生料在煅烧过程中物理化学变化熟料煅烧
无机非金属工艺学考试题简答题
水泥、影响水泥水化速率的因素:①水泥熟料矿物组成：含量、晶体结构；②水灰比：水灰比大,水泥颗粒高度分散、与水的接触面积大,水化速率快。
但是水灰比大，使水泥凝结慢，强度下降。
③细度：水泥细度细，与水接触面积多，水化快;细度细，水泥晶格扭曲，缺陷多，也有利于水化；④养护温度：养护温度提高，水泥水化加快。
但是温度对不同矿物的水化速率的影响程度不尽相同。
对水化慢的β-C2S影响最大。
C3A在常温下水化就很快,放热多，故温度对C3A水化速率影响不大。
温度越高,对水泥早期水化速率影响越大,到后期影响逐渐变小。
⑤外加剂：通常绝大多数无机电解质都有促进水泥水化的作用。
如：CaCl2；大多数有机外加剂对水化有延缓作用，常使用的各种木质磺酸盐类。
12、生料易烧性的意义：指生料在规定的温度范围内，通过复杂的物理化学变化，形成熟料的难易程度。
影响生料易烧性的主要因素:①生料的潜在矿物组成:KH、SM高,生料难烧；反之易烧，但有可能结圈；SM、IM高,难烧，要求较高的烧成温度；②原料的性质和颗粒组成：原料中石英和方解石含量多,难烧,易烧性差；结晶质粗粒多,易烧性差。
③生料中次要氧化物和微量元素:适量存在,有利于烧成，易烧性好，但含量过多,不利于煅烧.④生料的均匀性和生料粉磨细度：生料均匀性好，粉磨细度细，易烧性好。
⑤矿化剂：掺加各种矿化剂，均可改善生料的易烧性。
⑥生料的热处理：生料的易烧性差,要求烧成温度高,煅烧时间长。
生料煅烧过程中升温速度快，有利于提高新生态产物的活性，易烧性好。
⑦液相：生料煅烧时，液相出现温度低，数量多,液相粘度小，表面张力小，离子迁移速度大，易烧性好,有利于熟料的烧成.⑧燃煤的性质：燃煤热值高、煤灰分少、细度细，煅烧速度快，燃烧温度高，有利于熟料的烧成。
⑨窑内气氛：窑内氧化气氛煅烧，有利于熟料的烧成.13、（水泥孰料的形成过程）生料煅烧过程中的物理、化学变化：干燥与脱水、碳酸盐分解、固相反应(固相反应一般包括界面上的反应和物质迁移两个过程)、液相和熟料的烧结、熟料的冷却19、熟料冷却的目的:①回收熟料带走的热量，预热二次空气,提高窑的热效率;②迅速冷却熟料以提高熟料质量③改善孰料的易磨性④降低熟料温度，便于熟料的运输、贮存与粉磨。
硅酸盐水泥熟料的煅烧
单个颗粒碳酸盐分解动力学方程
窑系统的CO2分压 通风良好, CO2分压较低,有利 于碳酸盐分解;
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;
生料悬浮程度 生料悬浮分散良好,相对减小颗粒 尺寸,增大了传热面积,提高了碳酸盐分解速率;
石灰石的种类和物理性质 结构致密,结晶粗大的 石灰石,分解速率慢;
硫酸盐
硫对熟料形成有强化作用：SO3降低液相粘度;增 加液相量，有利于C3S的形成；能形成2C2S·CaSO4及 C4A3Ŝ 2C2S·CaSO4为中间产物，1300℃左右时分解。 C4A3Ŝ在1400 ℃以上大量分解。
氟－硫复合矿化剂
该复合矿化剂的掺入;与熟料组成 F/Ŝ比、烧成温 度等有关 在900~950 ℃形成3C2S·3CaSO4·CaF2生成， 该四元过渡相消失时，出现液相。降低了液相出现温 度和粘度，使A矿形成温度降低150~200 ℃，促进其 形成。氟硫比在0 4~0.6。
液相的粘度：它直接影响硅酸三钙的形成速率及晶体发 育 其大小与液相的组分性质与温度有关。
温度越高;粘度越低；铝率越高，粘度越大； 多数微量元素可降低液相粘度。
液相的表面张力：其大小与组分性质 温度有关 它影响 着液相能润湿固相的程度;表面张力 越小，润湿性越好，有利于C3S的形 成。
熟料的烧结
硅酸三钙的形成： C2 S CaO 液相 C3S
Al2O3 2SiO2 2H2O Al2O3 2SiO2 2H2O
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 产物也是晶体结构,伴随体积膨胀
5 1.2碳酸盐分解 碳酸盐的分解主要为碳酸钙和碳酸镁的分解;其化
水泥复习
题型：1、名词解释：4*42、填空：11-35*13、判断：10*14、简答：3*55、问答：3*81、绪论一、名解1、水泥：加入适量水后可形成可塑性浆体，既能在空气中硬化又能在水中硬化，并能将砂、石等材料牢固地胶结在一起的细粉状水硬性胶凝材料。
2、胶凝材料：在物理化学作用下，能从浆体变成坚固的石状体，并能胶结其他物料而具有一定机械强度的物质。
二、填空1、水泥分为：通用水泥、专用水泥、特性水泥2、通用硅酸盐水泥：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥。
3、胶凝材料分为有机（沥青、树脂）&无机，无机包括：水硬性&非水硬性。
4、水泥生产工艺流程：干法&湿法。
三、判断1、水硬性：既能在空气中硬化，又能在水中硬化；2、非水硬性：只能在空气中硬化，不能在水中硬化。
3、干法—生料粉；半干法—生料球；湿法—生料浆。
