硅酸盐水泥熟料的煅烧与冷却
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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
水泥生产工艺熟料煅烧
➢ 3.1 新型干法煅烧工艺技术
➢ 3.1.1 悬浮预热技术
➢ 悬浮预热技术是在水泥中空窑的尾部（生料喂入端） 装设悬浮预热器（也称旋风预热器），使出窑废热气体 在预热器内通过，同时使入窑的低温生料粉分散于废热 气流之中，在悬浮状态下进行热交换，使物料得到迅速 加热升温后再入窑煅烧的一项技术。
➢ 传统的回转窑煅烧水泥熟料过程完全是在窑内进行 的，即生料喂入到窑内后的干燥→预热→碳酸盐分解→ 放热反应→熟料矿物的形成→冷却这六个过程完全是在 回转窑内完成的（见下图），使得窑体长度相对较长， 热量损失较大，窑的产量不高。
新型干法（现代水泥）回转窑
悬浮或立筒预热器
干法回转窑
加热机
立波尔回转窑（已被淘汰）
普通干法回转窑（逐渐被淘汰）
湿法回转窑（逐渐在改造成为新型干法窑）
二次风入窑 出窑熟料
不同类型回转窑各带划分
➢ 3.1.1.1 悬浮预热器单元组成
➢ 悬浮风预热器单元由换热管道、预热器、衬料、出风 管（废热气体将热量传给生料后排出）、下料管和锁风阀 （重锤）组成，见下图（C1代表第一级旋风预热器，以下 类推）。悬浮预热器系统由上述多个（四级串联的称为四 级旋风预热器，五级串联的称为五级旋风预热器）单元组 合构成：
热电偶 重锤
分解后的 生料入窑
窑体（窑尾）
分解炉、第四级预热器、 回转窑窑尾之间的关系
分解炉
重锤
喷煤嘴（3个） 三次风来自冷却机
窑体（窑尾）
物气料体放温温热度度反::应~~带11370000CC
回转窑
物气料体温温度度::13烧0~01成70带104C5~0~130冷0 C却物带料温度: ~1000 C
煤粉三次风
火焰
第5章 硅酸盐水泥熟料的煅烧
1.最低共熔温度（组分多，温度低）
存在次要氧化物，最低共熔温度一般1250 ℃ 矿化剂、氧化钒、氧化锌也有影响。
影响熟料烧结过程的因素
2.液相量（一般为20～30% ）
1400℃
L 2 . 95 A 2 . 2 F M R
（液相量与煅烧温度、组分含量有关）
1450℃
L 3 . 0 A 2 . 25 F M R
五、熟 料 的 冷 却
熟料的冷却 烧成温度→常温；液相→凝固 熟料颗粒结构形成（凝固和相变） C2S的多晶转变 C3S分解 冷却目的 改善熟料质量与易磨性；降低熟料的温度，便于 运输（安全）、储存（砼开裂） 和粉磨（假凝） 回收热量，预热二次空气，降低热耗、提高热利 用率。
冷却方式
平衡冷却 淬冷 独立结晶
成
形成C2S〃CaSO4， 4CaO〃3Al2O3〃SO3 无水硫铝酸钙早强，适量有利
1050℃形成，1400 ℃分解
C 4A 3S
三、 复合矿化剂
石膏和萤石复合矿化剂（氟硅酸钙，硫硅酸钙，氟硫硅 酸钙；低温烧成，高温烧成）
重晶石和萤石（BaO可提高水泥早期和后期强度） 氧化锌及其复合矿化剂（阻止C2S转化、促进C3S形成， 提高水泥早期强度、降低水泥需水量。过多会影响水泥 凝结核强度。）
（1）温度
（2）铝率
（3）加入MgO、SO3、硫酸钾、硫酸钠，粘度降低
降低
（4）加入氧化钾、氧化钠，粘度增加。
影响熟料烧结过程的因素
4.液相的表面张力（小，润湿，利于固液反应）
（1）温度 （2）镁、碱、硫增加，表面张力下降
影响熟料烧结过程的因素
第五章硅酸盐水泥的煅烧
两个传热、一个化学 反应、两个传质
反应条件 悬浮程度 粘土质性质
