熟料煅燒與組成

1、水泥工序系統(tǒng)設(shè)備培訓(xùn)水泥工序系統(tǒng)設(shè)備培訓(xùn)-設(shè)備管理部設(shè)備管理部四川峨勝水泥股份有限公司九里制造一廠化驗(yàn)室四川峨勝水泥股份有限公司九里制造一廠化驗(yàn)室2009年年7月月九里制造一廠九里制造一廠2009年年窯頭、中控培訓(xùn)（二）窯頭、中控培訓(xùn)（二） -熟料煅燒工藝熟料煅燒工藝應(yīng)了解的重點(diǎn)內(nèi)容 熟料概念及化學(xué)成分 孰料的主要礦物組成 熟料燒成中窯筒體帶的劃分 熟料急冷的作用 熟料的控制指標(biāo)水泥生產(chǎn)的水泥生產(chǎn)的“兩磨一燒兩磨一燒”生料磨生料磨窯系統(tǒng)窯系統(tǒng)水泥磨水泥磨生生 料料熟熟 料料水水 泥泥原材料原材料燃燃 料料出出 廠廠一一. . 硅酸鹽水泥熟料的硅酸鹽水泥熟料的 化學(xué)組成和礦物組成化學(xué)組成和礦物組

2、成硅酸鹽熟料定義：由主要含CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3的原料，按適當(dāng)比例磨成細(xì)粉，燒至部分熔融所得以硅酸鈣為主要礦物成份的水硬性膠凝物質(zhì)，稱為硅酸鹽水泥熟料。其中硅酸鈣礦物含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）不小于66%，氧化鈣和氧化硅質(zhì)量比不小于2.0。1.1.熟料的化學(xué)組成熟料的化學(xué)組成 主要化學(xué)成分與含量主要化學(xué)成分與含量 (1)主要氧化物：CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3 其總和通常占熟料總量的95%以上。(2)其它氧化物：如MgO SO3 Na2O K2O TiO2 P2O5等，其總量通常占熟料的5%以下。主要化學(xué)成分要求主要化學(xué)成分要求 實(shí)際生產(chǎn)中，硅酸鹽水泥中個(gè)主要氧化物含量的波

3、動(dòng)范圍一般為： CaO 62%67% SiO2 15%20% Al2O3 4%7% Fe2O3 2.5%6% 2. 2. 熟料的礦物組成熟料的礦物組成 硅酸鹽水泥熟料是一種多礦物組成的、結(jié)晶細(xì)小的人造石。通常為3060m。 (1)(1)主要礦物主要礦物 硅酸三鈣（3CaOSiO2，簡(jiǎn)寫成C3S） 硅酸二鈣（2CaOSiO2，簡(jiǎn)寫成C2S） 鋁酸三鈣（3CaOAl2O3，簡(jiǎn)寫成C3A） 鐵鋁酸四鈣（4 CaOAl2O3Fe2O3，簡(jiǎn)寫成C4AF） (2)(2)次要礦物次要礦物游離氧化鈣（f-CaO）方鎂石（結(jié)晶 MgO）玻璃體硅酸三鈣和硅酸二鈣合稱硅酸鹽礦物，約占75%左右。鋁酸三鈣和鐵鋁酸四鈣

4、合稱熔劑礦物，約占22%左右。硅酸鹽礦物和熔劑礦物總和約占95%左右。 含量5%含量1925%含量820%含量1533%礦物組成含量3760%四種主要氧化物不是以單獨(dú)的氧化物存在，而是以兩種或兩種以上氧化物反應(yīng)生成的多種礦物集合體，其結(jié)晶細(xì)小，通常3060m 。熟料的組成3.3.熟料的礦物組成及巖相結(jié)構(gòu)熟料的礦物組成及巖相結(jié)構(gòu)熟料礦物的特性熟料礦物的特性 硅酸三鈣（硅酸三鈣（ C C3 3S S ）存在形式存在形式純C3S只在20651250溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定，在2065以上不一致熔融為CaO與液相；在1250以下分解為C2S和CaO。純C3S具有同質(zhì)多晶現(xiàn)象,熟料中C3S不純，總是與少量的其他氧

5、化物如Al2O3、Fe2O3、 MgO、R 2O等形成固溶體。在反光顯微鏡下為黑色多角形顆粒，又稱阿利特（Alite），簡(jiǎn)稱A礦。 礦物水化特性礦物水化特性凝結(jié)時(shí)間正常，水化較快，水化反應(yīng)主要在28d以內(nèi)進(jìn)行，約經(jīng)一年后水化過(guò)程基本結(jié)束。早期強(qiáng)度高，強(qiáng)度的絕對(duì)值和增進(jìn)率較大。其28d強(qiáng)度可達(dá)到一年強(qiáng)度的70%80%。水化熱較高；抗水性較差。 硅酸二鈣硅酸二鈣 礦物特性礦物特性 熟料中硅酸二鈣通常固溶有少量氧化物如Al2O3、Fe2O3、MgO、R 2O等形成固溶體，稱貝利特（Belite），簡(jiǎn)稱B礦。在反光顯微鏡下呈圓粒狀，常具有黑白交叉雙晶條紋。 多晶轉(zhuǎn)變多晶轉(zhuǎn)變純C2S在1450以下有同質(zhì)

