水泥生料在加热煅烧过程中所发生的主要变化有以下六点：
（一）自由水的蒸发
（三）石灰石的分解
（六）熟料的冷却
（一）自由水的蒸发
无论是干法生产还是湿法生产，入窑生料都带有一定量的自由水分，由于加热，物料温度逐渐升高，物料中的水分首先蒸发，物料逐渐被烘干，其温度逐渐上升，温度升到100~150℃时，生料自由水分全部被排除，这一过程也称为干燥过程。 （二）黏土质原料脱水和分解
黏土主要由含水硅酸铝所组成，其中二氧化硅和氧化铝的比例波动于2：1~4：1之间。当生料烘干后，被继续加热，温度上升较快，当温度升到450℃时，黏土中的主要组成高岭土（Al2O3·2SiO2·2H2O）失去结构水，变为偏高岭石（2SiO2·Al2O3）。txs
高岭土进行脱水分解反应时，在失去化学结合水的同时，本身结构也受到破坏，变成游离的无定形的三氧化二铝和二氧化硅，其具有较高的化学活性，为下一步与氧化钙反应创造了有利条件。在900-950℃，由无定形物质转变为晶体，同时放出热量。
（三）石灰石的分解
脱水后的物料，温度继续升至600℃以上时，生料中的碳酸盐开始分解，主要是石灰石中的碳酸钙和原料中夹杂的碳酸镁进行分解，并放出二氧化碳，其反应式如下：
营造地表形态的力量
碳酸钙（CaCO3）是生料中的主要成分，分解时需要吸收大量的热，其分解过程中消耗的热量约占干法窑热耗的一半以上，其分解时间和分解率都将影响熟料的烧成。因此，碳酸钙的分解是水泥熟料生产中重要的一环。
碳酸钙的分解具有可逆的性质，如果反应在密闭容器中一定的温度下进行，则随着碳酸钙的分解，气体CO2的总量的增加，其分解速度就要逐渐减慢甚至为零。因此，在煅烧窑内或分解炉内加强通风，及时将CO2气体排出则是有利于碳酸钙的分解，窑系统内CO2来自碳酸盐的分解和燃料的燃烧，废气中CO2含量每减少2%，约可使分解时间缩短10%。当窑系统内通风不畅时，CO2不能及时被排出，废气中CO2含量的增加，会影响燃料燃烧，使窑温降低，废气中CO2含量的增加和温度降低都要延长碳酸钙的分解时间。由此可见，窑内通风对碳酸钙的分解起着重要的作用。
（四）固相反应
黏土和石灰石分解以后分别形成了CaO、MgO、SiO2、Al2O3等氧化物，这时物料中便出现了性质活泼的游离氧化钙，它与生料中的二氧化硅、三氧化二铁和三氧化二铝等氧化物进行固相反应，其反应速度随温度升高而加快。
水泥熟料中各种矿物并不是经过一级固相反应就形成的，而是经过多级固相反应的结果，反应过程比较复杂，其形成过程大致如下：
应该指出，影响上述化学反应的因素很多，它与原料的性质、粉磨的细度及加热条件等因素有关。如生料磨得愈细，混合得愈均匀，就增加了各组分之间的接触面积，有利于固相反应的进行。如从原料的物理化学性质来看，黏土中的二氧化硅若是以结晶状态的石英砂存在，就很难与氧化钙反应，若是由高岭土脱水分解而来的无定形二氧化硅，没有一定晶格或晶格有缺陷，则易与氧化钙进行反应。
（五）熟料烧成
由于固相反应，生成了水泥熟料中C4AF、C3A、C2S等矿物，但是水泥熟料的主要矿物C3S要在液相中才能大量形成。当物料温度升高到近1300℃时，会出现液相，形成液相的主要矿物为C3A、C4AF、R2O等熔剂矿物，但此时，大部分C2S和CaO仍为固相，但它们易被高温的熔融液相所溶解，这种溶解于液相中的C2S和CaO很容易起反应，而生成硅酸三钙：
2CaO·SiO2+CaO → 3CaO·SiO2（C3S）t10钢
这个过程也称石灰吸收过程。
大量C3S的生成是在液相出现之后，普通硅酸盐水泥熟料组成一般在1300 ℃左右时就开始出现液相，而C3S形成最低温度约在1350 ℃ ，在1450 ℃下C3S绝大部分生成，所以熟料烧成温度可写成1350~1450 ℃ ，它是决定熟料质量好坏的关键，若此温度有保证则生成的C3S较多，熟料质量较好；反之，生成C3S较少，熟料质量较差。不仅如此，此温度还影响着C3S的生成速度，随着温度的长高，C3S生成的速度也就加快，在1450 ℃时，反应进行非常迅速，此温度称为熟料烧成的最高温度，所以水泥熟料煅烧设备，必须能够使物料达到如此高的温度。否则，烧成的熟料质量将受影响。
任何反应过程都需要有一定的时间，C3S的形成也一样，它的形成不仅需要有温度的保证，而且需要在该温度下停留一定的时间，使之能反应充分。煅烧较均匀的回转窑所需时间可短些，时间过长易使C3S生成粗而圆的晶体，使其强度发挥慢而低，一般需要在高温下煅烧20-30min。
（六）熟料的冷却2010四川高考英语
当熟料烧成后，温度开始下降，同时C3S的生成速度也不断减慢，温度降到1300 ℃以下时，液相开始凝固，C3S的生成反应完结。此时凝固体中含有少量的未化合的CaO，则
干涉光刻称为游离氧化钙，温度继续下降便进入熟料的冷却阶段。
熟料烧成后要进行冷却，其目的在于改进熟料质量，提高熟料的易磨性；回收熟料余热，降低热耗，提高热的效率；降低熟料温度，便于熟料的运输、储存和粉磨。
熟料冷却的好坏及冷却速度，对熟料质量影响较大，因为部分熔融的熟料，其液相在冷却时，往往还和固相进行反应。
熟料快速冷却还有下列许多好处：
① 可防止C3S晶体长大或熟料完全就成晶体。有关资料表明：晶体粗大的C3S会使熟料强度降低，若熟料中的矿物完全变成晶体，就难于粉磨。
②快冷时，MgO凝结于玻璃体中，或以细小的晶体析出，可以减轻水泥凝结硬化后方镁石晶体缓慢水化出现体积膨胀，使性不良。
③快冷时，熟料中的C3A的晶体较少，水泥不会出现快凝现象，并有利于抗硫酸盐性能的提高。
④快冷可使水泥熟料中产生应力，从而增大了熟料的易磨性。
此外熟料的冷却，还可以部分地回收熟料出窑带走的热量，即可降低熟料的总热耗，从而提高热的利用率。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议