CA、CF、C2S C12A、C2F C3A、C4AF C3A、C4AF、C2S
生料的细度均匀性 温度和时间 原料性质 矿化剂
C2S+CaO C3S
提高熟料的质量 改善熟料的易磨性 回收余热 易于熟料的输送、 储存和粉磨
最低共熔温度 液相量 液相粘度 液相表面张力 氧化钙溶解速率 反应物存在状态
作用
含氟化合物：常用萤石（CaF2） 硫化物：常用石膏（天然石膏、工业副产石膏） 氯化物：CaCl2 其他：铜矿渣、磷矿渣等 萤石：氟离子破坏晶格；降低液相生成温度；降低液相粘度
硫化物：能降低液相出现温度,降低液相粘度和表面张力 复合矿化剂（萤石-石膏、萤石-重晶石）
晶种：硅酸盐水泥熟料
挥发性组分：碱、氯、硫
4. 入窑物料碳酸钙分解率达30～40%，从而减轻了回转窑 的负荷，使窑的长度缩短。
5. 窑内没有干燥带、预热带，只有其余四个带。
5.5.3 预分解窑内熟料的煅烧
熟料煅烧特点
1. 分解炉中，温度为820～900℃时，分解率可达85～95%， 分解时间 4～10 s，而在窑内分解需30多分钟。
（1）尽可能多地回收熟料的热量，以提高入窑二次空气 温度，降低熟料热耗。 （2）缩短熟料的冷却时间，以提高熟料质量，改善易磨 性。 （3）冷却单位质量熟料的空气消耗量要小，以便提高二 次空气温度，减少粉尘飞扬，降低电耗。 （4）结构简单，操作方便，维修容易，运转率高。
2. 分类：
水泥熟料冷却机
筒式冷却机
5.5.1 回转窑内熟料的煅烧
燃料
低端 窑头 热端
传动大齿轮
高端 窑尾 冷端 生料
硅酸盐水泥的性能
2.影响因素： （1）C3A的含量：C3A含量 增加，硬化浆体的干缩 值提高。 （2）石膏掺量： （3）水灰比：一般早期干 缩发展较快，但水灰比 对其影响不大，28d后， 干缩随水灰比减小而明 显降低。
温度对水泥凝结时间的影响实例
二、石膏的作用及其适宜掺量的确定
1.石膏的作用：
调节凝结时间；（缓凝机理） 提高早期强度； 降低干缩变形； 改善水泥的性能。
8
2.石膏掺量的确定
（1）确定石膏的最佳掺量要同时考虑: 凝结时间； 石膏最佳掺入量是指使水 强度； 泥凝结正常、强度高、安 定性良好的掺量。 安定性。
C3A含量高，或石膏等缓凝剂掺量 过少 1.控制C3A含量 2.掺适量石膏
1.水泥粉磨时受高温，二水石膏脱 水形成半水石膏 2.碱含量较高
1.降低水泥磨温度 2.控制水泥中碱含量 3.施工时延长搅拌时间
不正常凝结的典型特性曲线
15
四、调凝外加剂：
除石膏外，许多无机盐或有机化合物也可以调节凝结 时间。通常分为缓凝剂和促凝剂(早强剂)两种。 A 缓凝剂：能延缓凝结时间，并对后期强度发展无不 利影响的外加剂。 缓凝剂主要有四类： 糖类，如糖钙等； 木质素磺酸盐类，如木质素磺酸钙、木质素磺酸钠 等； 羟基羟酸及其盐类，如柠檬酸、酒石酸钾钠等； 无机盐类，如锌盐、硼酸盐、磷酸盐等。
F.碱含量：
水泥中碱含量高时，凝结速度加快，石膏应适 当多掺。
实际生产中影响石膏掺量的因素很多，很难精确计算
12
（3）确定最佳掺量的可靠方法
是强度和有关性能试验。
具体如下：
按不同石膏掺量配制几组试样并磨细——分 别测凝结时间、安定性、强度——找出安定 性合格、凝结时间正常、强度最高的一组即 为最佳掺量。 SO3为1.5％～2.5％, 在3.5％以下
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。
9.水泥熟料煅烧
2．窑系统的CO2分压：通风良好，CO2分压较低，有利于碳 酸钙的分解。 3．生料细度和颗粒级配：生料细度细，颗粒均匀，粗粒少， 分解速度快。
