水泥工艺学第五章硅酸盐水泥熟料的煅烧ppt课件.ppt

第五章 硅酸盐水泥熟料的煅烧,5.1 生料在煅烧过程中的物理与化学变化5.2 矿化剂和微量元素对熟料煅烧和质量的影响5.3 悬浮预热器窑和窑外分解窑内物料的煅烧,本章主要内容,熟料的煅烧过程直接决定水泥的产量、质量、燃料与衬料的消耗以及窑的安全运转。在水泥熟料的煅烧过程中，水泥窑有多种功能：反应炉、熔炉、燃烧炉和传热设备、物料和气体的输送设备。,研究方法：在实验室内进行，通过观察与测定物料在高温下的变化来研究熟料的形成机理；在试验窑与生产窑上进行，通过测定各种工艺、热工参数并分析物料成分，或通过模化试验等来研究窑内的煅烧过程及其机理。,5.1 生料煅烧过程中的物理、化学变化,尽管煅烧过程因窑型不同而有所差异，但物理、化学变化过程基本相似,其过程可概括为：,5.1.1 生料的干燥与脱水,干燥,即物料中自由水的蒸发。这一过程由于煅烧方式的不同而有所差异。干法窑生料含水量一般不超过1.0；半干法立波尔窑和立窑为便于生料成球，通常含水12-15%，半湿法立波尔窑过滤水分后的料块通常为18-22%；湿法为保证料浆的可泵性则通常为30-40%。,自由水蒸发热耗：100时，2257kJ/kgH2O（539kCal/kg）,粘土矿物的化合水存在形式：层间水：以水分子形式吸附于晶层结构中，称为晶层间水或层间吸附水。配位水：以OH状态存在于晶体结构中，称为晶体配位水。,脱水:指黏土矿物分解释放化学结合水。,所有粘土矿物都含有配位水,多水高岭石,蒙脱石还含有层间水，伊利石的层间水因风化程度而异。,1.高岭石 Al2O32SiO22H2O 2.多水高岭石 Al2O32SiO24H2O 3.蒙脱石 Al2O34SiO2H2OnH2O 4.伊利石 K2O3AI2O36SiO22H2OnH2O,不同粘土矿物的化学式：,层间水在100左右即可排除，而配位水则必须高达400600以上才能脱去。,（1）高岭石脱水,或,高岭石于500-600脱水分解。脱水前有高岭土X射线衍射峰，600后，高岭石峰消失，说明脱水结束，在高岭石峰消失的同时，并未产生新的衍射峰，其他峰值也未变化，说明高岭石脱水后的产物为无定形物质；,（2）蒙脱石脱水 Al2O3.4SiO2.m H2OAl2O3.4SiO2+m H2O(晶体结构活性低),（3）伊利石脱水 产物也是晶体结构，伴随体积膨胀,蒙脱石、伊利石脱水后，仍然具有晶体结构，活性较高岭石差。,蒙脱石和伊利石脱水后，仍然具有晶体结构。因而它们的活性较高岭土差。,伊利石脱水时还伴随有体积膨胀，立窑和立波尔窑生产时，不宜采用以伊利石为主导矿物的粘土，否则料球的热稳定性差，入窑后会引起炸裂、严重影响窑内通风。,粘土矿物脱水分解反应是个吸热过程，脱水吸热在20蒸发为水蒸气作基准时，高岭石脱水吸热为1097J/g；蒙脱石为396J/g；伊利石为354J/g；但因粘土质原料在配合料中的含量较少，所以其吸热反应不显著。,粘土矿物脱水的特点：,5.1.2碳酸盐分解,碳酸盐的分解主要为碳酸钙和碳酸镁的分解，其化学反应式为：,碳酸盐分解反应的特点：,可逆反应：受系统温度和周围介质中CO2的分压影响较大。,强吸热反应：碳酸盐分解时，需要吸取大量的热量，是熟料形成过程中消耗热量最多的一个工艺过程，每1kg纯碳酸钙在20时分解吸热为1767kJ，900时为1658kJ。,碳酸钙分解所需热量约占湿法生产总热耗的1/3，约占悬浮预热预分器或预分解窑的1/2，因此，为保证碳酸钙分解反应能完全地进行，必须供给足够的热量。,反应的起始温度较低,由试验可知，温度每增加50，分解速度常数约增加1倍，分解时间约缩短50%。,约在600时，有部分CaCO3进行分解反应，但速度非常缓慢。