2、水泥熟料的组成一、名解1、熟料：主要由含CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3的原料，按适当比例磨成细粉烧至部分熔融所得以硅酸钙为主要矿物成分的水硬性胶凝物质。
2、熟料粉化：在熟料煅烧过程中，若通风不良、还原气氛严重、烧成温度低、液相量不足、冷却缓慢，则C2S 易由β型转变为 型，体积膨胀，导致熟料粉化。
二、填空1、熟料的化学成分：CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3（>95%）2、熟料的组成落在C3S-C2S-C3A的三角形区域3、熟料的矿物组成：[C3S、C2S、C3A、铁相固溶体（C4AF）](>95%);f-CaO、方镁石、含碱矿物、玻璃体4、C3S&C2S-硅酸盐矿物；C3A&C4AF-溶剂矿物5、硅酸盐水泥熟料在反光显微镜下的岩相照片：（1）C3S：黑色多角形颗粒（2）C2S：黑白双晶条纹圆形颗粒（3）C3A：黑色中间相（4）C4AF：白色中间相6、四种矿物性能比较：28d内绝对强度：C3S＞C4AF＞C3A＞C2S水化速度：C3A＞C4AF＞C3S＞C2S水化热：C3A＞C3S＞C4AF＞C2S28天硬化速度：C3A＞C4AF＞C3S＞C2S7、鲍格法：化学成分、矿物组成、率值之间的关系。
第5章 硅酸盐水泥熟料的煅烧
1.最低共熔温度（组分多，温度低）
存在次要氧化物，最低共熔温度一般1250 ℃ 矿化剂、氧化钒、氧化锌也有影响。
影响熟料烧结过程的因素
2.液相量（一般为20～30% ）
1400℃
L 2 . 95 A 2 . 2 F M R
（液相量与煅烧温度、组分含量有关）
1450℃
L 3 . 0 A 2 . 25 F M R
五、熟 料 的 冷 却
熟料的冷却 烧成温度→常温；液相→凝固 熟料颗粒结构形成（凝固和相变） C2S的多晶转变 C3S分解 冷却目的 改善熟料质量与易磨性；降低熟料的温度，便于 运输（安全）、储存（砼开裂） 和粉磨（假凝） 回收热量，预热二次空气，降低热耗、提高热利 用率。
冷却方式
平衡冷却 淬冷 独立结晶
成
形成C2S〃CaSO4， 4CaO〃3Al2O3〃SO3 无水硫铝酸钙早强，适量有利
1050℃形成，1400 ℃分解
C 4A 3S
三、 复合矿化剂
石膏和萤石复合矿化剂（氟硅酸钙，硫硅酸钙，氟硫硅 酸钙；低温烧成，高温烧成）
重晶石和萤石（BaO可提高水泥早期和后期强度） 氧化锌及其复合矿化剂（阻止C2S转化、促进C3S形成， 提高水泥早期强度、降低水泥需水量。过多会影响水泥 凝结核强度。）
（1）温度
（2）铝率
（3）加入MgO、SO3、硫酸钾、硫酸钠，粘度降低
降低
（4）加入氧化钾、氧化钠，粘度增加。
影响熟料烧结过程的因素
4.液相的表面张力（小，润湿，利于固液反应）
（1）温度 （2）镁、碱、硫增加，表面张力下降
影响熟料烧结过程的因素
水泥的制作流程(精)
水泥的制作流程水泥的制作过程是很复杂的。
水泥的生产主要分为三个阶段:生料制备、熟料煅烧、水泥粉磨。
其中,制造水泥的主要原料是石灰石、粘土、铁粉、萤石、石膏。
制造水泥的主要原料是石灰石（80％～90％，为质量分数，以下同）、粘土（10％～15％）和铁矿粉（1％～2％）。
为了控制凝结速率），还要在熟料中加入3％以下的石膏。
（1）水泥生料煅烧成熟料的物理、化学变化过程混合生料进入回转窑的上端，受热到100℃时，主要是水分蒸发，这一段叫干燥带。
干燥的生料继续在窑中前进，在与更热的气体相遇时，被加热到600℃左右，这时发生有机物燃烧和高岭土脱水。
此时，由于粘土可塑性减低，块料粉碎成粉料，这一带叫做“预热带”。
温度升高到900℃，石灰石发生分解，生成的CaO和粘土组成里的二氧化硅、氧化铝开始发生固态反应，这一段叫“分解带”。
当温度升高到1100℃以上，CaO和酸性氧化物的反应大为加快，反应主要是：3CaO+Al2O3—→3CaO·Al2O3（铝酸三钙）（1200℃时）这一段叫做“煅烧带”或称“放热反应带”。
温度到达1400℃左右，窑内物料开始烧结，部分开始熔融。
这时硅酸二钙仍保持为固态，它熔于熔融液里，与游离的CaO继续反应生成硅酸三钙（3CaO·SiO2）。
硅酸三钙以微小的结晶析出，即成熟料。
这一段称为“烧结带”。
经过烧结带后，熟料开始冷却而出窑，这一段叫做“冷却带”。
（2）熟料中加入石膏，为什么可以延缓水泥硬化速率？首先来分析一下水泥的硬化过程：水泥配上适当分量的水后，调和成浆，经过相当时间，凝固成块，最后成为坚硬如石的物体，这一过程叫做水泥的硬化。
硬化时发生下列反应3CaO·SiO2+2H2O=2CaO·SiO2·H2O+Ca（OH）2（水解）2CaO·SiO2+H2O=2CaO·SiO2+H2O（水化）3CaO·Al2O3+6H2O=3CaO·Al2O3·6H2O（水化）第一个反应生成的Ca（OH）2由于开始时量少而溶解，随着量的增多，变成饱和溶液而后析出胶体Ca（OH）2，引起水合硅酸钙和水合铝酸钙凝成凝胶状胶体，这时水泥具有可塑性。
水泥工艺知识填空100题
水泥工艺知识填空100题1、提高水泥粉磨产质量最有效的措施是( 降低入磨物料粒度) 。
2、既能作为生产熟料的原料，又能作掺入水泥中混合材料有( 石灰石, 矿渣, 粉煤灰等)。