4．生料悬浮分散程度：生料悬浮分散差，相对地增大了颗粒
尺寸，减少了传热面积，降低了碳酸钙的分解速度。 5．石灰石的种类和物理性质：结构致密、结晶粗大， 分解速度慢。 6．生料中粘土质组分的性质：高岭土类活性大、蒙脱石、伊利
煅烧、和水泥粉磨三个过程。所以，硅酸盐水泥生产过程 经常被简称为“两磨一烧”，即：
①生料制备→②熟料煅烧→③水泥粉磨
工艺流程 （一）生料制备过程
石灰石 ↓ 破碎 ↓ 烘干 ↓ 粘土 ↓ 破碎 ↓ 烘干 ↓ 铁粉 ↓ 烘干 ↓ ↓ ↓ ↓ 配合 ↓ 粉磨 ↓ 均化 ↓ 入生料库 其他辅助原料 ↓ 破碎 ↓ 烘干 ↓
（二）水泥工业的整个发展过程可用下列框图表示 土立窑 ↓ 机立窑、回转窑 ↓ 立波尔窑 ↓ 悬浮预热器窑 ↓ 预分解窑（预热器＋窑外分解炉） ↓ 预分解窑＋计算机自动控制
生料制备方法方法类型
1. 分类 干法 （水分1%） 湿法（制成料浆，水分32~40%） 半干法（制成料球，水分12~14%）
2.不同生产方法的区别依据：生料制备方法+入窑生料状态 干法： 生料制备为干法，生料粉状入窑（干法窑） 湿法： 生料制备为湿法，生料浆状入窑（湿法窑） 半干法：生料制备为干法，入窑前生料中添加少量水 份，料球状入窑（立窑、立波尔窑）
上节回顾
1. 注浆成型 空心注浆和实心注浆两种 压力注浆、真空注浆、离心注浆 常用电解质——使同样含水量的泥浆变稀
水玻璃、碳酸钠、焦磷酸钠、腐植酸钠、单宁酸钠、六偏
磷酸钠等都符合以上条件。 2. 可塑成型 利用模具或刀具等运动所产生的外力（如压力、剪切、 挤压等）使可塑泥料产生塑性变形而制成某种形状的制品， 称为可塑成型。
4．生料悬浮分散程度：生料悬浮分散差，相对地增大了颗粒
尺寸，减少了传热面积，降低了碳酸钙的分解速度。 5．石灰石的种类和物理性质：结构致密、结晶粗大， 分解速度慢。 6．生料中粘土质组分的性质：高岭土类活性大、蒙脱石、伊利
煅烧、和水泥粉磨三个过程。所以，硅酸盐水泥生产过程 经常被简称为“两磨一烧”，即：
①生料制备→②熟料煅烧→③水泥粉磨
工艺流程 （一）生料制备过程
石灰石 ↓ 破碎 ↓ 烘干 ↓ 粘土 ↓ 破碎 ↓ 烘干 ↓ 铁粉 ↓ 烘干 ↓ ↓ ↓ ↓ 配合 ↓ 粉磨 ↓ 均化 ↓ 入生料库 其他辅助原料 ↓ 破碎 ↓ 烘干 ↓
（二）水泥工业的整个发展过程可用下列框图表示 土立窑 ↓ 机立窑、回转窑 ↓ 立波尔窑 ↓ 悬浮预热器窑 ↓ 预分解窑（预热器＋窑外分解炉） ↓ 预分解窑＋计算机自动控制
生料制备方法方法类型
1. 分类 干法 （水分1%） 湿法（制成料浆，水分32~40%） 半干法（制成料球，水分12~14%）
2.不同生产方法的区别依据：生料制备方法+入窑生料状态 干法： 生料制备为干法，生料粉状入窑（干法窑） 湿法： 生料制备为湿法，生料浆状入窑（湿法窑） 半干法：生料制备为干法，入窑前生料中添加少量水 份，料球状入窑（立窑、立波尔窑）
上节回顾
1. 注浆成型 空心注浆和实心注浆两种 压力注浆、真空注浆、离心注浆 常用电解质——使同样含水量的泥浆变稀
水玻璃、碳酸钠、焦磷酸钠、腐植酸钠、单宁酸钠、六偏
磷酸钠等都符合以上条件。 2. 可塑成型 利用模具或刀具等运动所产生的外力（如压力、剪切、 挤压等）使可塑泥料产生塑性变形而制成某种形状的制品， 称为可塑成型。
熟料煅烧质量的影响因素
