第5章 熟料煅烧技术(水泥工艺学精品课程)ppt课件.ppt

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1、§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§5-7熟料煅烧工艺技术的改造§5-6水泥熟料煅烧技术的发展§5-5水泥熟料的煅烧方法及设备§5-4挥发性组分及其他微量元素的作用§5-3矿化剂、晶种对熟料煅烧和质量影响第五章熟料煅烧技术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。煅　　烧干燥（自由水蒸发）吸热粘土质原料脱水吸热碳酸盐分解强吸热固相反应放热熟料烧结微吸热熟料冷却放热§5.

2、1　生料在煅烧过程中的物理化学变化一、干燥与脱水（一）干燥自由水的蒸发。含水量与生产方法和窑型有关（含水量增加热耗增加）（二）脱水粘土质原料脱去化合水（结构水和层间吸附水）高岭土（Al2O3·2SiO2·2H2O）脱水后变成无定形的Al2O3·2SiO2，这些无定形物具有较高的活性（高岭土活性高，蒙脱石，伊利石活性低）一、干燥与脱水反应式：MgCO3MgO+CO2-QCaCO3CaO+CO2-Q反应温度：MgCO3始于402~408℃最高700℃CaCO3600℃开始，812~928℃快速分解二、碳酸

3、盐分解(一)碳酸钙分解反应的特点反应特点：可逆反应（温度，CO2分压）强吸热反应（分解所需热量:湿法1/3，干法1/2）烧失量大(CO2)分解温度与CO2分压和矿物结晶程度有关(图5.1)（CO2分压大，分解温度高，伴生矿物和杂质降低分解温度，结晶，分解温度高）(一)碳酸钙分解反应的特点图5.21、气流向颗粒表面传热（物理过程）2、热量由表面以传导方式向分解面传递；（物理过程）3、碳酸钙在一定温度下，继续分解、吸收热量并放出CO2；（化学过程）4、放出的CO2从分解面通过CaO层，向四周进行内部扩散；（物理

4、过程）5、扩散到颗粒边缘的CO2，通过边界层向介质扩散。（物理过程）(二)碳酸钙分解过程1.0cm传热传质占主导0.2cm　物理和化学过程同样重要30μm　化学反应占主导（CO2分压）（悬浮）回转窑（堆积）立窑（料球颗粒大）悬浮预热器和分解炉内研究表明石灰质原料的特性（伴生矿物和杂质、结晶）生料细度和颗粒级配（比表面积）生料悬浮分散程度（传热面积）温度（高，快，热耗增，结皮，堵塞）窑系统的CO2分压生料中粘土质组分的性质（活性高，则能直接与碳酸钙发生反应，可以促进碳酸钙的分解过程）（三）影响反应速度的因素（

5、一）反应过程CaO与SiO2、Al2O3、Fe2O3进行固相反应生成（C3S）、（C2S）、（C3A）、（C4AF）。三　　固相反应800℃CaO+Al2O3　→CaO·Al2O3（CA）CaO+Fe2O3　→CaO·Fe2O3（CF）2CaO+SiO2→2CaO·SiO2（C2S）800～900℃CaO·Fe2O3+CaO→2CaO·Fe2O3（C2F）7CaO·Al2O3+5CaO→12CaO·7Al2O3（C12A7）900～1100℃2CaO+SiO2+Al2O3→2CaO·Al2O3·SiO212

6、CaO·7Al2O3+9CaO→7（3CaO·Al2O3）（C3A）7（2CaO·Fe2O3）+2CaO+12CaO·7Al2O3→7（4CaO·Al2O3·Fe2O3）（C4AF）1100~1200大量形成C3A　C4AF　C2S含量达最大值反应特点：多级反应放热反应三　　固相反应（二）影响固相反应的主要因素1、生料细度及其均匀程度；（比表面积、充分接触）2、原料物理性质（结晶，慢，磨细）；3、温度对固相反应的影响；4、矿化剂。三　　固相反应熟料烧结过程：当物料温度升高到最低共熔温度后，C3A、C4AF、

7、MgO、R2O等熔融成液相。C2S、CaO逐步溶解于液相中，C2S吸收CaO形成C3S。反应式：C2S+CaO→C3S随着温度的升高和时间延长，液相量增加，液相粘度降低，C2S、CaO不断溶解、扩散，C3S晶核不断形成，并逐渐发育、长大，形成几十微米大小、发育良好的阿利特晶体。晶体不断重排、收缩、密实化，物料逐渐由疏松状态转变为色泽灰黑、结构致密的熟料。C3S的形成熟料烧结四、熟料烧结条件：温度：1300~1450~1300℃液相量：20%~30%时间：10~20min四、熟料烧结1.最低共熔温度（组分多，

8、温度低，表5.2）2.液相量（一般为20～30%；）（液相量与煅烧温度、组分含量有关）3.液相粘度（小，扩散快）（AL，Fe有关　图5.5，温度图5.4，组分，图5.6）4.液相的表面张力（小，润湿，利于固液反应）（温度、组成、结构）图5.75.C2S、CaO溶于液相的速率（速率愈大，C3S的成核与发育愈快）（粒径，粘度）表5.4，图5.8（二）影响熟料烧结过程的因素熟料的冷却：烧成温度　　常温熔体晶化　凝固