熟料煅烧技术培训课程

四、熟 料 烧 结
熟料烧结过程：
当物料温度升高到最低共熔温度后，C3A、 C4AF、MgO、R2O等熔融成液相。C2S、CaO逐 步溶解于液相中， C2S吸收CaO形成C3S。
反应式： C2S+ CaO→ C3S
C3S 的
形 成
随着温度的升高和时间延长，液相量增加，
熟料烧结
液相粘度降低， C2S、CaO不断溶解、扩散， C3S 晶核不断形成，并逐渐发育、长大，形成几十微
7（2CaO·Fe2O3）+2 CaO+12 CaO·7Al2O3 →
7（4CaO·Al2O3·Fe2O3） （C4AF）
1100~1200大量形成C3A C4AF C2S含量达最大值
三 固相反应
反应特点：
多级反应 放热反应
三 固相反应
（二）影响固相反应的主要因素 1、生料细度及其均匀程度；（比表面积、充分接触） 2、原料物理性质（结晶，慢，磨细）； 3、温度对固相反应的影响； 4、矿化剂。
减煤）
六、使用矿化剂、晶种时的注意事项
使用矿化剂、晶种有积极的一面，也有消极的一面， 如增加成本，有副作用等，使用时应注意：
1、根据实际情况考虑是否采用； 2、选择合适的品种； 3、掺量要合适，计量要精确； 4、掺入要均匀； 5、相应调整配料方案及操作措施； 6、矿化剂、晶种可以同时使用。
米大小、发育良好的阿利特晶体。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、结构致密的熟料。
四、熟 料 烧 结
条件：
温度：
1300~1450~1300℃
液相量：
20%~30%
时间：
10~20min
（二）影响熟料烧结过程的因素
1.最低共熔温度（组分多，温度低，表5.2） 2.液相量（一般为20～30%； ）
3、影响因素：熟料的形成热是熟料形成在理论上消 耗的热，它仅与原、燃料的品种、性质及熟料的化 学成分与矿物组成、生产条件有关。
二、熟料热耗（实际热耗）
定义：每煅烧1kg熟料窑内实际消耗的热量称为熟料 实际热耗，简称熟料热耗，也叫熟料单位热耗。
理论热耗：1630--1800 KJ/kg ； 实际热耗：3400--7500KJ/kg
二、氟化钙的矿化作用
2 降低液相出现的温度和粘度，促进C3S形成
高温，加入氟化钙，1%~3%,烧成温度下降50~100℃
（二）使用矿化剂时注意事项
1.根据生料的易烧性决定是否采用（结晶SiO2 多，熔
剂矿物多）
2.用量适当，一般小于1% 3.掺加量要均匀 4.掺有萤石的熟料应急冷（1250℃时萤石促进C3S分解，
快冷对改善熟料质量的作用：
防止或减少C3S的分解； 避免β-C2S转变成γ -C2S ； 改善了水泥安定性；(MgO玻璃体易水化) 使熟料C3A晶体减少，提高水泥抗硫酸盐性能； 改善熟料易磨性； 可克服水泥瞬凝或快凝。
§5.2 . 熟料形成的热化学
热化学方程式 系的方程式
表示化学反应与热效应关
热损失 热耗＞熟料形成热， 降低热耗，降低各种热损失（废气、散热等）。
碳酸钙分解吸热量最大 熟料冷却放热量最大
（二）、影响熟料热耗的因素
1、生产方法与窑型；（干、湿，表5.7） 2、废气余热的利用； 3、生料组成（矿渣代替部分石灰石、石灰）、细
度及生料易烧性； 4、燃料的燃烧情况；（不完全燃烧） 5、窑体的散热损失（保温）； 6、矿体剂及微量元素的作用。
800～900℃
CaO·Fe2O3+ CaO → 2CaO·Fe2O3（C2F）
7 CaO·Al2O3+5 CaO → 12 CaO·7Al2O3（C12A7）
900～1100℃
2 CaO+ SiO2 + Al2O3 → 2 CaO· Al2O3 · SiO2
12 CaO·7Al2O3+9 CaO → 7（3CaO·Al2O3）（C3A）
§5.4 挥发性组分及 其他微量元素的作用
由原、燃料带入的伴生组分。（P19） 对熟料煅烧和质量有不同程度的影响。 有正作用也有副作用 合理利用，化害为利
一、挥发性组分的影响
挥发性组分：碱、氯、硫。 主要来源：原料、燃煤 特点： （1）低温下呈固态，高温下挥发成气体； （2）当其含量大时，可降低最低共熔温度，
形成疏松多孔的层状覆盖物； 堵塞：窑后通风系统或料流系统被结皮物料堵塞。
（不一定是堵死） （2）结大块、结圈
3、防挥发止性组措分施对新：型干法水泥生产的影响
3、防止措施：
（1）限制原燃料中碱、氯、硫的含量；
新型干法水泥生产：
生料中：K2O+Na2O＜1.0%
Cl- ＜ 0.015%~0.020%
脱水的后活变性成（无高定岭形土的活A性l2O高3，·蒙2S脱iO石2，，这伊些利无石定活形性物低具）有较高