6、多晶現(xiàn)象。其中：-C2S的密度為2.97g/cm3，-C2S的密度為3.28g/cm3，故發(fā)生轉(zhuǎn)變時(shí)，伴隨著體積膨脹10%，結(jié)果是熟料崩潰，生產(chǎn)中稱之為粉化。而-C2S幾乎無(wú)水硬性。 水化特性水化特性水化反應(yīng)比C3S慢得多，28d只水化20%左右，凝結(jié)硬化慢；早期強(qiáng)度低，但28d后強(qiáng)度仍能較快增長(zhǎng)，一年后其強(qiáng)度可趕超阿利特；水化熱?。豢顾院?。 鋁酸三鈣鋁酸三鈣礦物特性礦物特性C3A可固溶有少量SiO2、Fe2O3、MgO、R 2O等形成固溶體，在反光鏡下，其反光能力弱，呈暗灰色，并填充在A礦與B礦中間，又稱黑色中間相。 水化特性水化特性水化迅速，凝結(jié)較快，如不加石膏等緩凝劑，水化迅速，凝結(jié)較

7、快，如不加石膏等緩凝劑，易使水泥急凝；早期強(qiáng)度較高，但絕對(duì)值不高，其強(qiáng)易使水泥急凝；早期強(qiáng)度較高，但絕對(duì)值不高，其強(qiáng)度度3d3d之內(nèi)大部分發(fā)揮出來(lái)，以后幾乎不增長(zhǎng)，甚至倒之內(nèi)大部分發(fā)揮出來(lái)，以后幾乎不增長(zhǎng)，甚至倒縮；縮；水化熱高；干縮變形大，脆性大，耐磨性差，抗水化熱高；干縮變形大，脆性大，耐磨性差，抗硫酸鹽性能差。硫酸鹽性能差。 鐵鋁酸四鈣鐵鋁酸四鈣礦物特性礦物特性鐵鋁酸四鈣代表的是一系列連續(xù)的鐵相固溶體。通常固溶有少量的MgO、SiO2等氧化物，又稱才利特（Celite）或C礦。在反光鏡下其反射能力強(qiáng)，呈亮白色，并填充在A礦與B礦之間，也稱白色中間相。 水化特性水化特性水化速度在早期介于鋁

8、酸三鈣與硅酸三鈣之間，水化速度在早期介于鋁酸三鈣與硅酸三鈣之間，但隨后的發(fā)展不如硅酸三鈣；但隨后的發(fā)展不如硅酸三鈣； 早期強(qiáng)度類似于鋁酸三鈣，而后期還能不斷增早期強(qiáng)度類似于鋁酸三鈣，而后期還能不斷增長(zhǎng)，類似于硅酸二鈣；長(zhǎng)，類似于硅酸二鈣； 水化熱較鋁酸三鈣低，抗沖擊性能和抗硫酸鹽水化熱較鋁酸三鈣低，抗沖擊性能和抗硫酸鹽性能較好。性能較好。 玻璃體玻璃體 形成 部分熔融液相被快速冷卻來(lái)不及結(jié)晶而成為過(guò)冷凝體主要成分 Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO、R 2O含量 取決于液相量及冷卻條件 性能 不及晶體穩(wěn)定，水化熱較大；可改善熟料性能與易磨性。 游離氧化鈣（游離氧化鈣（f-CaOf-CaO）

9、 定義定義是指熟料中沒(méi)有以化合狀態(tài)存在而是以是指熟料中沒(méi)有以化合狀態(tài)存在而是以游離狀態(tài)存在的氧化鈣。游離狀態(tài)存在的氧化鈣。特征特征 游離氧化鈣在偏光顯微鏡下為無(wú)色圓形游離氧化鈣在偏光顯微鏡下為無(wú)色圓形顆粒，有明顯解理。在反光鏡下用蒸溜水浸顆粒，有明顯解理。在反光鏡下用蒸溜水浸蝕后呈彩虹色。蝕后呈彩虹色。 游離氧化鈣的種類及其對(duì)安定性的影響游離氧化鈣的種類及其對(duì)安定性的影響 種類 產(chǎn)生原因 特點(diǎn) 對(duì)水泥安定的影響性 欠燒 f-CaO 熟料煅燒過(guò)程中因欠燒、漏生，在11001200低溫下形成 結(jié)構(gòu)疏松多孔 不大不大,存在于黃粉或欠燒存在于黃粉或欠燒料中，結(jié)構(gòu)疏松多孔，料中，結(jié)構(gòu)疏松多孔，遇水反應(yīng)快