,至894时，分解放出的CO2分压达0.1MPa、分解速度加快，,11001200时，分解速度极为迅速,影响碳酸盐分解速率的因素,石灰石的种类和物理性质:结构致密,结晶粗大的石灰石,分解速率慢;,生料细度和颗粒级配:生料细度细,颗粒均匀,粗粒少,分解速率快;,反应条件:提高反应温度，分解反应的速度加快，同时促使CO2扩散速度加快，加强通风，及时地排出反应生成的CO2气体，则可加速分解反应。,生料悬浮程度:生料悬浮分散良好,相对减小颗粒尺寸,增大了传热面积,提高了碳酸盐分解速率;,生料中粘土质组分和性质:粘土质中的矿物组分的活性依次按高岭土、蒙脱石、伊利石、石英降低.粘土质原料活性越大，可加速碳酸盐的分解过程.,5.1.3 固相反应,反应过程,在碳酸盐分解的同时，石灰质与粘土质组分间进行固相反应，其过程如下：,800：CaOAl2O3、CaOFe2O3与2CaOSiO2开始形成；,800 900：开始形成12CaO7Al2O3(C12A7)和2CaOFe2O3;,900 1100:2CaO Al2O3SiO2(C2AS)形成后又分解。开始形成3CaOAl2O3(C3A)和4CaO Al2O3Fe2O3(C4AF)。所有碳酸盐均分解，游离氧化钙达到最高值。,1100 1200:大量形成C3A和C4AF，C2S含量达最大值。,水泥熟料矿物C3A和C4AF及C2S的形成是一个复杂的多级反应，反应过程是交叉进行的。,水泥熟料矿物的固相反应是放热反应，若采用普通原料时，固相反应的放热量约为420-500J/g。,由于固体质点（原子、分子或离子）之间具有很大的作用力，因而固相反应的反应活性较低，反应速度较慢。,固相反应总是发生在两组分界面上，为非均相反应，对于粒状物料，反应首先是通过颗粒间的接触点或面进行，随后是反应物通过产物层进行扩散迁移，因此固相反应一般包括界面上的反应和物质迁移两个过程。,影响固相反应的主要因素,生料的细度和均匀性:生料愈细，比表面积越大，组分接触面越大，同时表面质点的自由能越大，使扩散和反应能力增强，因而反应速率加快；生料的均匀混合，可增加各组分间接触，也有利于加速反应；,温度和时间:当温度较低时，固体的化学活性低，质点的扩散和迁移速度很慢。提高温度，加速离子的扩散和迁移，促进固相反应的进行。,原料性质:当原料中含有结晶SiO2和结晶方解石时，由于破坏晶格困难，使固相反应速度明显降低。,矿化剂:矿化剂可通过与反应物形成固溶体使晶格活化，反应能力加强；也可以形成低共熔物，使物料在较低温度下形成液相，从而加速扩散和和固相的溶解作用,5.1.4 熟料的烧结,当物料温度升高到1250-1280时，开始出现以氧化铝、氧化铁和氧化钙为主体的液相，以及氧化镁和碱等。此时，由固相反应形成的硅酸二钙、游离氧化钙逐步溶于液相，即硅酸二钙吸收氧化钙形成硅酸三钙。,C2S+CaO C3S,液相,在高温液相的作用下，水泥熟料逐渐由疏松状转变为色泽灰黑、结构致密的熟料，同时伴随着体积收缩。,最低共熔温度,概念：物料在加热过程中，两种或两种以上组分开始出现液相的温度称为最低共熔温度。其大小与组分的性质与数目有关。（见表161）,熟料烧结程度的影响因素,硅酸盐水泥熟料的最低共熔温度：由于含有氧化镁、氧化钾、氧化钠、硫酐、氧化钛、氧化磷等次要氧化物，约为1250。,表1-6-1 一些系统的最低共溶温度,液相量：水泥熟料中液相量增加，能使溶解的氧化钙和硅酸二钙增加，C3S的形成就快。但是如果过多，则使得煅烧时易结大块，窑内结圈，影响正常生产。,液相量与组分的性质、含量、温度等因素有关(一般为2030%)。