熟料烧成
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任务1 熟料烧成技术准备
• 3.温度 • 提高反应温度，质点能量增加，质点的扩散速度和化学反应速度增加，
固相反应加速。 • 4.矿化剂 • 水泥熟料锻烧过程中加入的矿化剂可以通过与反应物作用而使晶格活
化，从而增加材料反应能力，加速固相反应。 • 3. 1. 1. 5熟料烧结 • (一)熟料烧结过程 • 当窑炉内生料升温到最低共熔温度后，经固相反应形成的铝酸钙和铁
铝酸钙熔剂性矿物及氧化钾、氧化钠等杂质熔融成液相。固相硅酸二 钙和氧化钙则逐步溶解进液相中，氧化钙被硅酸二钙吸收开始形成硅 酸三钙。
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任务1 熟料烧成技术准备
• 5.窑系统的CO2分压 • 碳酸钙分解反应属于可逆反应， CO2分压降低，会加速碳酸钙的分解。
生产中加强窑炉内通风，有利于CO2的扩散排出，促进碳酸钙的分解。 • 下表表明分解速度、 CO2浓度与分解时间的关系(见表3-1-1) 。 • 6.生料中黏土质组分的性质 • 黏土质原料的主导矿物活性的大小相应促进或减慢其与石灰质原料的
越小，不同材料之间接触机会就越多，则固相反应发生概率越大。若 粉磨生料达到较高的细度，生料粉群就具有更大的表面积，就会使组 分材料之间接触面积增加，同时颗粒材料表面能加大，使反应和扩散 能力增强，固相反应速度加快。 • 2.原料性质 • 固相反应的发生对原料性质依赖比较重。原料中如含有隧石、石英砂 矿物，在引入坚硬的结晶或使用结晶方解石时，使得破坏其晶格十分 困难，晶体质点惰于反应，固相反应的速度明显降低，特别是原料中 含有粗粒石英砂时，其影响更大。
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任务1 熟料烧成技术准备
• 3. 1. 1. 2黏土矿物脱水分解 • 黏土矿物脱水分解是指黏土矿物吸热分解，释放出其化合水。 • 除了自由水分外，黍占土矿物还含有化合水。黍占土矿物的化合水以
两种方式存在，其一是其晶体结构中以OH一离子状态存在部分水， 称为晶体配位水(或者结构水);其二是吸附于晶层结构中间的水分子， 称为晶层间水或层间吸附水。 • 黏土矿物均含有配位水，层间水则可能因风化程度差别而异。 • 黏土矿物脱除层间吸附水比较容易，100℃左右即可排除，而结构水 比较困难，必须400℃一600℃以上才能脱去，需要吸收大量热量。
主导。
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任务1 熟料烧成技术准备
• 2.生料细度和颗粒级配 • 生料细度越细，颗粒级配范围越狭窄，在生料颗粒群体尺寸小且均匀，
粗粒少的条件下，生料比表面积越是增加，传热和传质速度越快，分 解反应进行的越快。这也是生料粉磨细度控制的原因。 • 3.生料悬浮分散程度 • 生料在气流中悬浮分散越好，越是呈现单颗粒状态，传热和传质面积 越是增加，碳酸钙的分解速度越快。这也是研发、推广带悬浮预热器 和分解炉回转窑的主要原因之一。 • 4.温度 • 一般来讲，提高反应温度，化学反应就会加速，碳酸钙分解反应也不 例外。提高碳酸钙分解反应温度，碳酸钙分解速度加快，分解时间缩 短。
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任务1 熟料烧成技术准备
• 3. 1. 1. 3碳酸盐分解 • 碳酸盐分解是指生料中的碳酸钙和碳酸镁杂质在锻烧过程中吸热分解
并放出C02的过程。杂质碳酸镁吸热分解较早，402℃一480℃开始分 解，700℃左右分解高速进行，趋于结束;碳酸钙在600℃时开始微弱 分解，之后随温度上升而加快，900℃左右分解高速进行。分解反应 式如下:
解产物Ca0与生料中黏土质物料在不久之前刚刚分解产生的SiO2 , AL2O3以及铁质校正原料带入Fe2O3等通过质点的相互扩散而进行固 相反应，形成熟料矿物。其过程比较复杂，大致如下:
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任务1 熟料烧成技术准备
• (二)影响固相反应的主要因素 • 1.生料细度及均匀程度 • 固相反应总是发生在组分材料之间的交界面上。组分材料自身颗粒度
项目三 熟料烧成
• 任务1熟料烧成技术准备 • 任务2熟料烧成工艺技术 • 任务3熟料冷却机
