水泥工藝

　　1、熟料冷卻過程及目的熟料燒結(jié)過程完成之后，C3S的生成反應(yīng)結(jié)束，熟料從燒成溫度開始下降至常溫，熔體晶化、凝固，熟料顆粒結(jié)構(gòu)形成，并伴隨熟料礦物相變的過程稱為熟料的冷卻。熟料的冷卻是熟料燒中一系列物理化學(xué)變化過程之一，冷卻的目的在于：改善熟料質(zhì)量與易磨性；降低熟料溫度，便于熟料的運輸、儲存和粉磨；部分回收熟料出窯帶走的熱量，預(yù)熱二次、三次空氣，從而降低熟料熱耗，提高熱利用率。

　　2、熟料冷卻速率對熟料質(zhì)量的影響熟料冷卻的速率影響著熟料的礦物組成、結(jié)構(gòu)以及易磨性。冷卻速率不同，所得到的熟料礦物組成與性能也會不同。當熟料緩慢地冷卻時，熟料熔體中的離子擴散足以保證固液相間反應(yīng)充分進行(即平衡冷卻)，熟料中的所有成分幾乎都形成晶體并促使熟料晶體長大，部分礦物晶體順利進行相變。當熟料冷卻速率很快(即急冷或稱淬冷)時，在高溫下形成的熟料熔體來不及結(jié)晶而冷卻成玻璃相，并且因急冷阻止了晶體的長大與相變。實驗研究表明，當以4～5℃/min的緩慢降溫速率對熟料冷卻時，熟料中的C3A、C4AF呈結(jié)晶態(tài)，MgO形成晶體尺寸可達60μm的方鎂石。如果把含1% 30～60pm方鎂石晶體的水泥與含4%5μm方鎂石的水泥分別在壓蒸釜中試驗，可發(fā)現(xiàn)它們呈現(xiàn)的膨脹率相近，即方鎂石晶體大小影響水泥的安定性。更為值得注意的是，緩慢冷卻條件下，C3S在1250℃以下易分解成C2S和二次游離氧化鈣，結(jié)果是降低水硬性，當伴隨有還原氣氛時，上述分解過程加速；而β-C2S也易轉(zhuǎn)化成y-C2S，最終造成熟料粉化并降低水硬性。如果以18～20℃/min的急速降溫速率對熟料進行冷卻，則可以發(fā)現(xiàn)上述C3S的分解、C2S的轉(zhuǎn)化、過大的方鎂石晶體及全部的C3A和C4AF結(jié)晶態(tài)不復(fù)存在，即急速降溫(急冷)優(yōu)于緩慢冷卻(慢冷)。

　　3、急冷對改善熟料質(zhì)量的作用①防止或減少C3S的分解當急速冷卻時，溫度迅速從燒成溫度開始下降并越過C3S的分解溫度，使C。S來不及分解而呈介穩(wěn)狀態(tài)保存下來，避免或減少了因C3S分解成C2S和二次游離CaO而使水硬性降低的可能性。同時因急冷使C3S晶體細小，從而產(chǎn)生較高的熟料強度。②避免β-C2S轉(zhuǎn)變成y-C2S 如前所述，C2S有a、a'、β、y四種結(jié)晶形態(tài)，其中高溫型的α-C2S要轉(zhuǎn)變成水硬性的β-C2S，并有趨勢最終轉(zhuǎn)變成幾乎沒有水硬性的y-C2S，造成熟料粉化現(xiàn)象。當熟料急冷時，可以迅速地越過晶型轉(zhuǎn)變溫度使β-C2S來不及轉(zhuǎn)變成y-C2S而以介穩(wěn)狀態(tài)保持下來。同時，由于急冷時玻璃體增多，這些玻璃體包裹住β-C2S晶體使其穩(wěn)定下來，因而避免或減少了β-C2S轉(zhuǎn)化成y-C2S，提高了熟料的水硬性，增強了熟料的長期強度。③改善了水泥安定性急冷可以使熟料液相中的MgO來不及結(jié)晶，即使結(jié)晶也來不及長大，因此，MgO便凝固于玻璃體中或以細小的晶體析出。凝固于玻璃體中的MgO易于水化，不會影響安定性。即使有少量的細小方鎂石結(jié)晶體，其水化相對于較大尺寸的方鎂石晶體較快，即安定性不良的危害性小，尤其當熟料中MgO含量較高時，急冷可以克服其含量較高帶來的不利影響，達到改善水泥安定性的目的。

　　4、使熟料中C3A晶體減少，提高水泥的抗硫酸鹽性能急冷可使C3A來不及結(jié)晶而存在于玻璃體中，或結(jié)晶細小。研究表明，呈玻璃態(tài)的C2A很少會受到硫酸鈉或硫酸鎂的侵蝕，因此，急冷有利于提高水泥的抗硫酸鹽性能。5、改善熟料易磨性急冷時熟料礦物晶體細小，粉磨時能耗低。急冷使熟料形成較多的玻璃體，這些玻璃體由于種種體積效應(yīng)在顆粒內(nèi)部不均衡地發(fā)生，造成熟料產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，所以急冷可顯著地改善熟料的易磨性。6、可克服水泥瞬凝或快凝 由于急冷使C3A呈玻璃體存在，通常水泥不易發(fā)生瞬凝現(xiàn)象，凝結(jié)時間易于控制。由此可見，熟料的冷卻過程對熟料質(zhì)量、節(jié)約能源及生產(chǎn)過程有著重要的作用。生產(chǎn)中，如何使熟料快速冷卻和盡可能多地回收余熱，一直是水泥熟料生產(chǎn)過程中的一個重要課題，也是研究和發(fā)展熟料冷卻裝置的重要依據(jù)。從設(shè)備上和操作上設(shè)法加速熟料冷卻已成為水泥生產(chǎn)中的重要環(huán)節(jié)。對回轉(zhuǎn)窯而言，主要是利用熟料冷卻機如篦式冷卻機、單筒冷卻機、多筒冷卻機或立筒式冷卻機、重力式冷卻機等對熟料進行強制性冷卻，回收余熱。

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