3、确定硅酸盐水泥中的石膏掺量时首先应考虑( C3A的含量) 。
4、熟料煅烧时液相粘度的大小与( IM ) 有关。
5、预分解窑的预热器系统的主要传热方式为(料气混合传热)。
6、要得到熟料四种矿物，需要用(熟料率值) 控制氧化物之间的相对含量。
7、熟料中C3S的水化特性：( 早强高, 后强高, 凝结正常) 三点。
8、熟料的粉化是指( β-C2S转变成γ-C2S ) 。
9、降低熟料中f-CaO的主要措施有原料选择, 配料合理, 生料细度均齐成份均匀, (锻烧正常) 。
10、熟料SM在煅烧中的作用(控制熟料液相量) 。
11、原燃料中的有害成分有SO3、( R2O) 、Cl。
12、生料中R2O、Cl-、SO3在煅烧中产生挥发与凝聚循环，会导致预分解窑预热器系统(结皮、堵塞)。
13、硅酸盐熟料的矿物有( C3S，C2S，C3A，C4AF ) 。
14、硅酸盐熟料中硅酸盐矿物有(C3S，C2S) 。
15、硅酸盐熟料中溶剂矿物有(C3A，C4AF ) 。
16、通用水泥包括(P.I、P.II、P.O、P.P、P.S、P.F、P.C) 六种。
17、根据水泥品种、原燃料品质、工厂具体条件等，选择矿物组成或率值，由此计算(原燃料配比) 称生料配料。
18、硅酸盐水泥细度国标要求(S>300m2/kg )。
19、凡以为(CaCO3)主要成份的原料叫石灰质原料。
20、物料的均化效果用(S进／S出=H) 表示。
21、生料在煅烧过程中发生物化反应，吸热最多的是(CaCO3分解) 反应。
22、C3S形成的必要条件是( 适当的液相量和粘度)。
23、熟料冷却速度慢，( C3A和MgO ) 结晶粗大数量多。
24、生料在煅烧过程中发生的物理化学反应有(干燥，脱水，分解，固相反应，烧结，冷却)。
《水泥工艺学》第6章熟料煅烧技术
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。 影响。 可逆反应： ②．强吸热反应：是熟料形成过程中消耗热量最多的一个 强吸热反应： 工艺过程。约占预分解窑的1/2 湿法1/3 1/2， 工艺过程。约占预分解窑的1/2，湿法1/3 44%，一般在40%左右， 40%左右 ③．烧失量大：纯CaCO3为44%，一般在40%左右，与石灰质 烧失量大： 原料的品质有关。 原料的品质有关。
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400 400～ 层间水在 100℃左右即可排除 ， 而配位水则必须高达 400 ～ 100 600℃以上才能脱去。 600℃以上才能脱去。
6.2.2 脱水
粘土中的主要矿物高岭土发生脱水分解反应如下式所示： 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 高岭土 Al203 ＋ 2SiO2 无定形 无定形 ＋ 2H2O↑ 水蒸气
6.2.1 干燥
排除生料中自由水分的工艺过程称为干燥。 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。 生料中还有不超过1.O％的水。 1.O 自由水分的蒸发温度一般为27～150℃左右。 自由水分的蒸发温度一般为27～150℃左右。 27 左右 当温度升高到100～150℃时，生料自由水分全部被排除。 当温度升高到100～150℃时 生料自由水分全部被排除。 100 自由水分蒸发热耗大。每千克水蒸发潜热高达2257 kJ(在 自由水分蒸发热耗大。每千克水蒸发潜热高达2257 kJ(在 100℃下 100℃下)。
6.1 概述
悬浮预热、窑外分解技术， 悬浮预热、窑外分解技术，从根本上改变 了物料的预热、分解过程的传热状态， 了物料的预热、分解过程的传热状态，将窑内 物料堆积状态的预热和分解过程， 物料堆积状态的预热和分解过程，分别移到悬 浮预热器和分解炉内进行。 浮预热器和分解炉内进行。
水泥工艺基础知识培训试题(十一)
水泥工艺基础知识培训试题（十一）一、单项选择题（每空1分，共30分）1．硅酸盐熟料的矿物有（C3S ）、（ C2S ）、（C3A ）、（ C4AF ），其中硅酸盐矿物有（ C3S ）、（C2S），溶剂矿物有( C3A) 、（ C4AF)2．确定硅酸盐水泥中的石膏掺量时首先应考虑（ C3A 的含量）3．熟料煅烧时液相粘度的大小与（IM）有关4．预分解窑的预热器系统的传热方式为（料气混合传热）、（料气分离传热）5．熟料中 C3S的水化特性，（早强高）、（后强高）、（凝结正常）6．生产熟料、选择设计配料方案时，应考虑的主要因素有（水泥品种及等级）、（原燃料品质）、（工厂具体条件）等7．生料在煅烧过程中发生物化反应，吸热最多的是（ CaCO3分解）反应8．通用水泥中掺加混合材的作用是(改善水泥性能 ) 、（调节强度等级）、（提高水泥产量) 9．原料预均化的原理是（平铺直取），预均化堆场的型式有（矩形）、（圆形）10．旋风预热器的旋风筒作用是（气料分离），连接管道的作用是（传热）11．硬化水泥浆体中水的存在形式, 按其与固相组分的结合情况，可分为（结晶水）、（吸附水）、（自由水）三种基本类型二、单项选择题（每小题1分，共10分）1．