硅酸盐水泥熟料的煅烧课件

1、6.硅酸盐水泥熟料的煅烧6.硅酸盐水泥熟料的煅烧 6.1 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。 6.1.1 干 燥 排除生料中自由水分的工艺过程称为干燥6.1.2 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400600以上才能脱去。粘土中的主要矿物高岭土发生脱水分解反应如下式所示：Al2O32SiO22

2、H20 Al2032SiO2 + 2H2O 高岭土 无水铝硅酸盐(偏高岭土) 水蒸气Al2032SiO2 Al203 + 2SiO2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 。 6.1 煅烧过程中的物理化学变化 生料在加热过程6.1.3 碳酸盐分解 MgC03 MgO + CO2(10471214)J/g CaC03 CaO + CO21645 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。碳酸镁的分解温度始于402480左右，最高分解温度700左右；碳酸钙在600时就有微弱分解发生，但快速分解温度在812928之间

3、变化 6.1.3.1 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；4分解温度与CO2分压和矿物结晶程度有关 。6.1.3 碳酸盐分解 MgC03 MgO 6.1.3.2 碳酸钙的分解过程热气流向颗粒表面传进分解所需要的热量； 热量以传导方式由表面向分解面传递的过程；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；分解放出的CO2，穿过CaO层，向表面扩散传质；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

4、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。 6.1.3.2 碳酸钙的分解过程热气流向颗粒表面传进分解所6.1.3.3 影响碳酸钙分解速度的因素1石灰质原料的特性 2生料细度和颗粒级配 3生料悬浮分散程度 4温度5系统中CO2分压6 生料中粘土质组分的性质6.1.4、固相反应 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。 固相反应的过程比较复杂，其过程大致如下：6.1.3.3 影响碳酸钙分解速度的因素1石灰质原料的特800 CaO+ Al2O3 CaOAl2O

5、3 (CA) Ca0+Fe2O3 CaOFe2O3 (CF) 2Ca0+ Si02 2CaOSi02 (C2S)开始形成800900 7(CaOAl2O3)+5CaO 12CaO7Al2O3 (C12A7)9001100 2CaO+Al2O3+Si02 2CaOAl2O3Si02 (C2AS)形成后又分解 12CaO7Al2O3+9CaO 7(3CaOAl2O3) (C3A)开始形成7(2CaOFe2O3)+2CaO+12CaO7Al2O3 7(4CaOAl2O3Fe2O3) (C4AF)开始形成1100l200 大量形成C3A和C4AF，C2S含量达最大值。800 CaO+ Al2O3 水泥

6、熟料矿物的固相反应是放热反应，固相反应的放热量约为420500J/g。固相反应通常需要在较高温度下进行，影响固相反应的主要因素主要有以下几点：（1）生料细度及均匀程度（2）原料性质（3）温度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4206.1.5、熟料烧结 在高温液相作用下，固相硅酸二钙和氧化钙都逐步溶解于液相中，硅酸二钙吸收氧化钙形成硅酸盐水泥的主要矿物硅酸三钙，其反应式如下： C2S + Ca0 C3S 随着温度的升高和时间延长，液相量增加,液相粘度降低，氧化钙、硅酸二钙不断溶解、扩散，硅酸三钙晶核不断形成，并逐渐发育、长大，最终形成几十微米大小、发育良好的阿利特晶体。与此同

7、时，晶体不断重排、收缩、密实化，物料逐渐由疏松状态转变为色泽灰黑、结构致密的孰料，以上过程为熟料的烧结过程，简称熟料烧结。6.1.5、熟料烧结 在高温液相作用下，固相硅酸二钙130014501300称为熟料的烧结温度。在此温度范围内大致需要1020 min完成熟料烧结过程。影响熟料烧结过程的因素 : 1.最低共熔温度2.液相量3.液相粘度 4.液相的表面张力 5.氧化钙和硅酸二钙溶于液相的速率 130014501300称为熟料的烧结温度。在此温度6.1.6熟料冷却 熟料烧结过程完成之后，C3S的生成反应结束，熟料从烧成温度开始下降至常温，熔体晶化、凝固，熟料颗粒结构形成，并伴随熟料矿物相变的过

