水泥熟料

（1) 化學成分

主要由CaO.SiO2 .Al2O3和Fe2O3組成，其含量總和通常都在95%以上。

（2）礦物組成

熟料中CaO.SiO2. Al2O3和Fe2O3不是以單獨的氧化物存在的，而是兩種或兩種以上的氧化物經高溫化學反應生成的多種礦物的集合體，主要有：

硅酸三鈣3CaO.SiO2 硅酸二鈣 2CaO.SiO2

鋁酸三鈣 3CaO. Al2O3

徠鐵鋁酸四鈣 4CaO.Al2O3.Fe2O3

通常熟料中硅酸三鈣和硅酸二鈣含量約佔75%左右，鋁酸三鈣和鐵鋁酸四鈣的理論含量約佔22%左右。

水泥熟料的形成過程

1、水分蒸發：

自由水分隨物料溫度而逐漸蒸發，當溫度升高至100～150℃時，生料中自由水分全部被排除。

濕法生產中，料漿可達32～40%，故此乾燥過程對產量、質量及熱耗影響極大。

2、粘土質原料脫水：

生料溫度升至450℃時，高嶺土脫去化學結合水。

在900°～950℃時，無定形物質又轉變為晶體，同時放出熱量。

3、碳酸鹽分解：

碳酸鈣與碳酸鎂在600℃都開始分解，碳酸鎂在750℃時分解即劇烈進行，而碳酸鈣約在900℃時才快速分解。

MgCO3=MgO+CO2

CaCO3=CaO+CO2

4、固相反應：

水泥熟料中的主要礦物在800～1300℃時可以由固相物質相互反應而生成。

800～900℃時,CaO與Al2O3、Fe2O3反應，生成CA、CF；

900～1100℃時, 生成C12A7、C2F、C2S；

1100～1300℃時, 生成C3A、C4AF。

以上反應進行時放出一定熱量，物料本身溫度上升很快。

5、硅酸三鈣（C3S）的形成和燒成反應：

硅酸三鈣要在液相中才能大量形成。當溫度升高到近1300℃時，C3A、C4AF、R2O等熔劑礦物變成液相，C2S與CaO溶解在高溫液相中，互相反應生成C3S；C3S的生成速度與燒成溫度和反應時間有關。其生成溫度範圍一般為1300～1450～1300℃。

熟料燒成后，溫度開始下降，C3S形成速度減慢直至液相凝固。

6、熟料的冷卻過程：

在冷卻過程中，將有部分熔劑礦物形成晶體析出，另一部分來不及析晶而呈玻璃態存在。

C3S在1250℃時容易分解，所以要求在1300℃以下熟料要快冷，使C3S來不及分解，越過1250℃以後，C3S就比較穩定了。

C2S在<500℃時，由β－C2S轉變為γ－C2S，密度減少而使體積增大10%左右，從而使熟料塊變成粉末狀。粉化后的γ－C2S與水反應時，幾乎沒有水硬性，因此在<500℃溫度段時應急冷，使其來不及轉化。

除此之外，熟料快冷還有以下優點：

1）防止C3S晶體長大或熟料礦物完全變成晶體。晶體粗大的C3S將使熟料強度下降，礦物完全晶化使熟料難磨。

2）使MgO凝結於玻璃體中或以細小晶體析出，能加快MgO的水化速度，改善安定性。

3）使C3A晶體減少，避免快凝現象，且有利於提高抗硫酸鹽性能。

4）使熟料塊內部產生應力，增大了熟料的易磨性。

在熟料冷卻過程中，可部分回收熟料帶出窯的熱量，從而降低熱耗。

熟料形成過程是複雜的，各個過程之間互相影響、互相聯繫而又互相交叉。

電動機通過減速裝置帶動磨盤轉動，物料通過鎖風喂料裝置經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乾，根據氣流速度的不同，部分物料被氣流帶到高效選粉機內，粗粉經分離后返回到磨盤上，重新粉磨；細粉則隨氣流出磨，在系統收塵裝置中收集下來，即為產品。沒有被熱氣流帶起的粗顆粒物料，溢出磨盤后被外循環的斗式提升機喂入選粉機，粗顆粒落回磨盤，再次擠壓粉磨。

1、篦冷機（冷卻機的一種）

2、烘乾機

3、破碎機

4、球磨機

5、冷卻機

水泥生產過程中，每生產1噸硅酸鹽水泥至少要粉磨3噸物料（包括各種原料、燃料、熟料、混合料、石膏），據統計，干法水泥生產線粉磨作業需要消耗的動力約佔全廠動力的60%以上，其中生料粉磨佔30%以上，煤磨占約3%，水泥粉磨約佔40%。因此，合理選擇粉磨設備和工藝流程，優化工藝參數，正確操作，控制作業制度，對保證產品質量、降低能耗具有重大意義。

