第15-18课时 水泥 硅酸盐水泥熟料及其煅烧.ppt

第2节 硅酸盐水泥熟料 及其煅烧 一、干燥 干法窑生料水分不超过1% 立窑和立波尔窑生料约含水分12-15％ 湿法窑的料浆水分通常为30-40％ 100-150℃，脱分子水。包括吸附水和层间水。 二、粘土矿物脱水 温度在100℃左右可脱吸附水； T=400-600℃，粘土矿物脱羟基水。 高岭土在500℃左右发生脱水分解反应： Al2O3·2SiO2·2H2O→Al2O3·2SiO2+2H2O 生成活性较高的无定形偏高岭土，然后在970-1050℃时结晶成莫来石，并放热； 蒙脱石、伊利石脱水仍具有晶体结构，活性比高岭土差； 高岭土和蒙脱石脱水时伴随着体积收缩，而伊利石脱水时膨胀。因此伊利石不易作原料。对于立窑和立波尔窑，因其用料球，会炸裂，热稳定性差。 2.5 碳酸盐分解 温度在600-900℃时，生料中的碳酸盐分解。 CaCO3?CaO＋CO2↑ MgCO3?MgO＋CO2↑ CaMg(CO3)2?CaO＋ MgO＋ CO2↑ 二、分解过程 传热（气流→颗粒表面→分解面）2个 分解，分解面碳酸钙分解并CO2↑ 传质，CO2穿过分解层向表面扩散，表面CO2大气中扩散，2个 三、影响因素 石灰石结构和物理性质：致密、晶体粗大（大理石）分解反应困难，灰岩、泥灰岩分解容易； 生料细度：越细，越均匀，越有利于分解； 反应条件：温度↑。 CO2↑；促使CO2迅速扩散； 生料悬浮扩散程度：分散好，分解快； 粘土成分，高岭土活性大，利于分解，伊利石和蒙脱石活性差影响分解，结晶的石英砂的反应活性最低。 2.6 固相反应 一、反应过程 二、影响因素 生料细度和均匀性：粒度越小，比表面积越大，各组分之间的接触面积越大，同时表面的自由能越大，反应和扩散能力越强，反应速度越快。但熟料过细，磨机产量大大减低，窑尾收尘量增大，增加熟料热耗。 温度和时间：提高温度可加速固相反应；保证一定的时间使固相反应进行完全； 原料性质：原料中含结晶SiO2(如石英砂）或结晶CaCO3（如方解石），破坏晶格相对困难，会降低反应速度。 矿化剂：加入少量能使晶体生成速度加快，生料易烧的物质称为矿化剂。 通过与反应物形成固溶体而使晶格活化，从而增加反应能力； 与反应物形成低共熔物，使物料在较低温度下出现液相； 可促使反应物断键而提高其反应速度。 2.7 熟料的烧结 一、反应过程 二、影响因素 最低共熔温度 两种或两种以上组分开始出现液相的温度； 组分性质和含量影响相同的最低共熔温度； 水泥熟料的最低共熔温度约为1250-1280℃； 液相量 液相量越多，C3S形成越快，但过多易结块。 液相量与组分的性质、组分的含量以及烧结温度有关。 可根据Al2O3、Fe2O3、MgO含量和碱含量R计算。 1400℃：P=2.95A+2.2F+M+R 液相粘度 粘度小，质点扩散速度大，则有利于C3S形成。 粘度随温度和组成而变化。温度高，粘度小；铝率增加，液相粘度增大。 液相的表面张力 液相的表面张力越小，越容易润湿熟料颗粒或固相物质，有利于固相反应和固液相反应，促进C3S的形成； 温度升高，液相的表面张力降低； 熟料中含有镁、碱、硫等物质时，会降低液相的表面张力。 CaO溶解于熟料液相的速率 CaO颗粒越小，溶解速度越快； 煅烧温度越高，溶解速度越快。 反应物存在的状态 颗粒越细，活性大，易溶于液相中，反应能力强，有利于C3S的形成； 温度梯度越大，粘土矿物的脱水、碳酸盐的分解、固相反应、固液相反应几乎重合，反应物处于新生的高活性状态，加快反应速度，促使阿利特快速形成。 2.8 熟料冷却 定义：一般的冷却过程是指液相凝固(1300℃)以后，严格意义上，温度低于1450℃就算冷却。 含有凝固和相变两个过程，冷却的作用： 提高熟料的质量 C3S(1250℃)→C2S＋f-CaO，慢冷?-C2S转化成?-C2S(无水硬性)，同时体积膨胀，发生“粉化”。所以要提高冷却速度； 提高冷却速度可以使MgO来不及结晶而存在于玻璃体中，或使结晶细小而分散，减少方镁石晶体对水泥安定性的影响； 快速冷却可使C3A呈玻璃体，提高水泥的抗硫酸盐性。 改善熟料的易磨性：快冷→晶体小→易磨。 回收余热：提高窑炉的热效率。 利于熟料的输送、储存和粉磨：使温度T100℃。 一、氟化钙 氟化钙(CaF2，萤石) ：萤石是一种使用最广泛，效果最好的矿化剂。 二、硫化物 三、萤石-石膏复合矿化剂 五、MgO 来源于白云石。 优点：助熔、降低粘度、增加液相、改善水泥色泽。 缺点：方镁石过多会影响水泥的安定性。 熟料MgO2% 六、P2O5 来源于磷灰石矿化剂。 含量极少。0.1—0.3%时，P2O5可与C2S固熔，但太高会因消耗过多的