水泥熟料形成的热化学15页PPT

f- CaO是影响水泥安定性的最主要的因素。降低fCaO含量，提高其活性，适当提高水泥的粉磨细度均有利 于改善f- CaO对安定性的影响。为确保水泥质量，一般回 转窑熟料中f- CaO应控制在1.5%以下，立窑熟料中考虑 有部分为欠烧，应控制在3.0%以下。
第Hale Waihona Puke 1页/共26页（二）方镁石 指游离状态的氧化镁晶体，是熟料中氧化镁的
第10页/共26页
（3）二次游离氧化钙
熟料慢冷或还原气氛下，结构不稳定的C3S分解而形 成的氧化钙，以及熟料中碱等取代熟料矿物中的氧化钙而 形成，由于氧化钙化合后又游离出来，故称为二次游离氧 化钙。这部分氧化钙也经过了高温煅烧，并分散在熟料中， 水化较慢，对水泥的安定性也有一定影响。
在实际生产中，通常所指的游离氧化钙主要是指“死 烧状态”下的一次游离氧化钙。
2、特性 水化速度在早期介于C3S和C3A之间，但是随后发展不如
C3S。它的早期强度类似C3A，而后期还能不断增长，类似C2S。 抗冲击性能和抗硫酸盐性能好，水化热比C3A低。
第7页/共26页
（三）玻璃体
1、形成
熟料冷却速度较快，部分液相来不及结晶因而 形成玻璃体。 量含M量化g与0学和冷组R却2成0。速不结度定构有，上关主原：要子慢为、冷Ca分0O-、子2%A离、l2子急O3排、冷列F8e-无22O23序%和。，少
考虑到熟料中还有游离的CaO、 SiO2及SO3，故上式： （CaO–f-CaO）-（1.65Al2O3+0.35Fe2O3+0.7SO3 ）
KH= 2.8（SiO2 –SiO2游）
第18页/共26页
从理论上讲， KH大小与熟料矿物成分有一定 的对应关系。 KH高，则C3S较多，C2S较少。

熟料煅烧的设备
熟料预热器用于预热和预分解熟料，以提高煅烧效率。 窑头、窑尾、回转窑是常用的熟料煅烧设备，它们通过高温处理熟料并使其 进行各种反应。 熟料冷却器用于冷却高温下煅烧后的熟料，以保证产品质量。
熟料煅烧的新技术
高温回收利用技术可以有效回收和利用熟料煅烧过程中产生的热能，提高能 源利用效率。
余热利用技术将熟料煅烧过程中产生的余热转化为其他形式的能源，进一步 提高能源利用效率。
窑壳隔热技术可以减少热量散失，降低能源消耗，提高熟料煅烧的效果。
熟料煅烧的发展前景
以节能减排为主导的技术创新将推动熟料煅烧工艺的发展和改进。 工艺改进和理论研究的深化将进一步提高熟料煅烧的效率和产品质量。 熟料煅烧的生态环保与可料煅烧》PPT课 件
水泥熟料煅烧是水泥生产中至关重要的步骤。本课件将介绍煅烧的概述、原 理、工艺、设备，以及熟料煅烧的新技术和发展前景。
概述
煅烧是指将水泥原料经高温处理，使之有一定的煅烧反应，形成矿物质组成 和结构上有所改变的水泥熟料。 影响熟料煅烧质量的因素包括原料成分、煅烧温度、气氛、时间及配比等。
熟料煅烧的原理
熟料煅烧的化学反应是指原料在高温下发生的各种物质转化和化学反应，如水化硅酸钙生成三钙硅酸盐等。 熟料煅烧的物理过程包括水分蒸发、碳酸盐分解、氧化反应和石灰石分解等。
熟料煅烧的工艺
熟料煅烧工艺流程包括原料预处理、煅烧、冷却和熟料磨制等。 熟料煅烧工艺参数控制包括窑温、煅烧时间、配比等的控制，以确保熟料煅 烧质量的稳定性和优良性。

