关于水泥材料学熟料形成课件

1315 1300 1280
影响C3S形成的因素
2.液相量 与生料组成（SM、IM）和煅烧温度有关，
温度升高，液相量增加；生料（或熟料）组 成中Fe2O3+Al2O3含量增加，液相量增多； 同时还与Al2O3 、Fe2O3比值有关。
源自文库
熟料中液相量与铝氧率关系
温度
IM
1338℃ C3S—C2S—C3A—
温度（℃） 反应极大 860 892 823 817 835 822 840 825 845
结束分解 903 938 845 832 846 843 870 845 875
CaCO3分解过程模型
1.气流向颗粒表面传热(物理) 2.热量由表面以传导方式向
分解面传递(物理) 3.CaCO3吸热分解放出CO2(化
温度（℃）
溶解时间（min）
1340
0.1mm 115
0.05mm 59
0.025mm 25
0.01mm 12
1375
28
14
6
4
1400
15
5.5
3
1.5
1450
5
2.3
1
0.5
1500
1.8
1.7
—
—
熟料冷却
冷却的作用 回收熟料带走的热量，预热二次空气，提高窑
的热效率； 改善熟料的易磨性； 降低熟料温度，便于运输。
影响C3S形成的因素
4.液相表面张力 液相表面张力减小，容易润湿生料颗粒，有利
于固液相反应的进行，促进C3S生成。 少量组分或微量组分（MgO、R2O、SO3）等
物质的存在，会降低液相表面张力，促进熟料 烧结。
液相表面张力、密度和温度的关系
影响C3S形成的因素
5.CaO的溶解速率与温度和颗粒粒径有关(见表)
熟料形成过程中的物理化学变化
碳酸盐分解:600℃以上 CaCO3=CaO+CO2 -1645J/g(吸热) MgCO3=O+CO2 -(1047-1214)J/g(吸热) 碳酸盐约在700℃左右开始分解,900 ℃左右分解速
度加快,1100-1200℃分解极为迅速. 温度增加50℃,分解时间可缩短50% 天然石灰石分解温度低于碳酸盐的理论分解温度(见下 图)
关于水泥材料学熟料形成
3.2 硅酸盐水泥熟料的形成过程
水泥制备过程
水泥——水泥熟料——水泥生料——水泥原料
+适量石膏 +混合材 粉磨
高
温
原料预均化
煅 烧
生料配料及粉磨
生料均化
两磨一烧
熟料形成过程中的物理化学变化
干燥与脱水（预热） 碳酸盐分解 固相反应 液相烧结 熟料冷却
湿法回转窑内水泥熟料形成过程
CaO+Fe2O3 CaO﹒Fe2O3
CaO﹒Fe2O3+CaO 2CaO﹒Fe2O3
2CaO+SiO2 2CaO﹒SiO2
固相反应
800—900℃ 7（CaO﹒Al2O3）+5CaO
12CaO﹒7Al2O3 900—1000 ℃ 12CaO﹒7Al2O3+9CaO 7（3CaO﹒Al2O3） 2CaO+ 7（2CaO﹒Fe2O3）
组成 C3S—C2S—C3A—C4AF
最低共熔温度 （℃）
1338
C3S—C2S—C3A—Na2O
C3S—C2S—C3A—MgO
C3S—C2S—C3A— Na2O—MgO
1430 1375 1365
C3S—C2S—C3A— Na2O—Fe2O3
C3S—C2S—C3A— Fe2O3—Fe2O3
C3S—C2S—C3A— Na2O—MgO—Fe2O3
影响C3S形成的因素
1.最低共熔温度 物料在加热过程中,有两种或两种以上的组分
相互作用,开始出现液相的温度,称为最低共熔 温度。 微量组分及杂质的存在降低最低共熔温度。 硅酸盐水泥熟料的最低共熔温度约为1250℃。
组成与最低共熔温度的关系
组成 C3S—C2S—C3A
最低共熔温度 （℃）
1455
固相反应
特点：发生在固相之间的反应 首先在界面上反应，然后扩散到内部
条件：合适的温度压力、反应物间均匀混合、 颗粒紧密接触
在水泥熟料矿物形成过程中，在CaO和SiO2、 Al2O3、Fe2O3之间发生的反应，主要生成C2S、 C3A、C4AF
固相反应
800℃
CaO+Al2O3
CaO﹒Al2O3
学) 4.CO2穿过CaO层向表面扩散
的传质过程(物理) 5.表面的CO2向周围气流扩散
(物理)
影响CaCO3分解速度的因素
分解由5个过程中最慢的一个过程决定,所有 影响传热和化学反应的因素均会影CaCO3的分 解速度。 ——温度 ——CO2分压 ——生料粒度 ——生料悬浮分散程度 ——原材料自身特性
C4AF界面处 1400℃
2.0 18.3 23.5（1365℃）
24.3
1.25 21.1 22.2（1339℃）
23.6
0.64 0
20.2（1348℃）
22.4
1500℃
24.8
24.0
22.9
影响C3S形成的因素:液相黏度
3.液相黏度—影响C2S和CaO分子的扩散速度，从而影响C3S 的形成。 与组成和温度有关（见图）
熟料冷却
冷却过程： 1.液相凝结:形成玻璃态物质(活性)
2.主要矿物相:胶凝相
+12CaO﹒7Al2O3 7（4CaO﹒Al2O3﹒Fe2O3）
1100—1200℃ 大量形成C A、C AF、C S
影响固相反应的因素
——反应温度 ——生料颗粒细度 ——生料成分的均匀性
液相烧结
温度范围：1300℃—1450℃—1300℃ 形成矿物:C3S 2CaO﹒SiO2+CaO 3CaO﹒SiO2(在液相中)
石灰石分解温度
860.7℃
1398.8℃ 1317.3℃
697℃
0
200
400
600
800
1000 1200 1400 1600
温度
石灰石分解温度
石灰石分解过程温度
厂名
三友 新绛 冀东 宁国 柳州 江西 淮海 珠江 云浮
启始分解 697 694 715 706 720 713 690 670 690
窑 头
窑
温度由低到高
尾
回转窑内熟料矿物形成过程
窑
窑
尾
头
新型干法短窑内熟料形成过程
窑 头
熟料形成过程中的物理化学变化
干燥脱水及生料预热 600℃ 以下 干燥：自由水蒸发 不同生产方法的生料含水量不同 脱水：结晶水放出 分解: Al2O3．2SiO2﹒2H2O Al2O3．2SiO2+2H2O Al2O3．2SiO2 Al2O3+2SiO2