Al2O3 2SiO2 2H2O 500~600 Al2O3 2SiO2 2H2O
二、碳酸盐分解
反应式：MgCO3MgO+CO2-Q
CaCO3CaO +CO2-Q
反应温度：
MgCO3 始于402~408℃最高700 ℃ CaCO3 600 ℃开始，812~928 ℃快速分解
石膏掺量2%~4%，烧成温度为1360~1370 ℃,当掺量超 过5.3%时，游离CaO增加。
四 复合矿化剂
熟料的形成过程比较复杂，影响因素多。（KH，IM， CaF2 /SO3、烧成温 度）
复合矿化剂应用中应注意的问题
1.不正常凝结问题及对策
急凝 KH偏低、煅烧温度偏低、还原气氛
慢凝 IM偏低、煅烧温度偏高、 KH偏高、MgO, CaF2偏高 2.腐蚀、污染
生料和燃料的硫碱比要S/R＝SO3/（0.85K2O+1.29Na2O）
=0.6~0.8
（2）旁路放风 （3）及时清理：如定期用高压风吹扫结皮、空气炮清除等
较高碱含量对熟料煅烧和质量的影响
（液相量与煅烧温度、组分含量有关）
3.液相粘度（小，扩散快） （AL，Fe有关 图5.5，温度图5.4，组分，图5.6） 4.液相的表面张力（小，润湿，利于固液反应）
（温度、组成、结构）图5.7
5.C2S、CaO溶于液相的速率（速率愈大，C3S的成核与发育
愈快 ） （粒径，粘度）表5.4，图5.8
） 发生反应，可以促进碳酸钙的分解过程
三 固相反应
（一）反应过程 CaO与SiO2、Al2O3、Fe2O3进行固相反应生成
（C3S）、（C2S）、（C3A）、（C4AF）。
800℃
CaO+ Al2O3 → CaO·Al2O3 （CA）
CaO+ Fe2O3 → CaO·Fe2O3 （CF）
2 CaO+ SiO2 → 2 CaO· SiO2 （C2S）
生料在煅烧过程中的物理化学变化
吸热反应 放热反应
表5.5
一、熟料的形成热（理论热耗）
1、定义：在一定生产条件下，用某一基准温度（一 般是0℃或20℃）的干燥物料，在没有任何物料损 失和热量损失的条件下，制成1kg同温度的熟料所 需要的热量称为熟料的形成热（熟料理论热耗）。
2、计算原理：理论热耗=吸收的总热量－放出的总 热量，一般为1630～1800kJ/kg-ck。（表5.6）
§5.3 矿化剂、晶种对熟料煅烧 和质量的影响
一、 矿化剂
定义：在煅烧过程中，能加速熟料矿物的形成，本身不参加
反应或只参加中间反应的物质。
类型：
矿化剂（1种）
含氟化合物：如：CaF2(萤石) 硫化物：如：石膏
氯化物：CaCl2 其他:如：铜矿渣、磷矿渣
复合矿化剂（2种）石膏—萤石 重晶石—萤石
第五章 熟料煅烧技术
§5-1 生料在煅烧过程中的物理化学变化
§5-2 熟料形成的热化学
§5-3 矿化剂、晶种对熟料煅烧和质量影响 §5-4 挥发性组分及其他微量元素的作用
§5-5 水泥熟料的煅烧方法及设备 §5-6 水泥熟料煅烧技术的发展 §5-7 熟料煅烧工艺技术的改造
煅烧
生料在水泥窑内经过连续加热，高温煅烧至部分熔 融，经过一系列的物理化学反应，得以硅酸钙为主 要成分的硅酸盐水泥熟料的工艺过程叫硅酸盐水泥 熟料的煅烧，简称煅烧。
泥熟料共同磨制出生料，业已存在的硅酸盐水泥熟 料矿物在煅烧过程中作为晶核剂诱导水泥窑中物料 迅速烧结，从而达到提高熟料产量，降低煤耗目的 的技术。
（二）晶种掺加量五及、生晶产种工技艺术的调整
晶种掺加量及生产工艺的调整
1.晶种及其掺加量（C3S，2～3.5%） 2.晶种加入工艺（单独计量配料） 3.率值及熟料热耗的调整中（高KH，高P，
(一)碳(一酸)碳钙酸分钙分解解反反应应的的特特点点
反应特点：
可逆反应（温度， CO2分压 ） 强吸热反应（分解所需热量:湿法1/3，干法1/2） 烧失量大(CO2) 分解温度与 CO2分压 和矿物结晶程度有关 (图5.1) （ CO2分压 大，分解温度高，伴生矿物和杂质降低分 解温度，结晶，分解温度高）
§5.1 生料在煅烧过程中 的物理化学变化
干燥（自由水蒸发） 粘土质原料脱水 碳酸盐分解 固相反应 熟料烧结 熟料冷却
吸热 吸热 强吸热 放热 微吸热 放热
（一）干燥 自由水的蒸发。
含一水量、与生干产方燥法一和与、窑型脱干有燥水关（与含脱水量水增加热耗增加）
（二）脱水 粘土质原料脱去化合水（结构水和层间吸附水） 高岭土（Al2O3·2SiO2·2H2O）
增加液相量，降低液相粘度，起助熔作用。
挥发性组分对新型干法水泥生产的影响
1、挥发性组分的挥发凝聚循环
碱、氯、硫化合物
高温 分解、气化和挥发
低温区窑尾
凝聚、聚集、粘附于生料颗粒表面