水泥材料學熟料形成

關(guān)于水泥材料學熟料形成第1頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三第2頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三3.2硅酸鹽水泥熟料的形成過程第3頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三原料預均化生料配料及粉磨生料均化水泥制備過程水泥——水泥熟料——水泥生料——水泥原料高溫煅燒+適量石膏+混合材粉磨兩磨一燒第4頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三熟料形成過程中的物理化學變化干燥與脫水（預熱）碳酸鹽分解固相反應(yīng)液相燒結(jié)熟料冷卻第5頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三濕法回轉(zhuǎn)窯內(nèi)水泥熟料形成過程窯尾窯頭溫度由低到高第6頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三回轉(zhuǎn)窯內(nèi)熟料礦物形成過程窯尾窯頭第7頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三新型干法短窯內(nèi)熟料形成過程窯頭第8頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三熟料形成過程中的物理化學變化干燥脫水及生料預熱600℃以下干燥：自由水蒸發(fā)不同生產(chǎn)方法的生料含水量不同脫水：結(jié)晶水放出分解:Al2O3．2SiO2﹒2H2OAl2O3．2SiO2+2H2OAl2O3．2SiO2Al2O3+2SiO2

第9頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三熟料形成過程中的物理化學變化碳酸鹽分解:600℃以上CaCO3=CaO+CO2-1645J/g(吸熱)MgCO3=O+CO2-(1047-1214)J/g(吸熱)碳酸鹽約在700℃左右開始分解,900℃左右分解速度加快,1100-1200℃分解極為迅速.溫度增加50℃,分解時間可縮短50%天然石灰石分解溫度低于碳酸鹽的理論分解溫度(見下圖)第10頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三石灰石分解溫度第11頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三石灰石分解溫度

石灰石分解過程溫度廠名溫度（℃）啟始分解反應(yīng)極大結(jié)束分解三友697860903新絳694892938冀東715823845寧國706817832柳州720835846江西713822843淮海690840870珠江670825845云浮690845875第12頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三CaCO3分解過程模型1.氣流向顆粒表面?zhèn)鳠?物理)2.熱量由表面以傳導方式向分解面?zhèn)鬟f(物理)3.CaCO3吸熱分解放出CO2(化學)4.CO2穿過CaO層向表面擴散的傳質(zhì)過程(物理)5.表面的CO2向周圍氣流擴散(物理)第13頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三影響CaCO3分解速度的因素分解由5個過程中最慢的一個過程決定,所有影響傳熱和化學反應(yīng)的因素均會影CaCO3的分解速度。——溫度——CO2分壓——生料粒度——生料懸浮分散程度——原材料自身特性第14頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三固相反應(yīng)特點：發(fā)生在固相之間的反應(yīng)首先在界面上反應(yīng)，然后擴散到內(nèi)部條件：合適的溫度壓力、反應(yīng)物間均勻混合、顆粒緊密接觸在水泥熟料礦物形成過程中，在CaO和SiO2、Al2O3、Fe2O3之間發(fā)生的反應(yīng)，主要生成C2S、C3A、C4AF第15頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三固相反應(yīng)800℃CaO+Al2O3CaO﹒Al2O3CaO+Fe2O3CaO﹒Fe2O3CaO﹒Fe2O3+CaO2CaO﹒Fe2O32CaO+SiO22CaO﹒SiO2第16頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三固相反應(yīng)800—900℃7（CaO﹒Al2O3）+5CaO12CaO﹒7Al2O3900—1000℃12CaO﹒7Al2O3+9CaO7（3CaO﹒Al2O3）2CaO+7（2CaO﹒Fe2O3）+12CaO﹒7Al2O37（4CaO﹒Al2O3﹒Fe2O3）1100—1200℃大量形成C3A、C4AF、C2S第17頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三影響固相反應(yīng)的因素——反應(yīng)溫度——生料顆粒細度——生料成分的均勻性第18頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三液相燒結(jié)溫度范圍：1300℃—1450℃—1300℃形成礦物:C3S2CaO﹒SiO2+CaO3CaO﹒SiO2(在液相中)第19頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三影響C3S形成的因素1.最低共熔溫度物料在加熱過程中,有兩種或兩種以上的組分相互作用,開始出現(xiàn)液相的溫度,稱為最低共熔溫度。微量組分及雜質(zhì)的存在降低最低共熔溫度。硅酸鹽水泥熟料的最低共熔溫度約為1250℃。第20頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三組成與最低共熔溫度的關(guān)系組成最低共熔溫度（℃）組成最低共熔溫度（℃）C3S—C2S—C3A1455C3S—C2S—C3A—C4AF1338C3S—C2S—C3A—Na2O1430C3S—C2S—C3A—Na2O—Fe2O31315C3S—C2S—C3A—MgO1375C3S—C2S—C3A—Fe2O3—Fe2O31300C3S—C2S—C3A—Na2O—MgO1365C3S—C2S—C3A—Na2O—MgO—Fe2O31280第21頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三影響C3S形成的因素2.液相量與生料組成（SM、IM）和煅燒溫度有關(guān)，溫度升高，液相量增加；生料（或熟料）組成中Fe2O3+Al2O3含量增加，液相量增多；同時還與Al2O3、Fe2O3比值有關(guān)。第22頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三熟料中液相量與鋁氧率關(guān)系溫度IM2.01.250.641338℃18.321.10C3S—C2S—C3A—C4AF界面處23.5（1365℃）22.2（1339℃）20.2（1348℃）1400℃24.323.622.41500℃24.824.022.9第23頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三影響C3S形成的因素:液相黏度3.液相黏度—影響C2S和CaO分子的擴散速度，從而影響C3S的形成。與組成和溫度有關(guān)（見圖）第24頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三影響C3S形成的因素4.液相表面張力液相表面張力減小，容易潤濕生料顆粒，有利于固液相反應(yīng)的進行，促進C3S生成。少量組分或微量組分（MgO、R2O、SO3）等物質(zhì)的存在，會降低液相表面張力，促進熟料燒結(jié)。第25頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三液相表面張力、密度和溫度的關(guān)系第26頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三影響C3S形成的因素5.CaO的溶解速率與溫度和顆粒粒徑有關(guān)(見表)溫度（℃）溶解時間（min）0.1mm0.05mm0.025mm0.01mm134011559251213752814641400155.531.5145052.310.515001.81.7——第27頁，講稿共30頁，2023年5月2日，星期三熟料冷卻