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生料在煅烧过程中的物理与化学变化 一. 干燥与脱水 干燥即物料中自由水的蒸发，脱水则是粘土矿物分解放出化合水。 干法窑生料中含有少量水分，当生料进入到预热器中，生料温度立即升高，当温度达到 150℃左右时，自由水全部蒸发完毕。 一 粘土矿物的化学水有两种，一种以OH 离子状态存在于晶体结构中，称为晶体配位水， 一种以水分子状态吸附在晶层结构间，称为晶层间水或层间吸咐水。所有的粘土都含有 配位水，层间水在100℃左右即可脱去，而配位水则必须高达400－600℃以上才能脱水。 粘土脱水首先在粒子表面发生，接着向粒子中心扩展。对于高分散度的微粒，由于比表 面积大，一旦脱水在表面开始，就立即扩展到整个微粒并迅速完成。对于接近1mm的较 粗粒度的粘土，因粒径大，比表面积小，脱水从粒子表面向纵深的扩散速度较慢，因此 内部脱水速度控制整个脱水过程。 二. 碳酸盐分解 生料中的CaCO 与MgCO 在煅烧过程中都分解放出CO ，其反应式如下： 3 3 2 MgCO MgO+CO -Q 3 2 CaCO CaO+CO -Q 3 2 CaCO 是生料中的主要成分，分解吸收的热量约占干法窑热耗的一半以上，分解时间和分 3 解率都将影响熟料的烧成，因此CaCO3的分解是熟料煅烧中的重要过程之一。 CaCO 的分解速度与温度、颗粒粒径等因素有关。 3 分解速率的影响因素　 a.与温度成正比关系。 b.通风良好，CO 分压较低，有利于分解。 2 c.生料细度细，颗粒均匀，粗粒少，分解速度快。 d.生料的悬浮分散程度高，有利于分解。 e.石灰石结构致密，结晶粗大，分解速率慢。 f.生料中粘土的性质，如高　土活性大，蒙脱石、伊利石次之，石英砂较差。 上述反应属于可逆反应，受系统温度和周围介质中CO 的分压影响较大。为了使分解反应 2 顺利进行，必须保持较高的反应温度，降低周围介质中CO 分压，并提供足够的热量。 2 通常CaCO 约在600℃时就开始有微弱的分解，到894℃时，分解出的CO 分压达1大气压， 3 2 分解速度加快，达1100－1200℃时，分解速度极为迅速。 右图表示一颗正在分解的CaCO 颗粒。 3 颗粒表面a首先受热，达到分解温度后进行分解，排出CO 。随着反应的进行，表层变为 2 CaO，分解反应逐步向颗粒内部进行。颗粒内部分解反应可分为下列五个过程： 1. 气流向颗粒表面的传热过程。 Q 2. 热量由表面以传导方式向分解面传递的过程。 CaCO3 3. CaCO在一定温度下，吸收热量，进行分解并放出CO 的化学过程。 3 2 4. 分解放出的CO 穿过CaO层向表面扩散的过程。