硅酸盐水泥熟料的煅烧

硅酸盐水泥熟料的煅烧

硅酸盐水泥熟料的煅烧

§5-1 生料在煅烧过程中的物理化学变化 §5-2 熟料形成的热化学

§5-3 矿化剂、晶种对熟料煅烧和质量的影响 §5-4 挥发性组分及其他微量元素的作用 §5-5 水泥熟料的煅烧方法及设备 【掌握内容】

1、 硅酸盐水泥熟料的形成过程：名称、反应特点、影响反应速度的因素；

2、 熟料的形成热、热耗的定义、一般数值、影响因素 3、 挥发性组分对新型干法水泥生产的影响 4、 悬浮预热器窑及预分解窑的组成、工作过程 5、 影响窑产、质量及消耗的因素 【理解内容】

1、 C3S的形成机理，形成条件；

2、 影响熟料形成热的因素，形成热与实际热耗的区别，降低热耗的措施；

3、 回转窑的结构、组成、及工作过程；

4、 回转窑内“带”的划分方法，预分解窑内“带”的划分。 【了解内容】

1、 水泥熟料的煅烧方法及设备类型； 2、 矿化剂、晶种：定义、类型、作用、使用； 3、 湿法窑的组成，工作过程

合格生料在水泥窑内经过连续加热，高温煅烧至部分熔融，经过一系列的物理化学反应，得以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料的

工艺过程叫硅酸盐水泥熟料的煅烧，简称煅烧。 结合目前生产现状及学生的就业去向，主要介绍与回转窑尤其是新型干法回转窑有关的知识，立窑有关知识留给学生自学。

第一节 生料在煅烧过程中的物理化学变化 生料在加热过程中，依次进行如下物理化学变化： 一、干燥与脱水 （一）干燥

入窑物料当温度升高到100～150℃时，生料中的自由水全部被排除，特别是湿法生产，料浆中含水量为32～40%，此过程较为重要。而干法生产中生料的含水率一般不超过1.0%。 （二）脱水

当入窑物料的温度升高到450℃，粘土中的主要组成高岭土（Al2O32SiO22H2O）发

生脱水反应，脱去其中的化学结合水。此过程是吸热过程。 Al2O32SiO22H2 Al2O3 + 2SiO2 + 2H2 （无定形）（无定形） 脱水后变成无定形的三氧化三铝和二氧化硅，这些无定形物具有较高的活性。 二、碳酸盐分解

当物料温度升高到600℃时，石灰石中的碳酸钙和原料中夹杂的碳酸镁进行分解（见下式），在CO2分压为一个大气压下，碳酸镁和碳酸钙的剧烈分解温度分别是750℃和900℃。 CaO+CO2（一）碳酸钙分解反应的特点

碳酸钙的分解过程是一个可逆反应，所以受系统温度、周围介质中CO2的分压影响较大；该过程是一个强吸热过程，每1kg纯碳酸钙在890℃时分解吸收热量为1645kJ/kg，是熟料形成过程中消耗热量最多的一个工艺过程，而碳酸钙在水泥生料中所占比例约为80%左右，因此，它是水泥熟料煅烧过程中重要的一个环节；该过程的烧失量大，在分解过程中放出大量的CO2气体，使CaO疏松多孔，强化固相反应。

（二）碳酸钙的分解过程

碳酸钙颗粒的分解过程有以下五个过程：

1、通过颗粒边界层由周围介质传进行分解所需的热量Qi； 2、热量Qi继续以传导方式，由表面传至反应面，并积聚达到一定的分解温度；

3、反应面在一定温度下，继续分解、吸收热量并放出CO2； 4、放出的CO2从分解面通过CaO层，向四周进行内部扩散； 5、扩散到颗粒边缘的CO2，通过边界层向介质扩散。 以上五个过程四个是物理过程，一个是化学反应过程，每个过程各有阻力，情况较为复杂，各个过程都会影响碳酸钙的分解，哪个过程最慢，哪个过程便是主控过程。

在悬浮态的反应器里，碳酸钙分解所需的时间主要取决于化学反应速率，即主要取决于化学分解分步过程：

1、在碳酸钙粒径较大时，以传热传质过程为主；在碳酸钙的粒径d=0.2cm时，物理、化学过程占同样重要的地位。如立窑、立波尔窑、回转窑内均属于传热、传质控制过程。

2、粒径较小时，如d≤0.003cm，在悬浮状态分解时，决定于化学过程。

值得提出的是：在窑内分解带，颗粒虽细，但处于堆积状态，仍为传热传质控制过程。

（三）影响碳酸钙分解速度的因素

1、石灰质原料的特性：结构致密、结晶粗大的石灰石分解较慢； 2、生料细度及颗粒级配：生料较细，且颗粒均匀、粗粒少，生料比表面积增加，有利于反应进行；

3、生料的悬浮分散程度：分散度愈高，接触面积愈大，愈有利于反应进行；

4、分解温度：温度愈高，分解速度愈快：

5、窑系统的CO2分压：当温度一定时，分压愈低，愈易分解； 6、生料中粘土质组分的性质：活性高，则能直接与碳酸钙发生