水泥熟料的烧成

•水泥熟料的烧成

•第一节水泥熟料的形成过程

•一、干燥与脱水

•1.干燥

•入窑物料当温度升高到100～150℃时，生料中的自由水全部被排除，特别是湿法生产，料浆中含水量为32～40%，此过程较为重要。而干法生产中生料的含水率一般不超过1.0%。•2.脱水

•当入窑物料的温度升高到450℃，粘土中的主要组成高岭土（Al2O3·2SiO2·2H2O ）发生脱水反应，脱去其中的化学结合水。此过程是吸热过程。

•Al2O3·2SiO2·2H2O Al2O3 + 2SiO2 + 2H2O

•(无定形) (无定形)

•脱水后变成无定形的三氧化三铝和二氧化硅，这些无定形物具有较高的活性。

•二、碳酸盐分解

•当物料温度升高到600℃时，石灰石中的碳酸钙和原料中夹杂的碳酸镁进行分解，在CO2分压为一个大气压下，碳酸镁和碳酸钙的剧烈分解温度分别是750℃和900℃。

•MgCO3MgO+CO2

•CaCO3CaO+CO2

•碳酸钙分解反应的特点

•碳酸钙的分解过程是一个强吸热过程（1645 kJ/kg ），是熟料形成过程中消耗热量最多的一个工艺过程；该过程的烧失量大，在分解过程中放出大量的CO2气体，使CaO疏松多孔，强化固相反应。

•三、固相反应

•1.反应过程

•从原料分解开始，物料中便出现了性质活泼的游离氧化钙，它与生料中的SiO2、Al2O3、Fe2O3进行固相反应，形成熟料矿物。

•2.影响固相反应的主要因素

•⑴生料细度及其均匀程度；

•⑵温度对固相反应的影响；

•四、熟料烧结

•水泥熟料主要矿物硅酸三钙的形成需在液相中进行，液相量一般在22～26％。

•2 CaO· SiO2+ CaO 3 CaO· SiO2

•该反应称为烧结反应，它是在1300～1450～1300℃范围进行，故称该温度范围为烧成温度范围；在1450℃时反应迅速，故称该温度为烧成温度。为使反应完全，还需有一定的时间，一般为15～25分钟。

•五、熟料冷却

•熟料冷却时需急速冷却，其目的和作用是：

•1、为了防止C

S在1250℃分解出现二次游离氧化钙（对水泥安定性没大影响），降低熟料的

3

强度；

•2、为了防止C

S在500℃时发生晶型转变，产生“粉化”现象；

2

•3、防止C

S晶体长大而强度降低且难以粉磨；

3

•4、减少MgO晶体析出，使其凝结于玻璃体中，避免造成水泥安定性不良；

•5、减少C

A晶体析出，不使水泥出现快凝现象，并提高水泥的抗硫酸盐性能；

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•6、使熟料产生应力，增大熟料的易磨性。

第二节水泥熟料的形成热

一、熟料的形成热

•1.定义：

•在一定生产条件下，用某一基准温度（一般是0℃或20℃）的干燥物料，在没有任何物料损失和热量损失的条件下，制成1kg同温度的熟料所需要的热量称为熟料的形成热（熟料形成热效应）。

•2.影响因素：

•熟料的形成热是熟料形成在理论上消耗的热，它仅与原、燃料的品种、性质及熟料的化学成分与矿物组成、生产条件有关。

•3、计算原理：

•理论热耗=吸收的总热量－放出的总热量，一般为1630～1800kJ/kg-ck。

•计算方法参看教材p164

•简易公式（6－20）计算p167

•表6－3 熟料形成热计算结果

•二、熟料热耗

•1.定义：

•每煅烧1kg熟料窑内实际消耗的热量称为熟料实际热耗，简称熟料热耗，也叫熟料单位热耗。•热耗＞熟料形成热，因为有各种热损失，要降低热耗，实际上就是要降低各种热损失。•第三节回转窑的结构

•一、回转窑的功能

•燃料燃烧装置

•热交换装置

•化学反应器

•输送设备

•二、结构组成

•回转窑的主要结构由筒体、轮带、托轮、传动装置和窑头窑尾密封装置等组成。

•1.筒体

•回转窑筒体是回转窑的主体，一般是用不同厚度的钢板，先卷制成一段一段的圆筒，然后焊接成所需长度的筒体。钢板的厚度取决于窑的规格和钢板质量，在应力集中的部位钢板厚度需加厚。

•筒体内镶嵌200mm左右的耐火材料，以保护筒体；筒体外套装有轮带，坐落在与轮带相对应的托轮上。

•为便于检查和更换耐火材料，在窑体上常开设人孔门和取样孔。

•规格：用筒体的内径与长度表示。如Ф4×60m表示直径为4m、长度为60m的回转窑。•回转窑筒体倾斜放置，冷端（窑尾）高、热端（窑头）低，斜度一般为3.5~5%。

•筒体运转要求：保持“直而圆”，保证窑的安全运转和较长的窑衬寿命。

•筒体的变形：

•径向变形位置在回转窑支撑处，与筒体钢板厚度成反比，并随与支撑位置距离的加大而衰减。•a 加厚筒体钢板厚度；

•b 加强轮带刚性，选择适当的轮带与筒体垫板之间的间隙，以求筒体在热态条件下与轮带呈无间隙的紧密配合，间隙过小易使筒体产生缩颈。

•2.轮带

•a 作用：

•承重、增加筒体刚性

•b 安装：

•活套安装，在筒体上铆接或焊有垫板，轮带与垫板之间留有适当的间隙，一般为3～6mm。•c 筒体轮带一体化：实心、空心

•d 槽齿轮带

•3.托轮与窑体窜动

•⑴托轮

•结构

•安装：两托轮中心和窑中心构成等边三角形，保证两托轮均匀受力，筒体“直而圆”稳定运行。

•轴承：滑动轴承和滚动轴承

•自动调位托轮

•传动托轮

•⑵回转窑筒体的窜动

•筒体窜动的原因：筒体的倾斜安装、基础沉陷不同、筒体弯曲、轮带与托轮不均匀磨损、轮带与托轮接触面之间摩擦因数的变化等。

•托轮的调整方法：改变摩擦因数法、歪斜托轮轴线法

•4.挡轮组

•分类：

•不吃力挡轮（信号挡轮）

•吃力挡轮

•液压挡轮

•5.传动装置

•组成：电动机、减速机及大小齿轮

•大齿轮的安装：靠近窑尾、远离热端。大齿轮中心线与筒体中心线必须重合。

•切向连接：具有较大弹性，但中心不易找准。

•轴向连接：

•安装时大小齿轮中心线保持平行，一般小齿轮装在大齿轮的斜下方。

•减速机传动

•双传动系统

•辅助传动系统

•速比大，可使窑非常缓慢旋转，主要作用：

•主系统出现故障时定时转窑，以免筒体在高温下停转时间过长造成弯曲；

•砌窑或检修时使筒体停留在某个指定位置；

•用辅助电动机启动窑可减少启动时的能量消耗。

•6.密封装置

•⑴窑对密封装置的要求

•密封性好

•能适应窑的上下窜动和摆动

•耐高温、耐磨，结构简单，便于维修等。