水泥工藝生產(chǎn)熟料煅燒技術(shù)

1、第六章熟料煅燒技術(shù)第六章熟料煅燒技術(shù)一、概述一、概述二、生料在煅燒過程中的物理與化學(xué)變化二、生料在煅燒過程中的物理與化學(xué)變化三、懸浮預(yù)熱技術(shù)三、懸浮預(yù)熱技術(shù)四、預(yù)分解技術(shù)四、預(yù)分解技術(shù)五、回轉(zhuǎn)窯技術(shù)五、回轉(zhuǎn)窯技術(shù)六、熟料冷卻機(jī)六、熟料冷卻機(jī)七、預(yù)分解窯技術(shù)的生產(chǎn)控制七、預(yù)分解窯技術(shù)的生產(chǎn)控制八、新型干法水泥技術(shù)的發(fā)展八、新型干法水泥技術(shù)的發(fā)展九、窯用耐火材料九、窯用耐火材料第六章熟料煅燒技術(shù)第六章熟料煅燒技術(shù) 本章學(xué)習(xí)要點(diǎn)：本章主要介紹新型干法水本章學(xué)習(xí)要點(diǎn)：本章主要介紹新型干法水泥生產(chǎn)過程中的熟料煅燒技術(shù)以及煅燒過程中泥生產(chǎn)過程中的熟料煅燒技術(shù)以及煅燒過程中的物理化學(xué)變化，以的物理化學(xué)變化，

2、以旋風(fēng)旋風(fēng)筒筒換熱換熱管管道道分解分解爐爐回轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)窯窯冷卻冷卻機(jī)機(jī)為主線，著重介紹當(dāng)代水為主線，著重介紹當(dāng)代水泥工業(yè)發(fā)展的主流和最先進(jìn)的煅燒工藝及設(shè)備、泥工業(yè)發(fā)展的主流和最先進(jìn)的煅燒工藝及設(shè)備、生產(chǎn)過程的控制調(diào)節(jié)等。生產(chǎn)過程的控制調(diào)節(jié)等。6.1 概述概述懸浮預(yù)熱、窯外分解技術(shù)，從根本上改變懸浮預(yù)熱、窯外分解技術(shù)，從根本上改變了物料的預(yù)熱、分解過程的傳熱狀態(tài)，將窯內(nèi)了物料的預(yù)熱、分解過程的傳熱狀態(tài)，將窯內(nèi)物料堆積狀態(tài)的預(yù)熱和分解過程，分別移到懸物料堆積狀態(tài)的預(yù)熱和分解過程，分別移到懸浮預(yù)熱器和分解爐內(nèi)進(jìn)行。浮預(yù)熱器和分解爐內(nèi)進(jìn)行。6.1 概述概述概念：概念：一次空氣、一次空氣、二次空氣、二次空氣

3、、三次空氣、三次空氣、窯頭、窯尾、窯頭、窯尾、物料進(jìn)窯方向、物料進(jìn)窯方向、廢氣出窯方向。廢氣出窯方向。6.1 概述概述6.1 概述概述預(yù)分解窯的關(guān)鍵技術(shù)裝備預(yù)分解窯的關(guān)鍵技術(shù)裝備n 筒，旋風(fēng)筒；筒，旋風(fēng)筒；n 管，換熱管道；管，換熱管道；n 爐，分解爐；爐，分解爐；n 窯，回轉(zhuǎn)窯；窯，回轉(zhuǎn)窯；n 機(jī)，冷卻機(jī)機(jī)，冷卻機(jī). .6.1 概述概述預(yù)分解窯的關(guān)鍵技術(shù)裝備預(yù)分解窯的關(guān)鍵技術(shù)裝備n 適當(dāng)成分的生料進(jìn)入預(yù)熱器適當(dāng)成分的生料進(jìn)入預(yù)熱器預(yù)熱預(yù)熱. .n 預(yù)熱好的生料進(jìn)入分解爐預(yù)熱好的生料進(jìn)入分解爐, ,碳酸鹽碳酸鹽分解分解n 分解后的生料進(jìn)入窯內(nèi)分解后的生料進(jìn)入窯內(nèi)煅燒煅燒成為熟料成為熟料. .n

4、 熟料進(jìn)入冷卻機(jī)進(jìn)行熟料進(jìn)入冷卻機(jī)進(jìn)行冷卻冷卻. .P P6161表表6.16.1國內(nèi)外預(yù)分解窯情況統(tǒng)計(jì)國內(nèi)外預(yù)分解窯情況統(tǒng)計(jì)6.2 生料在煅燒過程中的物理化學(xué)變化生料在煅燒過程中的物理化學(xué)變化生料在加熱過程中，依次發(fā)生生料在加熱過程中，依次發(fā)生干燥、粘土干燥、粘土礦物脫水、碳酸鹽分解、固相反應(yīng)、熟料燒結(jié)礦物脫水、碳酸鹽分解、固相反應(yīng)、熟料燒結(jié)及熟料冷卻結(jié)晶及熟料冷卻結(jié)晶等重要的物理化學(xué)反應(yīng)。這些等重要的物理化學(xué)反應(yīng)。這些反應(yīng)過程的反應(yīng)溫度、反應(yīng)速度及反應(yīng)產(chǎn)反應(yīng)過程的反應(yīng)溫度、反應(yīng)速度及反應(yīng)產(chǎn) 物不物不僅受原料的化學(xué)成分和礦物組成的影響，還受僅受原料的化學(xué)成分和礦物組成的影響，還受反應(yīng)時(shí)的物理

5、因素諸如生料粒徑、均化程度、反應(yīng)時(shí)的物理因素諸如生料粒徑、均化程度、氣固相接觸程度等的影響。氣固相接觸程度等的影響。 6.2.1 干燥干燥 排除生料中自由水分的工藝過程稱為干燥。排除生料中自由水分的工藝過程稱為干燥。 生料中還有不超過生料中還有不超過1.O1.O的水。的水。 自由水分的蒸發(fā)溫度一般為自由水分的蒸發(fā)溫度一般為2727150150左右。左右。 當(dāng)溫度升高到當(dāng)溫度升高到100100150150時(shí)，生料自由水分全部被排除。時(shí)，生料自由水分全部被排除。 自由水分蒸發(fā)熱耗大。每千克水蒸發(fā)潛熱高達(dá)自由水分蒸發(fā)熱耗大。每千克水蒸發(fā)潛熱高達(dá)2257 kJ(2257 kJ(在在100100下下)

6、)。 6.2.2 脫水脫水 脫水是指粘土礦物分解放出化合水脫水是指粘土礦物分解放出化合水 。 層間水在層間水在100100左右即可排除，而配位水則必須高達(dá)左右即可排除，而配位水則必須高達(dá)400400600600以上才能脫去。以上才能脫去。 6.2.2 脫水脫水 粘土中的主要礦物高嶺土發(fā)生脫水分解反應(yīng)如下式所示：粘土中的主要礦物高嶺土發(fā)生脫水分解反應(yīng)如下式所示： AlAl2 2O O3 32SiO2SiO2 22H2H2 20 0 AlAl2 20 03 3 2SiO2SiO2 2 2H2H2 2OO 高嶺土高嶺土 無定形無定形 無定形無定形 水蒸氣水蒸氣 高嶺土進(jìn)行脫水分解反應(yīng)屬吸熱過程。高嶺

7、土進(jìn)行脫水分解反應(yīng)屬吸熱過程。 生成了非晶質(zhì)的無定形偏高嶺土生成了非晶質(zhì)的無定形偏高嶺土 ，具有較高活性具有較高活性，為下一，為下一步與氧化鈣反應(yīng)創(chuàng)造了有利條件。在步與氧化鈣反應(yīng)創(chuàng)造了有利條件。在 900900950950，由無定形物，由無定形物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榫w，同時(shí)放出熱量。質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榫w，同時(shí)放出熱量。6.2.2 脫水脫水影響因素影響因素 1 1生料水分生料水分2 2粘土礦物粘土礦物 不同粘土礦物脫水溫度不一樣。書不同粘土礦物脫水溫度不一樣。書P P3636 表表3.43.43 3粘土脫水產(chǎn)物活性粘土脫水產(chǎn)物活性一般結(jié)構(gòu)疏松、無定形一般結(jié)構(gòu)疏松、無定形( (非晶態(tài)非晶態(tài)) )、新生態(tài)、細(xì)小的、新

