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（设备管理）煅烧基本原理和工艺设 备 煅烧基本原理 水泥生料经过连续升温,达到相应的高温时，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 （C S ）、硅酸二钙（C S ）、铝酸三钙（C A ）、铁铝酸四钙（C AF ）等矿 3 2 3 4 物所组成。 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主要变化。 一、 自由水的蒸发 二、 粘土脱水与分解 三、 石灰石的分解 四、 固相反应 五、 熟料的烧成和熟料的冷却 下面具体分述： 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℃时，生料自由水分 全部被排除，这一过程也称为干燥过程。 二、粘土质原料脱水和分解 粘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℃时，粘土中的主要组成高岭土 （Al O ·2SiO ·2H O）失去结构水，变为偏高岭石（2SiO ·Al O ）。 2 3 2 2 2 2 3 Al O ·2SiO ·2H O→Al O +2SiO +2H O↑ 2 3 2 2 2 3 2 2 (无定形)(无定形) 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℃~950℃，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℃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： 600℃ MgCO →MgO+CO ↑ 3 2 900℃ CaCO →CaO+CO ↑ 3 2 实验表明：碳酸钙和碳酸镁的分解速度随着温度升高而加快，在 600℃~700℃时碳酸镁已开始分解，加热到750℃分解剧烈进行。碳酸 钙分解温度较高，在 900℃时才快速分解。 CaCO 是生料中主要成分，分解时需要吸收大量的热量，是熟料 3 形成过程中消耗热量约占干法窑热耗的一半以上，分解时间和分解率 都将影响熟料的烧成，因此 CaCO 的分解是水泥熟料生产中重要的一 3 环。 CaCO 的分解还与颗粒粒径、气体中CO 的含量等因素有关。石灰 3 2 石的分解虽与温度相关，但石灰石颗粒粒径越小，则表面积总和越大， 使传热面积增大，分解速度加快。因此适当提高生料的粉磨细度有利 于碳酸盐的分解。 碳酸钙的分解具有可逆的性质，如果让反应在密闭容器中在一定 温度下进行，则随着 CaCO 的分解产生气体CO 的总量的增加，其分 3 2 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 CO 气体排出则是有利于 CaCO 的分解，其实窑系统内CO 来自 2 3 2 碳酸盐的分解和燃料的燃烧，废气中 CO 含量每减少 2% ，约可使分解