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1、,第十一章机械立窑本章提要1.机械立窑总体设计2.机械立窑结构与制造3.水泥厂优质高产低耗总目标下设备和工艺综合研究,第一节、机械立窑总体设计一、水泥熟料的煅烧机理水泥生产的主要原料是石灰石、粘土。石灰石、粘土是如何转变成“水硬性凝胶材料”-水泥?关键的转变过程发生在窑内。图11-1为立窑煅烧水泥热料示意图经过粉磨后的原料(石灰石、铁粉、粘土、煤以及复合矿化剂)按一定配比,加水约12-14%)并在成球盘中形成湿料球(q3-15mm为宜)由喂料装置2从窑顶加入,靠自重下移,助燃空气由底(或侧)鼓入,向上通过料球之间孔隙流动,与料球表面进行热交换,热源由料球内的燃料提供,加上某些反应中放出热量,使
2、料球由表及里预热、脱水,预分解、烧成、冷却,并通过卸料装置从窑底部卸出。,1主要煅烧工艺过程及煅烧带1.1预热带(包括干燥、预热和分解反应湿料球入窑后,受自下而上的热气流加热,水分蒸发,变成干球料。同时温度不断升高,燃料中挥发物不断逸出,因热气流中缺氧而不能燃烧,随废气排入大气中。随着物料下沉,物料温度继续升高,达到500-600时,其中高岭土脱水;温度继续升高,碳酸盐开始分解,并有部分固相反应。这一带物料在窑面层,约占窑体高度的510%,温度范围201000应当注意;湿料球干燥脱水,产生大量水分解时又放出大量气体,一方面料球收缩,同时使料球产生许多毛细孔,如料绕球塑性差,可能使球球炸裂粉化,
3、影响窑内通风。因此立窑煅烧对料球可塑性、孔隙率、强度有一定要求,12煅烧带(或称高温带、烧成带)预热带物料随卸料运动下沉进入煅烧带,料球温度继续升高到1000以上。料球中煤粉大量燃烧,温度急速升高,发生大量固相反应。反应放热使温度更快地升髙到1300以上,出现液相,而进入烧结阶段。物料进一步收缩,收缩程度依燃料、原料性质及生产方法而,一般机立窑中为1222%。烧结的液相和软化的料球粘结,构成一层塑性高温层称底火.当熟料中A203含量高(6.5%)时,底火软,粘性大,此时湿料层若大,则底火被压密,影响通风煅烧若熟料中Fe2O3含量高(5%)时,底火较脆,并使液相过早出现,易结大块,在卸料时,容易
4、错断,脱节,底火破坏,影响正常煅烧.煅烧带在立窑内的位置和厚度,对煅烧水泥熟料影响很大,而它的位置和厚度不仅取决于生料中煤的含量,还决定于煤的品质,粒度和通风状况、生料的均化程度,卸料的快優以及操作水平.正常煅烧时,煅烧带在窑扌大口下部,约占窑体高度的10-15%,1.3.冷却带烧成熟料自煅烧带继续下落,进入冷却带,与窑下鼓入的冷空气进行热交换,软状熔融熟料冷固成块.空气被预热向上进入煅烧带,熟料冷却应需要较长时间,般冷却从1300开始到100左右岀窑,此带占窑体高度的75-85%如冷却不好,既影响熟料质量又加快卸料篦子损坏立窑煅烧热料过程大致可分成上述三带,但各带之间并无明显界限,而且各带所
5、占比例与烧成工艺和鼓风压力关系很大,一般要求有相对稳定的底火层底火层的控制除可以用烧成带上下的热电偶检测外,还可以用插钎法观察.物料在立窑内各带煅烧的主要反应机理和温度范围见表11-1.,窑内各带名称温度0主要反应方程式吸放预热带干燥100150750脱水5006001203:2SO22oA2o32S)2+2HO碳酸盐650-1000gco3Mg0+CO2分解750CaCO3CaO+CO2100c时反应剧烈,平衡可逆()煅烧带多级固100CaO+A2O32CaOA2o3+Q1300相反应Cao+Fe202-2Cao Fe203+Q1450-Cao Al2o3+ CaO. Fe203-4CaO
6、Al2o3 Fe203+ QCao Al2o3+ Ca0-3Ca0. Al2o3+Q1300CaO+siO22Ca.Si02+Q3SOAT2Ca0. SiO2+ Cao-3Ca0. S102熟料1250C一部分熔剂矿物成晶体析出,另一部分来不冷却带对流冷却100析出而呈玻璃体,C3s在1250不稳定易分解,低于1250C则稳定,C,S在1000以下缓冷易使*,CS转变成-cJ失去水硬作用-C2S1450+50-C2S630680阝-C2S5007C2S,各带热主要反应机理和工艺传导方名称温度0方程式吸放热预热|干燥100150带750脱水50060004032SO2HOAl2o32SO2+2H
7、O碳酸盐650-100MgCO4+ Mg0+CO2分解75CaCO3 CaO+co2,1000时反应剧烈,平衡可逆煅烧带多级固1000O+A2O32 CaO. Al2o3+Q1300-相反应Cao+Fe,O,-2CaO Fe, 0,+Q145013001200 CaO. Al, o,+Cao Fe, 03-4CaOAl,0,Fe, 0+QCaO. AL,oz+ Cao-3Ca0 AL,Ox+QCaO+SO22CaO.SiO2+Q3SOAT2Ca0. SiO+Ca0-3CaO Sio熟料1250C部分熔剂矿物成晶体析出,另一部分来不及析出却100而呈玻璃体,C3s在1250不稳定,易分解,低于1
8、250C则稳定,CS在1000以下缓冷易使*,-CS转变成cJ失去水硬作用C2S14505-C2S630680CS500-yC1S,2、煅烧过程的物理化学变化自由水粘土的脱水碳酸盐蒸发与分解分解固相反熟料烧熟料冷却,2.1、粘土的脱水与分解加热2SO2Al2O32H2OAl2O32SiO2+2H2O加热Al2O32SiO2AlO3+2SiO22、碳酸盐分解RCO、600C700CMgo+co900CacO3-CaO+cO,23、固相反应反应过程没有融熔状态物出现,是在固体状况下进行的叫固相反应800CA、C2Fc2S800900c12A79001000c2AS、C3A、C4AF11001200C4AF、C2S极大值,
