硅酸盐水泥熟料工艺技术
硅酸盐水泥熟料的煅烧
·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；
·反应起始温度较低； ·分解温度与CO2分压和矿物结晶程度有关 。
3. 碳酸钙的分解过程
①热气流向颗粒表面的传热过程； ②热量由表面以传导方式向分解面传递的过程； ③碳酸钙在一定温度下吸收热量，进行分解并放出CO2 的化学过程； ⑤表面的CO2向周围介质气流扩散的过程。
• 回转窑内”带”的划分及其作用 1.干燥带 物料温度20—150℃ 气体温 度200—400℃ 2.预热带 物料温度150—750℃ 气体温 度400—1000℃ 3.碳酸盐分解带 物料温度750—1000℃ 气体温 度1000—1400℃ 4.放热反应带 物料温度1000—1300℃ 气体 温度1400—1600℃ 5.烧成带 物料温度1300—1450--1300℃ 气体温度1650—1700℃ 6.冷却带
生料中自由水量因生产方法与窑型不同而异： 干法窑﹤1％ 立窑、半干法立波尔窑：12 ～15％ 湿法窑：30～40 ％ 半湿法立波尔窑：18 ～22％
2.脱 水
脱水是指粘土矿物分解放出化合水 。
层间吸附水：以水分子状态
·水存在形式：
脱水温度：100℃左右 晶体配位水：OH脱水温度：400～600℃以上
第五章 硅酸盐水泥熟料的煅烧
本章主要内容： 本章主要介绍新型干法水泥生产过程中的 熟料煅烧技术以及煅烧过程中的物理化学变 化，以旋风筒—换热管道—分解炉—回转 窑—冷却机为主线，着重介绍当代水泥工业 发展的主流和最先进的煅烧工艺及设备、生 产过程的控制调节等。
研究方法：
• 在实验室内进行 • 在试验窑与生产窑上进行
1、何为硅酸盐水泥熟料,如何分类,有何技术要求
何为硅酸盐水泥熟料，如何分类，有何技术要求
硅酸盐水泥熟料，即国际上的波特兰水泥熟料（简称水泥熟料），是一种由主要含CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3的原料按适当配比磨成细粉烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要矿物成分的水硬性胶凝物质。
按照硅酸盐水泥熟料的主要特性与用途可分为：通用、中等抗硫酸盐或中等水化热和高抗硫酸盐等类型。
各类硅酸盐水泥熟料应符合表1和表2的相应化学要求。
表1 基本化学要求
硅酸盐水泥熟料的物理性能按制成GB 175中的P·I型硅酸盐水泥的性能来表达。
（1）凝结时间：初凝不得早于45min，终凝不得迟于6.5h。
（2）安定性：沸煮法合格。
（3）强度：各类硅酸盐水泥熟料的抗压强度不低于表3的规定：
表3 抗压强度
（4）其他要求：不带有杂物，如耐火砖、垃圾、废铁、炉渣、石灰石、粘土等。
水泥熟料生产工艺及设备
1一物料层；2一漏斗；3一库底中心锥；4一收尘器 ；5-钢 制减压锥；6一充气管道；7一气动流量控制阀；8一电动流 量控制阀；9一套筒式生料计量仓；lO一固体流量计
干法生产：将原料先烘干后粉磨或同时烘干与粉磨成生料粉，而后喂 入干法窑内煅烧成熟料。但也有将生料粉加入适量水制成生料球，送 入立波尔窑内煅烧成熟料的方法，称之为半干法，仍属干法生产之一 种。
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黏土堆场 泥浆库
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石灰石
单段锤式破碎机 碎石库
生料湿法粉磨系统
铁粉堆场 铁粉库
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三、具体工艺流程-----生料制备
