无机非金属材料工学--第三节 硅酸盐水泥熟料的煅烧.ppt

第十章 水泥 甘肃能源化工职业学院 新材料与土木工程系 张贞强 第三节 硅酸盐水泥熟料的煅烧 一、熟料的形成过程 1、水分蒸发 2、黏土矿物脱羟 3、碳酸盐分解 4、固相反应 5、熟料的烧结 6、熟料冷却 甘肃能源化工职业学院 新材料与土木工程系 张贞强 1、水分蒸发 T=100--150℃，脱分子水。包括吸附水和层间水。 生料中都有一定的自由水，生料中的自由水的含量因生产方法与窑型不同而异。 甘肃能源化工职业学院 新材料与土木工程系 张贞强 干法窑生料：含水量一般不超过1.0%； 立窑和立波尔窑生料：需加水12～14%成球； 湿法生产的料浆：含水量30 ～ 40% 2、黏土矿物脱羟 T=400--600℃，黏土矿物脱羟基水。 甘肃能源化工职业学院 新材料与土木工程系 张贞强 高岭石类：脱水后为无定形产物，活性最好； 蒙脱石类 水云母类 脱水后仍为晶体结构，活性差 分类 黏土矿物的化合水分类 一种是以OH-离子状态存在于晶体结构中，称为结构水 另一种是以分子状态吸附于晶层结构间，称为吸附水 3、碳酸盐分解 （1）T=600--900℃， （2）反应式： CaCO3→（←）CaO＋CO2↑ MgCO3→（←）MgO＋CO2↑ 甘肃能源化工职业学院 新材料与土木工程系 张贞强 （3） 分解特点： a、可逆反应。因此，要保证温度和CO2分解，分解不易太大。 b、强吸热反应。 每千克CaCO3 900℃时需1658kJ热量才能 分解 c、反应的起始温度较低。约600℃，分解速度慢。T=900℃。对分解加快。以后每增加50℃，速度加快一倍。 甘肃能源化工职业学院 新材料与土木工程系 张贞强 （4）分解过程：共5个，见下图。 石灰石颗粒分解过程 甘肃能源化工职业学院 新材料与土木工程系 张贞强 包括： a、传热（气流→颗粒→分解面）2个 b、分解，并CO2↑ c、传质，分解CO2向表面及大气中扩散，2个 （5）影响因素： a、 石灰石结构、物性：致密、晶体粗大（大理石）分解反应困难，灰岩、泥灰岩分解容易。 b、生料细度：越细，越有利于分解。 c、 反应条件：7↑。 CO2↑快；促使CO2迅速扩散； d、生料悬浮扩散程度：分散好，分解快 粘土成分，高岭土活动强，利于分解，伊利石和蒙脱石活性差影响分解。 e、粘土成分，高岭土活动强，利于分解，伊利石和蒙脱石活性差影响分解。 甘肃能源化工职业学院 新材料与土木工程系 张贞强 4、固相反应： （1）：反应过程： T=800℃： CaO＋Al2O3—→CaO·Al2O3 (CA) CaO＋ Fe2O3—→CaO·Fe2O3 (CF) 2CaO＋ SiO2—→2 CaO·SiO2 (C2S) T=800--900℃： 7(CA)＋5 CaO→12(C12A7) (CF)＋ CaO→2 (C2F) T=900--1100℃： 2 CaO＋ Al2O3＋SiO2→(C2AS) 12 CaO·7 Al2O3＋9 CaO→7(C3A) 7(2CaO·Fe2O3)＋CaO→12CaO·7Al2O3→7(C4AF) T=1100--1200℃： 大量形成C3A、C4AF、C2S。 甘肃能源化工职业学院 新材料与土木工程系 张贞强 （2）反应特点： 多级反应 放热反应 （3）反应产物： C2S、C3A、C4AF 甘肃能源化工职业学院 新材料与土木工程系 张贞强 （4）影响因素： a、生料细度和均匀性 b、T（温度）、t（时间） c、原料性质（是含SiO2等βCaCO3，晶体的存在会降低反应速度。 d、矿化剂：加入少量能使晶体生成速度加快，生料易烧的物质。 甘肃能源化工职业学院 新材料与土木工程系 张贞强 5、熟料的烧结： （1）反应过程： T=1250—1280℃，当物料温度升高到最低共熔温度后，C3A、C4AF、MgO、R2O等熔融成液相。C2S、CaO逐步溶解于液相中， C2S吸收CaO形成C3S。 反应式： C2S+ CaO→ C3S 随着温度的升高和时间延长，液相量增加，液相粘