《熟料烧成培训豪西蒙》熟料形成

1、生产行业劳动力培训 产品 操作范围操作范围: 熟料制品 : 操作步骤以及控制 组件组件/组替件组替件: 熟料形成 名称名称: 熟料形成 类型类型: 1.1 日期日期: 09-07-03 2 clinker formation.ppt holcim group support manufacturing workforce training - production 为什么学习熟料烧成? 常规的窑操作 4化学成分，细度，矿物成分的改变的影响。 4新的混合组分的影响 (pozzolan灰分, afr, 沙,等等.) 反常的窑操作 4知道导致熟料过烧的原因。 4了解为什么成环或者结块。 4可以检测计

2、量器。 了解窑操作条件的改变的影响 3 clinker formation.ppt holcim group support manufacturing workforce training - production 自然矿物人工合成的液态矿物 温度温度 (t) 时间时间 (t) 压力压力 (p) 为什么学习熟料的煅烧？ 4 clinker formation.ppt holcim group support manufacturing workforce training - production 在熟料转变过程中的两个重要阶段 1 最初结构的分解 机械的碾压和破碎 受热分解 在受热状态下结

3、构的重组 2 新的结构的 形成 中间产物的出现 熟料矿物的生长与发展 结晶物的液态阶段 5 clinker formation.ppt holcim group support manufacturing workforce training - production 熟料形成过程的特征描述 复杂的系统 (各式各样的机械设备)! 需要机械的，热的和电的能量。 反应比率慢 (必要的高温, 微细的外排物料) 熟料矿物是否稳定在一定的温度范围内。 产品质量取决于： 熟料的化学成分 熟料的微观结构 6 clinker formation.ppt holcim group support manufac

4、turing workforce training - production 煅烧过程的控制 物料的技术参量 生料煅烧的表现 煅烧能力 4 粉料的形成 4 包裹行为 4 烧料晶粒的生长等等 液相量及其属性 烧成过程的技术参量 温度范围 窑气氛 燃料类型 火焰特征 等等 7 clinker formation.ppt holcim group support manufacturing workforce training - production 反应原理 表观 特征特性 反应流程 指出存在于中间产物和产品之间的 中间产品。 物理反应 类型 和反应发生 反应动力学 指出哪种微细产品是成品的比率

5、。 反应热力学 指出是否反应完全可能的，并且热 量和温度是预期要求 8 clinker formation.ppt holcim group support manufacturing workforce training - production 反应流程 要完整的描述熟料的形成流程，必须考虑以下几个方面。 混合生料的化学和矿物学组分。 反应总的次序。 中间产物的化学和矿物学特性。 9 clinker formation.ppt holcim group support manufacturing workforce training - production 阿阿 利利 特特 + 贝贝 利

6、利 特特 + 熔熔 化化 (1450c) 反反 应应 物物 + 产产 品品 + 中中 间间 产产 物物 (450 - 1300c) 混混 合合 生生 料料 (20c) 冷冷 却却 熟熟 料料 反应基本流程 混合生料 (20c) 10 clinker formation.ppt holcim group support manufacturing workforce training - production 回转窑中发生反应的流程 加热加热 (c) 20 - 100水的蒸发h2o 100 - 300吸附水的排除 400 - 900泥土等矿物结构水的排除 500 硅酸盐矿物结构的改变 600 -

7、 900 硅酸盐的分解 800贝利特的形成，中间产物铝酸盐和铁酸盐形成 1250液相的形成 (铝酸盐和铁酸盐的溶解) 1450阿利特和贝利特反应以及生长完成。 冷却冷却 (c) 1300 - 1240液相结晶成大量的铝酸盐和铁酸盐。 11 clinker formation.ppt holcim group support manufacturing workforce training - production l.o.i.35.533.837.3 sio214.412.816.0 al2o33.22.44.6 fe2o31.81.03.8 cao42.439.044.2 so30.370.

8、081.1 na2o0.170.040.58 ls94.085.4103.4 sr2.91.83.9 ar1.90.73.2 混合生料的化学特性 参数 x x 最小的. x 最大的 12 clinker formation.ppt holcim group support manufacturing workforce training - production 中间产物形成的原因 中间产物是加快反应速率的一种动态的良好产物。 中间产品是反应产品的局部粗粉选择，是一种局部平衡但 是永远不能达到最终平衡。 (例如. gehlenite 的形成) 中间产品是在给定温度和气压下的真正的平衡产品，但不

9、 是在熟料的温度范围内 (例如. spurrite 的形成) 13 clinker formation.ppt holcim group support manufacturing workforce training - production 液相 混合生料成分的确定。 大量液相在给定的温度下形成。 液相在一些特殊温度下的物理性质，特别是粘度。 14 clinker formation.ppt holcim group support manufacturing workforce training - production 液相 尽管大量混合生料显示了相同的液相形成的最低温度（熔点）, 大

10、量 的液相在此温度形成并且在更高的温度发生转变，通过混合生料的化 学成分。 在波特兰水泥c - s - a - f 系统中的相关部分中，其熔化温度开始于 1338 c, 液相成分如下: cao-55 % sio2-6 %氧化铝比 al2o3-22 %(ar) = 1.38 fe2o3-16 % 15 clinker formation.ppt holcim group support manufacturing workforce training - production 液相粘度 液相的粘度伴随着温度的升高而降低，并且其变动的情况 如下： na2o cao mgo fe2o3 1250 c

