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棋牌游戏下载水泥煅烧物理化学变化

更新时间:2020-08-24 19:14

  水泥煅烧物理化学变化_其它_职业教育_教育专区。第五章 硅酸盐水泥熟料的煅烧 本章主要内容 5.1 生料在煅烧过程中的物理与化学变化 5.2 微量元素和矿化剂对熟料煅烧和质量的影响 5.3 水泥熟料在回转窑内的煅烧 5.4 立波尔窑、棋牌游戏下载悬浮预热器窑和

  第五章 硅酸盐水泥熟料的煅烧 本章主要内容 5.1 生料在煅烧过程中的物理与化学变化 5.2 微量元素和矿化剂对熟料煅烧和质量的影响 5.3 水泥熟料在回转窑内的煅烧 5.4 立波尔窑、悬浮预热器窑和窑外分解窑内的煅 烧 5.5 熟料冷却机 5.6 立窑内的煅烧 5.7 煅烧新技术的研究 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: 干燥与脱水 碳酸盐分解 固相反应 熟料的冷却 液相和熟料的烧结 5.1.1 生料的干燥与脱水 一、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) ? 脱水:指黏土矿物分解释放化学结合水。 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。 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。 不同粘土矿物的化学式: 1.高岭石 Al2O3·2SiO2·2H2O 2.多水高岭石 Al2O3·2SiO2·4H2O 3.蒙脱石 Al2O3·4SiO2·H2O·nH2O 4.伊利石 K2O·3AI2O3·6SiO2·2H2O·nH2O (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℃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; ?经红外吸收光谱鉴定,600-950℃以前的红外吸 收光谱与偏高岭石的吸收光谱是基本一致的。因 此,认为高岭石脱水后主要形成非晶质的偏高岭 土,且高岭石脱水后的活性较高。 ?当继续加热到970-1050℃时,产生放热反应,同 时出现铝硅尖晶石(2Al2O3·3SiO2)的X射线衍射 峰,认为是铝硅尖晶石(2Al2O3·3SiO2)形成。在 1000-1100℃时转变为莫来石(3Al2O3·2SiO2),并析 出二氧化硅。 ?若提高脱水过程的温度梯度,高岭土脱水温度滞 后,脱水后的产物来不及进行上述转变,就进入碳 酸钙分解温度,从而使得无定形偏高岭土和碳酸钙 分解产物氧化钙,均处于高活性状态而进行反应, 有利于熟料的形成。 (2)蒙脱石脱水 Al2O3.4SiO2.m H2O→Al2O3.4SiO2+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。 粘土矿物脱水的特点: ?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。 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。 可用下式计算生成每1kg熟料时用于CaCO3分解 所需的热量Q: Q=KABq= 1.5×85%×95%×1658=2008 KJ/kg熟料 由计算可知,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 ?约在600℃时,有部分CaCO3进行分解反应, 但速度非常缓慢。 ?分至解8速94度℃加时快,,分解放出的CO2分压达0.1MPa、 ?1100~1200℃时,分解速度极为迅速 ?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%。 碳酸钙的分解过程: ?二个传热过程—热气流向颗粒 表面传 热,热量以传导方式由 表面向分解面的传热过程。 ?一个化学反应过程—分解面 上CaCO3分解并放出CO2。 ?二个传质过程—分解放出 CO2气体穿过分解层向表面扩 散和表面CO2向周围介质气流 扩散的过程。 五个过程中,四个是物理传递过程,一个是化学 反应过程。各过程的阻力不同,碳酸钙的分解速 度受控于其中最慢的一个过程。 ?在回转窑内,物料在窑内呈堆积状态,使气流 和耐火材料对物料的传热面积非常小,传热系数 不高,棋牌游戏下载碳酸钙的分解速度主要决定于传热过程; ?在立窑和立波尔窑内,加热机,虽然其传热系 数和传热面积较回转窑内大得多,但由于料球颗 粒较大,决定碳酸钙分解速度的仍然是传热和传 质速度。 ?在悬浮预热器和预分解炉内,由于生料悬浮于 气流中,基本上可以看做单颗粒,其传热系数较 大,传热面积也非常大。在回转窑内碳酸钙的分 解,在800-1100℃下通常需要15min以上,而在分 解炉内(物料温度850℃左右),只需几秒钟即可 使碳酸钙表观分解率达85%-95%。 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