第5章熟料煅烧技术(水泥工艺学精品课程)

7（2CaO·Fe2O3）+2 CaO+12 CaO·7Al2O3 →
7（4CaO·Al2O3·Fe2O3） （C4AF）
1100~1200大量形成C3A C4AF C2S含量达最大值
三 固相反应
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。
脱水的后活变性成（无高定岭形土的活A性l2O高3，·蒙2S脱iO石2，，这伊些利无石定活形性物低具）有较高
Al2O3 2SiO2 2H2O 500~600 Al2O3 2SiO2 2H2O
二、碳酸盐分解
反应式：MgCO3MgO+CO2-Q
CaCO3CaO +CO2-Q
反应温度：
MgCO3 始于402~408℃最高700 ℃ CaCO3 600 ℃开始，812~928 ℃快速分解
四、熟 料 烧 结
熟料烧结过程：
当物料温度升高到最低共熔温度后，C3A、 C4AF、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
C3S 的
形 成
随着温度的升高和时间延长，液相量增加，
熟料烧结
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
(一)碳(一酸)碳钙酸分钙分解解反反应应的的特特点点
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）
第五章 熟料煅烧技术
§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 §5-6 水泥熟料煅烧技术的发展 §5-7 熟料煅烧工艺技术的改造
煅烧
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。
（物理过程）
研究表明
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
（三）影响Βιβλιοθήκη Baidu应速度的因素
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
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。
四、熟 料 烧 结
条件：
温度：
1300~1450~1300℃
液相量：
20%~30%
时间：
10~20min
（二）影响熟料烧结过程的因素
1.最低共熔温度（组分多，温度低，表5.2） 2.液相量（一般为20～30%； ）
§5.1 生料在煅烧过程中 的物理化学变化
干燥（自由水蒸发） 粘土质原料脱水 碳酸盐分解 固相反应 熟料烧结 熟料冷却
吸热 吸热 强吸热 放热 微吸热 放热
（一）干燥 自由水的蒸发。
含一水量、与生干产方燥法一和与、窑型脱干有燥水关（与含脱水量水增加热耗增加）
（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）
） 发生反应，可以促进碳酸钙的分解过程
三 固相反应
（一）反应过程 CaO与SiO2、Al2O3、Fe2O3进行固相反应生成
（C3S）、（C2S）、（C3A）、（C4AF）。
800℃
CaO+ Al2O3 → CaO·Al2O3 （CA）
CaO+ Fe2O3 → CaO·Fe2O3 （CF）
2 CaO+ SiO2 → 2 CaO· SiO2 （C2S）
800～900℃
CaO·Fe2O3+ CaO → 2CaO·Fe2O3（C2F）
7 CaO·Al2O3+5 CaO → 12 CaO·7Al2O3（C12A7）
900～1100℃
2 CaO+ SiO2 + Al2O3 → 2 CaO· Al2O3 · SiO2
12 CaO·7Al2O3+9 CaO → 7（3CaO·Al2O3）（C3A）
(二)碳酸钙分解过程
图5.2 1、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； （物理过程） 5、扩散到颗粒边缘的CO2，通过边界层向介质扩散。
快冷对改善熟料质量的作用：
防止或减少C3S的分解； 避免β-C2S转变成γ -C2S ； 改善了水泥安定性；(MgO玻璃体易水化) 使熟料C3A晶体减少，提高水泥抗硫酸盐性能； 改善熟料易磨性； 可克服水泥瞬凝或快凝。
五、熟 料 的 冷 却
熟料的冷却：
烧成温度 常温 熔体晶化 凝固 熟料颗粒结构形成（凝固和相变） C2S的多晶转变 C3S分解
冷却目的：
改善熟料质量与易磨性； 降低熟料的温度，便于运输（安全）、储存（砼开裂） 和粉磨（假凝） 回收热量，预热二次空气，降低热耗、提高热利用率。
冷却方式：
冷却速度慢 （平衡冷却）(4~5 ℃/min) 冷却速度快 急冷（淬冷）(18~20 ℃/min)
（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5.7
5.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