原燃材料的储存设施一般为各种储存库，也有的为露天堆场或堆棚、 预均化设施兼储存等。
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三、具体工艺流程-----生料制备
原燃料在储存、取用过程中，通过采用特殊的堆、取料方式及设施， 使原料或燃料化学成分波动范围缩小，为入窑前生料或燃料煤成分趋 于均匀一致而做的必要准备过程，通常称作原燃料的预均化。
粉磨：将各种原料（石灰石、粘土、铁粉）配料的混合物后在磨机内 磨成适合窑煅烧的的生料。
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三、具体工艺流程-----煤粉磨
煤粉磨指从原煤仓、喂料控制、烘干粉磨、收尘到煤粉仓等生产贮存 环节。其简要的生产流程：
原煤 破碎机 煤预均化堆场 原煤仓 喂煤计量控制 煤 粉烘干粉磨 煤粉仓 煤粉输送 分别到窑和分解炉燃烧器。
硅酸盐水泥熟料
硅酸盐水泥熟料
硅酸盐水泥熟料，作为一种重要的建筑材料，在建筑行业中扮演着关键的角色。
本文将介绍硅酸盐水泥熟料的基本特性、生产工艺以及应用领域。
硅酸盐水泥熟料特性
硅酸盐水泥熟料是一种无机胶凝材料，主要成分包括氧化硅、氧化铝、氧化铁等。
其特点包括化学稳定性高、抗腐蚀性能强、初凝和终凝时间适中等。
硅酸盐水泥熟料在水中反应生成水化硅酸钙胶凝物质，可以有效提高混凝土的强度和耐久性。
硅酸盐水泥熟料的生产工艺
硅酸盐水泥熟料的生产过程通常包括原料的研磨混合、烧成和磨研等步骤。
其中，石灰石、粘土、铁矿石等是硅酸盐水泥熟料的主要原料，经过物理混合、烧成和磨研后，最终得到成品硅酸盐水泥熟料。
硅酸盐水泥熟料的应用领域
硅酸盐水泥熟料广泛应用于建筑行业中，主要用于混凝土搅拌站、道路建设、
水泥制品生产等领域。
硅酸盐水泥熟料作为一种高强度、高耐久性的建筑材料，被广泛应用于各类工程中，为建筑结构的稳定性和耐久性提供了重要保障。
综上所述，硅酸盐水泥熟料作为一种重要的建筑材料，具有优异的性能和广泛
的应用领域。
随着建筑行业的不断发展，硅酸盐水泥熟料在市场中的地位将更加重要，为建筑工程的发展提供强有力的支持。
硅酸盐水泥的生产原料、工艺流程
聚煤网 2022-05-23 15:12:12 浏览 11摘要：以碳酸钙为主要成份的原料，是水泥熟料中 CaO 的主要来源。
如石灰石、白垩、石灰质泥灰岩、贝壳等。
一吨熟料约需 1.4~1.5 吨石灰质干原料，在生料中约占 80%摆布。
1.硅酸盐水泥的主要成份硅酸三钙(3CaO•SiO2)、硅酸二钙(2CaO•SiO2)、铝酸三钙(3CaO•AI2O3)、铁铝酸四钙(4CaO•AI2O3•Fe2O3) 其中： CaO 62~67%； SiO2 20~24%； AI2O3 4~7%；Fe2O3 2~6%。
2.硅酸盐水泥生产的主要原料(1) 石灰质原料：以碳酸钙为主要成份的原料，是水泥熟料中CaO 的主要来源。
如石灰石、白垩、石灰质泥灰岩、贝壳等。
一吨熟料约需 1.4~1.5 吨石灰质干原料，在生料中约占 80%摆布。
石灰质原料的质量要求品位 CaO (%) MgO (%) R2O (%) SO3 (%) 燧石或者石英(%)一级品＞48 ＜2.5 ＜1.0 ＜1.0 ＜4.0二级品 45~48 ＜3.0 ＜1.0 ＜1.0 ＜4.0(2)黏土质原料：含碱和碱土的铝硅酸盐，主要成份为 SiO2，其次为 AI2O3，少量 Fe2O3，是水泥熟料中SiO2、AI2O3、Fe2O3 的主要来源。
黏土质原料主要有黄土、黏土、页岩、泥岩、粉砂岩及河泥等。
一吨熟料约需 0.3~0.4 吨黏土质原料，在生料中约占 11~17%。