8、程称为熟料的冷却。冷却的目的1.改善熟料质量与易磨性；2.降低熟料温度，便于熟料的运输、储存和粉磨；3.部分回收熟料出窑带走的热量，预热二、三次空气，4.降低熟料热耗，提高热利用率。急冷对改善熟料质量的作用 1防止或减少C3S的分解 2避免-C2S转变成-C2S 3改善了水泥安定性 4使熟料C3A晶体减少，提高水泥抗硫酸盐性能 5改善熟料易磨性 6克服水泥瞬凝或快凝 6.1.6熟料冷却 熟料烧结过程完成之后，C3S的生成反6.2水泥熟料煅烧工艺及特点 6.2.1 湿法回转窑的特点及发展概况 湿法回转窑生产是将生料制成含水为32%40%的料浆，再由料浆泵送至回转窑内进行煅烧。 主要优点：生料成分

9、均匀，所以烧成的熟料质量高；料浆输送方便及生料粉磨过程扬尘少；水对物料有尖劈作用，故湿法粉磨效率高。 主要缺点：熟料热耗高，蒸发料浆水分消耗热量约占总热耗的30%35%；窑的单位容积产量低。 6.2.2 湿法回转窑生产技术 湿法回转窑的生产工艺流程:湿法回转窑的生产工艺过程除生备料的制备、窑尾及窑中部分（窑尾收集的粉尘从窑中喂入）与新型干法不同之外，其于的都大同小异。生料浆的制备:湿法窑料浆的制备：所需原料（如石灰石、铁粉）从联合储库通过行车抓斗将物料移至磨头仓或配料仓，再通过配料计量设备配料后从磨头喂入湿法磨；泥浆库里的黄泥浆通过喂料设备按比例从磨头（或磨尾）喂入湿法磨内；在磨头还通过水箱加

10、水，根据料浆的泵送性能调节料浆水分。从粉磨系统出来的成品通过料浆泵和管道送入料浆库。 料浆的调配是通过测定不同生料库里的料浆的CaCO3滴定值（或CaO），抽取两库料浆应有的比例进行调配和均化，以得到要求的入窑生料CaCO3滴定值。6.2水泥熟料煅烧工艺及特点 6.2.1 湿法回转窑的特点及湿法长窑湿法长窑6.2.3 湿法窑内的煅烧 煅烧过程 熟料的形成过程，从窑尾开始沿窑长度按温度和反应大致可分为：干燥带、预热带、碳酸盐分解带、放热反应带、烧成带和冷却带。 5/4.5135m湿法回转窑内熟料的形成过程：干燥带；预热带；碳酸盐分解带；放热反应带；烧成带；冷却带。 6.2.3 湿法窑内的煅烧 煅

11、烧过程6.3 干法回转窑水泥生产技术 最原始生产水泥的回转窑，筒体内除砌有窑衬外，没有装任何热交换装置，所以又称为干法中空窑为了提高热效率，干法长窑也使用链条带、金属格子式热交换器和陶瓷或耐火材料格子式热交换器。 传统干法回转窑水泥生产技术 6.4 立波尔窑水泥生产技术 为提高窑窑的传热能力，提高窑的热效率，在1928年由德国工程师立列伯设计，波立修斯工厂制造，在回转窑窑尾增设加热机，利用窑尾10001200高温废气穿过加热机上的生料球，对生料球进行加热，使生料的干燥、预热和碳酸盐的部分分解在加热机内进行，再进入回转窑煅烧成熟料。 为了纪念创始人和制造厂，把这种带加热机的窑命名为立波尔窑。立波

12、尔窑现在每台日生产能力可达3000吨熟料以上，其热耗已下降到3350kJ/kg熟料（800kcal/kg熟料）左右。 6.3 干法回转窑水泥生产技术 最原始生产水泥的回转窑，筒6.5 立窑水泥生产技术 煅烧水泥熟料的窑筒体是立置不转动的称为立窑。立窑水泥在我国总产量占所有窑型之首，其发展大体经历了三个阶段：第一阶段是人工加料和人工卸料的普通（土）立窑；第二阶段是机械加料和机械卸料的机械化立窑，第三阶段是现代化立窑。 立窑主要优点是：投资省；熟料热耗低；吨水泥电耗低；对原燃材料要求低；可以合理利用多种工业废渣。其缺点是：单机产量低；熟料质量不稳定。 6.5.1 概述 6.5.2 立窑水泥的生产工