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任务1 熟料烧成技术准备
• 3. 1. 1熟料烧成过程中的物理化学变化
• 3.1.1.1干燥 • 生料中自由水分的排除过程称为干燥。 • 生料有湿法生料浆与干法生料粉之分，湿法锻烧熟料，料浆水分32% • ~40%，在回转窑内自常温升温至150℃左右，自由水分不断被蒸发
反应速度，进而促进或减慢石灰质原料碳酸钙分解的反应温度。高岭 土活性大，在800℃下能和氧化钙或直接与碳酸钙进行固相反应，生 成低钙矿物，进而促进碳酸钙分解;蒙脱石和伊利石活性差，则会造 成CaCO3的分解速度减慢。
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任务1 熟料烧成技术准备
• 3. 1. 1. 4固相反应 • (一)反应过程 • 窑炉内温度上升到800℃左右时，碳酸钙分解速度已比较可观，其分
直至全部排除，蒸发热耗十分巨大。每千克水蒸发潜热2 257 kg，对 于平均35%左右水分的料浆，每生产1 kg熟料用于蒸发水分的热耗可 能高达2 100 kJ，占湿法窑热耗的35%以上。由于耗热过多，成本过 高，熟料湿法烧制工艺已基本被淘汰。 • 干法生料粉并非绝对干燥，一般含水1%以下，新型干法生产中干燥 过程不在窑内进行，而是在预热器内完成。
• (一)碳酸钙介解反应的特点 • 1.可逆反应 • 2.强吸热反应 • 3.烧失量大
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任务1 熟料烧成技术准备
• 4.分解速度与分解温度、CO2分压和矿物结晶程度之间的关系 • (二)碳酸钙的介解过程 • 窑炉内碳酸钙颗粒分解需要经过以下5个过程(如图3一1一1所示)。 • (1)热气流以对流方式向颗粒表面传递分解所需要的热量Qi。 • (2)热量以传导方式由表面向颗粒内部分解面传递。 • (3)分解温度下碳酸钙吸收热量，进行分解并放出C02的化学过程。 • (4)分解放出的CO2穿过已分解的Ca0层，向颗粒表面扩散传质。 • (5)颗粒表面的CO2向外环境气流介质中扩散传质。 • (三)影响碳酸钙介解速度的因素 • 1.石灰质原料的特性 • 水泥生产基本上使用石灰石作为石灰质原料，石灰石以方解石矿物为
任务1 熟料烧成技术准备
• 3.温度 • 提高反应温度，质点能量增加，质点的扩散速度和化学反应速度增加，
固相反应加速。 • 4.矿化剂 • 水泥熟料锻烧过程中加入的矿化剂可以通过与反应物作用而使晶格活
化，从而增加材料反应能力，加速固相反应。 • 3. 1. 1. 5熟料烧结 • (一)熟料烧结过程 • 当窑炉内生料升温到最低共熔温度后，经固相反应形成的铝酸钙和铁
铝酸钙熔剂性矿物及氧化钾、氧化钠等杂质熔融成液相。固相硅酸二 钙和氧化钙则逐步溶解进液相中，氧化钙被硅酸二钙吸收开始形成硅 酸三钙。
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任务1 熟料烧成技术准备
• 5.窑系统的CO2分压 • 碳酸钙分解反应属于可逆反应， CO2分压降低，会加速碳酸钙的分解。
生产中加强窑炉内通风，有利于CO2的扩散排出，促进碳酸钙的分解。 • 下表表明分解速度、 CO2浓度与分解时间的关系(见表3-1-1) 。 • 6.生料中黏土质组分的性质 • 黏土质原料的主导矿物活性的大小相应促进或减慢其与石灰质原料的
越小，不同材料之间接触机会就越多，则固相反应发生概率越大。若 粉磨生料达到较高的细度，生料粉群就具有更大的表面积，就会使组 分材料之间接触面积增加，同时颗粒材料表面能加大，使反应和扩散 能力增强，固相反应速度加快。 • 2.原料性质 • 固相反应的发生对原料性质依赖比较重。原料中如含有隧石、石英砂 矿物，在引入坚硬的结晶或使用结晶方解石时，使得破坏其晶格十分 困难，晶体质点惰于反应，固相反应的速度明显降低，特别是原料中 含有粗粒石英砂时，其影响更大。
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• 3. 1. 1. 2黏土矿物脱水分解 • 黏土矿物脱水分解是指黏土矿物吸热分解，释放出其化合水。 • 除了自由水分外，黍占土矿物还含有化合水。黍占土矿物的化合水以