黏土质原料的质量要求品位硅酸率铁率 MgO (%) R2O (%) SO3 (%) 塑性指数一级品 2.7~3.5 1.5~3.5 ＜3.0 ＜4.0 ＜2.0 ＞12二级品 2.0~2.7 或者 3.5~4.0 不限＜3.0 ＜4.0 ＜2.0 ＞12普通情况下 SiO2 含量 60~67%，AI2O3 含量 14~18%。
(3)主要原料中的有害成份① MgO：影响水泥的安定性。
水泥熟料中要求 MgO＜5%，原料中要求 MgO＜3%。
普通硅酸盐水泥生产的工艺流程
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它的生产过程主要包括以下几个步骤：1. 原料准备：普通硅酸盐水泥的主要原料是石灰石和粘土。
硅酸盐水泥熟料的煅烧工艺
硅酸盐水泥熟料的煅烧工艺硅酸盐水泥熟料是水泥生产过程中的关键原料之一，它通过煅烧工艺将原料中的生石灰和硅酸盐化合物进行热反应，形成熟料。
熟料是水泥生产的主要成果，它经过磨碎等加工步骤后可以用于生产各种类型的水泥产品。
本文将对硅酸盐水泥熟料的煅烧工艺进行详细介绍。
1. 原料准备硅酸盐水泥熟料的原料主要包括石灰石、白云石、黏土、铁矿石等。
在煅烧工艺中，这些原料需要经过粉碎、混合等步骤进行初步的处理。
原料准备的关键目标是确保原料的化学成分、粒度分布等参数能够满足生产要求，并能够保证煅烧过程中的稳定性和高效性。
2. 煅烧过程硅酸盐水泥熟料的煅烧过程一般分为预热、煅烧和冷却三个阶段。
2.1 预热阶段在预热阶段，原料进入煅炉前会先经过预热窑进行预热处理。
这个过程旨在将冷料加热到适宜的温度，以提高煅炉的热效率，并促进原料的分解反应。
2.2 煅烧阶段在煅烧阶段，原料进入煅炉进行煅烧反应。
这个阶段的关键过程是煅烧反应，通过将原料加热到高温，使其中的石灰石和硅酸盐化合物发生热反应，生成熟料。
煅烧过程需要控制温度、时间、气氛等参数，以确保反应的充分性和产物的质量。
2.3 冷却阶段在煅烧反应完成后，熟料需要经过冷却处理。
冷却的目的是使熟料从高温状态迅速降温，防止其过度烧结，并稳定其结构。
冷却过程一般采用空气冷却或水冷却的方式进行。
3. 参数控制硅酸盐水泥熟料的煅烧工艺需要对一系列的参数进行控制，以确保产品的质量和生产的稳定性。
3.1 温度控制温度是煅烧过程中最重要的参数之一。
煅烧反应的温度直接影响熟料的组成和品质。
过低的温度会导致反应不完全，熟料中未反应完全的硅酸盐化合物含量较高；过高的温度则会导致熟料的烧结，影响品质。
因此，温度的控制是煅烧工艺中的关键环节。
3.2 时间控制煅烧时间是指原料在煅烧炉中停留的时间。
时间过短会导致反应不完全，熟料中硅酸盐化合物含量较高；时间过长则会导致能耗过高，增加生产成本。
因此，时间的控制需要根据原料的组成和工艺的特点进行合理设定。
水泥生产工艺流程
水泥生产工艺流程一、原燃料1、原料：硅酸盐水泥熟料的基本化学成分是钙、硅、铁、铝的氧化物。
主要原料是石灰质原料（主要提供CaO）、硅铝质原料或黏土质原料（主要提供SiO2、AL2O3及少量Fe2O3）以及校正原料，三者比重约75:20:5左右。
天然石灰质原料主要有石灰岩、泥灰岩等；消解电石排出的电石渣等主要成分为氧化钙、碳酸钙或氢氧化钙等的工业废渣也均作为石灰质原料。
天然硅铝质原料（或黏土质原料）主要有黏土、页岩、粉砂岩等；煤矸石、电厂排出的粉煤灰等工业废渣以及化学成分以二氧化硅为主的金属尾矿等可用作硅铝质原料。
校正原料包括原料校正料、生料制备过程用的外加剂（主要是矿化剂和晶种）和水泥粉磨过程用的外加剂（如调凝剂和助磨剂）。
硅质校正料有铸造砂、硅灰、红土等；铁质校正料有黄铁矿渣、铁矿石等；铝质校正料有铝矾土、铁矾土、粉煤灰等。
2、燃料：水泥工业基本使用煤作为燃料。
