水泥生产工艺及水泥熟料的形成VIP专享VIP免费

水泥生产工艺及水泥熟料的形成水泥生料经过连续升温,达到相应的温度时,其煅烧会发生一系列物理化学变化，最后形成熟料。硅酸盐水泥熟料主要由硅酸三钙（C3S）、硅酸盐二钙（C2S）、铝酸三钙（C3A）、铁铝酸四钙（C4AF）等矿物所组成。硅酸盐水泥生料通常是用石灰石、黏土及少量铁矿石等按适当的比例配制而成。石灰石的主要组成是碳酸钙（CaC03）和少量的碳酸镁（MgC03），黏土的主要矿物是高岭石（2SiO2A12O32H2O）及蒙脱石（4SiO2A12O39H2O）等，铁矿石的主要组成是氧化铁（Fe2O3）。硅酸盐水泥熟料形成的过程，实际上是石灰石、黏土、铁矿石等主要原料经过加热，发生一系列物理化学变化形成C3A、C4AF、C2S和C3S等矿物的过程，不论窑型的变化如何，其过程是不变的。一、煅烧过程物理化学变化水泥生料在加热煅烧过程中所发生的.（一）自由水的蒸发（二）黏土质原料脱水和分解（三）石灰石的分解（四）固相反应（五）熟料烧成（六）熟料的冷却（一）自由水的蒸发无论是干法生产还是湿法生产,入窑生料都带有一定量的自由水分,由于加热，物料温度逐渐升高，物料中的水分首先蒸发，物料逐渐被烘干，其温度逐渐上升,温度升到100~150工时,生料自由水分全部被排除,这一过程也称为干燥过程。（二）黏土质原料脱水和分解黏土主要由含水硅酸铝所组成,其中二氧化硅和氧化铝的比例波动于2:1~4:1之间。当生料烘干后,被继续加热,温度上升较快,当温度升到450°C时,黏土中的主要组成高岭土（AI2O3・2SiO2・2H2O）失去结构水,变为偏高岭石（2SiO2・AI2O3）。高岭土进行脱水分解反应时,在失去化学结合水的同时,本身结构也受到破坏,变成游离的无定形的三氧化二铝和二氧化硅,其具有较高的化学活性,为下一步与氧化钙反应创造了有利条件。在900-950C,由无定形物质转变为晶体,同时放出热量。（三）石灰石的分解脱水后的物料，温度继续升至600工以上时,生料中的碳酸盐开始分解,主要是石灰石中的碳酸钙和原料中夹杂的碳酸镁进行分解，并放出二氧化碳，其反应式如下：实验表明：碳酸钙和碳酸镁的分解速度随温度升高而加快，在600~700°C时碳酸镁已开始分解，加热到750C分解剧烈进行。碳酸钙分解温度较高,在900C时才快速分解。碳酸钙（CaCO3）是生料中的主要成分,分解时需要吸收大量的热,其分解过程中消耗的热量约占干法窑热耗的一半以上,其分解时间和分解率都将影响熟料的烧成。因此,碳酸钙的分解是水泥熟料生产中重要的一环。碳酸钙的分解具有可逆的性质,如果反应在密闭容器中一定的温度下进行,则随着碳酸钙的分解,气体CO2的总量的增加,其分解速度就要逐渐减慢甚至为零。因此,在煅烧窑内或分解炉内加强通风,及时将CO2气体排出则是有利于碳酸钙的分解窑系统内CO2来自碳酸盐的分解和燃料的燃烧,废气中CO2含量每减少2%,约可使分解时间缩短10%。当窑系统内通风不畅时，CO2不能及时被排出，废气中CO2含量的增加，会影响燃料燃烧,使窑温降低,废气中CO2含量的增加和温度降低都要延长碳酸钙的分解时间。由此可见,窑内通风对碳酸钙的分解起着重要的作用。（四）固相反应黏土和石灰石分解以后分别形成了CaO、MgO、Si02、AI2O3等氧化物，这时物料中便出现了性质活泼的游离氧化钙，它与生料中的二氧化硅、三氧化二铁和三氧化二铝等氧化物进行固相反应，其反应速度随温度升高而加快。水泥熟料中各种矿物并不是经过一级固相反应就形成的，而是经过多级固相反应的结果，反应过程比较复杂，其形成过程大致如下：应该指出，影响上述化学反应的因素很多，它与原料的性质、粉磨的细度及加热条件等因素有关。如生料磨得愈细，混合得愈均匀，就增加了各组分之间的接触面积，有利于固相反应的进行。如从原料的物理化学性质来看，黏土中的二氧化硅若是以结晶状态的石英砂存在，就很难与氧化钙反应，若是由高岭土脱水分解而来的无定形二氧化硅，没有一定晶格或晶格有缺陷，则易与氧化钙进行反应。从以上化学反应的温度不难发现，这些反应温度都小于反应物和生成物的熔点（如CaO、SiO2与2CaO・SiO2的熔点分别为2570工、1713°C与2130。0,就是说物料在以上这些反应过程中都没有熔融状态物出现,反应是在固体状态下进行的。因此叫固相反应...