硅酸盐水泥熟料的煅烧

6.2.2 脱水
脱水是指粘土矿物分解放出化合水 。 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。 粘土中的主要矿物高岭土发生脱水分解反应如下式所示：
Al2O3·2SiO2·2H20 500~600 Al203 ＋ 2SiO2 ＋ 2H2O↑
高岭土
无定形 无定形
水蒸气
2、碳酸钙的分解过程 五个过程中，传热和传质皆为物理传递过程，仅有一个化 学反应过程。各过程的阻力不同，所以CaCO3的分解速率受控于 其中最慢的一个过程。 ①．回转窑：生料粉粒径小，传质过程快；但物料呈堆积 状态，传热面积小，传热系数不高，故传热速率慢。所以CaCO3 分解速率取决于传热过程。
6.2.3 碳酸盐分解
2、碳酸钙的分解过程 五个过程中，传热和传质皆为物理传递过程，仅有一个化 学反应过程。各过程的阻力不同，所以CaCO3的分解速率受控于 其中最慢的一个过程。 ②．立窑和立波尔窑：生料需成球，由于球径较大，故传 热速率慢，传质阻力很大，所以CaCO3分解速率取决于传热和传 质过程。
6.2.3 碳酸盐分解
6.2.3 碳酸盐分解
3．影响碳酸钙分解反应的因素 ②．石灰石的种类和物理性质。结构致密、质点排列整齐、 结晶粗大、晶体缺陷少的石灰石不仅质地坚硬，而且分解反应 困难，如大理石的分解温度较高。质地松软的白垩和内含其他 较多的泥灰岩，则分解所需的活化能较低，分解反应容易。 当石灰石中伴生有其他矿物和杂质时，一般具有降低分解 温度的作用。
慢
加快
迅速
------------→每T↑50℃，分解速度约增1倍
6.2.3 碳酸盐分解
1、分解反应特点 ①．可逆反应：受T、PCO2影响。 T↑，有利反应向正方向进行，且分解速率加快 T↑↑ → 废气T↑、热耗↑、预热器、分解炉易堵、结皮； 加强通风 → PCO2↓ → 有利反应向正方向进行。
6.2.3 碳酸盐分解
6.1 概述
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？
6.1 概述
关键技术装备
筒，旋风筒； 适当成分的生料进入预热器
管，换热管道； 预热.
炉，分解炉； 窑，回转窑； 机，冷却机.
预热好的生料进入分解炉, 碳酸盐分解
1、分解反应特点 ①．可逆反应：受T、PCO2影响。 ②．强吸热反应：是熟料形成过程中消耗热量最多的一个 工艺过程。约占预分解窑的1/2，湿法1/3 ③．烧失量大：纯CaCO3为44%，一般在40%左右，与石灰质 原料的品质有关。
6.2.3 碳酸盐分解
1、分解反应特点 ①．可逆反应：受T、PCO2影响。 ②．强吸热反应 ③．烧失量大 ④．分解温度与PCO2和矿物结晶程度有关： PCO2↑，则分解 温度增高。方解石的结晶程度高，晶粒粗大，则分解温度高； 相反，微晶或隐晶质矿物的分解温度低。
6.2.3 碳酸盐分解
2、碳酸钙的分解过程 五个过程： 两个传热过程：热气流向颗粒表面传热、热量以传导方式 向分解面传热； 一个化学反应过程：分解面上的CaCO3分解并放出CO2； 两个传质过程：分解放出的CO2穿过分解层(CaO层)向表面 扩散、表面CO2向周围介质气流扩散。
6.2.3 碳酸盐分解
高岭土进行脱水分解反应属吸热过程。
生成了非晶质的无定形偏高岭土 ，具有较高活性，为下一 步与氧化钙反应创造了有利条件。在 900～950℃，由无定形物 质转变为晶体，同时放出热量。
6.2.3 碳酸盐分解
1、分解反应特点
①．可逆反应：受T、PCO2影响。 T↑，有利反应向正方向进行，且分解速率加快
600℃开始分解，890℃时PCO2=1个大气压，1100℃-1200℃ 反应迅速。
3．影响碳酸钙分解反应的因素 ①．反应条件。 提高反应温度有利于加快分解反应速率，同时促使CO2扩散 速率加快；但应注意温度过高，将增加废气温度和热耗，预热 器和分解炉易结皮、堵塞。 加强通风，及时排出反应生成的CO2气体，可加速分解反应。 通风不畅时，废气中CO2含量增加，不仅影响燃料燃烧，而且使 分解速率减慢。
2、碳酸钙的分解过程 五个过程中，传热和传质皆为物理传递过程，仅有一个化 学反应过程。各过程的阻力不同，所以CaCO3的分解速率受控于 其中最慢的一个过程。 ③．预热器、预分解炉内：生料处于悬浮状态，传热面积 大，传热系数高，传质阻力小，所以CaCO3分解速率取决于化学 反应速率。
6.2因素 ⑤．粘土质组分的性质。 若粘土质原料的主导矿物是活性活性大的高岭土，由于其 容易和分解产物CaO直接进行固相反应生成低钙矿物，可加速 CaCO3的分解反应。 反之，若粘土的主导矿物是活性差的蒙脱石、伊利石，则 要影响CaCO3的分解速率，由结晶SiO2组成的石英砂的反应活性 最低。
分解后的生料进入窑内煅烧 成为熟料.
熟料进入冷却机进行冷却.
6.2 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
6.2.1 干燥
排除生料中自由水分的工艺过程称为干燥。
生料中还有不超过1.O％的水。 自由水分的蒸发温度一般为27～150℃左右。 当温度升高到100～150℃时，生料自由水分全部被排除。 自由水分蒸发热耗大。每千克水蒸发潜热高达2257 kJ(在 100℃下)。
6.2.3 碳酸盐分解
3．影响碳酸钙分解反应的因素 ③．生料细度和颗粒级配。生料细度细，颗粒均匀，粗粒 少，物料的比表面积大，可使传热和传质速率加快，有利于分 解反应。
6.2.3 碳酸盐分解
3．影响碳酸钙分解反应的因素 ④．生料悬浮分散程度。生料悬浮分散差，相对地增大了 颗粒尺寸，减少了传热面积，降低了碳酸钙的分解速度。是决 定分解速度的一个非常重要因素。 回转窑和分解炉内分解时间比较： 回转窑内CaCO3分解率为85-95%(800～1000℃)要15min； 而分解炉内(800～850℃)要2s。