分解炉内加入燃料的主要目的是（B ）A.供物料升温需热B.供碳酸盐分解需热C.供固相反应所需D.供粘土矿物脱水所需2．国标规定矿渣硅酸盐水泥的初凝时间不得早于（A ）A.45 分钟B.50 分钟C.55 分钟D.60 分钟3．生料石灰饱和系数高，会使（ A）A.料难烧B.料好烧C.熟料游离氧化钙低 D.窑内结圈4．二次风温越高，则（ A）A.烧成温度越高B.窑尾温度越低C.熟料冷却越差D.出窑熟料温度越高5．新型干法水泥厂规模通常用（C ）来表示A.日产水泥量B.年产水泥量C.日产熟料量D.年产熟料量6．以下哪些措施有利于 C3S 的形成（A ）A.降低液相粘度B.减少液相量C.增加液相粘度D.增加液相粘度，减少液相量7．水泥产生假凝的主要原因是(C )A.铝酸三钙的含量过高B.石膏的掺入量太少C.磨水泥时石膏脱水D.铝酸三钙的含量过低8．生料的平均细度常用（B ）表示A.比表面积B.0.08mm 方孔筛筛余百分数C.0.02mm 方孔筛筛余百分数D.其他9．某熟料中有C3S，无C2S，则其KH 值可能（ C）A.=0.667B.＜0.667C.＞1D.其他10．普通配料的硅酸盐水泥熟料液相出现的温度大致是（ C）A.900℃B.1100℃C.1280℃D.14 50℃三、多项选择题（每小题 2 分，共10分）1．提高水泥粉磨产质量的措施有（ ABD ）A.降低熟料粒度，改善熟料易磨性B.增大研磨体和隔仓板蓖孔尺寸C.降低熟料和磨内温度D.加强磨内通风，选粉效率与循环负荷合理配合2．熟料中 C3S的特性：（ AC）。
水泥工艺培训材料(生料、熟料部分)
水泥工艺培训材料（生料、熟料部分）一新型干法工艺流程二、水泥生产的原燃料及配料2.1、水泥生产原料2.1.1.石灰质原料:(石灰石、大理石等）占生料70～75% （本厂82～87%）2.1.2粘土质原料:(硅铝质原料、粘土、砂岩等)占生料10～20% （砂岩4～6%）2.1.3.校正原料:(铁质、铝质原料、外加剂等)占生料5～10% （煤矸石3～4% 粉煤灰3～4% 钢渣3～4%）（有3、4、5组分配料。
其中组分多、易于调整。
我们厂现在是5组分配料）2.2、水泥生产燃料1.固体燃料(1)烟煤：挥发分≥14% 回转窑主要使用烟煤。
Vf（30～36%）Af（8～12%）Qdwf(6000～6500)(2)无烟煤：挥发分≤10%(3)低质煤：热值≤4000×4.18kJ/kg2.液体和气体燃料重油、渣油、天然气、煤气等。
2.3水泥熟料的矿物组成2.3.1、熟料矿物组成C3S ——硅酸三钙（含量:50～60%)（强度高）C2S ——硅酸二钙(含量:15～32%)（强度较高）C3A ——铝酸三钙(含量：3～11%)（凝结快）C4AF——铁铝酸四钙(含量:8～18%)（耐磨耐蚀）2.3.2、主要化学成分:CaO 62～67%、SiO2 20～24%、Al2O3 4～7%、Fe2O3 2.5～6%。
MgO R2O SO3 CL-2.4、硅酸盐水泥熟料的率值2.4.1.率值：水泥熟料中各氧化物之间的相对含量的比值。
它与熟料的矿物组成、熟料质量、生料的易烧性有密切的关系，是水泥生产中的重要控制指标之一。
2.4.2常用率值:(1)石灰饱和比(KH):表示SiO2被CaO饱和成C3S的程度。
KH=｛CaO-(1.65*AL2O3+0.35*Fe2O3+0.7SO3)｝／2.8SiO2(2)硅酸率(n或SM)：表示SiO2与Al2O3及Fe2O3之和的比值。
SM=SiO2/(Al2O3+Fe2O3)(3)铝氧率(P或IM)：表示Al2O3与Fe2O3的比值。
关于做好生料配料工作确保熟料煅烧质量
关于做好生料配料工作确保熟料煅烧质量杨剑摘要：生产配料主要是为了保证原料每个组分（石灰质原料和黏土质原料以及校正辅助原料）的整体数量之间的比例，通过进行高温煅烧，从而形成一种包含对应熟料矿物同时也可以满足其性能要求的熟料。
完善配料工作，主要问题不仅是在原材料的平均化上，还在配料师是否可以根据原材料的主要成分以及燃煤的质量和热工制度对生料值的平均配置可以达到科学配料，是否可以通过煅烧工况和熟料的质量来进行配料的调整。
关键词：生料配料;工作;熟料煅烧质量引言在进行水泥生产中生料配料是生产过程中最为关键的部分，生料配料在熟料煅烧过程中对熟料的质量有着关键性的作用。
在进行水泥生产中，配料师傅可以根据原燃烧材料的物理以及化学性质和生产条件来对原料的配比进行确定，从而得到煅烧合格的熟料在使用中的成分。
本文主要根据实际情况，来对每一个环节进行配料质量中存在的影响以及配料质量在生产中的影响，对配料工程师如何进行配料工作以及质量的控制和生产操作进行有效研究。
1科学配料根据原材料的成分调整配比现如今，每个企业的首要工作是减少各种原料的质量波动，减少原料的质量波动不仅是配料工程师的责任，同时也是企业进行发展的保证，对企业生水泥的质量有着重要的保证。
在夏季到来时，雨季较多，由于在外放置的原材料被淋湿，或者是在淋湿之后放置在配料站仓中，往往在下料中会出现粘仓和堵塞的情况，并且在进行处理中较为困难，进行清理工作量较大，从而对每一组进行配料区分有着严重的影响，对生料的质量带来了较大的波动。
