《水泥熟料煅烧》PPT课件.ppt

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1、四、硅酸盐水泥熟料的煅烧生料在加热过程中，依次发生干燥、粘土矿物脱水、碳酸盐分解、固相反应、熟料烧结及熟料冷却等重要的物理化学反应。这些反应过程的反应温度、反应速度及反应产物不仅受原料的化学成分和矿物组成的影响，还受反应时的物理因素诸如生料粒径、均化程度、气固相接触程度等的影响。P1771.干燥排除生料中自由水分的工艺过程称为干燥。自由水分的蒸发温度一般为27-150℃左右。当温度升高到100-150℃时，生料自由水分全部被排除。自由水分蒸发热耗大。每千克水蒸发潜热高达2257kJ(在100℃下)。生料中还有一定量的水分干法窑生料含水<1%立窑和立波尔窑水分在12-15%湿法窑湿

2、料含水30-40%层间水在100℃左右即可排除，而配位水则必须高达400-600℃以上才能脱去。2.脱水脱水是指粘土矿物分解放出化合水。粘土中的主要矿物高岭土发生脱水分解反应如下式所示：高岭土进行脱水分解反应属吸热过程。生成了非晶的无定形偏高岭土，具有较高活性，为下一步与氧化钙反应创造了有利条件。继续加热到900～950℃，由无定形物质转变为晶体，同时放出热量。高岭土无定形水蒸气T↑，有利反应向正方向进行，且分解速率加快600℃开始分解，890℃时PCO2=1个大气压，1100℃-1200℃反应迅速。慢加快迅速------------→每T↑50℃，分解速度约增1倍3.碳酸盐分解

3、分解反应特点①．可逆反应受T、CO2分压的影响加强通风　→PCO2↓→有利反应向正方向进行。分解反应特点①．可逆反应受T、CO2分压的影响②．强吸热反应：是熟料形成过程中消耗热量最多的一个工艺过程。约占预分解窑的1/2，湿法1/3纯CaCO3为44%，一般在40%左右，与石灰质原料的品质有关。③．烧失量大：④．分解温度与PCO2和矿物结晶程度有关：PCO2↑，则分解温度增高。方解石的结晶程度高，晶粒粗大，则分解温度高；相反，微晶或隐晶质矿物的分解温度低。两个传热过程：热气流向颗粒表面传热、热量以传导方式由物料表面向分解面传热；一个化学反应过程：分解面上的CaCO3分解并放出CO2

4、；两个传质过程：分解放出的CO2穿过分解层(CaO层)向表面扩散、表面CO2向大气中扩散。碳酸钙的分解过程五个过程：五个过程中，传热和传质都为物理过程，仅有一个化学反应过程。各过程的阻力不同，所以CaCO3的分解速率受控于其中最慢的一个过程。①．回转窑：生料粉粒径小，传质过程快；但物料呈堆积状态，传热面积小，传热系数不高，故传热速率慢。所以CaCO3分解速率取决于传热过程。②．立窑和立波尔窑：生料需成球，由于球径较大，故传热速率慢，传质阻力很大，所以CaCO3分解速率取决于传热和传质过程。③．新型干法生产：生料处于悬浮状态，传热面积大，传热系数高，传质阻力小，所以CaCO3分解速

5、率取决于化学反应速率。提高反应温度有利于加快分解反应速率，同时促使CO2扩散速率加快；但应注意温度过高，将增加废气温度和热耗，预热器和分解炉易结皮、堵塞。加强通风，及时排出反应生成的CO2气体，可加速分解反应。通风不畅时，废气中CO2含量增加，不仅影响燃料燃烧，而且使分解速率减慢。影响碳酸钙分解反应的因素①．反应条件结构致密、质点排列整齐、结晶粗大、晶体缺陷少的石灰石不仅质地坚硬，而且分解反应困难，如大理石的分解温度较高。质地松软的白垩和内含其他较多的泥灰岩，则分解所需的活化能较低，分解反应容易。当石灰石中伴生有其他矿物和杂质时，一般具有降低分解温度的作用。影响碳酸钙分解反应的因

6、素②．石灰石的种类和物理性质生料细度细，颗粒均匀，粗粒少，物料的比表面积大，可使传热和传质速率加快，有利于分解反应。影响碳酸钙分解反应的因素③．生料细度和颗粒级配回转窑内（物料呈堆积状态）CaCO3分解率为85-95%(800～1000℃)要15min；分解炉内（生料处于悬浮状态）(800～850℃)要2s。④．生料悬浮分散程度生料悬浮分散差，相对地增大了颗粒尺寸，减少了传热面积，降低了碳酸钙的分解速度。是决定分解速度的一个非常重要因素。回转窑和分解炉内分解时间比较：影响碳酸钙分解反应的因素若粘土质原料的主导矿物是活性大的高岭土，由于其容易和分解产物CaO直接进行固相反应生成低钙

7、矿物，可加速CaCO3的分解反应。反之，若粘土的主导矿物是活性差的蒙脱石、伊利石，则要影响CaCO3的分解速率，由结晶SiO2组成的石英砂的反应活性最低。⑤．粘土质组分的性质。在熟料形成过程中，从碳酸钙开始分解起，物料中便出现了游离氧化钙，它与生料中的SiO2、、Al2O3和Fe2O3等通过质点的相互扩散而进行固相反应，形成熟料矿物。固相反应：是指固态物质间发生的化学反应，有时也有气相或液相参与，而作用物和产物中都有固相。4.固相反应----放热反应反应过程熟料形成过程的固相反应