二、工艺流程水泥生产过程可简称为“两磨一烧”。
一是生料粉磨：将原料破碎或烘干后，按一定比例配合、磨细，并制备为成分合适、质量均匀的生料，称之为第一阶段；二是熟料煅烧：将生料加入水泥窑中煅烧至部分熔融，得到以硅酸钙为主要成分的水泥熟料；三是水泥粉磨：熟料加入适量的石膏，有时还加入一些混合材料，共同磨细为水泥。
生产环节：矿山开采→破碎→预均化→配料→生料粉磨→生料均化→悬浮预热、预分解、回转窑煅烧→配料→水泥粉磨→水泥均化→水泥包装、散装出厂。
具体工艺流程为：1、把来自矿山开采下来的石灰石、粘土经过两级破碎分别储存于石灰石库和粘土库中；2、将石灰石和粘土及少量校正原料按照一定的比例均化成均匀的原料送往生料磨中进行烘干和粉磨；3、粉磨后的生料用气力提升泵送入空气均化库，进一步用空气搅拌均化生料和储存生料；4、均化库中的生料经卸料、计量、提升、定量喂料后送至窑尾悬浮预热器和分解炉，经过预热和分解后的物料进入回转窑煅烧熟料。
其中，回转窑和分解炉所用的燃料煤由原煤经过烘干兼粉磨后制成煤粉并储存于煤粉仓中供给。
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CF C2F C4AF
水化(硫)铁酸钙 水化:C3A>C4AF>C3S
早强类似C3A ，后强不断 增长，类似C2S ；抗冲击
性能和抗硫酸盐性能较好
三、游离氧化钙和方镁石
物质
fCaO
方镁石
晶型和晶形
立方晶系
等轴晶系,立方体八面体
偏光镜观察
无色圆形颗粒
很难看到
反光镜观察
蒸馏水浸蚀后呈彩虹色
多角形,粉红色有黑边
在硅酸盐水泥熟料中，矿物不是以纯的形式存在， 总含有少量的其它氧化物形成固溶体。
C3S ： 阿利特(Alite)， A矿 C2S： 贝利特(Belite)， B矿 C4AF： 才利特(Celite)，C矿
填充在阿利特、贝利特之间的铝酸盐、铁酸盐、 组成不定的玻璃体和含碱化合物等统称为中间相。
中间相在熟料煅烧过程中，开始熔融成液相；冷却时， 部分液相结晶，部分液相来不及结晶而凝结成玻璃体。
工艺条件正常的熟料中贝利特有交叉双晶条纹， 在烧成温度低且冷却缓慢的熟料中，有平行双晶条纹。
C3A快冷呈点滴状，慢冷呈矩形或柱状。
类圆形具有交叉晶纹B矿（反光）
慢冷排列整齐 细粒状二次析晶B矿（反光）
类圆形具有交叉晶纹B矿（反光）
低温慢冷 类圆形具有平行晶纹B矿（反光）来自快冷 点滴状C3A（反光）
化学成分
矿物组成
熟料煅烧 熟料性能
化学成分
矿物组成
煅烧
性能
CaO
62%,过低 C2S过多
67%,过高
几乎无C2S 或fCaO增多
煅烧容易 要求温度高
水化热低,后强高,抗水性好; 增加β型C2S γ型C2S ，粉化 水化热高,早强高,28天强度高，
抗水性差，影响1年后强度 强度下降，安定性不良
水泥中MgO≤ 5.0% 压蒸安定性合格允许到6.0％
类圆形fCaO（反光）
成堆方镁石（反光）
MgO存在形式对其水化的影响 玻 璃 体：活性高，水化快 固 溶 体：几个月～1年水化 方镁石晶体: 几年才水化
fCaO形态对其水化的影响 立窑fCaO含量允许高些，因为一部分fCaO是没有经过高温 死烧的(生烧)，水化速度较快，对安定性影响不严重。 回转窑fCaO含量控制更严，因为是死烧的fCaO，结构比较 致密，通常要在3天后才水化。
慢冷 带棱角片状C3A（反光）
慢冷 棱柱状C4AF（反光）
3. 熟料矿物的生成、水化和特性
矿物名称
生成条件
水化
特性
C3S C2S C3A C4AF
C2S+CaO 液相 C3S
C3S+H2O C-S-H+CH 水化较快,水化热较高
早强高,强度增长快,28天 达70~80％,28天或1年强
度最高；抗水性较差
反射弱 白(浅)色中间相