13、艺流程 立窑水泥的生产大致分为四个阶段：生料制备；生料成球；熟料烧成；水泥制成。 6.5 立窑水泥生产技术 煅烧水泥熟料的窑筒体是立置6.5.3 立窑对原、燃材料的选择 原料的选择 原料中燧石、石英、碱、MgO等有害成分要低，在要求控制范围之内；机立窑由于生料需成球，因此，要求粘土的可塑性指数13% 。 燃料的选择 （1）合适的挥发分：一般要求2.02.4,p0.91.3 6.5.3 立窑对原、燃材料的选择 原料的选择6.5.4 6.5.5 全黑生料的配热 熟料煤耗 熟料实际煤耗的计算公式为：P=Q/(Q100kg)煤/100kg熟料。 若底火温度正常，在生料成分合适、操作正常的前提下，熟料质

14、量好，没有欠烧和生烧，同时还原料也不多，则配热合适。 机立窑熟料的热耗：一般波动在37684187kJ/kg熟料，先进的在3349kJ/kg熟料。 6.5.6 机立窑的结构 水泥机立窑是一种填满物料的内衬耐火材料的圆筒状固定竖式煅烧设备。其结构由加料装置、窑体部分、卸料装置、卸料密封装置、传动装置、鼓风系统和排烟除尘系统等几部分组成。 6.5.7 供风与排气 供风方式机立窑的供风方式按供风管布置到窑体的位置分为：底送风、侧送风、底主风与腰侧送风、升高中心风管送风等几种供风方式。 风量、风压风量：鼓入窑内的风量代表供给燃料燃烧的氧量。风压：入窑风压是用来克服窑内阻力，窑内阻力大则风压应大。鼓风机

15、机立窑一般用风机的类型有：罗茨风机、叶氏风机和离心风机。 6.5.5 全黑生料的配热 熟料煤耗 6.5.6 机立窑的6.5.8 机立窑熟料的形成原理 煅烧过程的物理化学变化 料球从上到下的运动过程中，仍经历了生料的干燥、预热、分解、固相反应、烧成、冷却等阶段。不过，在同一时间内，料球内外煅烧不是均匀一致的。1预热带；2烧成带；3冷却带。 6.5.8 机立窑熟料的形成原理 煅烧过程的物理化学变化 6.6预分解窑水泥生产技术6.6预分解窑水泥生产技术4.872m预分解窑，设计日产5000吨.预分解窑是20世纪70年代发展起来的一种煅烧工艺设备。它是在悬浮预热器和回转窑之间，增设一个分解炉或利用窑尾

16、烟室管道，在其中加入3060%的燃料，使燃料的燃烧放热过程与生料的吸热分解过程同时在悬浮态或流化态下极其迅速地进行，使生料在入回转窑接受基本上完成碳酸盐的分解反应，因而窑系统的煅烧效率在幅度提高。4.872m预分解窑，设计日产5000吨.21预热器干燥、预热分解炉分解（85%95%）回转窑部分分解、固相反应、烧结反应冷却机熟料的冷却预分解窑工艺流程21预热器干燥、预热分解炉分解（85%95%）回转窑部分分22预分解窑煅烧的特点如下：1、在分解炉中，当分解温度为820900时，入窑物料的分解率可达8595%，需要分解时间平均仅为410s，而在窑内分解时约需30多分钟，窑系统的煅烧效率大幅度提高。2、由于碳酸钙的分解从窑内移到窑外进行，所以窑的长度可以大大缩短，降低占地面积。3、由于在分解炉内物料呈悬浮状态，传热面积增大，传热速率提高，从而使熟料单位热耗大大降低。4、由于减轻了回转窑的热负荷，延长耐火材料的使用寿命，提高窑的运转率，同时提高