两种方式存在，其一是其晶体结构中以OH一离子状态存在部分水， 称为晶体配位水(或者结构水);其二是吸附于晶层结构中间的水分子， 称为晶层间水或层间吸附水。 • 黏土矿物均含有配位水，层间水则可能因风化程度差别而异。 • 黏土矿物脱除层间吸附水比较容易，100℃左右即可排除，而结构水 比较困难，必须400℃一600℃以上才能脱去，需要吸收大量热量。
主导。
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• 2.生料细度和颗粒级配 • 生料细度越细，颗粒级配范围越狭窄，在生料颗粒群体尺寸小且均匀，
粗粒少的条件下，生料比表面积越是增加，传热和传质速度越快，分 解反应进行的越快。这也是生料粉磨细度控制的原因。 • 3.生料悬浮分散程度 • 生料在气流中悬浮分散越好，越是呈现单颗粒状态，传热和传质面积 越是增加，碳酸钙的分解速度越快。这也是研发、推广带悬浮预热器 和分解炉回转窑的主要原因之一。 • 4.温度 • 一般来讲，提高反应温度，化学反应就会加速，碳酸钙分解反应也不 例外。提高碳酸钙分解反应温度，碳酸钙分解速度加快，分解时间缩 短。
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• 3. 1. 1. 3碳酸盐分解 • 碳酸盐分解是指生料中的碳酸钙和碳酸镁杂质在锻烧过程中吸热分解
并放出C02的过程。杂质碳酸镁吸热分解较早，402℃一480℃开始分 解，700℃左右分解高速进行，趋于结束;碳酸钙在600℃时开始微弱 分解，之后随温度上升而加快，900℃左右分解高速进行。分解反应 式如下:
解产物Ca0与生料中黏土质物料在不久之前刚刚分解产生的SiO2 , AL2O3以及铁质校正原料带入Fe2O3等通过质点的相互扩散而进行固 相反应，形成熟料矿物。其过程比较复杂，大致如下:
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• (二)影响固相反应的主要因素 • 1.生料细度及均匀程度 • 固相反应总是发生在组分材料之间的交界面上。组分材料自身颗粒度
项目三 熟料烧成
• 任务1熟料烧成技术准备 • 任务2熟料烧成工艺技术 • 任务3熟料冷却机
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• 3. 1. 1熟料烧成过程中的物理化学变化
• 3.1.1.1干燥 • 生料中自由水分的排除过程称为干燥。 • 生料有湿法生料浆与干法生料粉之分，湿法锻烧熟料，料浆水分32% • ~40%，在回转窑内自常温升温至150℃左右，自由水分不断被蒸发
反应速度，进而促进或减慢石灰质原料碳酸钙分解的反应温度。高岭 土活性大，在800℃下能和氧化钙或直接与碳酸钙进行固相反应，生 成低钙矿物，进而促进碳酸钙分解;蒙脱石和伊利石活性差，则会造 成CaCO3的分解速度减慢。
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任务1 熟料烧成技术准备
• 3. 1. 1. 4固相反应 • (一)反应过程 • 窑炉内温度上升到800℃左右时，碳酸钙分解速度已比较可观，其分
直至全部排除，蒸发热耗十分巨大。每千克水蒸发潜热2 257 kg，对 于平均35%左右水分的料浆，每生产1 kg熟料用于蒸发水分的热耗可 能高达2 100 kJ，占湿法窑热耗的35%以上。由于耗热过多，成本过 高，熟料湿法烧制工艺已基本被淘汰。 • 干法生料粉并非绝对干燥，一般含水1%以下，新型干法生产中干燥 过程不在窑内进行，而是在预热器内完成。
• (一)碳酸钙介解反应的特点 • 1.可逆反应 • 2.强吸热反应 • 3.烧失量大
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任务1 熟料烧成技术准备
• 4.分解速度与分解温度、CO2分压和矿物结晶程度之间的关系 • (二)碳酸钙的介解过程 • 窑炉内碳酸钙颗粒分解需要经过以下5个过程(如图3一1一1所示)。 • (1)热气流以对流方式向颗粒表面传递分解所需要的热量Qi。 • (2)热量以传导方式由表面向颗粒内部分解面传递。 • (3)分解温度下碳酸钙吸收热量，进行分解并放出C02的化学过程。 • (4)分解放出的CO2穿过已分解的Ca0层，向颗粒表面扩散传质。 • (5)颗粒表面的CO2向外环境气流介质中扩散传质。 • (三)影响碳酸钙介解速度的因素 • 1.石灰质原料的特性 • 水泥生产基本上使用石灰石作为石灰质原料，石灰石以方解石矿物为