水泥工艺学第五章水泥熟料的煅烧.ppt

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时间:2020-06-14

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1、第五章硅酸盐水泥熟料的煅烧熟料煅烧是硅酸盐水泥生产工艺过程的第二阶段。是指将生料制备过程中制得的生料送入煅烧窑,经高温煅烧,发生一系列物理的、化学的和物理化学变化后形成熟料的工艺过程。虽然生产方法和各种煅烧窑各有不同,但熟料煅烧过程大体相同。下面以湿法回转窑为例,来说明熟料的煅烧过程:湿法窑煅烧熟料要经历:水份蒸发→生料预热→生料分解→熟料煅烧→熟料冷却五个阶段。相应湿法回转窑窑体可分为:干燥带、预热带、分解带和放热带、烧成带和冷却带。窑头窑尾生料熟料废气一、干燥带(物料温度150℃)承担生料中水分的蒸发任务。湿法窑物

2、料含32-40%的水分,经干燥后,物料水分减到22-26%,浆料失水变成球状。干法窑由于入窑生料水分小于1%,几乎没有干燥带。半干法窑的干燥过程在加热机上进行,在回转窑内无干燥带。预热器窑、窑外分解窑干燥在预热器内进行,因此回转窑内无干燥带。二、预热带(物料温度150-750℃)承担粘土质等原料中化学水的分解脱水任务。当温度升到400-550℃时,粘土开始脱水分解出活性SiO2和Al2O3,当温度升到600-700℃时,MgCO3继续分解。带悬浮预热器和加热机的窑,预热都在窑外进行,回转窑内预热带很短或者没有。三、分解

3、带(物料温度750-1000℃)主要承担MgCO3和CaCO3的分解任务。在预热带未分解完的MgCO3在该带继续分解,但主要是CaCO3的分解。这一带末端,分解产物之间产生固相反应,生成碱性的CA、CF、C2S。带悬浮预热器和加热机的窑,分解反应有一部分在预热器和加热机内进行,而带窑外分解炉的窑绝大部分的分解反应是在分解炉内进行。四、放热反应带(物料温度1000-1300℃)在分解带分解出的大量Ca0、Si02、Al203等氧化物在该带进行固相反应,生成大量C3A、C4AF和C2S。这些反应是放热反应,故称“放热反应带

4、”。由于固相反应放热,物料温度迅速上升,使该带在窑内占的比例较小。五、烧成带(物料温度1300-1450℃-1300℃)该带又称烧结带,是回转窑内温度最高的一带,物料进入这带就出现液相,在液相中C2S和游离氧化钙作用形成C3S即:Ca0+C2S→C3S,因此,此带也叫“石灰吸收带”。为使C3S的生成反应完全,物料在此要有一定的停留时间,也就是烧成带应有一定长度,因此,要求回转窑内燃料燃烧的火焰应有一定的长度和温度。六、冷却带(物料温度1300—1000℃)在烧成带形成的C3S、C2S、C3A、C4AF四种主要矿物的晶体

5、继续向前运动与温度较低的二次空气相遇,熟料温度下降,这一区域称为冷却带。在该带快速冷却后,形成含C3S、C2S、C3A、C4AF圆形颗粒和玻璃体落入冷却机内。各类窑型比较:1、立波尔窑:干燥、预热、部分CaCO3的分解在加热机中进行。2、立窑:各个阶段均在竖式筒体中进行。3、预热器窑:预热在预热器中进行。4、预分解窑:预热在预热器中、CaCO3的分解在分解炉中进行。5、湿法回转窑:各带均在回转窑内进行。1、2为半干法或半湿法;3、4为干法;5为湿法回转窑内物料温度和气体温度以及各带划分的大致情况图第一节生料在煅烧过程中

6、的物理与化学变化一、干燥与脱水1、干燥自由水的蒸发;各类窑生料的水分:立窑12-15%;湿法窑30-40%;立波尔窑18-22%;预热器、预分解窑<1%2、脱水主要指粘土类矿物释放结合水,包括100℃释放吸附水、400℃-600℃释放结构水。脱水时,可以提高矿物的活性。二、碳酸盐分解主要包括碳酸钙和碳酸镁的分解MgCO3在590℃开始分解;CaCO3在890℃开始分解。MgCO3在生料中含量少,分解温度低,在640℃-660℃之间就分解完,所需的热量不多,对熟料的烧成影响不大。CaCO3是生料中的主要成分,分解吸收的热

7、量约为窑热耗的一半以上,它的分解时间、速度、分解的完全程度都会影响熟料的煅烧。CaCO3的分解1、反应特点可逆、吸热过程、烧失量大。2、反应过程(1)气流向颗粒表面的传热过程;(2)热量由表面以传导方式向分解面传递的过程;(3)碳酸钙在一定温度下吸收热量,进行分解并放出CO2的化学过程;(4)分解放出CO2,并穿过CaO层向表面扩散的传质过程;(5)表面的CO2向周围介质气流扩散的过程;各个过程阻力不同,碳酸钙的分解速度取决于其中最慢的过程。3、CaCO3的分解速度CaCO3的分解速度取决于分解的五个过程,而这五个过程

8、与生料的粒度、性质状态和煅烧熟料的窑型有关;d≤0.03mm:传质、传热过程阻力较小,分解速度和时间取决于化学反应所需要的时间。d≈2mm:传质、传热过程与分解反应化学过程具有同样重要的地低位。d≈10mm:传质、传热过程占主要地位,化学过程为次要低位。立波尔窑:d≈10mm,传质、传热预热、预分解窑:d≤0.03mm,化学反应半

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