8、生態(tài)、細(xì)小的 活活性高，易與性高，易與CaOCaO結(jié)合。結(jié)合。高嶺石高嶺石 蒙脫石、伊利石蒙脫石、伊利石 長(zhǎng)石、水云母長(zhǎng)石、水云母6.2.2 脫水脫水影響因素影響因素 1 1生料水分生料水分2 2粘土礦物粘土礦物3 3粘土脫水產(chǎn)物活性粘土脫水產(chǎn)物活性4 4急燒急燒：粘土脫水后，隨著溫度的升高，會(huì)結(jié)晶或晶型轉(zhuǎn)：粘土脫水后，隨著溫度的升高，會(huì)結(jié)晶或晶型轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致活性變，導(dǎo)致活性；急燒可使脫水產(chǎn)物來不急進(jìn)行上述轉(zhuǎn)變，就已進(jìn)入碳酸鈣急燒可使脫水產(chǎn)物來不急進(jìn)行上述轉(zhuǎn)變，就已進(jìn)入碳酸鈣分解溫度，而與分解出的分解溫度，而與分解出的CaOCaO均處于高活性狀態(tài)，而易于反應(yīng)，均處于高活性狀態(tài)，而易于反應(yīng)，有利熟

9、料的形成。有利熟料的形成。6.2.2 脫水脫水影響因素影響因素 1 1生料水分生料水分2 2粘土礦物粘土礦物3 3粘土脫水產(chǎn)物活性粘土脫水產(chǎn)物活性4 4急燒急燒5 5粘土顆粒大小粘土顆粒大?。赫惩撩撍紫仍诒砻?，再向粒子中心擴(kuò)：粘土脫水首先在表面，再向粒子中心擴(kuò)散，擴(kuò)散過程較慢。內(nèi)部脫水速度控制整個(gè)脫水過程，所以越散，擴(kuò)散過程較慢。內(nèi)部脫水速度控制整個(gè)脫水過程，所以越細(xì)越好。細(xì)越好。6.2.3 碳酸鹽分解碳酸鹽分解1 1、分解反應(yīng)特點(diǎn)、分解反應(yīng)特點(diǎn)可逆反應(yīng)可逆反應(yīng)：受：受T T、P PCO2CO2影響。影響。 TT，有利反應(yīng)向正方向進(jìn)行，且分解速率加快，有利反應(yīng)向正方向進(jìn)行，且分解速率加快 6

10、00600開始分解，開始分解，890890時(shí)時(shí)P PCO2CO2=1=1個(gè)大氣壓，個(gè)大氣壓，1100-12001100-1200反應(yīng)迅速。反應(yīng)迅速。 慢慢 加快加快 迅速迅速 -每每T50T50，分解速度約增，分解速度約增1 1倍倍6.2.3 碳酸鹽分解碳酸鹽分解1 1、分解反應(yīng)特點(diǎn)、分解反應(yīng)特點(diǎn)可逆反應(yīng)可逆反應(yīng)：受：受T T、P PCO2CO2影響。影響。 TT，有利反應(yīng)向正方向進(jìn)行，且分解速率加快，有利反應(yīng)向正方向進(jìn)行，且分解速率加快 T T 廢氣廢氣TT、熱耗、熱耗、預(yù)熱器、分解爐易堵、結(jié)皮；、預(yù)熱器、分解爐易堵、結(jié)皮；加強(qiáng)通風(fēng)加強(qiáng)通風(fēng) P PCO2CO2 有利反應(yīng)向正方向進(jìn)行。有利反應(yīng)

11、向正方向進(jìn)行。6.2.3 碳酸鹽分解碳酸鹽分解1 1、分解反應(yīng)特點(diǎn)、分解反應(yīng)特點(diǎn)可逆反應(yīng)可逆反應(yīng)：受：受T T、P PCO2CO2影響。影響。 強(qiáng)吸熱反應(yīng)強(qiáng)吸熱反應(yīng)：是熟料形成過程中消耗熱量最多的一個(gè)：是熟料形成過程中消耗熱量最多的一個(gè)工藝過程。約占預(yù)分解窯的工藝過程。約占預(yù)分解窯的1/21/2，濕法，濕法1/3 1/3 燒失量大燒失量大：純：純CaCOCaCO3 3為為44%44%，一般在，一般在40%40%左右，與石灰質(zhì)左右，與石灰質(zhì)原料的品質(zhì)有關(guān)。原料的品質(zhì)有關(guān)。6.2.3 碳酸鹽分解碳酸鹽分解1 1、分解反應(yīng)特點(diǎn)、分解反應(yīng)特點(diǎn)可逆反應(yīng)可逆反應(yīng)：受：受T T、P PCO2CO2影響。影響

12、。 強(qiáng)吸熱反應(yīng)強(qiáng)吸熱反應(yīng)燒失量大燒失量大分解溫度與分解溫度與P PCO2CO2和礦物結(jié)晶程度有關(guān)和礦物結(jié)晶程度有關(guān)： P PCO2CO2，則分解，則分解溫度增高。方解石的結(jié)晶程度高，晶粒粗大，則分解溫度高；溫度增高。方解石的結(jié)晶程度高，晶粒粗大，則分解溫度高；相反，微晶或隱晶質(zhì)礦物的分解溫度低。相反，微晶或隱晶質(zhì)礦物的分解溫度低。 6.2.3 碳酸鹽分解碳酸鹽分解2 2、碳酸鈣的分解過程、碳酸鈣的分解過程 五個(gè)過程：五個(gè)過程：兩個(gè)傳熱過程：熱氣流向顆粒表面?zhèn)鳠?、熱量以傳?dǎo)方式兩個(gè)傳熱過程：熱氣流向顆粒表面?zhèn)鳠?、熱量以傳?dǎo)方式向分解面?zhèn)鳠?；向分解面?zhèn)鳠幔灰粋€(gè)化學(xué)反應(yīng)過程：分解面上的一個(gè)化學(xué)反應(yīng)過

13、程：分解面上的CaCOCaCO3 3分解并放出分解并放出COCO2 2；兩個(gè)傳質(zhì)過程：分解放出的兩個(gè)傳質(zhì)過程：分解放出的COCO2 2穿過分解層穿過分解層(CaO(CaO層層) )向表面向表面擴(kuò)散、表面擴(kuò)散、表面COCO2 2向周圍介質(zhì)氣流擴(kuò)散。向周圍介質(zhì)氣流擴(kuò)散。6.2.3 碳酸鹽分解碳酸鹽分解2 2、碳酸鈣的分解過程、碳酸鈣的分解過程 五個(gè)過程中，傳熱和傳質(zhì)皆為物理傳遞過程，僅有一個(gè)化五個(gè)過程中，傳熱和傳質(zhì)皆為物理傳遞過程，僅有一個(gè)化學(xué)反應(yīng)過程。各過程的阻力不同，所以學(xué)反應(yīng)過程。各過程的阻力不同，所以CaCOCaCO3 3的分解速率受控于的分解速率受控于其中最慢的一個(gè)過程。其中最慢的一個(gè)過

14、程。回轉(zhuǎn)窯：生料粉粒徑小，傳質(zhì)過程快；但物料呈堆積回轉(zhuǎn)窯：生料粉粒徑小，傳質(zhì)過程快；但物料呈堆積狀態(tài)，傳熱面積小，傳熱系數(shù)不高，故傳熱速率慢。所以狀態(tài)，傳熱面積小，傳熱系數(shù)不高，故傳熱速率慢。所以CaCOCaCO3 3分解速率取決于傳熱過程。分解速率取決于傳熱過程。6.2.3 碳酸鹽分解碳酸鹽分解2 2、碳酸鈣的分解過程、碳酸鈣的分解過程 五個(gè)過程中，傳熱和傳質(zhì)皆為物理傳遞過程，僅有一個(gè)化五個(gè)過程中，傳熱和傳質(zhì)皆為物理傳遞過程，僅有一個(gè)化學(xué)反應(yīng)過程。各過程的阻力不同，所以學(xué)反應(yīng)過程。各過程的阻力不同，所以CaCOCaCO3 3的分解速率受控于的分解速率受控于其中最慢的一個(gè)過程。其中最慢的一個(gè)過