10、，強(qiáng)度下降遇水反應(yīng)快，強(qiáng)度下降 一次 f-CaO 因配料不當(dāng)、生料過(guò)粗或煅燒不良，尚未與S、A、F反應(yīng)而殘留的CaO呈“死燒狀態(tài)”，結(jié)構(gòu)致密 大大,強(qiáng)度降低，強(qiáng)度降低，3天后強(qiáng)天后強(qiáng)度倒縮，在水泥石內(nèi)部度倒縮，在水泥石內(nèi)部產(chǎn)生不均勻膨脹，引起產(chǎn)生不均勻膨脹，引起安定性不良及崩潰安定性不良及崩潰 二次 f-CaO 熟料慢冷或還原氣氛下，C3S分解而形成的經(jīng)過(guò)高溫，水化較慢 較大較大,水化慢，對(duì)熟料強(qiáng)水化慢，對(duì)熟料強(qiáng)度及安定性有影響度及安定性有影響 方鎂石（方鎂石（MgOMgO） 指游離狀態(tài)的氧化鎂晶體。 產(chǎn)生產(chǎn)生 一部分氧化鎂存在于玻璃體中，一部分結(jié)晶呈游離狀態(tài)。當(dāng)熟料快冷時(shí)，結(jié)晶細(xì)小，慢冷時(shí)晶

11、體發(fā)育較大，結(jié)構(gòu)致密。 危害危害 方鎂石與水反應(yīng)速度很慢，幾個(gè)月甚至幾年才明顯反映出來(lái)。水化生成Mg(OH)2時(shí)，體積膨脹148%，在水泥石內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力，輕者會(huì)降低水泥制品強(qiáng)度，重者會(huì)造成水泥制品破壞。方鎂石含量越多，晶體尺寸越大，引起的破壞越嚴(yán)重，因此，應(yīng)限制其含量及晶體尺寸。熟料冷卻速度越快，方鎂石晶體越小，含量越少。4. 4. 熟料的率值熟料的率值 硅酸鹽水泥熟料中各主要氧化物含量之間的比例稱作率值。 表示化學(xué)成分與礦物組成之間的關(guān)系、水泥熟料的性能及其對(duì)煅燒的影響。 在一定的工藝條件下，率值是水泥生產(chǎn)質(zhì)量控制的主要指標(biāo)。 我國(guó)主要采用石灰飽和系數(shù)（KH）、硅率（n）、鋁率（p）三個(gè)率值。

12、 石灰飽和系數(shù)石灰飽和系數(shù) 物理意義物理意義 KH表示水泥熟料中的總CaO含量扣除飽和酸性氧化物（如Al2O3、Fe2O3）所需要的氧化鈣后，剩下的與二氧化硅化合的氧化鈣的含量與理論上二氧化硅全部化合成硅酸三鈣所需要的氧化鈣含量的比值。 簡(jiǎn)言之，石灰飽和系數(shù)表示熟料中二氧化硅被氧化鈣飽和成硅酸三鈣的程度。 23232SiO8.2OFe35.0OAl65.1CaOKH數(shù)學(xué)表達(dá)式 式中：CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3、SO3分別為熟料中相應(yīng)氧化物的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。KHKH值與熟料礦物間的關(guān)系值與熟料礦物間的關(guān)系 從理論上講：KH值高，則C3S較多，C2S較少。（1）KH=1，熟料中只有C3S

13、，而無(wú)C2S；（2）KH1，無(wú)論生產(chǎn)條件多好，熟料中都有游離氧化鈣存在；（3）KH=0.667，熟料中無(wú)C3S。 因此，熟料的KH值應(yīng)控制在0.6671間。 實(shí)際生產(chǎn)中，為使熟料順利形成，又不產(chǎn)生過(guò)多的游離氧化鈣，通常KH值控制在0.870.96。 一、KH值的選擇： 在fCaO相差不多的情況下，適當(dāng)提高KH值，C3S含量也增加，但太高會(huì)使易燒性變差，fCaO變高，安定性不良，熟料質(zhì)量反而下降。配料方案的選擇應(yīng)結(jié)合工廠的具體條件，在生料質(zhì)量和均化程度較好，摻煤均勻看火操作水平較高的情況下適當(dāng)提高KH，以有效提高熟料的質(zhì)量。 二：n值的選擇： 熟料的n值表示硅酸鹽礦物與熔劑礦物之間的關(guān)系。為使熟

14、料有較高的強(qiáng)度，選擇n值時(shí)必須保證熟料中有一定數(shù)量的硅酸鹽礦物，選擇n值一定要與KH值相適應(yīng)。一般要避免以下情況： 1、KH值高，n值也偏高。熟料硅酸鹽礦物多，熔劑礦物少，易燒性差，易造成熟料中fCaO高，熟料質(zhì)量差。 2、KH值低，n值也偏高。熟料中C3S含量少，C2S含量高，熟料強(qiáng)度不高，易造成熟料粉化。 3、KH值低，n值也低，熟料硅酸鹽礦物少，熔劑礦物多。熟料強(qiáng)度低，且在燒成過(guò)程中易結(jié)圈，熟料結(jié)粒大不易燒透，fCaO還是高，熟料質(zhì)量差。 三、p值的選擇 p值的選擇與熟料粘度和熟料凝結(jié)時(shí)間有關(guān)。一般情況下KH值選擇高時(shí)要降低p值。二二. 硅酸鹽水泥熟料的煅燒硅酸鹽水泥熟料的煅燒 生料在加