对CSAF四元系统，在不同温度下的液相量（P）可按下式计算：,1400P2.95A2.20F1450P3.00A2.25F1500 P3.30A2.60F,若考虑氧化镁、碱含量的影响：,1400P2.95A2.20F+M+R,液相的粘度,液相的粘度直接影响C3S的形成,粘度小,有利于液相中质点的扩散,有利于C3S的形成。,(1)粘度与温度的关系：提高温度,离子动能增加,减弱了离子间相互作用力,因而液相粘度下降;,(2)粘度与铝率的关系：粘度与铝率成正比,A/F升高,粘度呈直线上升;,(3)粘度与杂质氧化物的关系在1400时,下列氧化物使粘度下降的次序如下:Na2O(K2O)CaOMgOFe2O3MnO,液相的表面张力,液相表面张力愈小，愈容易润湿熟料颗粒或固相物质，有利于固相反应与固液相反应，促进熟料矿物特别是硅酸三钙的形成。,试验表明，随着温度的升高，液相的表面张力降低。熟料中有适量的镁、碱、硫等物质时，均会降低液相的表面张力，从而促进熟料的烧结。,氧化钙溶解于熟料液相的速率,CaO溶解于熟料液相的速率，对CaO与C2S生成C3S的反应有十分重要的影响。这个速率受CaO颗粒大小所控制，所以取决于原料中石灰石颗粒的大小。,表1-6-2列出在实验室条件下，不同颗粒的CaO在不同温度下完全溶解于熟料液相所需的时间，由表可知，随着氧化钙粒径减少和温度的增加，溶解于液相的时间愈短。,表1-6-2 氧化钙溶解于熟料液相的速率,5.1.5 熟料的冷却,熟料冷却的目的,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,冷却对熟料组成的影响,（1）冷却对阿利特的影响,硅酸三钙在1250以下不稳定，分解为硅酸二钙与二次有力氧化钙，降低水硬活性。,阿利特晶体长大，不但影响熟料的易磨性，而且影响水泥的水化速度和活性。,（2）冷却对贝利特的影响（发生相变）,慢冷时-C2S转化为-C2S，同时体积膨胀约10%，导致熟料“粉化”。,-C2S几乎没有水硬性，会使熟料质量下降。,（3）冷却对中间相的影响,在硅酸盐水泥熟料煅烧过程中，熔融液相若在平衡条件下冷却，可全部析晶而不存在玻璃体。C3A以结晶的形式析出。,熟料快速冷却时，C3A主要呈玻璃体，因而抗硫酸盐溶液腐蚀的能力较强。,（4）冷却对方镁石的影响（晶体尺寸长大）,方镁石膨胀的严重程度与晶体尺寸、含量等有关。,尺寸为1m时，含量5%引起微膨胀,尺寸为5-7m时，含量3%引起严重膨胀,当熟料慢冷时，方镁石晶体尺寸长大，最大可达60m，含量达到限值时，会引起严重膨胀。,当熟料快速冷却时，MgO来不及结晶而存在于玻璃体中，或使结晶细小，来不及长大并且分散，可减少危险性。,（1）冷却对熟料易磨性的影响,冷却对熟料、水泥性能的影响,在单筒冷却机内慢冷的熟料所需的单位粉磨功率（kW h/t）比在篦式冷却机内急冷的熟料高。,（2）冷却对水泥的水化速度和活性的影响,水化放热速度曲线,水化放热量与时间的变化关系,煅烧良好和急冷的熟料，阿利特晶体结晶细小，发育完整，水化活性较高，水泥的强度较高,（3）冷却对水泥的抗硫酸盐性能的影响,表明急冷熟料制备水泥的抗硫酸盐性具有明显优越性。,5.1.6 熟料形成的热化学,生料在加热过程中所发生的物理化学变化有吸热和放热反应。,水泥熟料形成过程中各反应的热效应,熟料理论热耗计算实例,理论热耗量=支出热量收入热量4312-25531759kJ/kg熟料,熟料煅烧时理论热耗一般波动在1630-1800kJ/kg熟料。,水泥熟料形成的各阶段中，以碳酸钙分解吸热量最多，约占总吸热量的一半左右。,若采用矿渣配料，以代替粘土和部分石灰石，或用石灰配料，可使熟料形成热降低，大约可降低200-400kJ/kg熟料的理论热耗。,根据生产方法和使用的设备不同，1kg熟料所消耗的热量一般在3400-7500kJ/kg熟料范围内。