15、程。立窯和立波爾窯：生料需成球，由于球徑較大，故傳立窯和立波爾窯：生料需成球，由于球徑較大，故傳熱速率慢，傳質(zhì)阻力很大，所以熱速率慢，傳質(zhì)阻力很大，所以CaCOCaCO3 3分解速率取決于傳熱和傳分解速率取決于傳熱和傳質(zhì)過程。質(zhì)過程。 6.2.3 碳酸鹽分解碳酸鹽分解2 2、碳酸鈣的分解過程、碳酸鈣的分解過程 五個(gè)過程中，傳熱和傳質(zhì)皆為物理傳遞過程，僅有一個(gè)化五個(gè)過程中，傳熱和傳質(zhì)皆為物理傳遞過程，僅有一個(gè)化學(xué)反應(yīng)過程。各過程的阻力不同，所以學(xué)反應(yīng)過程。各過程的阻力不同，所以CaCOCaCO3 3的分解速率受控于的分解速率受控于其中最慢的一個(gè)過程。其中最慢的一個(gè)過程。預(yù)熱器、預(yù)分解爐內(nèi)：生料處

16、于懸浮狀態(tài)，傳熱面積預(yù)熱器、預(yù)分解爐內(nèi)：生料處于懸浮狀態(tài)，傳熱面積大，傳熱系數(shù)高，傳質(zhì)阻力小，所以大，傳熱系數(shù)高，傳質(zhì)阻力小，所以CaCOCaCO3 3分解速率取決于化學(xué)分解速率取決于化學(xué)反應(yīng)速率。反應(yīng)速率。 6.2.3 碳酸鹽分解碳酸鹽分解3 3影響碳酸鈣分解反應(yīng)的因素影響碳酸鈣分解反應(yīng)的因素反應(yīng)條件。反應(yīng)條件。提高反應(yīng)溫度有利于加快分解反應(yīng)速率，同時(shí)促使提高反應(yīng)溫度有利于加快分解反應(yīng)速率，同時(shí)促使COCO2 2擴(kuò)散擴(kuò)散速率加快；但應(yīng)注意溫度過高，將增加廢氣溫度和熱耗，預(yù)熱速率加快；但應(yīng)注意溫度過高，將增加廢氣溫度和熱耗，預(yù)熱器和分解爐易結(jié)皮、堵塞。器和分解爐易結(jié)皮、堵塞。加強(qiáng)通風(fēng)，及時(shí)排出

17、反應(yīng)生成的加強(qiáng)通風(fēng)，及時(shí)排出反應(yīng)生成的COCO2 2氣體，可加速分解反應(yīng)。氣體，可加速分解反應(yīng)。通風(fēng)不暢時(shí)，廢氣中通風(fēng)不暢時(shí)，廢氣中COCO2 2含量增加，不僅影響燃料燃燒，而且使含量增加，不僅影響燃料燃燒，而且使分解速率減慢。分解速率減慢。6.2.3 碳酸鹽分解碳酸鹽分解3 3影響碳酸鈣分解反應(yīng)的因素影響碳酸鈣分解反應(yīng)的因素石灰石的種類和物理性質(zhì)。結(jié)構(gòu)致密、質(zhì)點(diǎn)排列整齊、石灰石的種類和物理性質(zhì)。結(jié)構(gòu)致密、質(zhì)點(diǎn)排列整齊、結(jié)晶粗大、晶體缺陷少的石灰石不僅質(zhì)地堅(jiān)硬，而且分解反應(yīng)結(jié)晶粗大、晶體缺陷少的石灰石不僅質(zhì)地堅(jiān)硬，而且分解反應(yīng)困難，如大理石的分解溫度較高。質(zhì)地松軟的白堊和內(nèi)含其他困難，如大理石

18、的分解溫度較高。質(zhì)地松軟的白堊和內(nèi)含其他較多的泥灰?guī)r，則分解所需的活化能較低，分解反應(yīng)容易。較多的泥灰?guī)r，則分解所需的活化能較低，分解反應(yīng)容易。當(dāng)石灰石中伴生有其他礦物和雜質(zhì)時(shí)，一般具有降低分解當(dāng)石灰石中伴生有其他礦物和雜質(zhì)時(shí)，一般具有降低分解溫度的作用。溫度的作用。6.2.3 碳酸鹽分解碳酸鹽分解3 3影響碳酸鈣分解反應(yīng)的因素影響碳酸鈣分解反應(yīng)的因素生料細(xì)度和顆粒級(jí)配。生料細(xì)度細(xì)，顆粒均勻，粗粒生料細(xì)度和顆粒級(jí)配。生料細(xì)度細(xì)，顆粒均勻，粗粒少，物料的比表面積大，可使傳熱和傳質(zhì)速率加快，有利于分少，物料的比表面積大，可使傳熱和傳質(zhì)速率加快，有利于分解反應(yīng)。解反應(yīng)。6.2.3 碳酸鹽分解碳酸鹽分

19、解3 3影響碳酸鈣分解反應(yīng)的因素影響碳酸鈣分解反應(yīng)的因素生料懸浮分散程度。生料懸浮分散差，相對(duì)地增大了生料懸浮分散程度。生料懸浮分散差，相對(duì)地增大了顆粒尺寸，減少了傳熱面積，降低了碳酸鈣的分解速度。是決顆粒尺寸，減少了傳熱面積，降低了碳酸鈣的分解速度。是決定分解速度的一個(gè)非常重要因素。定分解速度的一個(gè)非常重要因素。書書P P112112 回轉(zhuǎn)窯和分解爐內(nèi)分解時(shí)間比較：回轉(zhuǎn)窯和分解爐內(nèi)分解時(shí)間比較：回轉(zhuǎn)窯內(nèi)回轉(zhuǎn)窯內(nèi)CaCOCaCO3 3分解率為分解率為85-95%(80085-95%(80010001000) )要要15min15min；而分解爐內(nèi)而分解爐內(nèi)(800(800850850) )要要

20、2s2s。 6.2.3 碳酸鹽分解碳酸鹽分解3 3影響碳酸鈣分解反應(yīng)的因素影響碳酸鈣分解反應(yīng)的因素粘土質(zhì)組分的性質(zhì)。粘土質(zhì)組分的性質(zhì)。若粘土質(zhì)原料的主導(dǎo)礦物是活性活性大的高嶺土，由于其若粘土質(zhì)原料的主導(dǎo)礦物是活性活性大的高嶺土，由于其容易和分解產(chǎn)物容易和分解產(chǎn)物CaOCaO直接進(jìn)行固相反應(yīng)生成低鈣礦物，可加速直接進(jìn)行固相反應(yīng)生成低鈣礦物，可加速CaCOCaCO3 3的分解反應(yīng)。的分解反應(yīng)。反之，若粘土的主導(dǎo)礦物是活性差的蒙脫石、伊利石，則反之，若粘土的主導(dǎo)礦物是活性差的蒙脫石、伊利石，則要影響要影響CaCOCaCO3 3的分解速率，由結(jié)晶的分解速率，由結(jié)晶SiOSiO2 2組成的石英砂的反應(yīng)活

21、性組成的石英砂的反應(yīng)活性最低。最低。6.2.4 固相反應(yīng)固相反應(yīng)固相反應(yīng)固相反應(yīng)-放熱反應(yīng)放熱反應(yīng) 1 1反應(yīng)過程反應(yīng)過程在熟料形成過程中，從碳酸鈣開始分解起，物料中便出現(xiàn)在熟料形成過程中，從碳酸鈣開始分解起，物料中便出現(xiàn)了游離氧化鈣，它與生料中的了游離氧化鈣，它與生料中的SiOSiO2 2、AlAl2 2O O3 3和和 FeFe2 2O O3 3等通過質(zhì)點(diǎn)等通過質(zhì)點(diǎn)的相互擴(kuò)散而進(jìn)行固相反應(yīng)，形成熟料礦物。的相互擴(kuò)散而進(jìn)行固相反應(yīng)，形成熟料礦物。固相反應(yīng)固相反應(yīng)：是指固態(tài)物質(zhì)間發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，有時(shí)也有氣：是指固態(tài)物質(zhì)間發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，有時(shí)也有氣相或液相參與，而作用物和產(chǎn)物中都有固相。相或液相

