。 2.石灰石物理性质 石灰石的物理特性包括可磨性、堆积密度、吸水率等。一般其密度为(1.9~2.8)x103kg/m3,平均比热容为0.59kJ/(kg?℃)。CaCO3在50℃时溶解度为0.038kg/m3,吸水率为O.6%~16.6%。 (1)石灰石的组分 石灰石的主要成分为CaC03,最常见的杂质为MgCO3、SiO2、A1203、Fe2O3。在FGD系统运行条件下,部分MgCO3可溶解,而绝大多数的金属氧化物即使在强酸中也不溶解,通常称为惰性物质。石灰石中的MgCO3主要以两种形式存在:纯MgCO3和白云石(CaCO3?MgCO3)。纯MgC03在FGD系统中可溶解,溶解的MgCO3可提高SO2吸收效率,但Mg2浓度过高将影响副产物的沉淀和脱水性能。白云石中在FGD系统中基本上不溶解,其含量增加将增加石灰石的消耗,降低石膏的纯度,同时它还会阻碍活性石灰石的溶解。结果,石灰石含白云石(CaCO3?MgC03)越高,其活性就越低。 石灰石中酸不溶物一般为0.4%~58%,大多数为0.4%~22.35%。纯石灰石和白云石中酸不溶物含量为1%~3%。含酸不溶物高的石灰石多为含黏土或石英的石灰石,石英通常以黑硅石形式存在。Si02和少量的Al、Fc氧化物等杂质的影响如下。 ① SiO2具有磨蚀性,会增加球磨机、浆液循环泵、喷嘴及输运管道的磨损,这些物质的磨蚀性可通过细磨来减少,但是SiO2的硬度较CaCO2高,需要耗费更多的能源,降低球磨机的生产能力。 ② 与白云石一样,降低石膏纯度和石灰石活性。 ③ 溶解的Al3+和Fe3+将降低FGD系统的运行性能,Al3+与F形成的氟化铝络合物将CaC03包裹,导致脱硫浆液pH值的降低和失控。Fe3+对亚硫酸盐的催化作用将导致自然氧化或抑制氧化FGD系统发生石膏结垢。 (2)石灰石的硬度 石灰石的可磨性指数为石灰石硬度的一个指标。石灰石的可磨指数(bond work index,简称BWI,BWI是用实验室小型球磨机将3.36mm的石灰石块磨成80%通过100μm所需的能耗来定义的)是石灰石球磨系统的一个重要参数,BWI越大,其硬度越高,可磨性指数越小,越难磨,球磨石灰石的能耗正比于BWI。一般石灰石的可磨性指数为7.67~38.62。微晶白云石、富含黏土的石灰石、鲕粒岩和粗纹理化石石灰石可磨指数最高,而微晶石灰石、石英质石灰石和粗晶白云石一般较硬,可磨指数也较低。