熟料

熟料作為水泥生產(chǎn)過程中必經(jīng)的步驟，其生產(chǎn)流程也是非常復(fù)雜的，大體分為五個(gè)步驟：破碎及預(yù)均化、生料制備、生料均化、預(yù)熱分解及熟料的燒成。其中，破碎及預(yù)均化又包括：破碎和原料預(yù)均化。

熟料破碎及預(yù)均化

水泥生產(chǎn)過程中，大部分原料要進(jìn)行破碎，如石灰石、黏土、鐵礦石及煤等。石灰石是生產(chǎn)水泥用量最大的原料，開采后的粒度較大，硬度較高，因此石灰石的破碎在水泥廠的物料破碎中占有比較重要的地位。

破碎過程要比粉磨過程經(jīng)濟(jì)而方便，合理選用破碎設(shè)備和和粉磨設(shè)備非常重要。在物料進(jìn)入粉磨設(shè)備之前，盡可能將大塊物料破碎至細(xì)小、均勻的粒度，以減輕粉磨設(shè)備的負(fù)荷，提高黂機(jī)的產(chǎn)量。物料破碎后，可減少在運(yùn)輸和貯存過程中不同粒度物料的分離現(xiàn)象，有得于制得成分均勻的生料，提高配料的準(zhǔn)確性。預(yù)均化技術(shù)就是在原料的存、取過程中，運(yùn)用科學(xué)的堆取料技術(shù)，實(shí)現(xiàn)原料的初步均化，使原料堆場同時(shí)具備貯存與均化的功能。原料預(yù)均化的基本原理就是在物料堆放時(shí)，由堆料機(jī)把進(jìn)來的原料連續(xù)地按一定的方式堆成盡可能多的相互平行、上下重疊和相同厚度的料層。取料時(shí)，在垂直于料層的方向，盡可能同時(shí)切取所有料層，依次切取，直到取完，即“平鋪直取”。

熟料生料制備

生料制備就是石灰石、黏土及校正原料按比例喂入生料磨，磨成生料的過程。新型干法水泥生產(chǎn)線的生料磨多數(shù)是立式磨。

立式磨工作原理：電動(dòng)機(jī)通過減速裝置帶動(dòng)磨盤轉(zhuǎn)動(dòng)，物料通過鎖風(fēng)喂料裝置經(jīng)下料溜子落到磨盤中央，在離心力的作用下被甩向磨盤邊緣交受到磨輥的輾壓粉磨，粉碎后的物料從磨盤的邊緣溢出，被來自噴嘴高速向上的熱氣流帶起烘干，根據(jù)氣流速度的不同，部分物料被氣流帶到高效選粉機(jī)內(nèi)，粗粉經(jīng)分離后返回到磨盤上，重新粉磨；細(xì)粉則隨氣流出磨，在系統(tǒng)收塵裝置中收集下來，即為產(chǎn)品。沒有被熱氣流帶起的粗顆粒物料，溢出磨盤后被外循環(huán)的斗式提升機(jī)喂入選粉機(jī)，粗顆粒落回磨盤，再次擠壓粉磨。

熟料生料均化

新型干法水泥生產(chǎn)過程中，穩(wěn)定入窖生料成分是穩(wěn)定熟料燒成熱工制度的前提，生料均化系統(tǒng)起著穩(wěn)定入窖生料成分的最后一道把關(guān)作用。均化原理采用空氣攪拌，重力作用，產(chǎn)生“漏斗效應(yīng)”，使生料粉在向下卸落時(shí)，盡量切割多層料面，充分混合。利用不同的流化空氣，使庫內(nèi)平行料面發(fā)生大小不同的流化膨脹作用，有的區(qū)域卸料，有的區(qū)域流化，從而使庫內(nèi)料面產(chǎn)生傾斜，進(jìn)行徑向混合均化。

熟料預(yù)熱分解

把生料的預(yù)熱和部分分解由預(yù)熱器來完成，代替回轉(zhuǎn)窯部分功能，達(dá)到縮短回窯長度，同時(shí)使窯內(nèi)以堆積狀態(tài)進(jìn)行氣料換熱過程，移到預(yù)熱器內(nèi)在懸浮狀態(tài)下進(jìn)行，使生料能夠同窯內(nèi)排出的熾熱氣體充分混合，增大了氣料接觸面積，傳熱速度快，熱交換效率高，達(dá)到提高窯系統(tǒng)生產(chǎn)效率、降低熟料燒成熱耗的目的。

熟料熟料燒成

生料在旋風(fēng)預(yù)熱器中完成預(yù)熱和預(yù)分解后，下一道工序是進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行熟料的燒成。