02
水泥熟料是一种具有高活性的矿 物质，是制造水泥的重要原料。
水泥熟料的特点
水泥熟料具有高活性，可以与水发生反应，产生具有胶结性的物质。
水泥熟料是一种不可再生的资源，其消耗量较大，因此需要合理利用。
水泥熟料的生产流程
破碎：将矿物质原 料进行破碎，以便 于混合和磨细。
磨细：将混合后的 矿物质原料进行磨 细，以便于烧结。
密度
总结词
水泥熟料的密度是指单位体积的质量，是反映其致密程度的 指标。
详细描述
水泥熟料的密度可以通过比重瓶法进行测定，该方法是一种 简单而实用的方法。通过比重瓶测定水泥样品的质量和体积 ，从而得到其密度。水泥熟料的密度对其强度、耐磨性和耐 久性等方面有重要影响。
比表面积
总结词
水泥熟料的比表面积是指单位质量的水泥颗粒所具有的表面积。
主要提供钙含量，一般使用石灰岩、大理岩 等。
粘土质原料
主要提供硅铝含量，一般使用页岩、陶土等 。
校正原料
用于补充其他原料的不足，一般使用铁矿、 砂岩等。
配料比例和工艺条件
硅酸盐水泥熟料的基本配料比例：石灰质原料占
01
45%-50%，粘土质原料占30%-35%，校正原料占
15%-20%。
02 高炉矿渣作为校正原料时，石灰质原料应适当增加。
03
硫化物和硫酸盐矿物对水泥的安 定性有一定影响。
04
03
水泥熟料的物理性质
细度
总结词
水泥熟料的细度是指其颗粒大小的度量，细度对水泥的需水性、硬化速度、强度和收缩性能等方面有 重要影响。
详细描述
水泥熟料的细度可以通过各种方法进行测定，如筛分法、激光粒度仪法等。筛分法是一种常用的方法 ，通过不同孔径的筛子对水泥样品进行筛分，从而得到水泥颗粒的分布情况。激光粒度仪法则是一种 较为先进的方法，能够快速准确地测定水泥颗粒的分布和大小。

铁酸二钙（C2F）
约占2%~5%，水化速度慢，对水泥后 期强度贡献较大。
其他微量成分
石膏
作为缓凝剂加入，调节水泥凝结时间。
氟化物
提高水泥抗渗性能。
钛化合物Biblioteka 提高水泥抗硫酸盐侵蚀能力。03
CATALOGUE
水泥熟料的物理性质
密度与容重
密度
水泥熟料的密度通常在3.0-3.2g/cm³之间，其大小取决于矿物组成和煅烧程度。
冷却与粉磨
将煅烧好的水泥熟料进行快速 冷却，并对其进行粉磨，使其
成为适合制备水泥的细粉。
水泥熟料的应用
制备水泥
水泥熟料是制备水泥的主要原料 ，通过与适量的石膏、混合材料 等混合，制备出不同品种和等级
的水泥。
混凝土
水泥熟料是混凝土中的主要胶凝材 料，能够使混凝土硬化、固化，形 成具有一定强度和耐久性的建筑材 料。
对混合好的生料进行 化学分析，确保成分 符合要求。
使用生料混合机进行 均匀混合，确保成分 稳定。
粉磨与均化
将混合好的生料送入磨机进行 粉磨，使其达到一定的细度。
采用均化措施，确保生料成分 的均匀性。
对粉磨后的生料进行物理性能 检测，如比表面积、颗粒分布 等。
熟料的烧成
将粉磨后的生料送入回转窑进行高温 烧成。
硅酸二钙（C2S）
对水泥的后期强度贡献较大，但含量 不宜过高，否则会影响水泥的早期强 度。含量应控制在20%左右。
铁铝酸四钙（C4AF）
提高水泥的抗硫酸盐侵蚀性能，含量 应控制在10%左右。
物理性质的控制
01
02
03
比表面积
水泥熟料的比表面积应控 制在300-350m²/kg范围 内，以确保水泥的活性。

脱水活后性变（成高无岭定土形活的性A高l2O，3蒙·2脱SiO石2，，这伊些利无石定活形性物低具）有较高的
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
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，
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
§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
反应生成SiF4和CaF2的在高温，蒸汽作用下分解生成活性 的SiO2，CaO。
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℃
4CaO 2SiO2 CaF2 850~ 950 2C2S CaF2
2C2S CaF2 1 040 C2S CaF2 3( C2S ) 3CaO CaF2 1 130 3C3S CaF2
3、防止措施：
（1）限制原燃料中碱、氯、硫的含量；