配料工程师在进行配料中可以根据原材料的成分来进行调整配比，比如，在将石灰石与采矿选矿废渣进行搭配时，或者是高硅砂岩和低硅砂岩搭配、黏土和砂岩搭配、硫酸渣和铁矿渣其中包含的都是容易燃烧的工业废料进行搭配，配料工程师可以根据原材料中的辅助成分的含量来放置在一个库内，这样可以有效的减少出现蓬仓和堵塞的情况，同时可以有效的降低出现蓬仓的次数，并有效的降低了员工进行工作的强度，对原材料的成分有着稳定的作用。
熟料煅烧(1)
干燥 排除生料中自由水分的工艺过程称为干燥 脱水 脱水是指粘土矿物分解放出化合水。层间水在100℃ 脱水是指粘土矿物分解放出化合水。层间水在 ℃ 左右即可排除，而配位水则必须高达400～600℃以上才 左右即可排除，而配位水则必须高达 ～ ℃ 能脱去。 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： 所示： Al2O32SiO22H2O→Al2O32SiO2＋2H2O↑ 高岭土→ 无水铝硅酸盐（偏高岭土） 高岭土 无水铝硅酸盐（偏高岭土）＋水蒸气 高岭土进行脱水分解反应属吸热过程， 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 。 Al2O32SiO2 →Al2O3＋2SiO2
碳酸钙的分解过程 1、热气流向颗粒表面传进分解所需要的热量； 、热气流向颗粒表面传进分解所需要的热量； 2、热量以传导方式由表面向分解面传递的过程； 、热量以传导方式由表面向分解面传递的过程； 3、在一定温度下碳酸钙吸收热量，进行分解并放 、在一定温度下碳酸钙吸收热量， 的化学过程； 出CO2的化学过程； 4、分解放出的 穿过CaO层，向表面扩散传 、分解放出的CO2，穿过 层 质； 5、表面的 向周围气流介质扩散。 、表面的CO2向周围气流介质扩散。 分解速度或者分解所需的时间将决定于化学反应 所需时间，即反应生成的CO2通过表面 通过表面CaO层的扩散是 所需时间，即反应生成的 层的扩散是 整个碳酸钙分解过程中的速度控制过程。 整个碳酸钙分解过程中的速度控制过程。
碳酸盐分解 MgCO3→ MgO ＋CO2↑－（ －（1047～1214）J/g －（ ～ ） CaCO3→CaO ＋ CO2↑－1645 J/g － 生料中的碳酸钙和夹杂的少量碳酸镁在煅烧过程中 分解并放出CO2的过程称碳酸盐分解。 的过程称碳酸盐分解。 分解并放出 碳酸镁的分解温度始于402～480℃左右，最高分解 碳酸镁的分解温度始于 ～ ℃左右， 温度700℃左右； 温度 ℃左右； 碳酸钙在600℃时就有微弱分解发生，但快速分解 碳酸钙在 ℃时就有微弱分解发生， 温度在812～928℃之间变化。 温度在 ～ ℃之间变化。
硅酸盐水泥熟料的煅烧
硅酸盐水泥熟料的煅烧§5-1 生料在煅烧过程中的物理化学变化§5-2 熟料形成的热化学§5-3 矿化剂、晶种对熟料煅烧和质量的影响§5-4 挥发性组分及其他微量元素的作用§5-5 水泥熟料的煅烧方法及设备【掌握内容】1、硅酸盐水泥熟料的形成过程：名称、反响特点、影响反响速度的因素；2、熟料的形成热、热耗的定义、一般数值、影响因素3、挥发性组分对新型干法水泥生产的影响4、悬浮预热器窑及预分解窑的组成、工作过程5、影响窑产、质量及消耗的因素【理解内容】1、C3S的形成机理，形成条件；2、影响熟料形成热的因素，形成热与实际热耗的区别，降低热耗的措施；3、回转窑的构造、组成、及工作过程；4、回转窑内“带〞的划分方法，预分解窑内“带〞的划分。
【了解内容】1、水泥熟料的煅烧方法及设备类型；2、矿化剂、晶种：定义、类型、作用、使用；3、湿法窑的组成，工作过程合格生料在水泥窑内经过连续加热，高温煅烧至局部熔融，经过一系列的物理化学反响，得以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料的工艺过程叫硅酸盐水泥熟料的煅烧，简称煅烧。
结合目前生产现状及学生的就业去向，主要介绍与回转窑尤其是新型干法回转窑有关的知识，立窑有关知识留给学生自学。
第一节生料在煅烧过程中的物理化学变化生料在加热过程中，依次进展如下物理化学变化：一、枯燥与脱水〔一〕枯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%。
〔二〕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〕发生脱水反响，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。
生料在煅烧过程中的物理化学变化
生料在煅烧过程中的物理化学变化生料在煅烧过程中经历了一系列的物理化学变化。
煅烧是指将生料在高温下加热并进行化学反应，使其发生物理化学变化，最终形成水泥熟料的过程。
下面将对生料在煅烧过程中的物理化学变化进行详细探讨。
首先，生料在高温下经历了干燥和脱水的物理化学变化。
在煅烧过程中，生料中的水分在高温下逐渐蒸发。
这个过程称为干燥，是生料在煅烧过程中的第一个阶段。
随着温度的升高，水分从生料中脱离，使得生料中的水分含量逐渐降低。