在回轉(zhuǎn)窯中碳酸鹽進(jìn)一步的迅速分解并發(fā)生一系列的固相反應(yīng)，生成水泥熟料中的礦物。隨著物料溫度升高近時(shí)礦物會(huì)變成液相，溶解于液相中的和進(jìn)行反應(yīng)生成大量 （熟料）。熟料燒成后，溫度開始降低。最后由水泥熟料冷卻機(jī)將回轉(zhuǎn)窯卸出的高溫熟料冷卻到下游輸送、貯存庫和水泥磨所能承受的溫度，同時(shí)回收高溫熟料的顯熱，提高系統(tǒng)的熱效率和熟料質(zhì)量。 2100433B

熟料概述

熟料是硅酸鹽工業(yè)中粘土或其他原料經(jīng)粉碎混合成配合料，再經(jīng)高溫煅燒后粉碎成一定顆粒組成的粉料。用于陶瓷和耐火材料的配合料中，可起瘠化作用，即可降低配合料的可塑性，并可減少坯體在干燥和燒成時(shí)的收縮。水泥原料經(jīng)粉磨成生料。煅燒后的熔塊也稱熟料。

熟料中會(huì)影響水泥的安定性的物相：（1）熟料中游離氧化鈣過多；（2）熟料中所含的游離氧化鎂過多或摻入石膏過多。

熟料礦物組成的選擇：(1)水泥品種和強(qiáng)度等級(jí)；(2)原料品質(zhì)；(3)燃料品質(zhì)；(4)生料成分的均勻性；(5)窯型和規(guī)格；(6)生料的易燒性。

熟料熟料粉化

熟料粉化主要是由于C₂S在低于500℃時(shí)發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變所致。粉化后的熟料一般呈黃色，也有呈青灰色或白色的粉狀。粉化后的熟料強(qiáng)度很低，甚至沒有強(qiáng)度，所以粉化的結(jié)果會(huì)造成熟料質(zhì)量的嚴(yán)重下降。

避免措施：

配料適當(dāng)；煅燒時(shí)合理用風(fēng)，及時(shí)減少粉煤用量，保證正常煅燒；熟料出窯后盡快冷卻，冷卻機(jī)用風(fēng)要合理

熟料水泥熟料

平時(shí)講水泥熟料指硅酸鹽水泥熟料，即國際上的波特蘭水泥熟料簡稱水泥熟料，它是由含CaO、SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃的原料按適當(dāng)?shù)谋壤コ杉?xì)粉燒成部分熔融狀態(tài)，所得以硅酸鈣為主要礦物成分的水硬性膠凝物質(zhì)。

而平時(shí)說的水泥就指硅酸鹽水泥，它是由硅酸鹽熟料、適當(dāng)石膏及少量石灰石或?；V渣磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，分硅酸鹽水泥與普通硅酸鹽水泥，區(qū)別它以混合材加入量進(jìn)行區(qū)分。

熟料舉例

硅酸鹽水泥熟料的礦物組成

硅酸三鈣 3CaO·SiO₂，可簡寫為C₃S，50%左右，有時(shí)高達(dá)60%以上；

硅酸二鈣 2CaO·SiO₂，可簡寫為C₂S，20-33%；

鋁酸三鈣 3CaO·Al₂O₃：可簡寫為C₃A，7-15%；

鐵相固溶體：常以鐵鋁酸四鈣4CaO· Al₂O₃· Fe₂O₃代替，可簡寫為C₄AF，10-18%。

另外，還有少量的游離氧化鈣(f-CaO)、方鎂石(結(jié)晶氧化鎂f-MgO)、合堿礦物以及玻璃體等。

使用螢石或螢石、石膏復(fù)合做礦化劑的硅酸鹽水泥熟料中，還有氟鋁酸鈣（C₁₁A₇·CaF₂）、硫鋁酸鹽礦物等。

硅酸三鈣的化學(xué)性質(zhì)

加水調(diào)和后，凝結(jié)時(shí)間正常，水化較快，粒徑為40-45μm的硅酸三鈣顆粒加水后28天，可以水化70%左右。強(qiáng)度發(fā)展比較快，早期強(qiáng)度高，強(qiáng)度增進(jìn)率較大，28天強(qiáng)度可以達(dá)到一年強(qiáng)度的70-80%，四種熟料礦物中強(qiáng)度最高。水化熱較高，抗水性較差。

硅酸二鈣的化學(xué)性質(zhì)

C₂S與水作用時(shí)，水化速度較慢，至28天齡期僅水化20%左右，凝結(jié)硬化緩慢，早期強(qiáng)度較低，28天以后強(qiáng)度仍能較快增長，一年后可接近C₃S。它的水化熱低，體積干縮性小，抗水性和抗硫酸鹽浸蝕能力較強(qiáng)。

中間相:填充在阿利特、貝利特之間的物質(zhì)通稱為中間相，它包括鋁酸鹽、鐵酸鹽、組成不定的玻璃體、含堿化合物、游離氧化鈣及方鎂石等。

鋁酸三鈣的化學(xué)性能：鋁酸三鈣水化迅速，放熱多，凝結(jié)硬化很快，如不加石膏等緩凝劑，易使水泥急凝。鋁酸三鈣硬化也很快，水化3天內(nèi)就大部分發(fā)揮出來，早期強(qiáng)度較高，但絕對(duì)值不高，以后幾乎不再增長，甚至倒縮。干縮變形大，抗硫酸鹽浸蝕性能差。