15、熱過(guò)程中，依次發(fā)生干燥、粘土礦物脫水、碳酸鹽分解、固相反應(yīng)、熟料燒結(jié)及熟料冷卻結(jié)晶等重要的物理化學(xué)反應(yīng)。這些反應(yīng)過(guò)程的反應(yīng)溫度、反應(yīng)速度及反應(yīng)產(chǎn)物不僅受原料的化學(xué)成分和礦物組成的影響，還受反應(yīng)時(shí)的物理因素(諸如生料粒徑、均化程度、氣固相接觸程度等)的影響。生料在窯內(nèi)反應(yīng)帶的劃分生料在窯內(nèi)反應(yīng)帶的劃分 混合生料進(jìn)入預(yù)熱器C1時(shí)，受熱到100時(shí)，主要是水分蒸發(fā)，這一段叫干燥帶干燥帶。 干燥的生料繼續(xù)在窯中前進(jìn)，在與更熱的氣體相遇時(shí)，被加熱到600左右，這時(shí)發(fā)生有機(jī)物燃燒和高嶺土脫水。這一帶叫做“預(yù)熱帶預(yù)熱帶”。 溫度升高到900，石灰石發(fā)生分解，生成的CaO和粘土組成里的二氧化硅、氧化鋁開(kāi)始發(fā)生固

16、態(tài)反應(yīng)，這一段叫“分解帶分解帶”。 當(dāng)溫度升高到1100以上，CaO和酸性氧化物的反應(yīng)大為加快，反應(yīng)主要是： 3CaO+Al2O33CaOAl2O3（1200時(shí)） 這一段叫做“煅燒帶煅燒帶”或稱或稱“放熱反應(yīng)帶放熱反應(yīng)帶”。 溫度到達(dá)1400左右，窯內(nèi)物料開(kāi)始燒結(jié)，部分開(kāi)始熔融。這時(shí)硅酸二鈣仍保持為固態(tài)，它熔于熔融液里，與游離的CaO繼續(xù)反應(yīng)生成硅酸三鈣（3CaOSiO2）。硅酸三鈣以微小的結(jié)晶析出，即成熟料。這一段稱為“燒結(jié)帶燒結(jié)帶”。 經(jīng)過(guò)燒結(jié)帶后，熟料開(kāi)始冷卻而出窯，這一段叫做“冷卻帶冷卻帶” 生料在窯內(nèi)反應(yīng)帶的劃分生料在窯內(nèi)反應(yīng)帶的劃分生料煅燒過(guò)程中的物理化學(xué)變化生料煅燒過(guò)程中的物理化

17、學(xué)變化 干燥是物料中的自由水的蒸發(fā)；脫水則是粘土礦物分解放出化合水。粘土礦物中的水分為晶體配位水和層間吸附水，層間吸附水在100 左右即可失去，而晶體配位水必須高400600 才能失去。 2SiO2Al2O32H2O4006002SiO2Al2O3+2H2O 2SiO2Al2O3400600 2SiO2+ Al2O3 （一）干燥與脫水（一）干燥與脫水（二）碳酸鹽分解（二）碳酸鹽分解 生料中的碳酸鈣與碳酸鎂在煅燒過(guò)程中都分解出二氧化碳?xì)怏w。通常碳酸鹽在600 就有微弱的分解，到894 時(shí)，分解出的二氧化碳分壓達(dá)到0.1MPa時(shí)，分解速度加快，到11001200 時(shí)，分解極為迅速。 26003CO

18、MgOMgCOC 29003COCaOCaCOC生料煅燒過(guò)程中的物理化學(xué)變化生料煅燒過(guò)程中的物理化學(xué)變化（三）固相反應(yīng)（三）固相反應(yīng) 在碳酸鈣分解的同時(shí)，分解產(chǎn)物CaO 與生料中的SiO2、Fe2O3、Al2O3等通過(guò)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。800 開(kāi)始反應(yīng)形成 CA(CaO Al2O3鋁酸一鈣鋁酸一鈣)、C2F(2CaO Fe2O3鐵鐵 酸鈣酸鈣)， CS（2CaO SiO2)； 800900開(kāi)始形成 Ca12A7(12CaO7 Al2O3七鋁酸十二鈣七鋁酸十二鈣）； 9001000開(kāi)始形成 C2AS(2CaO Al2O3 SiO鋁硅酸二鈣鋁硅酸二鈣)、 CA(3CaO

19、Al2O3)、CAF(4CaO Al2O3 Fe 2O 3)； 生料煅燒過(guò)程中的物理化學(xué)變化生料煅燒過(guò)程中的物理化學(xué)變化11001200 大量形成 CA與CAF，同時(shí)C2S含量達(dá)最大值。 這些反應(yīng)溫度都小于反應(yīng)物和生成物的熔點(diǎn)(如CaO、SiO2與2CaOSiO的熔點(diǎn)分別為2570、1713與2130)也就是說(shuō)物料在以上這些反應(yīng)過(guò)程中都沒(méi)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，這就是固相反應(yīng)固相反應(yīng)的特點(diǎn)。生料煅燒過(guò)程中的物理化學(xué)變化生料煅燒過(guò)程中的物理化學(xué)變化 水泥熟料礦物的固相反應(yīng)是放熱反應(yīng)，固相反應(yīng)的放熱量約為420500J/g。 固相反應(yīng)通常需要在較高溫度下進(jìn)行，影響固相反應(yīng)的主要