22、參與，而作用物和產(chǎn)物中都有固相。6.2.4 固相反應(yīng)固相反應(yīng)固相反應(yīng)固相反應(yīng)-放熱反應(yīng)放熱反應(yīng) 1 1反應(yīng)過程反應(yīng)過程熟料形成過程的固相反應(yīng)比較復(fù)雜，其過程大致如下：見熟料形成過程的固相反應(yīng)比較復(fù)雜，其過程大致如下：見書書P P113113約約800800：開始形成：開始形成CACA、CFCF與與C C2 2S S；C CA ACACAC CF FCFCF2C2CS SC C2 2S S C C2 2S S開始形成開始形成800-900800-900：開始形成：開始形成C C1212A A7 7、C C2 2F F；7CA7CA5C5CC C1212A A7 76.2.4 固相反應(yīng)固相反應(yīng)固相

23、反應(yīng)固相反應(yīng)-放熱反應(yīng)放熱反應(yīng) 1 1反應(yīng)過程反應(yīng)過程約約800800：開始形成：開始形成CACA、CFCF與與C C2 2S S；800-900800-900：開始形成：開始形成C C1212A A7 7 、C C2 2F F ；900-1100900-1100： 2C2CA AS SC C2 2ASASC C2 2ASAS形成后又分解形成后又分解C C1212A A7 79C9C7C7C3 3A AC C3 3A A開始形成開始形成C C2 2F F2C2CC C1212A A7 77C7C4 4AFAFC C4 4AFAF開始形成開始形成1100-12001100-1200：大量形成：大

24、量形成C C3 3A A、C C4 4AFAF，C C2 2S S含量達(dá)最大值含量達(dá)最大值 6.2.4 固相反應(yīng)固相反應(yīng)固相反應(yīng)固相反應(yīng)-放熱反應(yīng)放熱反應(yīng) 1 1反應(yīng)過程反應(yīng)過程約約800800：開始形成：開始形成CACA、CFCF與與C C2 2S S；800-900800-900：開始形成：開始形成C C1212A A7 7 、C C2 2F F ；900-1100900-1100：C C2 2ASAS形成后又分解、形成后又分解、C C3 3A A、C C4 4AFAF開始形成開始形成1100-12001100-1200：大量形成：大量形成C C3 3A A、C C4 4AFAF，C C2

25、 2S S含量達(dá)最大值含量達(dá)最大值 由上可見，水泥熟料礦物的形成是一個(gè)復(fù)雜的多級(jí)反應(yīng)，由上可見，水泥熟料礦物的形成是一個(gè)復(fù)雜的多級(jí)反應(yīng)，反應(yīng)過程是交叉進(jìn)行的。反應(yīng)過程是交叉進(jìn)行的。上述反應(yīng)為放熱反應(yīng)，用普通原料約放熱上述反應(yīng)為放熱反應(yīng)，用普通原料約放熱420-450J/g420-450J/g，足，足以使物料升溫以使物料升溫300300以上。以上。6.2.4 固相反應(yīng)固相反應(yīng)固相反應(yīng)固相反應(yīng)-放熱反應(yīng)放熱反應(yīng) 1 1反應(yīng)過程反應(yīng)過程約約800800：開始形成：開始形成CACA、CFCF與與C C2 2S S；800-900800-900：開始形成：開始形成C C1212A A7 7 、C C2

26、2F F ；900-1100900-1100：C C2 2ASAS形成后又分解、形成后又分解、C C3 3A A、C C4 4AFAF開始形成開始形成1100-12001100-1200：大量形成：大量形成C C3 3A A、C C4 4AFAF，C C2 2S S含量達(dá)最大值含量達(dá)最大值 以上化學(xué)反應(yīng)的溫度都小于反應(yīng)物和生成物的熔點(diǎn)，也就以上化學(xué)反應(yīng)的溫度都小于反應(yīng)物和生成物的熔點(diǎn)，也就是說物料在以上這些反應(yīng)過程中都沒有熔融狀態(tài)物出現(xiàn)，反應(yīng)是說物料在以上這些反應(yīng)過程中都沒有熔融狀態(tài)物出現(xiàn)，反應(yīng)是在固體狀態(tài)下進(jìn)行的。是在固體狀態(tài)下進(jìn)行的。6.2.4 固相反應(yīng)固相反應(yīng)固相反應(yīng)固相反應(yīng)-放熱反應(yīng)放

27、熱反應(yīng) 1 1反應(yīng)過程反應(yīng)過程由于固體原子、分子或離子之間具有很大的作用力，因此由于固體原子、分子或離子之間具有很大的作用力，因此固相反應(yīng)的反應(yīng)活性較低，反應(yīng)速率較慢。通常，固相反應(yīng)總固相反應(yīng)的反應(yīng)活性較低，反應(yīng)速率較慢。通常，固相反應(yīng)總是發(fā)生在兩組分界面上，為非均相反應(yīng)。是發(fā)生在兩組分界面上，為非均相反應(yīng)。對(duì)于粒狀物料，反應(yīng)對(duì)于粒狀物料，反應(yīng)首先是通過顆粒間的接觸點(diǎn)或面進(jìn)行，隨后是反應(yīng)物通過產(chǎn)物首先是通過顆粒間的接觸點(diǎn)或面進(jìn)行，隨后是反應(yīng)物通過產(chǎn)物層進(jìn)行擴(kuò)散遷移，因此，固相反應(yīng)一般包括界面上的反應(yīng)和物層進(jìn)行擴(kuò)散遷移，因此，固相反應(yīng)一般包括界面上的反應(yīng)和物質(zhì)遷移兩個(gè)過程。質(zhì)遷移兩個(gè)過程。6.2

28、.4 固相反應(yīng)固相反應(yīng)固相反應(yīng)固相反應(yīng)-放熱反應(yīng)放熱反應(yīng) 2 2影響固相反應(yīng)的主要因素影響固相反應(yīng)的主要因素生料的細(xì)度和均勻性生料的細(xì)度和均勻性生料愈細(xì)，則其顆粒尺寸愈小，比表面積愈大，各組分間生料愈細(xì)，則其顆粒尺寸愈小，比表面積愈大，各組分間的接觸面積愈大，同時(shí)表面的質(zhì)點(diǎn)自由能亦大，使反應(yīng)和擴(kuò)散的接觸面積愈大，同時(shí)表面的質(zhì)點(diǎn)自由能亦大，使反應(yīng)和擴(kuò)散能力增強(qiáng)，因此反應(yīng)速率愈快。能力增強(qiáng)，因此反應(yīng)速率愈快。但是，當(dāng)生料磨細(xì)到一定程度后，如繼續(xù)再細(xì)磨，則對(duì)固但是，當(dāng)生料磨細(xì)到一定程度后，如繼續(xù)再細(xì)磨，則對(duì)固相反應(yīng)的速率增加不明顯，而磨機(jī)產(chǎn)量卻大大降低，粉磨電耗相反應(yīng)的速率增加不明顯，而磨機(jī)產(chǎn)量卻大

29、大降低，粉磨電耗劇增。因此，必須綜合平衡，優(yōu)化控制生料細(xì)度。劇增。因此，必須綜合平衡，優(yōu)化控制生料細(xì)度。生料的均勻性好，即生料內(nèi)各組分混合均勻，這就可以增生料的均勻性好，即生料內(nèi)各組分混合均勻，這就可以增加各組分之間的接觸，所以能加速固相反應(yīng)。加各組分之間的接觸，所以能加速固相反應(yīng)。6.2.4 固相反應(yīng)固相反應(yīng)固相反應(yīng)固相反應(yīng)-放熱反應(yīng)放熱反應(yīng) 2 2影響固相反應(yīng)的主要因素影響固相反應(yīng)的主要因素生料的細(xì)度和均勻性生料的細(xì)度和均勻性硅酸鹽水泥生料細(xì)度一般控制范圍：硅酸鹽水泥生料細(xì)度一般控制范圍：0.2mm(9000.2mm(900孔孔/cm/cm2 2) )以上粗粒在以上粗粒在1.0-1.5%1