鐵相固溶體：C₄AF水化硬化速度較快，因而早期強(qiáng)度較高，僅次于C₃A。與C₃A不同的是它的后期強(qiáng)度也較高，類似C₂S?？箾_擊，抗硫酸鹽浸蝕能力強(qiáng)，水化熱較鋁酸三鈣低。

游離氧化鈣性能：過燒的游離氧化鈣結(jié)構(gòu)比較致密，水化很慢，通常在加水3d以后反應(yīng)比較明顯。 2游離氧化鈣水化生成氫氧化鈣時(shí)，體積膨脹97.9%。3 隨著游離氧化鈣含量的增加，試體抗拉、抗折強(qiáng)度降低，3d以后強(qiáng)度倒縮，嚴(yán)重時(shí)甚至引起安定性不良。

方鎂石的水化比游離氧化鈣更為緩慢，要幾個(gè)月甚至幾年才明顯起來。方鎂石水化生成氫氧化鎂時(shí)，體積膨脹148%，導(dǎo)致體積安定性不良。方鎂石膨脹的嚴(yán)重程度與其含量、晶體尺寸等都有關(guān)系。方鎂石晶體小于1μm，含量5%時(shí)，只引起輕微膨脹；方鎂石晶體5-7μm，含量3%時(shí)，就會(huì)嚴(yán)重膨脹。

(1)冷卻機(jī)的熱效率。回收熟料的熱量和熟料帶進(jìn)冷卻機(jī)的熱量比，叫冷卻機(jī)的熱效率。冷卻機(jī)的熱效率波動(dòng)在40% ~ 80%。

(2)二、三次空氣被熟料預(yù)熱的溫度。冷卻機(jī)是利用冷空氣與高溫熟料接觸進(jìn)行熱交換，使熟料冷卻，而空氣被加熱作為二、三次空氣送人窯及分解爐內(nèi)，供燃料燃燒之用。這兩個(gè)溫度值以溫度越高越好，

(3)熟料的冷卻程度與冷卻速度。熟料被冷卻后的溫度越低越好，一般波動(dòng)在50℃ ~300 ℃。冷卻速度越快越好，使其急冷能改善熟料質(zhì)量，提高易磨性;同時(shí)熟料溫度低也便于輸送和儲(chǔ)存?，F(xiàn)代化的篦式冷卻機(jī)般能夠?qū)⑹炝侠鋮s到100℃以下。

(4) 動(dòng)力消耗。冷卻單位質(zhì)量熟料的空氣消耗量要少，這樣可以提高二次空氣溫度，減少粉塵飛揚(yáng)，降低電耗。

(5) 結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，維修容易，運(yùn)轉(zhuǎn)率要高。

如下圖1所示，篦式冷卻機(jī)由上殼體、下殼體、篦床、篦床傳動(dòng)裝置、篦床支承裝置、熟料破碎機(jī)、漏料拉鏈機(jī)、自動(dòng)潤滑裝置及冷卻風(fēng)機(jī)組等組成。

熱熟料從窯口卸落到篦床上，在往復(fù)推動(dòng)的篦板的推送下，沿篦床全長分布開，形成一定厚度的料床。冷卻風(fēng)從料床下方向上吹入料層內(nèi)滲透擴(kuò)散，對(duì)熱熟料進(jìn)行冷卻。冷卻熟料后的冷卻風(fēng)成為熱風(fēng)，熱端高溫?zé)犸L(fēng)作為燃燒空氣入窯(二次風(fēng))及入分解爐(三次風(fēng))，部分熱風(fēng)還可作烘干或余熱發(fā)電之用。熱風(fēng)利用可達(dá)到熱回收，從而降低系統(tǒng)熱耗的目的；多余的低溫?zé)犸L(fēng)將經(jīng)過收塵處理后排入大氣。冷卻后的小塊熟料經(jīng)過柵篩落入篦冷機(jī)后的輸送機(jī)中；大塊熟料則經(jīng)過破碎、再冷卻后匯入輸送機(jī)中；細(xì)粒熟料及粉塵通過篦床的篦縫及篦孔漏下進(jìn)入集料斗．當(dāng)集料斗中料位達(dá)到一定高度時(shí)，由料位傳感系統(tǒng)控制的鎖風(fēng)閥門自動(dòng)打開，漏下的細(xì)料便進(jìn)入機(jī)下的漏料拉鏈機(jī)中被輸送走。當(dāng)集料斗中殘存的細(xì)料尚能封住鎖風(fēng)閥門時(shí)，閥板即已關(guān)閉而保證不會(huì)漏風(fēng)。對(duì)現(xiàn)代篦式冷卻機(jī)的性能要求是高冷卻效率、高熱回收率和高運(yùn)轉(zhuǎn)率。