20、因素主要有以下幾點(diǎn)： （1）生料細(xì)度及均勻性 （2）原料性質(zhì) （3）溫度和時(shí)間 （4）礦化劑（四）熟料的燒結(jié)（四）熟料的燒結(jié) 當(dāng)熟料溫度升到最低共熔溫度后，固相反應(yīng)形成的鋁酸三鈣和鐵鋁酸四鈣熔劑性礦物及氧化鎂、堿等熔融成液相。在高溫液相作用下，固相硅酸二鈣和氧化鈣都逐步溶解于液相中，硅酸二鈣吸收氧化鈣形成硅酸三鈣。隨著溫度的升高和時(shí)間的延長(zhǎng)，液相量增加，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 ，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，物料逐漸由疏松多孔狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樯珴苫液?、結(jié)構(gòu)致密的熟料。C2S（液）+ Ca

21、O（液）13001450 C3S（固）生料煅燒過(guò)程中的物理化學(xué)變化生料煅燒過(guò)程中的物理化學(xué)變化在生料配合適當(dāng)，成分穩(wěn)定的情況下，硅酸鹽水泥熟料在12501280 開(kāi)始出現(xiàn)液相，1300 左右CaO 和C2S溶入液相中開(kāi)始生成C3S，這一過(guò)程也稱為石灰吸收過(guò)程。一直到1450 液相量繼續(xù)增加，游離氧化鈣被吸收。故通常把130014501300 稱為熟料的燒結(jié)溫度。在此溫度范圍內(nèi)大致需要1020分鐘完成熟料燒結(jié)過(guò)程。 生料生料煅燒過(guò)程煅燒過(guò)程中的物理化學(xué)變化中的物理化學(xué)變化130014501300稱為熟料的燒結(jié)溫度。在此溫度范圍內(nèi)大致需要1020 min完成熟料燒結(jié)過(guò)程。影響熟料燒結(jié)過(guò)程的因素 :

22、 1.最低共熔溫度2.液相量3.液相粘度 4.液相的表面張力 5.氧化鈣和硅酸二鈣溶于液相的速率 液相量液相量 一般硅酸鹽水泥熟料成分生成的液相量可近似用下式進(jìn)行計(jì)算。 當(dāng)燒成溫度為1400時(shí):L%=2.95 Al2O3 +2.2 Fe2O3 + MgO + R2O 當(dāng)燒成溫度為1450時(shí):L%=3.O Al2O3 +2.25 Fe2O3 + MgO + R2O 熟料中液相的粘度熟料中液相的粘度液相粘度與溫度關(guān)系1最低共融物；21450C2S與CaO所飽和的液相液相粘度與鋁率關(guān)系1440純氧化物熟料三三.熟料的冷卻熟料的冷卻 熟料燒結(jié)過(guò)程完成之后，硅酸三鈣的生成反應(yīng)結(jié)束，熟料從燒成溫度開(kāi)始下降

23、至常溫，熔體晶化、凝固，熟料顆粒形成，并伴隨熟料礦物相變過(guò)程稱為熟料到冷卻。 冷卻目的是：1、改善熟料質(zhì)量與易磨性；2、降低熟料溫度，便于熟料的輸送、儲(chǔ)存、粉磨；3、部分回收熟料出窯帶走熱量，預(yù)熱二次空氣，從而降低熟料熱耗，提高熱利用率。生料煅燒過(guò)程中的物理化學(xué)變化生料煅燒過(guò)程中的物理化學(xué)變化水平推動(dòng)篦式冷卻機(jī)熟料急冷的作用熟料急冷的作用(一)、防止或減少-C2S 轉(zhuǎn)化成- C2S C2S由于結(jié)構(gòu)排列不同，因此有不同的結(jié)晶形態(tài)，而且相互之間能發(fā)生轉(zhuǎn)化。煅燒時(shí)形成的- C2S在冷卻的過(guò)程中若慢冷就易轉(zhuǎn)化成- C2S ，- C2S 相對(duì)密度為3.28，而- C2S 相對(duì)密度為2.97，- C2S

24、轉(zhuǎn)變成- C2S時(shí)其體積增加10%，由于體積的增加產(chǎn)生了膨脹應(yīng)力，因而引起熟料的粉化,而且- C2S幾乎無(wú)水硬性。當(dāng)熟料快冷時(shí)可以迅速越過(guò)晶型轉(zhuǎn)變溫度使- C2S 來(lái)不及轉(zhuǎn)變成- C2S而以介穩(wěn)狀態(tài)保持下來(lái)。同時(shí)急冷時(shí)玻璃體較多，這些玻璃體包裹住了- C2S晶體使其穩(wěn)定下來(lái)，因而防止或減少- C2S 轉(zhuǎn)化成- C2S ，提高了熟料的水硬性，增強(qiáng)了熟料的強(qiáng)度。（二）、防止或減少（二）、防止或減少C3S的分解的分解 當(dāng)溫度低于12601280以下，尤其在1250時(shí)C3S易分解成C2S和二次f - CaO，使熟料強(qiáng)度降低f - CaO增加。當(dāng)熟料急冷時(shí)溫度迅速?gòu)臒蓽囟乳_(kāi)始下降越過(guò)C3S的分解溫度，