30、.0-1.5%以下，此時(shí)以下，此時(shí)0.08mm0.08mm以上粗?？梢钥刂圃谝陨洗至？梢钥刂圃?-12%8-12%，最高在，最高在15%15%以下；以下；或者使生料中以上粗粒為或者使生料中以上粗粒為0.5%0.5%左右，則左右，則0.08mm0.08mm以上粗粒可以上粗?？煞艑挼椒艑挼?5%15%以上，甚至可以達(dá)到以上，甚至可以達(dá)到20%20%以上。以上。6.2.4 固相反應(yīng)固相反應(yīng)固相反應(yīng)固相反應(yīng)-放熱反應(yīng)放熱反應(yīng) 2 2影響固相反應(yīng)的主要因素影響固相反應(yīng)的主要因素生料的細(xì)度和均勻性生料的細(xì)度和均勻性溫度和時(shí)間溫度和時(shí)間當(dāng)溫度較低時(shí)，固體的化學(xué)活性低，質(zhì)點(diǎn)的擴(kuò)散和遷移速當(dāng)溫度較低時(shí)，固體的化

31、學(xué)活性低，質(zhì)點(diǎn)的擴(kuò)散和遷移速率很慢，因此固相反應(yīng)通常需要在較高的溫度下進(jìn)行。提高反率很慢，因此固相反應(yīng)通常需要在較高的溫度下進(jìn)行。提高反應(yīng)溫度，可加速固相反應(yīng)。由于固相反應(yīng)時(shí)離子的擴(kuò)散和遷移應(yīng)溫度，可加速固相反應(yīng)。由于固相反應(yīng)時(shí)離子的擴(kuò)散和遷移需要時(shí)間，所以，必須要有一定的時(shí)間才能使固相反應(yīng)進(jìn)行完需要時(shí)間，所以，必須要有一定的時(shí)間才能使固相反應(yīng)進(jìn)行完全。全。急劇煅燒：熱力梯度大，升溫快，使脫水、急劇煅燒：熱力梯度大，升溫快，使脫水、CaCOCaCO3 3分解重合，分解重合，新生態(tài)，活性高。新生態(tài)，活性高。6.2.4 固相反應(yīng)固相反應(yīng)固相反應(yīng)固相反應(yīng)-放熱反應(yīng)放熱反應(yīng) 2 2影響固相反應(yīng)的主要因

32、素影響固相反應(yīng)的主要因素生料的細(xì)度和均勻性生料的細(xì)度和均勻性溫度和時(shí)間溫度和時(shí)間原料性質(zhì)原料性質(zhì)當(dāng)原料中含有如燧石、石英砂等結(jié)晶當(dāng)原料中含有如燧石、石英砂等結(jié)晶SiOSiO2 2或方解石結(jié)晶粗或方解石結(jié)晶粗大時(shí)，因破壞其晶格困難，所以固相反應(yīng)的速率明顯降低，特大時(shí)，因破壞其晶格困難，所以固相反應(yīng)的速率明顯降低，特別是當(dāng)原料中含有粗粒石英砂時(shí)，其影響更大。別是當(dāng)原料中含有粗粒石英砂時(shí)，其影響更大。6.2.5 熟料燒結(jié)熟料燒結(jié)當(dāng)物料溫度升高到當(dāng)物料溫度升高到1250-12801250-1280時(shí)，即達(dá)到其最低共熔溫度，時(shí)，即達(dá)到其最低共熔溫度，開始出現(xiàn)以氧化鋁、氧化鐵為主的液相，液相的組分中還有氧

33、開始出現(xiàn)以氧化鋁、氧化鐵為主的液相，液相的組分中還有氧化鎂和堿等?；V和堿等。隨著溫度的升高和時(shí)間延長(zhǎng)，液相量增加隨著溫度的升高和時(shí)間延長(zhǎng)，液相量增加, ,液相粘度降低，液相粘度降低，氧化鈣、硅酸二鈣不斷溶解、擴(kuò)散，硅酸三鈣晶核不斷形成，氧化鈣、硅酸二鈣不斷溶解、擴(kuò)散，硅酸三鈣晶核不斷形成，并逐漸發(fā)育、長(zhǎng)大，最終形成幾十微米大小、發(fā)育良好的阿利并逐漸發(fā)育、長(zhǎng)大，最終形成幾十微米大小、發(fā)育良好的阿利特晶體。與此同時(shí)，晶體不斷重排、收縮、密實(shí)化，物料逐漸特晶體。與此同時(shí)，晶體不斷重排、收縮、密實(shí)化，物料逐漸由疏松狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樯珴苫液凇⒔Y(jié)構(gòu)致密的孰料我們稱以上過由疏松狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樯珴苫液?、結(jié)構(gòu)致密的孰料

34、我們稱以上過程為熟料的燒結(jié)過程，簡(jiǎn)稱程為熟料的燒結(jié)過程，簡(jiǎn)稱熟料燒結(jié)熟料燒結(jié)。 6.2.5 熟料燒結(jié)熟料燒結(jié)影響熟料燒結(jié)的因素：影響熟料燒結(jié)的因素：1 1最低共熔溫度最低共熔溫度最低共熔溫度：物料在加熱過程中，兩種或兩種以上組分最低共熔溫度：物料在加熱過程中，兩種或兩種以上組分開始出現(xiàn)液相時(shí)的溫度。開始出現(xiàn)液相時(shí)的溫度。組分性質(zhì)與數(shù)目都影響系統(tǒng)的最低共熔溫度。見書組分性質(zhì)與數(shù)目都影響系統(tǒng)的最低共熔溫度。見書P P114114表表6.26.2。礦化劑和微量元素對(duì)降低共熔溫度有一定作用。礦化劑和微量元素對(duì)降低共熔溫度有一定作用。6.2.5 熟料燒結(jié)熟料燒結(jié)影響熟料燒結(jié)的因素：影響熟料燒結(jié)的因素：1

35、 1最低共熔溫度最低共熔溫度2 2液相量液相量液相量液相量- CaO- CaO不易被吸收完全，導(dǎo)致熟料中不易被吸收完全，導(dǎo)致熟料中f-CaOf-CaO影影響熟料質(zhì)量，或降低窯產(chǎn)量和增加燃料消耗。響熟料質(zhì)量，或降低窯產(chǎn)量和增加燃料消耗。液相量液相量- - 能溶解的能溶解的C C2 2S S、CaOCaO亦亦-形成形成C C3 3S S快；快；液相量液相量-易結(jié)大塊，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)結(jié)圈。立窯內(nèi)煉邊、易結(jié)大塊，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)結(jié)圈。立窯內(nèi)煉邊、結(jié)爐瘤等；結(jié)爐瘤等；6.2.5 熟料燒結(jié)熟料燒結(jié)影響熟料燒結(jié)的因素：影響熟料燒結(jié)的因素：1 1最低共熔溫度最低共熔溫度2 2液相量液相量燒結(jié)范圍：是指水泥生料加熱至出現(xiàn)燒結(jié)

36、所必需的、最少燒結(jié)范圍：是指水泥生料加熱至出現(xiàn)燒結(jié)所必需的、最少的液相量時(shí)的溫度的液相量時(shí)的溫度( (開始燒結(jié)溫度開始燒結(jié)溫度) )與開始出現(xiàn)結(jié)大塊與開始出現(xiàn)結(jié)大塊( (超過正常超過正常液相量液相量) )時(shí)的溫度差值。時(shí)的溫度差值。生料中的液相量隨溫度升高而緩慢增加，其燒結(jié)范圍就較生料中的液相量隨溫度升高而緩慢增加，其燒結(jié)范圍就較寬；如生料中液相量隨溫度升高而增加很快，則其燒結(jié)范圍就寬；如生料中液相量隨溫度升高而增加很快，則其燒結(jié)范圍就較窄。它對(duì)熟料燒成影響較大，如燒結(jié)范圍寬的生料，窯內(nèi)溫較窄。它對(duì)熟料燒成影響較大，如燒結(jié)范圍寬的生料，窯內(nèi)溫度波動(dòng)時(shí)，不易發(fā)生生燒或燒結(jié)成大塊的現(xiàn)象。度波動(dòng)時(shí)，