优质熟料主要特征是C3S+C2S矿物含量高，碱含量低，矿物晶粒粒径较细小均匀，发育良好，当生料工艺质量参数和粉磨细度、颗粒粒径分布、化学成分、有害成分、率值等保持稳定不变的情况下，回转窑煅烧操作热工制度和煅烧温度、升温速率、峰值温度、保温时间、窑速和冷却速率等就决定了熟料硅酸盐矿物C3S和C2S的含量和活性，熟料中阿里特晶体尺寸发育大小，主要决定于水泥生料的易烧性和窑的煅烧操作热工制度的稳定。
因此，回转窑的煅烧操作热工制度对硅酸盐水泥熟料煅烧质量产生重要影响，以下结合煤质，火焰形状和温度，熟料和煅烧温度，烧成带长度，窑型规格，窑速、升温速率和冷却速率等对熟料煅烧质量的影响作一初步探讨。
一、煤质的影响一般回转窑煅烧用煤质量要求灰分A≤30%，挥发分V在18%~30%，发热量QDW≥5000kcal/kg，煤粉细度要求控制在8%~15%，实际上，我国当前由于优质煤炭供应紧张且价格较高，许多厂家实际达不到这一要求，由于煤粉燃烧后灰分全部沉落在烧成带的熟料颗粒表面上，造成熟料颗粒表面富硅化，从而改变熟料表层矿物成分，C3S含量下降，C2S 含量上升，从而影响熟料质量，当前相应的对策措施，一是适度调整增加干法窑尾分解炉用煤量和降低窑头喷煤量，其比例控制在6:4左右，以增加分解炉中煤灰分与灼烧生料的混合程度，降低窑头煤灰对熟料质量的负面影响；二是采取窑尾分解炉与窑头喂煤质量分别控制，分解炉喂低热值煤，窑头喂高热值煤，可降低劣质煤对窑头熟料质量的不利影响。
二、火焰形状和温度的影响火焰形状的调节一方面取决于煤粉的热值、灰分、细度和挥发分的大小，另一方面还取决于一次风的风速和风量大小，即窑头燃烧器的规格和性能，调整好窑火焰长度也就是调整好烧成带长度，也即调整控制了熟料在高温烧成带停留时间，火焰形状和长度影响到熟料中C3S 矿物的晶粒发育大小和活性。
因此，在烧高强优质熟料时，必须调整火焰长度适中，既不拉长火焰使烧成带温度降低，也不缩短火焰使高温部分过于集中，从而烧垮窑皮和耐火砖而不利于窑的安全运转，回转窑内火焰形状粗细必须与窑断面积相适应，要求比较充满近料而不触料，正常形状保持其纵断面为正柳叶形状。
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反应特点：
可逆反应 强吸热反应 烧失量大 分解温度与 CO2分 压 和矿物结晶程度有关
影响反应速度的因素
石灰质原料的特性 生料细度和颗粒级配 生料悬浮分散程度 温度 窑系统的CO2分压 生料中粘土质组分的性质
•反应特点：
多级反应 放热反应
反应产物：
C2S、C3A、C4AF
固相反应
•影响因素：
学技术和工业生产成果，广泛用于水泥生产全过程，
使水泥生产具有高效、优质、低耗、符合环保要求
和大型化、自动化为特征的现代水泥生产方法，并
具有现代化的水泥生产新技术和与之相适应的现代
管理方法。
旋风筒 连接管道 分解炉 回转窑 冷却机
预热
分解 烧成 冷却
关键技术装备
生料在煅烧过程中的物理化学变化
干燥（自由水蒸发）吸热 100~150℃
5 硅酸盐水泥熟料的煅烧
学习要点 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。
熟料的煅烧过程直接决定水泥的产量、质量、燃 料与衬料的消耗以及窑的安全运转。水泥窑有多种功 能：反应炉、熔炉、燃烧炉和传热设备、物料和气体 的输送设备。
化学反应式为：
CaCO3 CaO CO2 1645J g1(890C ) MgCO3 MgO CO2 1214J g1(590C )
分解过程分五步进行：
CaCO3
（1）气流向颗粒表面的传热过程；
CaO
（2）热量由表面以热传导方式向分解面传递过程；
（3）碳酸盐在一定温度下吸收热量，进行分解并放出 CO2的化学过程；
粘土质原料脱水 吸热
450℃