11、 (低稳定界限)是快速形成. 在此 温度下, 液相也开始形成: 阿利特的形成是液固反应。 阿利特及其稳定区域的形成取决于液相反应。 反应速率取决于: 扩散类型所经过的路径距离。 液相量及其粘度。 c2s + caoc3s 1250 c 液相 23 clinker formation.ppt holcim group support manufacturing workforce training - production 熟料烧成的动力学 混合生料 (1 - ) 熟料 kt rt ea t aek kt = t温度下的比例常数 t = 反应温度 a = 频率因素 r = 气体常数ea = 活化

12、能 动态化学平衡 理论结果: 伴随温度的升高反应速率也增加 (但成本也同时增加!) 活化能越高反应机率越少。(不同的混合生料矿物成分) 碰撞频率越高反应机率越大。 (接触面积大，混合程度高) 24 clinker formation.ppt holcim group support manufacturing workforce training - production 熟料烧成的动力学 反应的机率 增加混合生料成分的温度和接触面积。 (频率因素 a) 减少具有更高活化能ea的混合生料成分。 为了补偿较少反应矿物的较慢的反应能力，高的烧成温度 和较长的烧成周期是必需的。 25 clinker

13、 formation.ppt holcim group support manufacturing workforce training - production 熟料烧成的动力学 在实践中，下列反应最便利的方法是测定游离氧化钙的减 少比率。 (游离石灰). 这种配以插图在下列两组生料数据，i 和 ii,相似的化学组 成 (ls = 95, sr = 3.2 and ar = 2.2) 和相似的细度。 (r200m0.5 %, r907 % and r6015 %). 明显的差别在于矿物组成以及晶粒的大小影响反应速率和 反应机理, 尤其是在熟料开始形成的阶段。 26 clinker forma

14、tion.ppt holcim group support manufacturing workforce training - production 熟料烧成的动力学 40 x 混合生料混合生料 1 混合生料混合生料 2 页岩页岩 s 方解石 10 % 白云石- 石英 55 % 亚氯酸盐 10 % illite和云母 20 % 黄铁矿traces 长石traces 石灰石石灰石 方解石97 % 白云石 2 % 石英微量 亚氯酸盐- illite和云母- 黄铁矿微量 长石- 页岩页岩 a 方解石 40 % 白云石- 石英 25 % 亚氯酸盐 20 % illite 和云母 10 % 黄铁矿 2

15、 % 长石 2 % 40 x 40 x 27 clinker formation.ppt holcim group support manufacturing workforce training - production 熟料烧成的动力学 28 clinker formation.ppt holcim group support manufacturing workforce training - production 熟料烧成的动力学 29 clinker formation.ppt holcim group support manufacturing workforce training

16、 - production 吸热- 放热-反应 放热反应的例子 (热量释放) 4煤 (c) + o2co2 4石灰石 (cao) + h2oca(oh)2 4水泥 + h2o水泥水化物 4液态 k2so4固态 k2so4 吸热反应的例子 (热量接收) 4h2o (液态)h2o (气态) 4caco3cao + co2 30 clinker formation.ppt holcim group support manufacturing workforce training - production 熟料形成的热力学 在熟料生产过程中，同时伴随着吸热和放热。 温度温度. (c)反应类型反应类型热

17、量转变热量转变 20 - 100自由h2 o的蒸发吸热 100 - 300吸附 h2o的排除吸热 400 - 900结构h2o的排除吸热 (粘土质物料中的h2o, oh 基团) 600 - 900co2 从碳酸盐中的分解吸热 800中间产物的形成, 贝利特,铝酸盐和铁酸盐 放热 1250液相的形成 吸热 (铝酸盐和铁酸盐 的熔化) 阿利特的形成放热 1300 - 1240 大部分铝酸盐和铁酸盐 的液相结晶（冷却周期）放热 31 clinker formation.ppt holcim group support manufacturing workforce training - produc

18、tion 熟料形成的热力学 典型水泥生料的dta 曲线 最好的煅烧要求发生在 850 - 900 c, 主要是为了 碳酸盐矿物的分解，脱水 所要求的总热量， 脱碳素 和熔化所需热量超出了贝 利特和中间产品以及最终 产品形成所释放的热量。 32 clinker formation.ppt holcim group support manufacturing workforce training - production 熟料形成的热力学 吸热过程吸热过程kj/kg熟料 泥土的脱水 170 方解石去碳 1990 熔化热 105 生料的加热 0 - 1450 c 2050 吸热总量吸热总量 4315

19、 放热过程放热过程kj/kg熟料 脱水泥土结晶化 -40 熟料矿物的煅烧 -420 结晶矿物的熔化 -105 熟料的冷却 -1400 co2 的冷却 (方解石除外) -500 h2o 的冷却(方解石除外) -85 总放热量总放热量 -2550 熟料形成的理论热量熟料形成的理论热量 + 1765 33 clinker formation.ppt holcim group support manufacturing workforce training - production 熟料形成的热力学 干法窑和湿法窑中的热平衡 (kj/kg 熟料; 近似量) 干法窑 湿法窑 h2o的蒸发 20(0.6%)2100 (38%) (0.4 % 干法窑和 35 % 湿法窑) 反应热 1765 (54%)1765 (32%) 通过气体，熟料，粉尘等等的热损失840(26%)1250 (23%) 散热和传送热损失650 (20%)360(7%) 3275 kj/kg 5475 kj/kg 34 clink