（1）破碎

水泥生產過程中，大部分原料要進行破碎，如石灰石、黏土、鐵礦石及煤等。石灰石是生產水泥用量最大的原料，開採后的粒度較大，硬度較高，因此石灰石的破碎在水泥廠的物料破碎中佔有比較重要的地位。破碎過程要比粉磨過程經濟而方便，合理選用破碎設備和和粉磨設備非常重要。在物料進入粉磨設備之前，儘可能將大塊物料破碎至細小、均勻的粒度，以減輕粉磨設備的負荷，提高黂機的產量。物料破碎后，可減少在運輸和貯存過程中不同粒度物料的分離現象，有得於製得成分均勻的生料，提高配料的準確性。

（2）原料預均化

預均化技術就是在原料的存、取過程中，運用科學的堆取料技術，實現原料的初步均化，使原料堆場同時具備貯存與均化的功能。原料預均化的基本原理就是在物料堆放時，由堆料機把進來的原料連續地按一定的方式堆成儘可能多的相互平行、上下重疊和相同厚度的料層。取料時，在垂直於料層的方向，儘可能同時切取所有料層，依次切取，直到取完，即“平鋪直取”。

特點

（1）均化原料成分，減少質量波動，以利於生產質量更高的熟料，並穩定燒成系統的生產。

（2）擴大礦山資源的利用，提高開採效率，最大限度擴大礦山的覆蓋物和夾層，在礦山開採的過程中不出或少出廢石。

（3）可以放寬礦山開採的質量和控要求，降低礦山的開採成本。

（4）對黏濕物料適應性強。

（5）為工廠提供長期穩定的原料，也可以在堆場內對不同組分的原料進行配料，使其成為預配料堆場，為穩定生產和提高設備運轉率創造條件。

（6）自動化程度高。

新型干法水泥生產過程中，穩定入窖生料成分是穩定熟料燒成熱工制度的前提，生料均化系統起著穩定入窖生料成分的最後一道把關作用。

均化原理

採用空氣攪拌，重力作用，產生“漏斗效應”，使生料粉在向下卸落時，盡量切割多層料面，充分混合。利用不同的流化空氣，使庫內平行料面發生大小不同的流化膨脹作用，有的區域卸料，有的區域流化，從而使庫內料面產生傾斜，進行徑向混合均化。

過程

把生料的預熱和部分分解由預熱器來完成，代替迴轉窯部分功能，達到縮短回窯長度，同時使窯內以堆積狀態進行氣料換熱過程，移到預熱器內在懸浮狀態下進行，使生料能夠同窯內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，達到提高窯系統生產效率、降低熟料燒成熱耗的目的。

工作原理

預熱器的主要功能是充分利用迴轉窯和分解爐排出的廢氣餘熱加熱生料，使生料預熱及部分碳酸鹽分解。為了最大限度提高氣固間的換熱效率，實現整個煅燒系統的優質、高產、低消耗，必需具備氣固分散均勻、換熱迅速和高效分離三個功能。 （1）物料分散 換熱80%在入口管道內進行的。喂入預熱器管道中的生料，在與高速上升氣流的衝擊下，物料折轉向上隨氣流運動，同時被分散。 （2）氣固分離 當氣流攜帶料粉進入旋風筒后，被迫在旋風筒筒體與內筒（排氣管）之間的環狀空間內做旋轉流動，並且一邊旋轉一邊向下運動，由筒體到錐體，一直可以延伸到錐體的端部，然後轉而向上旋轉上升，由排氣管排出。 （3）預分解 預分解技術的出現是水泥煅燒工藝的一次技術飛躍。它是在預熱器和迴轉窯之間增設分解爐和利用窯尾上升煙道，設燃料噴入裝置，使燃料燃燒的放熱過程與生料的碳酸鹽分解的吸熱過程，在分解爐內以懸浮態或流化態下迅速進行，使入窯生料的分解率提高到90%以上。將原來在迴轉窯內進行的碳酸鹽分解任務，移到分解爐內進行；燃料大部分從分解爐內加入，少部分由窯頭加入，減輕了窯內煅燒帶的熱負荷，延長了襯料壽命，有利於生產大型化；由於燃料與生料混合均勻，燃料燃燒熱及時傳遞給物料，使燃燒、換熱及碳酸鹽分解過程得到優化。因而具有優質、高效、低耗等一系列優良性能及特點。

生料在旋風預熱器中完成預熱和預分解后，下一道工序是進入迴轉窯中進行熟料的燒成。在迴轉窯中碳酸鹽進一步的迅速分解併發生一系列的固相反應，生成水泥熟料中的礦物。隨著物料溫度升高近時礦物會變成液相，溶解於液相中的 和 進行反應生成大量（熟料）。熟料燒成后，溫度開始降低。最後由水泥熟料冷卻機將迴轉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，同時回收高溫熟料的顯熱，提高系統的熱效率和熟料質量。

水泥粉磨是水泥製造的最後工序，也是耗電最多的工序。其主要功能在於將水泥熟料（及膠凝劑、性能調節材料等）粉磨至適宜的粒度（以細度、比表面積等表示），形成一定的顆粒級配，增大其水化面積，加速水化速度，滿足水泥漿體凝結、硬化要求。