,熟料的单位热耗越接近熟料形成热，煅烧设备的效率越高。,5.2 微量元素和矿化剂对熟料煅烧和质量的影响,矿化剂的宏观作用,改善生料易烧性,加速熟料矿物的形成,提高熟料质量,降低能耗等,5.2.1 矿化剂的种类,含氟化合物：如萤石(CaF2)、NaF、Na2SiF6、CaSiF6、MgSiF6等。,硫酸盐：如石膏、磷石膏、氟石膏、MnSO4、重晶石(BaSO4)等。,氯化物：如CaCl2、NaCl等。,其他工业废渣：如铜矿渣、钛矿渣等。,5.2.2 氟化钙的矿化作用,氟离子破坏晶格：氟离子破坏了各原料组分的晶格，提高了生料的活性，促进碳酸盐的分解过程，加速固相反应。,举例：如对含33熔剂矿物(C3A、MgO、C4AF)的配合料，加入氟化钙后，碳酸钙分解数量增加。生料中碳酸钙含量的变化其试验结果如下：,一般认为：,加速碳酸钙分解，破坏SiO2晶格，促进固相反应。,实验1：干燥氟化钙与含20%水的潮湿氟化钙，分解生成HF的温度分别为1048和1072。,实验2：在活化能的实验表明，纯碳酸钙分解活化能为166.6-167.5kJ/mol，CaCO3-CaF2系统的碳酸钙分解活化能为128kJ/mol，降低了约25%。,一般认为：当原料中掺有氟化钙时，在煅烧中会形成两种氟硅酸盐：2C2SCaF2和3C3SCaF2，它们作为C2S和C3S形成的中间产物，有利于C2S和C3S的形成。,2C2SCaF2相在1040稳定存在，当温度超过1040后，即迅速分解成-C2S和CaF2。,3C3SCaF2研究认为，该过渡相组成近似为C11S4 CaF2，在1100-1200时，可使之形成C3SF，比水泥熟料中形成阿利特的温度降低了150-200，有利于C3S的形成。,降低液相生成温度,在高温范围内，未掺加氟化钙矿化剂时熟料的烧成温度范围约为1300-1450-1300，加入1%-3%氟化钙后，可降低烧成温度50-100，烧成范围为1200-1450-1200，延长了烧成带长度，增加物料的反应时间；,还可降低液相粘度，有利于液相中质点的扩散，加速硅酸三钙的形成,氟化钙加入硅酸盐水泥熟料中，使硅酸三钙在低于1200的温度下开始形成，熟料可在1350左右烧成，其熟料矿物组成中含有C3S、C2S、C11A7CaF2、C4AF等矿物，有时也可生成C3A矿物。,掺氟化钙作为矿化剂的熟料中，有时会有 C11A7CaF2存在，大约在1350以下分解消失，该矿物是一种速凝早强矿物，含适量对水泥熟料的早期强度有利。,5.2.3 硫化物的矿化作用,一方面能降低熟料形成时液相的粘度，增加液相数量，有利于C3S的形成。,另一方面可以形成2C2SCaSO4与熟料矿物无水硫铝酸钙4CaO3Al2O3SO3（简写为C4A3S）,2C2SCaSO4为中间过渡产物，于1050形成，于1300左右分解为-C2S和CaSO4。,熟料矿物C4A3S的特点,C4A3S大约在950左右形成，在1350仍然保持稳定，在接近1400时，开始分解为铝酸钙、氧化钙和三氧化硫，于1400以上时大量分解。,C4A3S是一种早强矿物，因而在水泥熟料中含有适当数量的无水硫铝酸钙是有利的。,5.2.4 萤石-石膏复合矿化剂,两种或两种以上的矿化剂一起使用时，称为复合矿化剂，最常用的是氟化钙(萤石)和石膏复合矿化剂。,在CaO-C2S-CaSO4-CaF2系统中，在不同组成、不同温度下，可能生成四个过渡化合物，即：2C2SCaF2、3C3SCaF2、2C2SCaSO4、3C2S3CaSO4CaF2。3C3SCaF2 和3C2S3CaSO4CaF2不能共存，前者形成速度较慢，后者形成较快。,3C2S3CaSO4CaF2加热到900可直接由氧化物之间反应生成，形成速度较快。