37、不易發(fā)生生燒或燒結(jié)成大塊的現(xiàn)象。6.2.5 熟料燒結(jié)熟料燒結(jié)影響熟料燒結(jié)的因素：影響熟料燒結(jié)的因素：1 1最低共熔溫度最低共熔溫度2 2液相量液相量含鐵量較高的硅酸鹽水泥，其燒結(jié)范圍就較窄，降低鐵的含鐵量較高的硅酸鹽水泥，其燒結(jié)范圍就較窄，降低鐵的含量，增加鋁的含量，燒結(jié)范圍就變寬。含量，增加鋁的含量，燒結(jié)范圍就變寬。燒結(jié)范圍還和液相粘度、表面張力及這些性質(zhì)隨溫度而變燒結(jié)范圍還和液相粘度、表面張力及這些性質(zhì)隨溫度而變化的情況有關(guān)?；那闆r有關(guān)。通常硅酸鹽水泥熟料的燒結(jié)范圍約為通常硅酸鹽水泥熟料的燒結(jié)范圍約為150150。影響液相量的因素：生料成分、燒成溫度。影響液相量的因素：生料成分、燒成溫度

38、。一般水泥熟料在燒成階段的液相量約一般水泥熟料在燒成階段的液相量約20-30%20-30%。6.2.5 熟料燒結(jié)熟料燒結(jié)影響熟料燒結(jié)的因素：影響熟料燒結(jié)的因素：1 1最低共熔溫度最低共熔溫度2 2液相量液相量3 3液相粘度液相粘度液相粘度直接影響硅酸三鈣的形成速率和晶體的尺寸，粘液相粘度直接影響硅酸三鈣的形成速率和晶體的尺寸，粘度小，則粘滯阻力小，液相中質(zhì)點(diǎn)的擴(kuò)散速率增加，有利于硅度小，則粘滯阻力小，液相中質(zhì)點(diǎn)的擴(kuò)散速率增加，有利于硅酸三鈣的形成和晶體的發(fā)育成長(zhǎng)；反之則使硅酸三鈣形成困難。酸三鈣的形成和晶體的發(fā)育成長(zhǎng)；反之則使硅酸三鈣形成困難。熟料液相粘度隨溫度和組成熟料液相粘度隨溫度和組成(

39、 (包括少量氧化物包括少量氧化物) )而變化。而變化。6.2.5 熟料燒結(jié)熟料燒結(jié)影響熟料燒結(jié)的因素：影響熟料燒結(jié)的因素：1 1最低共熔溫度最低共熔溫度2 2液相量液相量3 3液相粘度液相粘度影響液相粘度的因素：影響液相粘度的因素： 溫度。溫度溫度。溫度 粘度粘度。(T (T 離子動(dòng)能離子動(dòng)能 相互間作用力相互間作用力) )液相組成。液相粘度隨液相中離子狀態(tài)和相互作用力液相組成。液相粘度隨液相中離子狀態(tài)和相互作用力的變化而異。的變化而異。6.2.5 熟料燒結(jié)熟料燒結(jié)液相組成。液相粘度隨液相中離子狀態(tài)和相互作用力液相組成。液相粘度隨液相中離子狀態(tài)和相互作用力的變化而異。的變化而異。a) CaOa

40、) CaO離解為離解為CaCa2+2+離子；離子；b) SiOb) SiO2 2主要離解為主要離解為SiOSiO4 44-4-陰離子團(tuán)。陰離子團(tuán)。Si-OSi-O價(jià)鍵較強(qiáng)，在粘價(jià)鍵較強(qiáng)，在粘滯流動(dòng)時(shí)，不易斷裂，因而液相粘度較高；滯流動(dòng)時(shí)，不易斷裂，因而液相粘度較高；c) Alc) Al2 2O O3 3和和FeFe2 2O O3 3為兩性化合物，可同時(shí)離解成為兩性化合物，可同時(shí)離解成MeOMeO4 45-5-和和Me3+Me3+離子，兩者的比例視各自金屬離子半徑和液相酸堿度而異。離子，兩者的比例視各自金屬離子半徑和液相酸堿度而異。以以MeOMeO4 45-5-離子狀態(tài)存在時(shí)，有離子狀態(tài)存在時(shí)，

41、有4 4個(gè)個(gè)O O2-2-配位，構(gòu)成較緊密的四配位，構(gòu)成較緊密的四面體，面體，Me-OMe-O價(jià)鍵較強(qiáng)，在粘滯流動(dòng)時(shí)，不易斷裂，因而液相粘價(jià)鍵較強(qiáng)，在粘滯流動(dòng)時(shí)，不易斷裂，因而液相粘度較高；度較高；6.2.5 熟料燒結(jié)熟料燒結(jié)液相組成。液相粘度隨液相中離子狀態(tài)和相互作用力液相組成。液相粘度隨液相中離子狀態(tài)和相互作用力的變化而異。的變化而異。a) CaOa) CaO離解為離解為CaCa2+2+離子；離子；b) SiOb) SiO2 2主要離解為主要離解為SiOSiO4 44-4-陰離子團(tuán)。陰離子團(tuán)。Si-OSi-O價(jià)鍵較強(qiáng)，在粘價(jià)鍵較強(qiáng)，在粘滯流動(dòng)時(shí)，不易斷裂，因而液相粘度較高；滯流動(dòng)時(shí)，不易斷

42、裂，因而液相粘度較高；c) Alc) Al2 2O O3 3和和FeFe2 2O O3 3為兩性化合物，可同時(shí)離解成為兩性化合物，可同時(shí)離解成MeOMeO4 45-5-和和Me3+Me3+離子，兩者的比例視各自金屬離子半徑和液相酸堿度而異。離子，兩者的比例視各自金屬離子半徑和液相酸堿度而異。以以MeMe3+3+離子狀態(tài)存在時(shí)，有離子狀態(tài)存在時(shí)，有6 6個(gè)個(gè)O O2-2-配位，構(gòu)成松散的八面體，配位，構(gòu)成松散的八面體，Me-OMe-O價(jià)鍵較弱，在粘滯流動(dòng)時(shí)，易于斷裂，因而液相粘度較低。價(jià)鍵較弱，在粘滯流動(dòng)時(shí)，易于斷裂，因而液相粘度較低。6.2.5 熟料燒結(jié)熟料燒結(jié)液相組成。液相粘度隨液相中離子狀

43、態(tài)和相互作用力液相組成。液相粘度隨液相中離子狀態(tài)和相互作用力的變化而異。的變化而異。a) CaOa) CaO離解為離解為CaCa2+2+離子；離子；b) SiOb) SiO2 2主要離解為主要離解為SiOSiO4 44-4-陰離子團(tuán)。陰離子團(tuán)。Si-OSi-O價(jià)鍵較強(qiáng)，在粘價(jià)鍵較強(qiáng)，在粘滯流動(dòng)時(shí)，不易斷裂，因而液相粘度較高；滯流動(dòng)時(shí)，不易斷裂，因而液相粘度較高；c) Alc) Al2 2O O3 3和和FeFe2 2O O3 3為兩性化合物，可同時(shí)離解成為兩性化合物，可同時(shí)離解成MeOMeO4 45-5-和和Me3+Me3+離子，兩者的比例視各自金屬離子半徑和液相酸堿度而異。離子，兩者的比例視

44、各自金屬離子半徑和液相酸堿度而異。. Al. Al3+3+半徑半徑FeFe3+3+，趨向于構(gòu)成較多的，趨向于構(gòu)成較多的MeOMeO4 45-5-離子，因而離子，因而提高提高IMIM，則粘度，則粘度；6.2.5 熟料燒結(jié)熟料燒結(jié)液相組成。液相粘度隨液相中離子狀態(tài)和相互作用力液相組成。液相粘度隨液相中離子狀態(tài)和相互作用力的變化而異。的變化而異。a) CaOa) CaO離解為離解為CaCa2+2+離子；離子；b) SiOb) SiO2 2主要離解為主要離解為SiOSiO4 44-4-陰離子團(tuán)。陰離子團(tuán)。Si-OSi-O價(jià)鍵較強(qiáng)，在粘價(jià)鍵較強(qiáng)，在粘滯流動(dòng)時(shí)，不易斷裂，因而液相粘度較高；滯流動(dòng)時(shí)，不易斷