碳酸盐分解
强吸热 900℃
固相反应
放热 800~1200℃
熟料烧结
微吸热 1300~1450~1300℃
熟料冷却
放热 1300℃~
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
液相量： 液相量
20%~30%
液相粘度
时间：
液相的表面张力
10~20min
C2S、CaO溶于液相的速率
熟料冷却 冷却目的：
1. 改善熟料质量与易磨性； 2. 降低熟料的温度，便于运输、储存、 和粉磨 3. 回收热量，预热二次空气，降低热耗、提高热利用率。
冷却方式： 急冷
快冷对改善熟料质量的作用：
影响固相反应的因素
生料的细度 生料愈细，比表面积越大，组分接触面越 大，同时表面质点的自由能越大，使扩散和反应 能力增强，因而反应速率加快；
生料的均化程度 生料的均匀混合，可增加各组分间接 触，也有利于加速反应；
压力 在固相反应中，增大压力可加速物质的传递过程. 但熟料烧结过程是多相共存、多反应同时进行的 过程.因此，提高压力有时并不表现出积极作用；
液相粘度降低， C2S、CaO不断溶解、扩散，
熟
C3S晶核不断形成，并逐渐发育、长大，形成几
料
十微米大小、发育良好的阿利特晶体。晶体不断 烧
重排、收缩、密实化，物料逐渐由疏松状态转变 结
为色泽灰黑、结构致密的熟料。
熟料烧结
C3S形成条件： 温度：
影响熟料烧结 过程的因素
1300~1450~1300℃ 最低共熔温度
900
粘土无定形脱水产物结晶 放热 259-284kJ/kg-meta-kao
900
碳酸钙分解
吸热 1655kJ/kg-CC
900-1200 固相反应
放热 418-502kJ/kg-cl
1250-1280 形成液相
吸热 105kJ/kg-cl
130-1450 硅酸三钙形成
微吸热 8.6kJ/kg-cl
氟－硫复合矿化剂
该复合矿化剂的掺入，与熟料组成、F/Ŝ比、烧 成温度等有关。在900~950 ℃形成3C2S·3CaSO4·CaF2 生成，该四元过渡相消失时，出现液相。降低了液相 出现温度和粘度，使A矿形成温度降低150~200 ℃， 促进其形成。氟硫比在0.4~0.6。
5.3.2 微量元素的影响
5.1 生料煅烧过程中的物理、化学变化
尽管煅烧过程因窑型不同而有所差异，但物理、化 学变化过程基本相似.其过程可概括为：
干燥与脱水
碳酸盐分解
固相反应
熟料的冷却
液相和熟料的烧结
5.1.1 生料的干燥与脱水
干燥 自由水的蒸发。这一过程由于煅烧方式的不同
而有所差异。干法窑生料含水量一般不超过1.0％； 半干法立波尔窑和立窑为便于生料成球，通常含水 12-15%，半湿法立波尔窑过滤水分后的料块通常为 18-22%；湿法为保证料浆的可泵性则通常为30-40%。
MgO
少量的MgO有利于熟料的形成，且改善水泥色泽。
P2O5 少量P2O5存在，能提高熟料强度，这与能和C2S形成
固溶体，阻止其晶型转变有关。但其含量较高时，会导致
C3S的分解。
据研究：每增加1% P2O5，将减少9.9%C3S，增加 10.9%的C2S，当P2O5达7%时，C3S将减为0。氟可以抵消 部分P2O5的不良影响。 TiO2
经计算，熟料的理论形成热：1630-1800kJ/kg-熟料
5.3 矿化剂及微量元素的作用
5.3.1 矿化剂
矿化剂的宏观作用 改善生料易烧性，加速熟料 矿物的形成，提高熟料质量，降低能耗等。
矿化剂的种类
不提倡，对环境有污染
含氟化合物：萤石、NaF、Na2SiF6、CaSiF6、MgSiF6 硫酸盐：石膏、工业付产品石膏、重晶石等