随温度升高，反应生成量增加，当升到一定温度后，于1250-1270一致熔融。,对掺有氟、硫复合矿化剂的水泥生料的试验结果表明：,掺氟、硫复合矿化剂的熟料组成为C3S、C2S、C4AF以及C4A3S、C11A7CaF2和C3A等矿物。,熟料矿物组成中C4A3S、C11A7CaF2的含量，与熟料中CaF2/SO3比值有很大关系。随着CaF2/SO3增加，C4A3S减少，当CaF2/SO3超过一定数值时，C4A3S趋向于0；在比例CaF2/SO3适当时，可同时生成C4A3S、C11A7CaF2；当比值CaF2/SO3较低时，主要生成C4A3S。,掺加萤石、石膏复合矿化剂，熟料的形成过程比较复杂，影响因索较多。如与熟料组成(KH高低，IM大小等)、CaF2/SO3比值,烧成温度高低等均有关系。不同条件生成的熟料矿物并不完全相同。,氟、硫复合矿化剂的加入，大约在900950形成3C2S.3CaSO4.CaF2，当该四元过渡相在温度升高而开始消失的同时，物料内出现液相，因此对阿利特的形成有明显的促进作用，即能降低熟料烧成时液相出现的温度、降低液相的粘度，从而使阿利特的形成温度降低了150200，促进了阿利持的形成。,氟、硫复合矿化剂对阿利特形成起主要作用。,5.2.5 重晶石、萤石复合矿化剂,BaO可以与SiO2生成3BaOSiO2、2BaOSiO2，与3BaOAl2O3和BaOAl2O3，这些矿物均具有胶凝性质。,重晶石兼有钡离子和硫酸根双重有利条件，与萤石复合，对水泥熟料的煅烧会有良好的矿化效果。,Ca2+与Ba2+的晶体尺寸、电性质接近，在熟料矿物中可置换Ca2+，会产生晶体缺陷，提高矿物的水化活性;,在配料过程中适当地引入重晶石0.9-2.7%，可使熟料在低温下烧成1350，并且熟料疏松多孔，易磨性好。,5.2.6 其他矿化剂,氧化锌及其复合矿化剂：,铅锌尾矿作为矿化剂，可使水泥熟料煅烧时的液相出现温度降至1210左右，降低熟料烧成温度。,ZnO的引入，会阻止-C2S 向-C2S 转化，促进阿利特的形成。,引入适量的ZnO，有利于水泥强度的提高。,铜矿渣,引入CuO能降低碳酸钙的分解温度，并降低其活化能值，当掺入1%CuO时，碳酸钙的起始分解温度下降约12。,CuO与CaO反应形成了CaCu2O3和Ca2CuO3 两个中间化合物，体系在1000-1050产生液相。,铜矿渣由于经过高温锻烧及淬冷处理，具有较高的化学活性，其主要组分与水泥熟料相似。,磷渣：含有氟和磷。,当熟料中氧化磷含量在0.1-0.3%时，C3S具有立方晶格结构，与一般的C3S相比，晶胞变得更加扭曲，晶体尺寸更小，因而水化活性比普通C3S略高些。,但含量增加，形成一系列C2S-C3P的固溶体，导致C2S不能向C3S转化，降低了熟料中C3S的含量。每增加1%的氧化磷，将减少9.9%的C3S，增加10.9%的C2S。,当氧化磷含量达7%左右时，熟料中C3S的含量将会减少至0。,5.2.7 碱,碱的来源：原料、煤灰,碱的挥发：物料在煅烧过程中，苛性碱、氯化碱首先挥发，碱的碳酸盐和硫酸盐次之，而存在于长石、云母、伊利石中的碱要在较高的温度下才能挥发。,对窑尾的影响：若碱循环富集到一定程度，引起氯化碱和硫酸碱等化合物粘附在最低二级旋风预热器卸料锥体或筒壁内，形成结皮，严重时会堵塞卸料管，影响窑的正常生产。,挥发碱的去向：一部分排入大气，其余部分随窑内烟气向窑低温区域运动时，会凝结在温度较低的生料上。或者在预热器，通常在最低二级旋风预热器内发生冷凝。,曾测得不同窑型所生产的熟料中碱的残留量为：立波尔窑64%；悬浮预热器窑80%；湿法长窑88%。,熟料中微量碱能降低最低共熔温度，降低熟料烧成温度，增加液相量起助熔作用，对熟料性能并不造成多少危害。,熟料中碱含量高时会出现煅烧困难。