无机非-水泥工艺【3】.ppt

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1、2.5烧成2.5.1基本概念煅烧：将尚未成形的物料经过高温合成某些矿物(水泥)或使矿物分解获得某些中间产物(如石灰和粘土熟料)的过程。烧成：是将初步密集型的粉块经高温烧结成产品的过程。烧结：坯体或粉料在高温过程中随时间的延长发生收缩，变为致密的多晶体，强度和硬度均增大的过程。煅烧烧结烧成烧结过程-(以陶瓷烧结为例)1234◄1：坯体中颗粒的堆积，以点接触为主，较多孔隙；◄1→2：大孔隙逐渐消失，颗粒间仍以点接触为主；◄2→3：颗粒点接触逐渐变为面接触，孔隙仍连通；◄3→4：晶粒逐渐长大，晶界增多，气孔迁移到粒界，进而逐渐消失。煅烧(烧结)的三种传递过程※(1)热

2、量传递由于温度差而产生热量从高温区向低温区的转移。燃料产生热气体通过传导、对流和辐射传热过程传给窑体和物料；窑体通过辐射传给物料；物料内部由表到里的热传递；物料热量传递给窑体和气体；物料内部从里向外传递热量。加热冷却※(2)质量传递粉料在加热过程中，能量不断升高，产生自扩散和相互扩散过程，也可能产生分解、氧化和还原等向窑内放出气体和吸收气体的过程。碳酸盐分解释放CO2；物料生产新相，形成低共熔物；物料形成的液相进入各种孔隙。※(3)动量传递窑内气体的不间断流动；燃料和助燃空气不断进入窑内进行燃烧，燃烧产物不断的被排除；烧结过程中的动量流动、交换过程；2.5.2水

3、泥的煅烧过程干燥与脱水碳酸盐分解固相反应液相和熟料的烧结熟料的冷却回转窑150℃以前生料中物理水蒸发；500℃左右粘土质原料释放出化合水；并开始分解为单独氧化物如SiO2，Al2O3；900℃左右碳酸盐分解放出CO2和新生态CaO；900～1200℃粘土的无定形脱水产物结晶，各种氧化物间进行固相反应；1250～1280℃所产生的矿物部分熔融出现液相；1280～1450℃液相量增多，C2S通过液相吸收CaO形成C3S。直至熟料矿物全部形成；1450～1300℃熟料矿物冷却。1.干燥和脱水干燥即物料中自由水的蒸发；脱水则是粘土矿物分解放出化合水。排除水分科普：水泥干

4、燥脱水过程的热耗十分巨大，水蒸发的潜热高达2257kJ/kg。eg.35%左右水分的浆料，每生产1kg水泥熟料用于蒸发水分的热耗高达2100kJ。（2）蒙脱石脱水Al2O3.4SiO2.mH2O→Al2O3.4SiO2+mH2O（3）伊利石脱水产物也是晶体结构，伴随体积膨胀（1）高岭石脱水(晶体结构—活性低)Al4(Si4O10)OH6伴随体积收缩伴随体积收缩2.碳酸盐分解1)、分解反应特点①可逆反应：受系统温度T、CO2分压影响T↑，有利反应向正方向进行，且分解速率加快T↑↑→废气T↑、热耗↑、预热器、分解炉易堵、结皮；加强通风→PCO2↓→有利反应向正方向

5、进行。②强吸热反应：是熟料形成过程中消耗热量最多的一个工艺过程。约占预分解窑的1/2，湿法1/3。③烧失量大：纯CaCO3为44%，一般在40%左右，与石灰质原料的品质有关。④分解温度与PCO2和矿物结晶程度有关：PCO2↑，则分解温度增高。方解石的结晶程度高，晶粒粗大，则分解温度高；相反，微晶或隐晶质矿物的分解温度低。2)、分解反应举例说明-碳酸钙分解过程热气流向颗粒表面传热；热量以传导方式向分解面传热；分解面上的CaCO3分解并放出CO2；分解放出的CO2穿过分解层(CaO层)向表面扩散表面CO2向周围介质气流扩散。五个过程：传热过程化学反应过程

6、传质过程3)、影响分解反应的因素①．反应条件②．石灰石的种类和物理性质。③．生料细度和颗粒级配④．生料悬浮分散程度。⑤．粘土质组分的性质。eg.反应温度均匀性，CO2排除(通风)eg.质地坚硬，而且分解反应困难，如大理石的分解温度较高。质地松软的白垩和内含其他成分较多的泥灰岩，则分解反应容易。eg.粘土质原料的主导矿物是活性大的高岭土；粘土的主导矿物是活性差的蒙脱石、伊利石。3.固相反应在熟料形成过程中，从碳酸钙开始分解起，物料中便出现了游离氧化钙，它与生料中的SiO2、Al2O3和Fe2O3等通过质点的相互扩散而进行固相反应，形成熟料矿物。含义：是指固态物质

7、间发生的化学反应，有时也有气相或液相参与，而作用物和产物中都有固相。1)、反应过程放热反应，放热量420~500J/g.~800oCCaO·Al2O3(CA)；CaO·Fe2O3(CF);2CaO·SiO2(C2S)开始形成800~900℃12CaO·7Al2O3(C12A7)；900～1100℃2CaO·Al2O3·SiO2(C3AS)形成后又分解，开始形成3CaO·Al2O3(C3A)和4CaO·Al2O3·Fe2O3(C4AF)1100～1200℃C3A、C4AF、C3S含量达最大值所有碳酸盐均分解，游离氧化钙含量达到最大值。水泥熟料矿物的形成是一个复杂

8、的多级反应，反应过程是交