材料成形基础第章jj.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 在熟料烧结过程中，物料逐渐由疏松转变为色泽灰黑、结构致密的熟料，并伴随有体积收缩。 C3S的生成反应与生料的化学组成、烧结温度及反应时间等因素有关。生料化学组成影响液相量和液相粘度，生料中氧化物的组分数还影响到出现液相温度的高低。组分数越多，出现液相的最低温度越低。温度也是影响液相百分含量、液相粘度的重要因素。液相量多，液相粘度低，均有利于C3S的形成，使形成一定量C3S 的时间缩短。但液相量太多或液相粘度太小，会给煅烧操作带来困难，如立窑容易产生炼边(炉窑边壁处大量液化)和结大块，回转窑易产生烧流等。在生产条件下，C3S的形成阶段，所用时间约为20～30min，液相量一般为20％～30％，其形成反应一般认为是微吸热反应。 当然，C3S的形成也可以通过纯固相反应实现，条件是需要把生料粉磨得很细，并要烧到较高的温度(1650℃以上)，这在现有的生产条件下是不可能的。 (5)熟料的冷却 水泥熟料冷却的目的在于：回收熟料带走的热量，预热二次空气，提高窑的热效率；迅速冷却熟料以改善熟料质量与易磨性；降低熟料温度，便于熟料的运输、贮存与粉磨。 熟料冷却速度对熟料矿物组成有很大的影响。 计算表明：对于铝率(所含的铝的氧化物或铝酸盐的含量)高或中等的熟料，快冷所得熟料的C3S含量较慢冷的为高； 对于铝率较低的熟料则相反。 熟料在冷却时，形成的矿物还会进行相变，其中贝利特晶体转化为r型和阿利特晶体的分解对熟料质量有重要影响。冷却速度快并固溶一些离子等可以阻止上述相变。 硅酸三钙在1250℃以下不稳定，会分解为硅酸二钙和二次游离钙，降低水硬性，但不影响安定性。 水泥的安定性受方镁石晶体大小的影响很大，晶体越大，影响越严重。不影响水泥安定性的方镁石晶体的最大尺寸约为5～8μm，而熟料慢冷时，方镁石尺寸可达60μm。快速冷却可以使得方镁石结晶细小，从而减轻对安定性的影响。 熟料慢冷将促使熟料矿物晶体长大。阿利特晶体大小不仅影响熟料的易磨性，而且影响水泥的水化速度和活性。 煅烧良好和急冷所得熟料中尺寸细小并发育良好的阿利特晶体，可产生较高的强度。 熟料急冷也能增强水泥的抗硫酸盐性能，这与熟料急冷时C3S主要呈玻璃体状存在有关。 另外，急冷熟料时，玻璃体含量较高，且它的矿物晶体较小，使这种熟料的粉磨比慢冷的熟料要容易得多。 二、硅酸盐水泥的生产方式 水泥的生产方式按照生料制备的方法不同，有干法和湿法两种。 按照烧制设备又有回转窑与立窑之分。 采用烘干生料粉，或是原料的粉磨与烘干同时进行，或先烘干后再粉磨，而后煅烧成熟料，再用其生产水泥的方法称为干法生产； 而将原料加水粉磨成生料浆后直接煅烧成熟料，再以其生产水泥的方法称为湿法生产； 若将生料粉加入适量水分制成生料球、而后煅烧成熟料生产水泥的方法，一般称为半干法； 将湿法制成的生料浆脱水后，制成生料块人窑煅烧直接生产水泥的方法，则称之为半湿法生产。 (一)回转窑生产方式 1．立波尔窑 这种煅烧设备及工艺的主要特征是：一台较短的回转窑与一台回转式炉蓖子加热机连接工作，其加热机一般分为两室(也可分为三室)。 将料球或料块(干生料加水成球，或湿料浆过滤后的滤饼成块)较均匀地铺散在炉蓖子加热机上，料层厚度150～200mm。湿料球先在干燥室干燥，然后进入温度较高的余热室，最后已经部分分解的生料加入回转窑内进一步煅烧成熟料，如图5-11。 (二)立窑生产方式 立窑是一种内部填满料球的竖式固定床锻烧设备，内衬耐火材料。 它分普通立窑和机械化立窑。 机械化立窑是指机械加料和机械卸料的立窑。立窑的主体由上到下包括喂料装置、窑体、卸料装置(含密封系统)三部分构成，其窑体与炼铁高炉的炉体相似。其基本生产过程是，含煤的生料球从窑顶喂人，空气从窑下部用高压风机鼓人，窑内物料借自重自上而下移动；料球在窑内经预热、分解、烧结和冷却等一系列物理、化学变化，形成熟料并从窑底部卸出，废气经窑罩、烟囱排出。 立窑具有热耗较低、构造简单、占地面积小、单位投资少、省钢材、建厂较快等优点，适合因地置宜的小规模生产。 但是，由于立窑厂规模较小，劳动生产率较低，成本较高，同时因立窑锻烧温度不均，对熟料质量有一定的影响。因此，这种生产方法有被淘汰的趋向。 习 题 1．试用框图表示浮法生产无机玻璃的生产工艺流程。 2．玻璃生产常用的原料有哪些?各种原料主要提供哪些氧化物成分? 3．要制备合格质量的玻璃生产的配合料，应该注意哪些问题? 4．玻璃的形成过程可以分为哪几个阶段? 5．