(单个颗粒碳酸盐分解动力学方程)
窑系统的CO2分压 通风良好, CO2分压较低,有利 于碳酸盐分解;
生料细度和颗粒级配 生料细度细,颗粒均匀,粗粒 少,分解速率快;
生料悬浮程度 生料悬浮分散良好,相对减小颗粒 尺寸,增大了传热面积,提高了碳酸盐分解速率;
石灰石的种类和物理性质 结构致密,结晶粗大的 石灰石,分解速率慢;
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； 使熟料晶体减少，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。
矿化剂 矿化剂可通过与反应物形成固溶体使晶格活 化，反应能力加强；也可以形成低共熔物，使物 料在较低温度下形成液相，从而加速扩散和和固 相的溶解作用
5.1.4 液相的形成与熟料的烧结
液相的形成 液相的组成：由氧化铁、氧化铝、 氧化钙、氧化镁和碱 及其他组分。
最低共熔温度：物料在加热过程中，两种或两种以上组 分开始出现液相的温度称为最低共熔温度。 其大小与组分的性质与数目有关。（见表1 －4－1）
生料细度及均匀程度 原料性质 温度 矿化剂
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，
800 ~ 900 ℃：开始形成12CaO•7Al2O3(C12A7); 900 ~ 1000 ℃: 2CaO• Al2O3•SiO2(C2AS)形成后又分解。
开始形成3CaO•Al2O3(C3A)和4CaO• Al2O3•Fe2O3(C4AF)。所有 碳酸盐均分解,游离氧化钙达到最高值。
1100 ~ 1200℃:大量形成C3A和C4AF，C2S含量达最大 值。
少量TiO2可作为C2S的稳定剂，对熟料质量有利，但 过多会形成钙钛矿，减少C3S含量。应＜1%。
其他微量元素
预分解窑生产流程图
预分解窑工艺流程
5.4回转窑内熟料的煅烧
熟料的煅烧过程
水泥的产量、质量、燃 料与衬料的消耗以及窑 的安全运转。
新型干法水泥生产：
以悬浮预热和窑外分解技术为核心，把现代科
（1）高岭石脱水
Al2O3 2SiO2 2H2O Al2O3 2SiO2 2H2O
（2）蒙脱石脱水 Al2O3.4SiO2.m H2O→Al2O3.4SiO2+m H2O (晶体结构—活性低)
（3）伊利石脱水 产物也是晶体结构,伴随体积膨胀
5.1.2碳酸盐分解 碳酸盐的分解主要为碳酸钙和碳酸镁的分解，其
自由水蒸发热耗：
100℃时，2257kJ/kgH2O（539kCal/kg）
脱水 指黏土矿物分解释放化学结合水。
粘土矿物的化合水存在形式： 层间水：以水分子形式吸附于晶层结构中。 配位水：以OH－状态存在于晶体结构中。
层间水在100℃左右即可排除， 而配位水则必须高达400~600℃以上 才能脱去。
液相量：液相量与组分的性质、含量、温度等因素有关 (一般为20~30%) 。对C－S－A－F四元系统， 在不同温度下的液相量（P）可按下式计算：
不同温度下，液相的计算公式：
1400℃ 1450℃ 1500℃
P＝2.95A＋2.20F P＝3.00A＋2.25F P＝3.30A＋2.60F
可以认为水泥熟料 中的其它组分全部 进入液相。
目的：回收熟料带走的热量，预热二次空气，提高窑 的热效率；改善熟料质量与易磨性；便于熟料 运输、贮存与粉磨。
熟料为何要急冷？
减少C3S分解；防止β-C2S向γ-C2S转化，提高熟料质量； 防止方镁石晶体长大，有利于水泥安定性；急冷熟料晶粒小， 活性高；C3A主要呈玻璃体，抗硫酸盐性能提高；易磨性好 等。