干燥的过程中，生料内部的温度和湿度分布不均匀，需要通过合理的干燥工艺控制和调节。
其次，生料在煅烧过程中发生了碳酸盐分解的化学反应。
生料中的石灰石主要成分是碳酸钙，在高温下会发生分解反应，生成二氧化碳和氧化钙。
这个过程称为碳酸盐分解。
碳酸钙在煅烧过程中经历了两个主要的分解阶段。
首先，在700摄氏度左右，生料中的部分碳酸钙开始分解，生成二氧化碳和氧化钙。
随后，在900摄氏度左右，剩余的碳酸钙分解，生成更多的二氧化碳和氧化钙。
碳酸盐分解反应是生料煅烧过程中释放二氧化碳的重要来源之一。
此外，煅烧过程中还发生了烧结和矿化的物理化学变化。
烧结是指生料颗粒在高温下发生颗粒结合的过程。
在烧结过程中，生料颗粒之间的一些成分发生了反应，使得颗粒相互结合在一起。
这个过程改变了生料的物理结构，使其形成硬度较大的颗粒。
矿化是指通过添加适量的辅料来调整生料组分和矿化物的含量。
矿化对于改善生料的热稳定性和提高水泥熟料的质量有着重要的作用。
此外，在生料煅烧过程中还发生了一系列的化学反应，如氧化、还原、硫化等。
这些反应在高温下进行，使得生料中的各种化合物发生转化，并最终形成水泥熟料。
例如，生料中的氧化钙在煅烧过程中会与其他化合物发生反应，形成硅酸钙、铝酸钙等化合物。
这些化合物是水泥熟料的主要成分之一，对于水泥的性能和品质有着重要的影响。
总结起来，生料在煅烧过程中经历了干燥和脱水、碳酸盐分解、烧结和矿化等一系列的物理化学变化。
64、熟料煅烧过程的物理化学变化
熟料煅烧过程的物理化学变化生料经高温煅烧发生一系列的物理化学变化形成熟料。
普通配料烧制历程为：（1）150～550℃，粘土干燥脱水与分解。
干燥即物料中自由水的蒸发。
脱水则是矿物分解放出的结构水。
以粘土矿物中的高岭石为例，其脱水及分解反应如下：O H SiO O Al O H SiO O Al 223255022322(222+∙−−→−∙∙偏高岭石）℃2326002322SiO O Al SiO O Al +−−→−∙℃（为高活性、高分散度、无定形的A 、S ）（2）600～900℃，碳酸盐分解。
生料中的碳酸镁与碳酸钙在煅烧过程中分解，放出二氧化碳，伴有低钙矿物出现：↑+−−→←26003CO MgO MgCO ℃↑+−−→←28943CO CaO CaCO ℃3232O Al CaO O Al CaO ∙→+3232O Fe CaO O Fe CaO ∙→+（3）900～1100～1300℃，固相反应。
石灰质与粘土质组分间，通过质点的相互扩散，进行固相反应，矿物形成温度是交叉的，其过程大致为：900～1100℃ 2CaO ＋SiO 2→2CaO ·SiO 2CaO ·Fe 2O 3＋CaO →2CaO ·Fe 2O 37(CaO ·Al 2O 3)＋5CaO →12CaO ·7Al 2O 32CaO ＋Al 2O 3＋SiO 2→CaO ·Al 2O 3·SiO 2形成后又分解。
1100～1300℃ 3CaO ＋Al 2O 3→3CaO ·Al 2O 34CaO ＋Al 2O 3＋Fe 2O 3→4CaO ·A12O 3·Fe 2O 3（4）熟料烧结（烧成）。
反应式为：1350～1450℃～1350℃ C 2S ＋CaO →C 3S（5）熟料冷却。
当熟料慢冷时，会发生分解或晶型转变。
例如：fCaO S C S C +−−−→−212503℃＜S C S C 25002-−−→−-γβ℃γ－C 2S 无水硬性，使熟料粉化，降低熟料活性。
水泥工艺基础知识培训试题(三)
水泥工艺基础知识培训试题（三）一、名词解释：（每题3分，共9分）1．抗渗性：抵抗有害介质渗透的能力。
2．熟料的KH：生成C3S、C2S需CaO与理论上全部SiO2生成C3S需CaO之比。
3．急凝：纯熟料磨细拌水，很快出现不可逆的固化，同时放出大量水化热。
二、判断正误：（每题2分，共20分）1．生产早强型硅酸盐水泥，希望C3S和C3A含量多些。
（√）2．水泥中的C3A和C4AF的作用是促进C3S形成。
（×）3．熟料在煅烧中由于慢冷造成C3S分解出f-CaO。
（√）4．熟料中的SO3较多会导致水泥的安定性不合格。
（×）5．熟料的SM的作用是控制C3S与C2S的相对含量。
（×）6．熟料的IM越高C3A越多，液相粘度越高。
（√）7．生产水泥的粘土质原料，主要为熟料提供SiO2，其次提供Al2O3和Fe2O3。
（√）8．石灰质原料为熟料提供CaO，所以CaO含量越高好。
（×）9．生产熟料的原料可用：白云石，粘土，铁粉。
（×）。
10．原料预均化可保证原料成分均匀。
（×）三、填空题：（每空2分，共30分）1．粘土质原料，主要为熟料提供（SiO2+Al2O3）2．P.Ⅰ水泥的组成材料有（熟料和石膏）3．熟料：是由适当成分的生料烧至部分熔融所得以（硅酸钙）为主要成分的烧结物。