25、使C3S來(lái)不及分解而以介穩(wěn)狀態(tài)保存下來(lái)，防止或減少C3S的分解，保證水泥熟料的強(qiáng)度。熟料急冷的作用熟料急冷的作用熟料急冷的作用熟料急冷的作用（三）、改善水泥的安定性（三）、改善水泥的安定性 當(dāng)熟料慢冷時(shí)MgO結(jié)晶成方鎂石，水化速度很慢，往往幾年后還在水化，水化后生成Mg(OH)2，體積增加148%，使水泥硬化試體體積膨脹而遭到破壞，導(dǎo)致水泥安定性不良。當(dāng)熟料急冷時(shí)熟料液相中的MgO來(lái)不及析晶，或者即使結(jié)晶也來(lái)不及長(zhǎng)大，晶體的尺寸非常細(xì)小，其水化速度相對(duì)于較大尺寸的方鎂石晶體快，與其它礦物的水化速度大致相等，對(duì)安定性的危害很小。尤其當(dāng)熟料中MgO含量較高時(shí)，急冷可以克服由于其含量高所帶來(lái)的不利影

26、響，達(dá)到改善水泥安定性的目的。 熟料急冷的作用熟料急冷的作用（四）、減少熟料中（四）、減少熟料中C3A結(jié)晶體結(jié)晶體 急冷時(shí)急冷時(shí)C C3 3A A來(lái)不及結(jié)晶出來(lái)而存在玻璃體中，來(lái)不及結(jié)晶出來(lái)而存在玻璃體中，或結(jié)晶細(xì)小。結(jié)晶型的或結(jié)晶細(xì)小。結(jié)晶型的C C3 3A A水化后易使水泥水化后易使水泥快凝，而非結(jié)晶的快凝，而非結(jié)晶的C C3 3A A水化后不會(huì)使水泥漿水化后不會(huì)使水泥漿快凝。因此急冷的熟料加水后不易產(chǎn)生快快凝。因此急冷的熟料加水后不易產(chǎn)生快凝，凝結(jié)時(shí)間容易控制。實(shí)驗(yàn)表明，呈玻凝，凝結(jié)時(shí)間容易控制。實(shí)驗(yàn)表明，呈玻璃態(tài)的璃態(tài)的C C3 3A A很少會(huì)受到硫酸鈉或硫酸鎂的侵很少會(huì)受到硫酸鈉或硫

27、酸鎂的侵蝕，有利于提高水泥的抗硫酸鹽性能。蝕，有利于提高水泥的抗硫酸鹽性能。 熟料急冷的作用熟料急冷的作用（五）、提高熟料易磨性（五）、提高熟料易磨性 急冷時(shí)熟料礦物結(jié)晶細(xì)小，粉磨時(shí)能耗低。急冷使熟料形成較多玻璃體，這些玻璃體由于種種體積效應(yīng)在顆粒內(nèi)部不均衡地發(fā)生，造成熟料產(chǎn)生較大的內(nèi)部應(yīng)力，提高熟料易磨性。 四. 微量氧化物對(duì)熟料煅燒和質(zhì)量的影響 一、堿 二、氧化鎂 三、氧化磷 四、氧化鈦五五. . 懸浮預(yù)熱器窯和預(yù)分解窯懸浮預(yù)熱器窯和預(yù)分解窯 新型干法水泥生產(chǎn)，是以懸浮預(yù)熱和新型干法水泥生產(chǎn)，是以懸浮預(yù)熱和窯外分解技術(shù)為核心，把現(xiàn)代科學(xué)技窯外分解技術(shù)為核心，把現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)成果，廣

28、泛用于水泥生術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)成果，廣泛用于水泥生產(chǎn)全過(guò)程，使水泥生產(chǎn)具有高效、優(yōu)產(chǎn)全過(guò)程，使水泥生產(chǎn)具有高效、優(yōu)質(zhì)、低耗、符合環(huán)保要求和大型化、質(zhì)、低耗、符合環(huán)保要求和大型化、自動(dòng)化為特征的現(xiàn)代水泥生產(chǎn)方法，自動(dòng)化為特征的現(xiàn)代水泥生產(chǎn)方法，并具有現(xiàn)代化的水泥生產(chǎn)新技術(shù)和與并具有現(xiàn)代化的水泥生產(chǎn)新技術(shù)和與之相適應(yīng)的現(xiàn)代管理方法。之相適應(yīng)的現(xiàn)代管理方法。懸浮預(yù)熱、窯外懸浮預(yù)熱、窯外分解技術(shù)，從根本上分解技術(shù)，從根本上改變了物料的預(yù)熱、改變了物料的預(yù)熱、分解過(guò)程的傳熱狀態(tài)，分解過(guò)程的傳熱狀態(tài)，將窯內(nèi)物料堆積狀態(tài)將窯內(nèi)物料堆積狀態(tài)的預(yù)熱和分解過(guò)程，的預(yù)熱和分解過(guò)程，分別移到懸浮預(yù)熱器分別移到懸浮預(yù)熱器和分