45、裂，因而液相粘度較高；c) Alc) Al2 2O O3 3和和FeFe2 2O O3 3為兩性化合物，可同時(shí)離解成為兩性化合物，可同時(shí)離解成MeOMeO4 45-5-和和Me3+Me3+離子，兩者的比例視各自金屬離子半徑和液相酸堿度而異。離子，兩者的比例視各自金屬離子半徑和液相酸堿度而異。. . 液相堿性較弱時(shí)，例如有液相堿性較弱時(shí)，例如有MgOMgO、SOSO3 3時(shí)，則時(shí)，則MeMe2 2O O3 3呈堿性，呈堿性，更多地離解成更多地離解成MeMe3+3+離子，因而液相粘度降低；當(dāng)液相堿性較強(qiáng)，離子，因而液相粘度降低；當(dāng)液相堿性較強(qiáng)，例如有例如有NaNa2 2O O、K K2 2O O時(shí)

46、，則時(shí)，則MeMe2 2O O3 3呈酸性，更多地離解成呈酸性，更多地離解成MeOMeO4 45-5-離子，離子，因而液相粘度提高。因而液相粘度提高。6.2.5 熟料燒結(jié)熟料燒結(jié)液相組成。液相粘度隨液相中離子狀態(tài)和相互作用力液相組成。液相粘度隨液相中離子狀態(tài)和相互作用力的變化而異。的變化而異。a) CaOa) CaO離解為離解為CaCa2+2+離子；離子；b) SiOb) SiO2 2主要離解為主要離解為SiOSiO4 44-4-陰離子團(tuán)。陰離子團(tuán)。Si-OSi-O價(jià)鍵較強(qiáng)，在粘價(jià)鍵較強(qiáng)，在粘滯流動(dòng)時(shí)，不易斷裂，因而液相粘度較高；滯流動(dòng)時(shí)，不易斷裂，因而液相粘度較高；c) Alc) Al2 2

47、O O3 3和和FeFe2 2O O3 3為兩性化合物，可同時(shí)離解成為兩性化合物，可同時(shí)離解成MeOMeO4 45-5-和和MeMe3+3+離子，兩者的比例視各自金屬離子半徑和液相酸堿度而異。離子，兩者的比例視各自金屬離子半徑和液相酸堿度而異。d) d) 其它其它6.2.5 熟料燒結(jié)熟料燒結(jié)影響熟料燒結(jié)的因素：影響熟料燒結(jié)的因素：1 1最低共熔溫度最低共熔溫度2 2液相量液相量3 3液相粘度液相粘度影響液相粘度的因素：影響液相粘度的因素： 溫度液相組成溫度液相組成煅燒方法。慢速升溫，則煅燒方法。慢速升溫，則MeMe2 2O O3 3大部分離解成大部分離解成MeOMeO4 45-5-離子，離子，

48、因而液相粘度提高；快速升溫，則因而液相粘度提高；快速升溫，則AlAl3+3+以四、六配位共存，而六以四、六配位共存，而六配位的配位的FeFe3+3+增多，因而液相粘度降低。增多，因而液相粘度降低。6.2.5 熟料燒結(jié)熟料燒結(jié)影響熟料燒結(jié)的因素：影響熟料燒結(jié)的因素：1 1最低共熔溫度最低共熔溫度2 2液相量液相量3 3液相粘度液相粘度4 4液相的表面張力液相的表面張力液相表面張力愈小，愈容易潤(rùn)濕熟料顆?；蚬滔辔镔|(zhì)，有液相表面張力愈小，愈容易潤(rùn)濕熟料顆粒或固相物質(zhì)，有利于固相反應(yīng)與固液相反應(yīng)，促進(jìn)熟料礦物特別是利于固相反應(yīng)與固液相反應(yīng)，促進(jìn)熟料礦物特別是C C3 3S S的形成。的形成。T T 表

49、面張力表面張力；熟料中含鎂、堿、硫等物質(zhì)時(shí)，熟料中含鎂、堿、硫等物質(zhì)時(shí)， 表面張力表面張力。6.2.5 熟料燒結(jié)熟料燒結(jié)影響熟料燒結(jié)的因素：影響熟料燒結(jié)的因素：1 1最低共熔溫度最低共熔溫度2 2液相量液相量3 3液相粘度液相粘度4 4液相的表面張力液相的表面張力5 5氧化鈣溶解于熟料液相的速率氧化鈣溶解于熟料液相的速率C C3 3S S的形成主要是在液相中，由的形成主要是在液相中，由f-CaOf-CaOC C2 2S S形成，因而溶于形成，因而溶于液相速率對(duì)液相速率對(duì)C C3 3S S形成有重要影響。形成有重要影響。T T 溶解速率溶解速率；粒徑粒徑 溶解速率溶解速率。6.2.5 熟料燒結(jié)熟

50、料燒結(jié)影響熟料燒結(jié)的因素：影響熟料燒結(jié)的因素：1 1最低共熔溫度最低共熔溫度2 2液相量液相量3 3液相粘度液相粘度4 4液相的表面張力液相的表面張力5 5氧化鈣溶解于熟料液相的速率氧化鈣溶解于熟料液相的速率6 6反應(yīng)物存在的狀態(tài)反應(yīng)物存在的狀態(tài)研究發(fā)現(xiàn)，在熟料燒成時(shí)，氧化鈣與貝利特晶體尺寸小，研究發(fā)現(xiàn)，在熟料燒成時(shí)，氧化鈣與貝利特晶體尺寸小，處于晶體缺陷多的新生態(tài)，則其活性大，活化能小，易溶于液處于晶體缺陷多的新生態(tài)，則其活性大，活化能小，易溶于液相中，因而反應(yīng)能力很強(qiáng)。這有利于硅酸三鈣的形成。相中，因而反應(yīng)能力很強(qiáng)。這有利于硅酸三鈣的形成。試驗(yàn)還表明，極快速升溫試驗(yàn)還表明，極快速升溫(60

51、0(600/min/min以上以上) )，可使粘土礦物，可使粘土礦物的脫水、碳酸鹽分解、固相反應(yīng)、固液相反應(yīng)幾乎重合，使反的脫水、碳酸鹽分解、固相反應(yīng)、固液相反應(yīng)幾乎重合，使反應(yīng)物處于新生的高活性狀態(tài)，在極短的時(shí)間內(nèi)，可同時(shí)生成液應(yīng)物處于新生的高活性狀態(tài)，在極短的時(shí)間內(nèi)，可同時(shí)生成液相、貝利特和阿利特。相、貝利特和阿利特。6.2.6 熟料冷卻熟料冷卻冷卻的目的在于，回收熟料帶走的余熱，預(yù)熱二次、三次冷卻的目的在于，回收熟料帶走的余熱，預(yù)熱二次、三次空氣，提高窯的熱效率；迅速冷卻熟料以改善熟料質(zhì)量與易磨空氣，提高窯的熱效率；迅速冷卻熟料以改善熟料質(zhì)量與易磨性；降低熟料溫度，便于熟料的運(yùn)輸、貯存與

52、粉磨。性；降低熟料溫度，便于熟料的運(yùn)輸、貯存與粉磨。熟料的冷卻并不是簡(jiǎn)單的溫度降低，而是伴隨著一系列的熟料的冷卻并不是簡(jiǎn)單的溫度降低，而是伴隨著一系列的物理化學(xué)變化，如液相凝固、相變等，冷卻的方法、速度不同，物理化學(xué)變化，如液相凝固、相變等，冷卻的方法、速度不同，則發(fā)生的物理化學(xué)變化過程不一樣，對(duì)熟料的質(zhì)量、易磨性的則發(fā)生的物理化學(xué)變化過程不一樣，對(duì)熟料的質(zhì)量、易磨性的影響也不一樣。影響也不一樣。 平衡冷卻平衡冷卻( (慢冷慢冷) )：冷卻速度非常慢，使固液相反應(yīng)充分進(jìn)：冷卻速度非常慢，使固液相反應(yīng)充分進(jìn)行。行。 淬冷：冷卻速度快，使高溫下形成的液相來不及結(jié)晶而冷淬冷：冷卻速度快，使高溫下形成