• 2.火焰方向 • 火焰的轨迹不能直接对着窑衬作用，而且火 焰不能长期维持不变。 • 由于二次空气不均匀的进入窑内向上浮动， 使火焰趋于向上而朝向窑顶部拱砖。（火焰 漂浮） • 火焰方向的调整 • 当火焰位置稍微朝向物料层，一般使火焰与 物料间发生最佳热交换，因此最有利的目标 是使火焰处在（2A）的位置或窑中心（2B）。
水分/% 干燥基灰分/% 干燥基挥发分/% 干燥基低热值（kJ/kg）
<2.0
<30
18～30
>21000
• 热值越大、灰分越低，越有利于达到要求的 火焰温度和需要的热量。 • 挥发分过低，着火慢，黑火头长，火焰温度 低，对熟料质量不利；过高，形成短焰急烧， 损坏窑衬，且在烘干粉磨过程中挥发分易逸 出，热量损失，易发生爆炸。 • 水分：适量控制，其作用存在争议。
• 物料运动与结蛋
• • • • • •
二、回转窑内燃料燃烧 1.煤粉燃烧过程 燃料与空气混合 燃料与空气加热至一定温度，释放挥发分 （形成的流股在生产上称为“黑火头”） 挥发分着火燃烧放出热量，为固定碳着火燃 烧创造高温环境条件 • 固定碳着火燃烧及烧尽，释放燃烧产物
• 2.回转窑对燃煤的要求
• • • • •
2.轮带 a 作用： 承重、增加筒体刚性 b 安装： 活套安装，在筒体上铆接或焊有垫板，轮带 与垫板之间留有适当的间隙，一般为3～ 6mm。 • c 筒体轮带一体化：实心、空心 • d 槽齿轮带
• • • •
3.托轮与窑体窜动 ⑴ 托轮 结构 安装：两托轮中心和窑中心构成等边三角形， 保证两托轮均匀受力，筒体“直而圆”稳定 运行。 • 轴承：滑动轴承和滚动轴承 • 自动调位托轮 • 传动托轮
• ⑵ 窑的密封形式 • 非接触式：迷宫式、气封式 • 接触式：端面摩擦、径向摩擦

4/29/2019
实际形成热 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。
4/29/2019
熟料矿物的形成热（理论热耗)1675-1755 KJ/kg ；
实际热耗：目前 > 2900KJ/kg,为3400-7500KJ/kg
思考：为什么实际热耗＞理论热耗？
4/29/2019
综上所述，影响水泥安定性的主要成分是一次和二次游离氧化钙。为了保证 水泥的质量，并判断生料配料和烧成工艺是否适宜，应及时测定熟料中游离氧 化钙的含量。从理论上讲，熟料中f-CaO越低越好。因为随着f-CaO含量的增加， 熟料强度会明显下降，安定性合格率也会大幅度下降。所以，在确定f-CaO的 控制指标时，企业应综合考虑本厂的生产工艺、原燃材料、设备、操作水平等 因素，确定一个既经济又合理的指标。
熟料的化学成分
对熟料化学成分的控制，目的在于检验其矿物组成是否符合配料没计的要求，从而 判断前道工序的工艺状况和熟料质量，并作为调整前道工序的依据。水泥熟料中各氧 化物之间的不同比例，决定着熟料中各种矿物组成的差异，以及由此影响到熟料本身 的物理性能特点和其煅烧的难易程度，我国通常用石灰饱和系数(KH值)、硅率(n)和 铝率(P)来表示熟料中各氧化物含量之间的关系。熟料的三个率值，应根据各厂原料 成分，上艺条件，技术水平以及生产水泥的品种、标号、季节等因素来综合考虑，合 理进行选择以保证熟料的质量。一般情况下，生产条件不发生变化。游离氧化钙相同 时，熟料强度随KH值和C3S含量增大而提高。当熟料化学成分一定时，其强度随游离 氧化钙增加而降低，增大熟料小KH值，熟料中游离氧化钙也会随之上升。所以，对 熟料KH值的控制是非常重要的，控制KH值应考虑以下几个方面的因素：1．采用矿 化剂尤其是复合矿化剂时，Ktt值可略高些。一般情况下，掺复合矿化剂的册值比单 掺时高0．02～0．04，单掺比不掺矿化剂时可高0．01～0．03。2．原料易烧性好， 生料质量比较均匀且粗颗粒少时，KH值控制指标可略高，反之应低一些。3．生料n 低时，KH值可高些，反之应低些。考试大－全国最大教育类网站(www．Examda。 com) 4．煅烧工艺稳定，操作人员素质好时，KH值可略高，反之应降低。 5．夏 季生产时KH值可略高于冬季。KH值控制范围为目标值+0.02；湿法回转窑及日产2 000t以上的预分解窑的KH值合格率应≥80％，其他窑型的KH值合格率》70％；KH的 标准偏差按回转窑、立窑的不同分别控制在不大于0.020和不大于0.030之内。熟料的 n和P值也应合理、稳定，尽量减小波动。一般而言，n和P值的控制范围为目标值 +0.10，合格率≥85％。率值合格率和饱和系数标准偏差各窑以日为单位(分班作分析， 先以算术平均法求出率值日平均)，按月统计，然后按窑月产量加权计算总平均值。 出窑熟料化学成分的测定，应进行连续取样，取样要具有代表性，每天测定一次。