4．通用水泥中掺加混合材的作用是（改善性能，调节强度等级，提高产量）5．硅酸盐水泥熟料中的CaO含量在（62%-67%）6．硅酸盐水泥熟料中C3S的含量一般在（50%）左右7．熟料的C3A的特性中（水化热）最大8．当熟料KH=1时，则熟料矿物组成为（C3S，C3A，C4AF）9．既能作为生产熟料又能作为水泥的混合材的有（石灰石，矿渣，粉煤灰）10．原料预均化的原理是（平铺直取）11．生料在窑内煅烧时加强排风，可加速（CaCO3）分解12．生料在煅烧中发生的物理化学反应，放热反应有（固相反应和冷却）13．生产矿渣硅酸盐水泥，希望矿物（C3S，C3A）含量适当多些14．为了确保水泥熟料的安定性，应控制f-CaO的含量，一般回转窑熟料控制在（1.50%）以下，立窑熟料控制在3.0%以下15．标准煤的低位热值为（7000kcal/kg，相当于29.3Mj/kg）四、单项选择题：（每题2分，共10分）1．生料石灰饱和系数高，会使（A）A.料难烧B.料好烧C.熟料游离氧化钙低D.窑内结圈2．二次风温越高，则（A）A.烧成温度高B.窑尾温度越低C.熟料冷却越差D.出窑熟料温度越高3．新型干法水泥厂规模通常用（C）来表示A.日产水泥量B.年产水泥量C.日产熟料量D.年度熟料量4．如下粉碎机械粉碎比最大的是（C）,破碎比最大的是（D）A.鄂式破碎机B.锤式破碎机C.反击式破碎机D.球磨机五、多项选择题：（每题3分，共15分，漏选得1分，错选不得分）1．石灰质原料中的有害杂质包括（BD）A.石灰石、方解石B.石英、夹杂的粘土C.石英、方解石 D.白云石、燧石2．生料中R2O、Cl-、SO3在煅烧中产生挥发与凝聚循环，会导致（ABD）A.预分解窑预热器系统结皮、堵塞B.回转窑内分解带结圈C.窑内烧结困难D.熟料质量降低3．生产熟料、选择设计配料方案时，应考虑的主要因素有（BCD)A.水泥强度B.原燃料品质、生料质量C.水泥性能D.生产方法（窑型）4．CaCO3的分解过程包括（ACD）A.两个传热过程B.两个化学反应过程C.两个扩散过程D.一个化学反应过程5．熟料热耗与熟料理论热耗的关系是（BCD）A.理论热耗=熟料热耗B.理论热耗＜熟料热耗C.理论热耗=熟料热耗-损失的热耗D.理论热耗=熟料热耗-物料和热量损失的热耗六、简答题：（共16分）1．研究熟料矿物特性的目的是什么？（5分）答（要点）：掌握矿物特性与水泥性能的关系，设计合理的配料方案，提高水泥质量，开发水泥品种。
浅谈水泥熟料煅烧技术2023.11.2
浅谈水泥熟料煅烧工艺一、水泥熟料煅烧工艺概述水泥熟料煅烧工艺是将生料转化成熟料的过程，通过高温煅烧使生料中的矿物成分发生物理化学变化，从而达到所需要的水泥熟料质量要求。
水泥熟料煅烧是水泥制造过程中的核心环节，对于保证水泥产品质量和性能具有重要意义。
根据不同的产品类型和用途，水泥熟料具有不同的特点，如高强、快硬、低水化热等。
二、原料准备与处理水泥熟料生产所需的主要原材料包括石灰石、硅质校正原料、铁质校正原料、铝质校正原料等。
在原料准备过程中，首先要对原料进行质量检验，确保原料的成分和含量符合要求。
然后，对原料进行破碎和粉磨，将大块原料破碎成小块，并使原料达到一定的细度，以便于后续工序的进行。
三、配料与混合根据预处理后的原料性质和成分，进行配料，生料粉制备和生料粉均化。
配料主要是确定各种原料的比例，以满足熟料的质量要求。
混合则是将生料粉充分均匀的混合在一起，以保证生料的成分均匀，进而保证熟料成分稳定。
通过先进的配料和混合设备，可以使不同成分生料粉充分均匀的混合在一起，确保提高熟料的质量与产量。
四、熟料煅烧过程熟料煅烧是水泥熟料生产的核心环节。
在煅烧过程中，生料经过高温焙烧，发生一些列物理化学变化，形成水泥熟料。
熟料煅烧过程主要包括以下几个步骤：1、干燥：生料中的水分被高温气体蒸发，起到干燥作用。
2、预热和脱水：生料被预热到一定的温度，物料结晶水脱水，为下一步的分解反应提供能量。
3、分解：生料中的矿物成分在高温下发生分解反应，生成氧化钙、硅酸二钙等矿物。
4、固相反应：分解后的产物之间发生固相反应，生成新的矿物。
5、烧成：经过上述反应后，生料转化成熟料，此时需控制烧成温度和气氛，以保证熟料的质量和产量。
五、烧成温度与气氛控制在熟料煅烧过程中，烧成温度和气氛控制是关键因素。
烧成温度过高会导致熟料熔融、结圈、结皮等问题；过低则会导致生料未完全反应，熟料欠烧，影响熟料质量。
气氛控制则是控制窑、炉内的氧化还原气氛，以保证生料中的矿物成分能够发生充分的分解和固相反应。
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生料在煅烧过程中的物理化学变化
4．温度 提高反应温度，分解反应的速度加快，分解时间缩短。
但应注意温度过高，将增加废气温度和热耗，预热器 和分解炉结皮、堵塞的可能性亦大。 5．系统中CO2分压 通风良好CO2分压较低，有利于CO2的扩散和加速碳酸 钙的分解。 6．生料中粘土质组分的性质 如果粘土质原料的主导矿物是高岭土，由于其活性 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，可以促进碳酸钙的分解过程。反 之，如果粘土主导矿物是活性差的蒙脱石和伊利石， 则CaCO3的分解速度就慢。
生料在煅烧过程中的物理化学变化
4、固相反应 4.1、反应过程 通常在碳酸钙分解的同时，分解产物CaO与
