水泥工艺学-第五章--硅酸盐水泥熟料的煅烧ppt课件.ppt

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1、第五章硅酸盐水泥熟料的煅烧5.1生料在煅烧过程中的物理与化学变化5.2矿化剂和微量元素对熟料煅烧和质量的影响5.3悬浮预热器窑和窑外分解窑内物料的煅烧本章主要内容熟料的煅烧过程直接决定水泥的产量、质量、燃料与衬料的消耗以及窑的安全运转。在水泥熟料的煅烧过程中，水泥窑有多种功能：反应炉、熔炉、燃烧炉和传热设备、物料和气体的输送设备。研究方法：在实验室内进行，通过观察与测定物料在高温下的变化来研究熟料的形成机理；在试验窑与生产窑上进行，通过测定各种工艺、热工参数并分析物料成分，或通过模化试验等来研究窑内的煅烧过程及其机理。5.1生料煅烧过

2、程中的物理、化学变化干燥与脱水碳酸盐分解固相反应熟料的烧结熟料的冷却尽管煅烧过程因窑型不同而有所差异，但物理、化学变化过程基本相似,其过程可概括为：5.1.1生料的干燥与脱水干燥即物料中自由水的蒸发。这一过程由于煅烧方式的不同而有所差异。干法窑生料含水量一般不超过1.0％；半干法立波尔窑和立窑为便于生料成球，通常含水12-15%，半湿法立波尔窑过滤水分后的料块通常为18-22%；湿法为保证料浆的可泵性则通常为30-40%。自由水蒸发热耗：100℃时，2257kJ/kgH2O（539kCal/kg）粘土矿物的化合水存在形式：层间水：以水

3、分子形式吸附于晶层结构中，称为晶层间水或层间吸附水。配位水：以OH－状态存在于晶体结构中，称为晶体配位水。脱水:指黏土矿物分解释放化学结合水。所有粘土矿物都含有配位水,多水高岭石,蒙脱石还含有层间水，伊利石的层间水因风化程度而异。1.高岭石Al2O3·2SiO2·2H2O2.多水高岭石Al2O3·2SiO2·4H2O3.蒙脱石Al2O3·4SiO2·H2O·nH2O4.伊利石K2O·3AI2O3·6SiO2·2H2O·nH2O不同粘土矿物的化学式：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。（1）高岭

4、石脱水或高岭石于500-600℃脱水分解。脱水前有高岭土X射线衍射峰，600℃后，高岭石峰消失，说明脱水结束，在高岭石峰消失的同时，并未产生新的衍射峰，其他峰值也未变化，说明高岭石脱水后的产物为无定形物质；（2）蒙脱石脱水Al2O3.4SiO2.mH2O→Al2O3.4SiO2+mH2O(晶体结构—活性低)（3）伊利石脱水产物也是晶体结构，伴随体积膨胀蒙脱石、伊利石脱水后，仍然具有晶体结构，活性较高岭石差。蒙脱石和伊利石脱水后，仍然具有晶体结构。因而它们的活性较高岭土差。伊利石脱水时还伴随有体积膨胀，立窑和立波尔窑生产时，不宜采用以伊

5、利石为主导矿物的粘土，否则料球的热稳定性差，入窑后会引起炸裂、严重影响窑内通风。粘土矿物脱水分解反应是个吸热过程，脱水吸热在20℃蒸发为水蒸气作基准时，高岭石脱水吸热为1097J/g；蒙脱石为396J/g；伊利石为354J/g；但因粘土质原料在配合料中的含量较少，所以其吸热反应不显著。粘土矿物脱水的特点：5.1.2碳酸盐分解碳酸盐的分解主要为碳酸钙和碳酸镁的分解，其化学反应式为：碳酸盐分解反应的特点：可逆反应：受系统温度和周围介质中CO2的分压影响较大。强吸热反应：碳酸盐分解时，需要吸取大量的热量，是熟料形成过程中消耗热量最多的一个工

6、艺过程，每1kg纯碳酸钙在20℃时分解吸热为1767kJ，900℃时为1658kJ。碳酸钙分解所需热量约占湿法生产总热耗的1/3，约占悬浮预热预分器或预分解窑的1/2，因此，为保证碳酸钙分解反应能完全地进行，必须供给足够的热量。反应的起始温度较低由试验可知，温度每增加50℃，分解速度常数约增加1倍，分解时间约缩短50%。约在600℃时，有部分CaCO3进行分解反应，但速度非常缓慢。至894℃时，分解放出的CO2分压达0.1MPa、分解速度加快，1100~1200℃时，分解速度极为迅速影响碳酸盐分解速率的因素石灰石的种类和物理性质:结构

7、致密,结晶粗大的石灰石,分解速率慢;生料细度和颗粒级配:生料细度细,颗粒均匀,粗粒少,分解速率快;反应条件:提高反应温度，分解反应的速度加快，同时促使CO2扩散速度加快，加强通风，及时地排出反应生成的CO2气体，则可加速分解反应。生料悬浮程度:生料悬浮分散良好,相对减小颗粒尺寸,增大了传热面积,提高了碳酸盐分解速率;生料中粘土质组分和性质:粘土质中的矿物组分的活性依次按高岭土、蒙脱石、伊利石、石英降低.粘土质原料活性越大，可加速碳酸盐的分解过程.5.1.3固相反应反应过程在碳酸盐分解的同时，石灰质与粘土质组分间进行固相反应，其过程如下

8、：~800℃：CaO•Al2O3、CaO•Fe2O3与2CaO•SiO2开始形成；800~900℃：开始形成12CaO•7Al2O3(C12A7)和2CaO•Fe2O3;900~1100℃:2CaO•Al2O3•SiO2