水泥热工设备11水泥熟料形成过程及煅烧设备的分类

②反应式：C2S(液)+CaO（液）
C3S（固）
③哪些因素影响水泥熟料的烧成？
最低共熔温度
液相量和液相粘度
煅烧温度和烧成时间。
14:25:09
11
（7）水泥熟料冷却阶段：(T<1300℃)（冷却带）
C3S的形成终止。
水泥熟料的矿物组成： C3S 、 C2S、 C3A、C4A
水泥熟料烧成每个阶段需要的温度 和热效应不同，如下表：
新型干法水泥回转窑系统
1.1、系统概述
• 1.1.1 水泥熟料形成过程及煅烧设备分类 • 1.1.2 回转窑煅烧系统 • 1.1.3 新型干法水泥回转窑系统的几个重要
性能指标
1.1.1 水泥熟料形成过程及煅烧 设备分类
要求：
• 理解水泥熟料的形成过程，重点掌握影响 碳酸盐分解反应的因素。
• 理解熟料矿物形成的热化学。 重点：
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;
生料悬浮分散程度：生料悬浮分散良好, 增大了传热面 积,提高了碳酸盐分解速率;
窑系统的CO2分压：通风良好, CO2分压较低,有利于碳 酸盐分解。
温度14:2随5:09温度升高，分解时间缩短；分解率提高。 8
（4）、固相反应过程
14:25:09
16
思考题：
1、熟料在回转窑内经历了哪些物理化学变化？ 2、以湿法窑为例说明窑内各反应带的划分？ 3、窑外分解窑的工艺流程？有何优点？ 4、回转窑内为何要加强通风？ 5、影响碳酸盐反应的因素有哪些？ 6、窑外分解水泥回转窑与普通回转窑相比有哪些不
• --800℃，开始形成CA,C2F,C2S • 800 ℃--900℃，开始形成C12A7 • 900 ℃--1000℃时形成C2AS并接着分解，开始形成
C3A、C4AF,f-CaO最大。 • 1100--1200℃，大量形成C3A和C4AF,C2S达到最大值。
特 点：多级反应；放热反应。 反应产物：C2S、C3A、C4AF
问题一：碳酸盐分wk.baidu.com反应有何特点？
缩核型强吸热气固反应； 烧失量大.
问题二：影响碳酸盐分解速度的因素？
7
影响碳酸盐分解速度的因素？
石灰质原料的活性和物理性质；结构致密,结晶粗大的 石灰石,分解速率慢;
生料中粘土质组分的性质：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.
14:25:09
12
温度和热效应
温度（℃）
100 450 600 900
900 900 ～ 1200 1250 ～ 1280
130014～:251:049 50～1300
反应
游离水蒸发 粘土结合水逸出
碳酸镁分解 粘土中无定形物
结晶 碳酸钙分解 固相反应
形成液相 硅酸三钙形成
相应温度下1吨物料的热变 化 吸热 2250kJ/kg 水 吸热 932kJ/kg 高岭土
14:25:09
热量
CaCO3 CaO
CO2
3、熟料矿物形成的热化学
（1）、什么是熟料矿物的形成热？ 指生料在加热过程中发生了一系列物理 化学变化，将全过程的总吸热量减去总 放热量，由0℃的干生料在没有任何热 量损失和物料损失的情况下，烧成1Kg 熟料所需的净热量。
（2）、熟料的形成热仅与矿物的组成有关。
（2）蒙脱石脱水 Al2O3.4SiO2.m H2O→Al2O3.4SiO2+m H2O (晶体结构—活性低)
（3）伊利石脱水 晶体结构,伴随体积膨胀
6
（3）碳酸盐分解阶段（600℃-900 ℃）
CaCO3 CaO CO2 1655kJ .kg1(890C ) MgCO3 MgO CO2 1420 ~ 1214kJ .kg1(560 ~ 650C )
14:25:09
9
（5）1250 ~1280℃，有液相形成
主要由C3A、C4AF、少量的mgo、Na2O、 K2O组成。
900~1300℃主要承担固相反应任务，为放热 反应，称为固相反应带。
14:25:09
10
（6）水泥熟料烧成阶段（烧成带）
①条件：温度：1300℃~1450℃~1300℃
液相量： 20% ~ 30%
熟料矿物的形成热（理论热耗)1675--1755 Kj/kg
14:25:09
4、水泥熟料煅烧设备的分类（了解）
1、按生料的制备方法分：
干法－制备料粉; 湿法－制备成料浆（含水30-40%）; 半干法－制备成料球（含水12-14%）. • 2、按窑型分：
回转窑（干法窑、半干法窑、湿法窑） 立窑（煅烧料球）
吸热 1420kJ/kg-MgCO3 放热 260 ～ 285kJ/kg 脱水 高岭土 吸热 1655kJ/kg-CaCO3 放热 420～500kJ/kg 熟料
吸热 105kJ/kg 熟料 微吸热 8.6kJ/kg-C3S 13
2、碳酸盐分解反应机理
按B .福斯滕观点分五步：
（1）气流向颗粒表面的传热过程； （2）热量由表面以热传导方式向分 解面传递过程； （3）碳酸盐在一定温度下吸收热量， 进行分解并放出CO2的化学过程； （4）分解出的CO2，穿过CaO层面 向表面扩散的传质过程； （5）表面的CO2向周围介质气流扩 散过程
4
（1） 生料的干燥（干燥带）
➢ 干燥阶段（水分的蒸发~100~150℃）
自由水的蒸发。耗热：100℃时，2250kJ/kgH2O
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％；
14:25:09
5
（2）生料的脱水（预热带）
（1）高岭石脱水
Al2O3 2SiO2 2H2O Al2O3 2SiO2 2H2O
掌握水泥熟料煅烧过程； 掌握碳酸盐分解机理及影响因素。
14:25:09
1、水泥熟料的形成过程
回顾水泥熟料生产的工艺流程？
石灰质原料、 粘士质原料 少量的铁质原料
按一定要求的 比例配合
1450℃
生料
熟料
经均化、 粉磨、调 配而成。
发生了什么变化？
14:25:09
1、水泥熟料的形成过程
（1） 生料的干燥（干燥带） （2 ）生料的脱水（预热带） （3）碳酸盐分解阶段（600℃-900 ℃） （4）固相反应过程 （5）1250 ~1280℃，有液相形成 （6）水泥熟料烧成阶段（烧成带） （7）水泥熟料冷却阶段：(T<1300℃)