水泥熟料矿物形成和水化 课件
目录
• 水泥熟料矿物形成 • 水泥熟料水化过程 • 水泥熟料水化产物 • 水泥熟料水化影响因素 • 水泥熟料水化的应用 • 水泥熟料水化研究展望
01
水泥熟料矿物形成
硅酸盐矿物形成
硅酸盐矿物
是水泥熟料的主要矿物，其形成需要高的温 度和适宜的化学环境。
化学反应过程
在水泥窑中，硅酸盐矿物主要通过与石灰石、 黏土等原料进行高温熔融和化学反应而形成。
增强地基的抗渗性能
水泥熟料水化反应可以形成致密的薄膜，覆盖在土壤颗粒表面，从而 减少水分的渗透，增强地基的抗渗性能。
隧道工程
提高隧道的稳定性
水泥熟料水化反应可以 增强隧道衬砌与围岩之 间的粘结力，从而提高 隧道的稳定性。
防止隧道渗水
水泥熟料水化反应可以 形成防水层，防止地下 水的渗透，从而保证隧 道的干燥和安全。
水化铝酸钙
形成机理
水泥熟料中的铝酸盐矿物与水反应，生成水化铝酸钙，其晶体结 构为立方体或板状。
物理性质
水化铝酸钙是一种低强度、高耐久性的材料，具有优良的抗腐蚀 性和抗裂性。
化学组成
水化铝酸钙的化学式为CaAl2O4，其中CaO和Al2O3的含量较高。
水化铁酸钙
形成机理
水泥熟料中的铁酸盐矿物与水反应，生成水化铁酸钙，其晶体结 构为片状或针状。
影响因素
水泥细度、水灰比、养护条件等。
铝酸盐水泥的水化
反应过程
水泥熟料中的铝酸盐矿物与水反应，生成水化铝 酸钙。
水化产物
水化铝酸钙在水泥石中起填充作用。
影响因素
水泥细度、水灰比、养护条件等。
铁酸盐水泥的水化
反应过程
水泥熟料中的铁酸盐矿物与水反应，生成水化铁酸钙。

21
5. 熟料烧结
影响熟料烧结的因素： (1)最低共熔温度
最低共熔温度：物料在加热过程中，两种或两种以上组 分开始出现液相时的温度。
组分性质与数目都影响系统的最低共熔温度。见书P180 表10.6。
22
影响熟料烧结的因素： (1)最低共熔温度 (2)液相量
液相量↓--→ CaO不易被吸收完全，导致熟料中f-CaO↑ 影响熟料质量，或降低窑产量和增加燃料消耗。
回转窑和分解炉内分解时间比较： 回转窑内（物料呈堆积状态）CaCO3分解率为85-95% (800～1000℃)要15min； 分解炉内（生料处于悬浮状态）(800～850℃)要2s。
10
影响碳酸钙分解反应的因素
⑤．粘土质组分的性质。 若粘土质原料的主导矿物是活性大的高岭土，由于其容
易和分解产物CaO直接进行固相反应生成低钙矿物，可加速 CaCO3的分解反应。
30
在水泥生产中，一般均采用快冷，其作用有： 1．提高熟料质量。 2．改善熟料的易磨性 ①．快冷熟料玻璃体含量高，同时造成熟料产生内应力， 缺陷多； ②．快冷使熟料矿物晶体保持细小，易磨。 3．回收余热 熟料进入冷却机时尚有1100℃以上高温，若冷却到室温， 则尚有837kJ/kg的热量，可用二次空气来回收，有利窑内燃 料煅烧，提高窑的热效率。
由上可见，水泥熟料矿物的形成是一个复杂的多级反应， 反应过程是交叉进行的。
上述反应为放热反应，用普通原料约放热420-450J/g， 足以使物料升温300℃以上。
15
4. 固相反应
----放热反应
反应过程
约800℃：开始形成CA、CF与C2S； 800-900℃：开始形成C12A7 、C2F ； 900-1100℃：C2AS形成后又分解、C3A、C4AF开始形 成 1100-1200℃：大量形成C3A、C4AF，C2S含量达最大值