29、解爐內(nèi)進(jìn)行。和分解爐內(nèi)進(jìn)行。（一）預(yù)分解技術(shù)（一）預(yù)分解技術(shù)定義定義定義：定義：預(yù)分解預(yù)分解(或稱窯外分解或稱窯外分解)技術(shù)是指將已技術(shù)是指將已經(jīng)過(guò)懸浮預(yù)熱后的水泥生料，在達(dá)到分解溫經(jīng)過(guò)懸浮預(yù)熱后的水泥生料，在達(dá)到分解溫度前，進(jìn)入到分解爐內(nèi)與進(jìn)入爐內(nèi)的燃料混度前，進(jìn)入到分解爐內(nèi)與進(jìn)入爐內(nèi)的燃料混合，在懸浮狀態(tài)下迅速吸收燃料燃燒熱，使合，在懸浮狀態(tài)下迅速吸收燃料燃燒熱，使生料中的碳酸鈣迅速分解成氧化鈣的技術(shù)。生料中的碳酸鈣迅速分解成氧化鈣的技術(shù)。 （二）預(yù)分解窯的特點(diǎn)（二）預(yù)分解窯的特點(diǎn) .在懸浮預(yù)熱器與回轉(zhuǎn)窯之間增設(shè)一個(gè)分解爐或利用窯在懸浮預(yù)熱器與回轉(zhuǎn)窯之間增設(shè)一個(gè)分解爐或利用窯尾上升煙道；尾

30、上升煙道；.設(shè)燃料噴嘴，噴入煅燒所需的設(shè)燃料噴嘴，噴入煅燒所需的60%左右的燃料；左右的燃料；.使燃料燃燒的放熱過(guò)程與生料的碳酸鹽分解的吸熱過(guò)使燃料燃燒的放熱過(guò)程與生料的碳酸鹽分解的吸熱過(guò)程，在分解爐中以懸浮態(tài)或流化態(tài)下極其迅速地進(jìn)行，程，在分解爐中以懸浮態(tài)或流化態(tài)下極其迅速地進(jìn)行，入窯生料的分解率達(dá)到入窯生料的分解率達(dá)到85%95%；.減輕窯內(nèi)煅燒帶的熱負(fù)荷，有利于縮小窯的規(guī)格及生減輕窯內(nèi)煅燒帶的熱負(fù)荷，有利于縮小窯的規(guī)格及生產(chǎn)大型化，并且可以節(jié)約單位建設(shè)投資，延長(zhǎng)襯料壽命，產(chǎn)大型化，并且可以節(jié)約單位建設(shè)投資，延長(zhǎng)襯料壽命，大幅度提高了窯系統(tǒng)的生產(chǎn)效率，大幅度提高了窯系統(tǒng)的生產(chǎn)效率，有利于減

31、少大氣污染。有利于減少大氣污染。 1.NC分解爐簡(jiǎn)介分解爐簡(jiǎn)介 NC分解爐系列是南京院開(kāi)發(fā)研制的，圖338是在ILC分解爐、Prepol及Pyroclon分解爐的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的NST-I同線分解爐(同線爐)，圖339所示NST-S半離線爐 2.影響分解爐內(nèi)分解速度的因素影響分解爐內(nèi)分解速度的因素 分解溫度：溫度越高，分解越快。 爐氣中CO2濃度：濃度越低，分解越快。 料粉的物理、化學(xué)性質(zhì)，結(jié)構(gòu)致密，結(jié)晶粗大的石灰石分解速度較慢。 影響分解所需時(shí)間的因素還有料粉粒徑，粒徑越大，時(shí)間越長(zhǎng)。 生料的懸浮分散程度：懸浮分散性差，相當(dāng)于加大了顆粒尺寸，改變了分解過(guò)程性質(zhì)，降低了分解速度。 3.分解爐中料粉

32、的分解時(shí)間分解爐中料粉的分解時(shí)間 在一般分解爐中，當(dāng)分解溫度為在一般分解爐中，當(dāng)分解溫度為820900時(shí)，料粉分解率為時(shí)，料粉分解率為8595，需，需要分解時(shí)間平均為要分解時(shí)間平均為410s，而不是，而不是12.5s(氣流通過(guò)時(shí)間氣流通過(guò)時(shí)間)。影響料粉分解時(shí)間的主要因素有分解溫度、影響料粉分解時(shí)間的主要因素有分解溫度、爐氣中爐氣中CO2濃度、料粉品質(zhì)、顆粒尺寸及濃度、料粉品質(zhì)、顆粒尺寸及顆粒組成。顆粒組成。 4.分解爐的熱工性能分解爐的熱工性能 分解爐生產(chǎn)工藝對(duì)熱工條件的要求如分解爐生產(chǎn)工藝對(duì)熱工條件的要求如下：下： 爐內(nèi)氣流溫度不宜超過(guò)爐內(nèi)氣流溫度不宜超過(guò)950，以，以防系統(tǒng)產(chǎn)生結(jié)皮、堵塞