正常煅烧熟料（反光）
六方板状的A矿（反光）
2. 煅烧对熟料矿物岩相结构的影响
熟料煅烧过程中，先固相反应生成贝利特，其边棱再熔进液相， 尚未溶进液相的贝利特以它形产生，多为圆粒状。 慢冷时，液相中过多的贝利特在降温过程中会析晶出来，以自形 产生，故有时也出现其它不规则形状。
第一节 熟料的矿物组成
不是以单独的氧化物存在，而是经高温煅烧后，以两种 或两种以上的氧化物反应生成的多种矿物集合体。
水泥熟料是一种多矿物组成的结晶细小(30～ 60 µm)的 人造岩石。
一、熟料的矿物组成
四种主要矿物
名称
化学式
硅酸三钙 硅酸二钙 铝酸三钙 铁相固溶体 (铁铝酸四钙)
3CaO · SiO2 2CaO · SiO2 3CaO · Al2O3
玻璃体的主要成分为Al2O3 、Fe2O3 、CaO，也有少量的MgO和碱。
二、四种主要的熟料矿物
1. 熟料矿物的晶体结构和岩相结构
矿物名称
纯
C3S
A矿
纯
C2S
B矿
密度 (g/cm3)
晶型和晶形
偏光镜观察 (正交偏光镜观察)
反光镜观察
三斜晶系T型 3.13 六角形棱柱形
3.14~ 3.25
单斜晶系M型 六方片状板状 三方晶系R型
硅酸盐水泥熟料的化学成分
化学成分 CaO SiO2 Al2O3 Fe2O3
含量(％) 62~67 20~24 4~7 2.5~6.0
含约5％的少量其它氧化物： MgO、SO3、TiO2、P2O5、K2O和Na2O
水泥品种不同、原料成分不同、工艺过程不同，熟料化学成分有所不同。 熟料化学成分必须合适，在相图中硅酸盐水泥熟料的范围内，否则生成 其它矿物组成，如无水硬性的C2AS，闪凝的C12A7。
形成原因
配料不当,生料过粗,煅烧不良， 没有被吸收
生料中MgO含量高
水化
水化很慢,CaO+H2O=Ca(OH)2 水化更慢,MgO+H2O=Mg(OH)2
体积膨胀97.9％
体积膨胀148％
对熟料 性能影响
安定性不良:变形,开裂,破坏
安定性不良:变形,开裂,破坏
含量控制指标
立窑熟料≤ 2.5％ 回转窑熟料≤ 1.5％
第二章 硅酸盐水泥熟料
定义：是一种由主要含CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3的
原料按适当配比，磨成细粉，烧至部分熔融，所得以硅 酸钙为主要矿物成分的水硬性胶凝物质。
中华人民共和国建材行业标准《硅酸盐水泥熟料》：JC/T853—1999
水泥质量
熟料质量
矿物组成 岩相结构
熟料率值 化学成分
水泥生产 中心环节
透明无色 (灰色干涉色)
黑色多角形颗粒 (六角形棱柱形) 有时呈环带结构
单斜晶系 3.28 棱柱状或板状
β型 圆粒状不规则状
无色 (黄色干涉色)
黑白双晶条纹 圆形颗粒
纯
3.04
C3A 工业
熟料中
C4AF C矿 3.77
等轴晶系
立方晶系 斜方晶系 斜方晶系 棱柱状圆粒状
透明无色
浅褐到深褐的 多色性
反射强 黑(深)色中间相
CaO+SiO2
C2S
C2S+H2O C-S-H+CH 水化较慢,水化热较小
早强低,28天水化20％,28 天后强度增长较快,1年强 度赶上C3S ；抗水性较好
CaO+Al2O3 CA C12A7 C3A
水化(硫)铝酸钙 水化迅速,水化热高
凝结硬化快, 强度3天大部 分发挥,早强高,以后几乎 不增长;干缩变形大,抗硫
4CaO · Al2O3 · F
e2O3
简式 种类
C3S 硅酸盐 C2S 矿物
C3A 熔剂 C4AF 矿物
含量(％) 50
75 20 8
22 15
还有少量的游离氧化钙(fCaO)、方镁石(结晶氧化镁)、含碱矿物 以及玻璃体等。
C3S C2S C3A C4AF
硅酸盐矿物
中间相
熔剂矿物
fCaO 方镁石 玻璃体 含碱化合物