生料中的SiO2、Fe2O3、Al2O3等通过质点的相 互扩散而进行固相反应，形成熟料矿物。 水泥熟料矿物C3A和C4AF、C2S的形成是一个 复杂的多级反应，反应过程是交叉进行的。水 泥熟料矿物的固相反应是放热反应，固相反应 的放热量约为420~500J/g。
MgCO3
MgO + CO2↑－(1047~1 214)J/g
CaC03
CaO + CO2↑－1645 J/g
其中，碳酸钙在水泥生料中所占比例80%左右，其
分解过程需要吸收大量的热，是熟料煅烧过程中消耗
热量最多的一个过程，因此，它是水泥熟料煅烧过程
重要的一环。
生料在煅烧过程中的物理化学变化
3.1 碳酸钙分解反应的特点 1．可逆反应 2．强吸热反应 每1 kg纯碳酸钙在890℃时分解吸收热
生料在煅烧过程中的物理化学变化
在这5个过程中，有4个是物理传热传递过程， 唯独碳酸钙吸收热量分解放出CO2的过程是一 个化学反应过程。在颗粒开始分解与分解面向 颗粒内部深入时，各过程对分解的影响程度不 相同，哪个过程最慢，哪个便是主控过程。即 碳酸钙的分解速度受控于其中最慢的一个过程。
分解速度或者分解所需的时间将决定于化学反 应所需时间，即反应生成的CO2通过表面CaO 层的扩散是整个碳酸钙分解过程中的速度控制 过程。
破坏，生成了非晶质的无定形偏高岭土(脱水高
岭土)，由于偏高岭土中存在着因OH-基跑出后
留 和下Al2的O空3，位这，些故无可定以形把物它具看有成较是高无活定性型。的SiO2
生料在煅烧过程中的物理化学变化
3 碳酸盐分解
生料中的碳酸钙和夹杂的少量碳酸镁在煅烧过程中分
解始并于放40出2~C48O02℃的左过右程，称最碳高酸分盐解分温解度。7碳00酸℃镁左的右分；解碳温酸度 钙在600℃时就有微弱分解发生，但快速分解温度在 812~928℃之间变化。MgCO3在590 ℃、CaCO3在890℃ 时的分解反应式如下：
3.3、 影响碳酸钙分解速度的因素
1．石灰质原料的特性 以最常见的石灰石为例，当石灰石中伴生有其他矿物
和杂质一般具有降低分解温度的作用， 2．生料细度和颗粒级配 生料粉磨得细，且颗粒均匀、粗粒少，生料比表面积
增加，使传热和传质速度加快，有利于分解反应进行。 3．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
量为1645J/g，是熟料形成过程中消耗热 量最多的一个工艺过程。分解所需总热 量约占预分解窑的二分之一。 3．烧失量大 CO每2气10体0 k4g4的kg纯，C烧aC失O量3分占解4后4%排。出挥发性
生料在煅烧过程中的物理化学变化
பைடு நூலகம்．分解温度与CO2分压 和矿物结晶程度有关
在常压(101325 Pa)和分 解出的CO2分压达1个大 气压(即平衡分解压力 101325Pa) 的环境中，纯 碳酸钙的分解温度为 800℃。平衡分压增大， 分解温度增高，环境CO2 的浓度和压力对碳酸钙 分解温度的影响见图6-2 所示
生料在煅烧过程中的物理化学变化
1 干燥 排除生料中自由水分的工艺过程称为干燥。 2 脱水 脱水是指粘土矿物分解放出化合水。 粘土矿物的化合水有两种：一种是以OH一离子状态
存在于晶体结构中，称为晶体配位水(也称结构水)；另 一种是以水分子状态吸附于晶层结构间，称为晶层间 水或层间吸附水。所有的粘土都含有配位水；多水高 岭土、蒙脱石还含有层间水；伊利石的层间水因风化 程度而异。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。
生料在煅烧过程中的物理化学变化
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
高岭土
Al2O3•2SiO2 + 2H20↑
偏高岭土 水蒸气
Al2O3•2SiO2
Al2O3 + 2SiO2
高岭土进行脱水分解反应属吸热过程。高
岭土在失去化合水的同时，本身晶体结构遭受
生料在煅烧过程中的物理化学变化
在悬浮预热器和分解炉内，由于生料悬 浮于气流中，基本上可以看作是单颗粒， 其传热系数较大，特别是传热面积非常 大，分解过程的速率受化学反应过程所 控制。在分解炉(物料温度850℃左右)， 只需几秒钟即可使碳酸钙分解率达到 85%~95%。
生料在煅烧过程中的物理化学变化
生料在煅烧过程中的物理化学变化
3.2、 碳酸钙的分解过程
一颗正在分解的CaCO3颗粒，颗粒内部的分解反应可 分为下列5个过程：
①热气流向颗粒表面传进分解所需要的热量Qi； ②热量以传导方式由表面向分解面传递的过程； ③在一定温度下碳酸钙吸收热量，进行分解并放出CO2
的化学过程； ④分解放出的CO2，穿过CaO层，向表面扩散传质； ⑤表面的CO2向周围气流介质扩散。
第四讲 生料在煅烧过程中的
物理化学变化
生料在煅烧过程中的物理化学变化
生料在加热过程中，依次发生干燥、粘 土矿物脱水、碳酸盐分解、固相反应、 熟料烧结及熟料冷却结晶等重要的物理 化学反应。这些反应过程的反应温度、 反应速度及反应产物不仅受原料的化学 成分和矿物组成的影响，还受反应时的 物理因素诸如生料粒径、均化程度、气 固相接触程度等的影响。
生料在煅烧过程中的物理化学变化
～800℃
CaO+ Al2O3