33、。防系統(tǒng)產(chǎn)生結(jié)皮、堵塞。 燃燒速度要快，以保證供給碳酸鹽燃燒速度要快，以保證供給碳酸鹽分解所需要的大量的熱量。分解所需要的大量的熱量。 保持窯爐系統(tǒng)較高的熱效率和生產(chǎn)保持窯爐系統(tǒng)較高的熱效率和生產(chǎn)效率。效率。 （三）NC燃燒器簡(jiǎn)介NC型燃燒器(1) 結(jié)構(gòu) NC型三通道煤粉燃燒器由煤粉燃燒器、點(diǎn)火油槍、行走小車、軌道等四部分組成 NC型三通道煤粉燃燒器利用高速直流風(fēng)和高速旋流風(fēng)與低速的送煤風(fēng)之間形成大速差射流，使得其前期的氣流交換和混合性能得到大幅度改善，從而促進(jìn)煤粉燃燒和形成穩(wěn)定的燃燒火焰。 燃燒器外風(fēng)為直流風(fēng)，通過(guò)周向均布的小噴嘴形成了多個(gè)高速直流風(fēng)射流柱，風(fēng)速約160210m/s，提高了直

34、流風(fēng)的噴射速度和動(dòng)量。 高速直流風(fēng)射流柱具有很強(qiáng)的穿透性和卷吸二次風(fēng)的能力，同時(shí)大量被卷吸的二次風(fēng)通過(guò)直流風(fēng)射流柱相互間的間隙直接與煤粉混合燃燒。煤風(fēng)采用低速直流風(fēng)，風(fēng)速為2230m/s，煤粉高壓輸送，風(fēng)量較小，濃度高，具有良好的著火性能。 內(nèi)風(fēng)為旋流風(fēng)，風(fēng)速達(dá)140200m/s，特殊設(shè)計(jì)的旋流器能產(chǎn)生高速旋流風(fēng)，強(qiáng)度大，混合強(qiáng)烈，動(dòng)量和熱量傳遞迅速，保證煤粉能在極短時(shí)間及距離內(nèi)與氧氣相接觸，并在燃燒器噴嘴前形成一個(gè)回流區(qū)，回流區(qū)中心為負(fù)壓，能將高溫?zé)煔饣亓鞯交鹧嫫鹗继?，從而使煤粉快速著火，并形成穩(wěn)定火焰。走向演示 （三）生料在預(yù)熱器中的走向3.預(yù)分解窯技術(shù)的生產(chǎn)控制 窯系統(tǒng)由廢氣處理系統(tǒng)、生

35、料喂料窯系統(tǒng)由廢氣處理系統(tǒng)、生料喂料系統(tǒng)、預(yù)熱器、分解爐、回轉(zhuǎn)窯、系統(tǒng)、預(yù)熱器、分解爐、回轉(zhuǎn)窯、冷卻機(jī)系統(tǒng)和喂煤系統(tǒng)等組成，在冷卻機(jī)系統(tǒng)和喂煤系統(tǒng)等組成，在生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)對(duì)氣體流量、物生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)對(duì)氣體流量、物料流量、燃料量、溫度、壓力等工料流量、燃料量、溫度、壓力等工藝過(guò)程參數(shù)的檢測(cè)和控制，使它們藝過(guò)程參數(shù)的檢測(cè)和控制，使它們相互協(xié)調(diào)，成為一個(gè)有機(jī)的整體，相互協(xié)調(diào)，成為一個(gè)有機(jī)的整體，進(jìn)而對(duì)窯系統(tǒng)進(jìn)行有效的控制。進(jìn)而對(duì)窯系統(tǒng)進(jìn)行有效的控制。預(yù)分解窯生產(chǎn)中重點(diǎn)監(jiān)控的主要工藝參數(shù)預(yù)分解窯生產(chǎn)中重點(diǎn)監(jiān)控的主要工藝參數(shù) (1)1)燒成帶物料溫度燒成帶物料溫度 (2)(2)氧化氮氧化氮(N0 x)(N0 x)濃度濃度 (3)(3)窯轉(zhuǎn)動(dòng)力矩窯轉(zhuǎn)動(dòng)力矩 (4)(4)窯尾氣體溫度窯尾氣體溫度 (5)(5)分解爐或最低一級(jí)旋風(fēng)筒出口氣分解爐或最低一級(jí)旋風(fēng)筒出口氣體溫度體溫度 (6)(6)最上一級(jí)旋風(fēng)筒出口氣體溫度最上一級(jí)旋風(fēng)筒出口氣體溫度 (7)(7)窯尾、分解爐出口或預(yù)熱器出口氣窯尾、分解爐出口或預(yù)熱器出口氣體成分體成分 (8)(8)最上一級(jí)及最低一級(jí)旋風(fēng)筒出口負(fù)最上一級(jí)及最低一級(jí)旋風(fēng)筒出口負(fù)壓壓 (9)(9)最下一、二級(jí)旋風(fēng)筒錐體下部負(fù)壓最下一、二級(jí)旋風(fēng)筒錐體下