,与硫结合成硫酸钾（钠）以及有时形成钠钾芒硝（3K2SO4 Na2SO4）或钙明矾（2CaSO4 K2SO4）,多余的碱与熟料矿物反应生成含碱矿物和固溶体。,有时还可形成类似的Na2O 23CaO 12SiO2(简写为NC23S12)和K2O 8CaO 3Al2O3(KC8A3)。,K2O、Na2O取代CaO形成含碱化合物，析出CaO，使C2S难以再吸收CaO形成C3S，增加熟料中游离氧化钙含量，从而降低熟料质量。,熟料中K2O对f-CaO的影响,K2O对单矿物C3S强度的影响,碱对熟料煅烧的影响,（1）形成结皮，严重时会出现堵塞现象（2）碱含量高时会出现煅烧困难、同时碱熟料矿物反应生成含碱矿物和固溶体RC23S12和RC8A3（3）R2SO4存在时易造成飞砂严重（4）立窑中造成-C2S粉化成-C2S（5）发生“碱-集料反应”（应用过程中）,水泥、熟料中碱的限量,通常熟料碱含量以Na2O计应小于1.3%。,生产低热水泥用于水工建筑时，应小于0.6%。,对旋风预热器窑和预分解窑，生料中碱含量（K2O+Na2O）应小于1%。,5.2.8 氧化镁,作用：少量氧化镁能降低熟料烧成温度，增加液相数量、降低液相粘度，有利于熟料的烧成，可起助溶剂的作用。(如含量为2%-3%),一般在C-S-A-F四元系统，最低共熔温度为1338，当引入MgO后，可使得最低共熔温度降至1301。,氧化镁还能改善水泥色泽。少量氧化镁与C4AF形成固溶体，能使C4AF从棕色变为橄榄绿色，从而使水泥的颜色变为绿黑色。,在硅酸盐水泥熟料中，氧化镁的固溶量可达2，多余的氧化镁呈游离状态，以方镁石存在，因此氧化镁含量过大时，会影响水泥的安定性。,5.2.9 其他微量元素,锶：锶的氧化物和硫酸盐，在熟料中既是一种矿化剂，也能提高C2S活性，阻止向-C2S转化的稳定剂。,硼：硼的化合物是一种助溶剂。,矾：矾的氧化物既能降低液相生成温度，还能防止C2S 向-C2S 转化，有利于熟料的形成和提高水泥熟料的强度。,回转窑圆筒，其斜度一般为3%-5%，生料由圆筒的高端（一般称为窑尾）加入，由于圆筒具有一定的斜度而且不断回转，物料由高端向低端（一般称为窑头）逐渐运动。,一次空气：用鼓风机经喷煤管由窑头喷入窑内。燃烧用的空气由两部分组成，一部分是和煤粉混合并将煤粉送入窑内的这部分空气。一般占燃烧总量的1530,5.3 水泥熟料在回转窑内的煅烧,二次空气：经过预热到一定温度后进入窑内 的空气。,二次风温：600900,窑内总风量=一次风量+二次风量,高温气体和物料在窑内是相向运动的，在运动过程中进行热量交换，物料接受高温气体和高温火焰传给的热量，经过一系列物理化学变化后，被煅烧成熟料，其后进入冷却机，遇到冷空气又进行热交换，本身被冷却并将空气预热作为二次空气进入窑内。,水泥熟料在回转窑内的煅烧,试验表明，在回转窑的斜度和转速不变的情况下，由于物料在窑内各带的化学变化和物理状态不同，使物料以不同的速度通过窑的各带。物料在烧成带内通过速度最慢，分解带内，由于碳酸钙大量分解，使生料颗粒表面被CO2气体包裹而呈微流态化，因而物料运动速度最快。,回转窑内物料温度和气体温度以及各带划分的大致情况,（1）干燥带：,干燥带物料温度20-150，气体温度200-400，含有大量水分的生料浆入窑后，被热气流加热，温度逐渐升高，水分开始缓慢蒸发，当物料达到一定温度时，水分迅速蒸发，直到约150左右，水分全部蒸发，物料离开干燥带而进入预热带。,对湿法窑而言，干燥带消耗热量较多，为了提高干燥带的热交换效率，在干燥带的大部分空间挂有链条作为热交换器。,新型干法回转窑由于入窑生料水分很少，物料的干燥在预热器内进行，窑内无干燥带。