53、的液相來不及結(jié)晶而冷卻成玻璃相。卻成玻璃相。6.2.6 熟料冷卻熟料冷卻在水泥生產(chǎn)中，一般均采用快冷，其作用有：在水泥生產(chǎn)中，一般均采用快冷，其作用有：1 1提高熟料質(zhì)量。提高熟料質(zhì)量?？炖渥柚够驕p少快冷阻止或減少-C-C2 2S S向向-C C2 2S S轉(zhuǎn)變，防止熟料粉化；轉(zhuǎn)變，防止熟料粉化；阻止或減少阻止或減少C C3 3S - CS - C2 2S + S + f-CaOf-CaO；快速越過快速越過C C3 3S S的分解溫度，使的分解溫度，使C C3 3S S來不及分解而呈介穩(wěn)狀態(tài)保來不及分解而呈介穩(wěn)狀態(tài)保存下來。存下來。急冷使急冷使C C3 3S S晶體細(xì)小，可提高熟料質(zhì)量。晶體細(xì)

54、小，可提高熟料質(zhì)量。6.2.6 熟料冷卻熟料冷卻在水泥生產(chǎn)中，一般均采用快冷，其作用有：在水泥生產(chǎn)中，一般均采用快冷，其作用有：1 1提高熟料質(zhì)量。提高熟料質(zhì)量?？炖渥柚够驕p少快冷阻止或減少-C-C2 2S S向向-C C2 2S S轉(zhuǎn)變，防止熟料粉化；轉(zhuǎn)變，防止熟料粉化；阻止或減少阻止或減少C C3 3S - CS - C2 2S + S + f-CaOf-CaO；避免或減少避免或減少M(fèi)gOMgO結(jié)晶成方鎂石；冷卻速度越慢，結(jié)晶越結(jié)晶成方鎂石；冷卻速度越慢，結(jié)晶越粗大，膨脹粗大，膨脹；即改善了水泥的安定性。；即改善了水泥的安定性。急冷使熟料中急冷使熟料中C C3 3A A結(jié)晶體減少?？稍鰪?qiáng)水

55、泥的抗硫酸鹽結(jié)晶體減少?？稍鰪?qiáng)水泥的抗硫酸鹽性能；另外，結(jié)晶型的性能；另外，結(jié)晶型的C C3 3A A水化后易使水泥漿快凝，而非結(jié)晶的水化后易使水泥漿快凝，而非結(jié)晶的C C3 3A A水化后，不會(huì)使水泥漿快凝，因而容易掌握其凝結(jié)時(shí)間。水化后，不會(huì)使水泥漿快凝，因而容易掌握其凝結(jié)時(shí)間。6.2.6 熟料冷卻熟料冷卻在水泥生產(chǎn)中，一般均采用快冷，其作用有：在水泥生產(chǎn)中，一般均采用快冷，其作用有：1 1提高熟料質(zhì)量。提高熟料質(zhì)量。2 2改善熟料的易磨性改善熟料的易磨性快冷熟料玻璃體含量高，同時(shí)造成熟料產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，快冷熟料玻璃體含量高，同時(shí)造成熟料產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，缺陷多；缺陷多；快冷使熟料礦物晶體保持細(xì)小，

56、易磨?？炖涫故炝系V物晶體保持細(xì)小，易磨。3 3回收余熱，提高一、二次風(fēng)溫回收余熱，提高一、二次風(fēng)溫熟料進(jìn)入冷卻機(jī)時(shí)尚有熟料進(jìn)入冷卻機(jī)時(shí)尚有11001100以上高溫，若冷卻到室溫，以上高溫，若冷卻到室溫，則尚有則尚有837kJ/kg837kJ/kg的熱量，可用二次空氣來回收，有利窯內(nèi)燃料的熱量，可用二次空氣來回收，有利窯內(nèi)燃料煅燒，提高窯的熱效率。煅燒，提高窯的熱效率。6.2.6 熟料冷卻熟料冷卻在水泥生產(chǎn)中，一般均采用快冷，其作用有：在水泥生產(chǎn)中，一般均采用快冷，其作用有：1 1提高熟料質(zhì)量。提高熟料質(zhì)量。2 2改善熟料的易磨性改善熟料的易磨性3 3回收余熱回收余熱冷卻機(jī)形式：?jiǎn)瓮?、多筒、篦?/p>

57、冷卻機(jī)形式：?jiǎn)瓮?、多筒、篦式熟料形成的熱化學(xué)熟料形成的熱化學(xué)1 1熱效應(yīng)：熱效應(yīng)：反應(yīng)反應(yīng)熱效應(yīng)熱效應(yīng)游離水蒸發(fā)游離水蒸發(fā)粘土結(jié)合水逸出粘土結(jié)合水逸出粘土無定形脫水產(chǎn)物結(jié)晶粘土無定形脫水產(chǎn)物結(jié)晶碳酸鈣分解放出二氧化碳碳酸鈣分解放出二氧化碳氧化鈣和粘土脫水產(chǎn)物反應(yīng)氧化鈣和粘土脫水產(chǎn)物反應(yīng)形成液相形成液相硅酸三鈣形成硅酸三鈣形成吸熱吸熱吸熱吸熱放熱放熱吸熱吸熱放熱放熱吸熱吸熱微吸熱微吸熱熟料形成的熱化學(xué)熟料形成的熱化學(xué)2 2熟料形成熱：指在一定生產(chǎn)條件下，用某一基準(zhǔn)溫度熟料形成熱：指在一定生產(chǎn)條件下，用某一基準(zhǔn)溫度( (一般是一般是00或或20)20)的干燥物料，在沒有任何物料和質(zhì)量損失的的干燥物

58、料，在沒有任何物料和質(zhì)量損失的重要依據(jù)下，制成重要依據(jù)下，制成1kg1kg同溫度的熟料所需要的熱量。同溫度的熟料所需要的熱量。3 3熟料理論熱耗：熟料理論熱耗：390-430kcal/kg390-430kcal/kg熟料熟料(1650-1800kJ/kg)(1650-1800kJ/kg)。計(jì)算假定條件：生產(chǎn)計(jì)算假定條件：生產(chǎn)1.0kg1.0kg熟料所需的生料量為熟料所需的生料量為1.55kg1.55kg，石，石灰石和粘土的比例為灰石和粘土的比例為78:2278:22。據(jù)此，按物料在加熱過程中的化學(xué)。據(jù)此，按物料在加熱過程中的化學(xué)反應(yīng)熱和物理熱，計(jì)算所得。由于原料不同，各種計(jì)算所得略反應(yīng)熱和物理

59、熱，計(jì)算所得。由于原料不同，各種計(jì)算所得略有出入。有出入。熟料形成的熱化學(xué)熟料形成的熱化學(xué)3 3熟料理論熱耗：熟料理論熱耗：390-430kcal/kg390-430kcal/kg熟料熟料(1650-1800kJ/kg)(1650-1800kJ/kg)。實(shí)際生產(chǎn)中形成的熟料和廢氣不可能冷卻到實(shí)際生產(chǎn)中形成的熟料和廢氣不可能冷卻到00，因而必然，因而必然帶走一部分熱量；生產(chǎn)過程不可能沒有物料損失及物料循環(huán)的帶走一部分熱量；生產(chǎn)過程不可能沒有物料損失及物料循環(huán)的存在，其煅燒設(shè)備還要向外散失熱量，因此，實(shí)際生產(chǎn)每存在，其煅燒設(shè)備還要向外散失熱量，因此，實(shí)際生產(chǎn)每1kg1kg熟熟料消耗的熱量，必然比熟

60、料形成熱要大得多，根據(jù)生產(chǎn)方法和料消耗的熱量，必然比熟料形成熱要大得多，根據(jù)生產(chǎn)方法和使用的設(shè)備不同，一般在使用的設(shè)備不同，一般在2800-7500kJ/kg2800-7500kJ/kg范圍內(nèi)，這就是熟料范圍內(nèi)，這就是熟料的單位熱耗。熟料的單位熱耗越接近熟料形成熱，煅燒設(shè)備的的單位熱耗。熟料的單位熱耗越接近熟料形成熱，煅燒設(shè)備的熱效率越高。熱效率越高。 6.3 懸浮預(yù)熱技術(shù)懸浮預(yù)熱技術(shù) 由加料管自然滑落由加料管自然滑落喂入的生料粉在調(diào)整氣喂入的生料粉在調(diào)整氣流的沖擊下迅速分散，流的沖擊下迅速分散，均勻懸浮于氣流中。氣均勻懸浮于氣流中。氣固之間固之間80%80%以上的換熱以上的換熱在進(jìn)風(fēng)管道中完