石灰石是一种碳酸盐矿石。由方解石及其他杂质所组成,是钢铁冶金的重要熔剂。纯的石灰石即方解石,白色、性脆、硬度(HM)为3、密度2.71g/cm3;理论化学成分为CaO56.04%、CO243.96%。属三方晶系,其常见的晶体为菱面体。当Ca被Fe、Mn或Zn置换时,密度稍有增加。纯石灰石加热至530℃开始分解,910℃分解剧烈,放出CO2并吸收热量,但纯石灰石在自然界中很少。石灰石经常与碳酸镁组成白云石,或类质同象的混合物。所含的杂质主要为氧化硅,它以石英、燧石矿矿物出现;硫化物杂质有黄铁矿等;还有一些硅镁铝等杂质如黏土、长石及云母等,有时还含有煤及地沥青等有机物,因此石灰石的颜色随所含杂质有淡绿色、黄色、褐色、红色以及灰色、黑色不等。石灰石根据其化学成分不同可分别作为水泥、冶金熔剂及化工的原料。用作水泥原料的石灰石要求CaO≥48%、MgO≤3.0%、K2O+Na2O<0.6%,SiO2≤1%,SiO2≤4%。用作化工原料的石灰石,其质量随产品要求而不同。用作钢铁冶金原料的石灰石的化学成分随用途而不同:高炉炼铁用的石灰石,要求含碱性氧化物CaO+MgO高,酸性氧化物SiO2和Al2O3低,有害杂质S、P低,一般要求CaO≥52%,SiO2<3%,否则会降低石灰石的有效熔剂性,增加渣量,增大焦比;直接入高炉的石灰石还要有一定的机械强度及合理的粒度,以承受多次转运而不成粉末,长期存放时,机械强度也不降低;大、中型高炉用石灰石的合理粒度为25~75mm;小型高炉用的为10~30mm。为达到上述合理粒度,石灰石在入炉前应经破碎和筛分处理。炼钢用石灰石质量要求更高,一般要求含CaCO3高,酸性氧化物低,MgCO3含量应加以控制,因为MgO会增加炉渣黏度影响硫、磷进入炉渣;石灰石中的硫、磷是有害元素应严格加以控制。炼钢要求石灰石的化学成分一般是CaCO390%~94%,.MgCO33%~5%,SiO21.5%~3.5%,Fe2O3,Al2O3均小于1%,S、P很低。作为熔剂用的石灰石一般工业要求见表。
冶金熔剂用石灰石的化学成分要求(%)
化学成分 |
石灰岩 |
白云石化石灰岩 |
制铝氧用石灰岩 |
|
I |
Ⅱ |
Ⅲ |
|
|
CaO
MgO
Si02+Al203
P2O5
S03 |
≥52
≤3.5
≤2
≤O.02
≤O.25 |
≥50
≤3.5
≤3
≤O.04
≤O.25 |
≥49
≤3.5
≤3.5
≤O.06
≤O.35 |
35~40
6~10
<5.O
——
—— |
≥52
≤1.5
SiO2<2.0
|
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