,（2）预热带,预热带物料温度在150-750，气体温度在400-1000，离开干燥带的物料温度上升很快，粘土中的有机物发生干馏和分解，同时高岭土开始脱水反应，碳酸镁的分解过程也开始进行。,新型干法窑外分解窑，生料预热在预热器内进行，窑内无预热带。,对于立波尔窑，预热在炉篦子加热机上，窑内无预热带。,（3）碳酸盐分解带,分解带物料温度在750-1000，气体温度约在1000-1400。物料进入分解带后，烧失量开始明显减少，结合二氧化硅开始明显增加，表明碳酸钙分解和固相反应同时进行。由于碳酸钙分解反应吸收大量热量，所以物料升温较慢。由于分解后放出大量CO2气体，使粉状物料处于流态，物料运动速度较快。由于此带所需热量最多，物料运动速度又快，实现碳酸钙分解，需要较长的距离，所以分解带占回转窑长度比例较大。,新型干法窑：碳酸钙分解主要在分解炉内完成，窑内进行的碳酸盐分解只有15%左右。,（4）放热反应带,放热反应带物料温度在1000-1300。气体温度在1400-1600。由碳酸盐分解产生的大量氧化钙与其他氧化物进一步发生固相反应，形成熟料矿物，并放出一定热量，故称为“放热反应带”。因反应放热，再加上火焰的传热，使物料温度迅速上升，该带长度占全窑长度的比例很小。,（5）烧成带,该带物料温度为1300-1450-1300，物料直接受火焰加热，自进入该带起开始出现液相，一直到1450，液相量继续增加，同时游离氧化钙被迅速吸收，水泥熟料烧成，故称烧成带。,由于C3S的生成速度随着温度的升高而激增，因此烧成带必须保证一定的温度。在不损害窑皮的情况下，适当提高该带温度，可以促进熟料的迅速形成，提高熟料的产质量。,烧成带还要有一定的长度，主要使物料在烧成温度下，持续一段时间，使生成C3S的化学反应尽量完全，使熟料中游离氧化钙的含量最少。,一般物料在烧成带的停留时间大约在15-20min左右，烧成带的长度取决于火焰的长度，一般为火焰长度的0.6-0.65倍。,（6）冷却带,在冷却带中物料温度由出烧成带的1300，温度下降，液相凝固成为坚固灰黑颗粒，进入冷却机内再进一步冷却。,注：回转窑的各带划分是人为的，这些带的各种反应往往是交叉或同时进行的，不能截然分开，如生料受热不均匀，和传热缓慢将增大各种反应的交叉，因此回转窑各带的划分是十分粗略的。,回转窑的热工特点,5.0/4.35m165m湿法回转窑的有效耗热量和窑内物料各带的热化学特性,补充内容：窑皮,什么是窑皮：为了延长耐火砖的使用寿命，人们在其表面粘挂上一层熟料作为保护层。,由于窑皮本身的重力和物料的摩擦及机械振动等作用，窑皮粘粘掉掉，数量几乎相等，于是就形成了一定厚度的窑皮。,怎样挂窑皮：挂窑皮时间一般为三天，因为不能一下粘挂到理想的厚度，只能逐渐挂上。,耐火砖：火砖表面烧的微发融，但不得烧流。,物料：使物料胶粘性最大时,当物料通过烧成带时，火砖被物料压在下面，两者粘在一起，发生化学反应，随着温度的降低而固结，形成第一层窑皮。,补充内容：立升重,熟料立升重:是指一定粒度熟料单位容量的重量，以gL表示，通常指每升5-7mm粒径的熟料质量。,立升重太低，说明熟料欠烧；反之，则说明熟料过烧。,使用多筒冷却机的窑，一般升重控制范围是1450100g/L,使用篦式冷却机的窑，急冷效率高，熟料颗粒内多孔、疏松、熟料轻，因而控制范围为1400100g/L。如果升重实在烧不上去，f-CaO含量又不超过范围，升重控制范围也可定为1350100g/L。,回转窑工艺管理规程规定，熟料升重波动范围最好控制在75g/L，合格率在85%以上。,作业,1、简述水泥生料在回转窑中物理化学变化都有哪些?各变化都有哪些特点？2、固相反应有何特点？怎样才能使固相反应充分、快速进行？3、碳酸盐分解反应的特点是什么？影响该反应的因素有哪些？4、试述降低熟料热耗的有效措施。,