无机胶凝材料项目化教程-水泥2.ppt

《无机胶凝材料项目化教程》内容回顾硅酸盐水泥1硅酸盐水泥的生产过程与方法2硅酸盐水泥熟料矿物形成的物理化学过程3硅酸盐水泥熟料矿物的组成、结构及其与胶凝性能的关系4硅酸盐水泥的水化反应及机理5水泥浆结构的形成过程与特性6水泥石的结构7水泥的工程性质2硅酸盐水泥熟料矿物形成的物理化学过程生料在煅烧中过程形成水泥熟料的物理化学过程是十分复杂的，按温度的升高大体上可以分为下述几个阶段:一、生料的干燥与脱水一、生料的干燥与脱水二、碳酸钙分解影响碳酸钙分解速度的因素温度CO2分压原料粒度在窑内的运行状态：悬浮状态分解快石灰石的种类和物理性质：致密程度、料块形状、杂质等1.温度碳酸盐分解是吸热反应，是熟料形成过程中消耗热量最多的一个工艺过程。温度升高使分解速度加快。但应注意，温度过高，将增加废气温度和热耗，预热器和分解炉结皮、堵塞的可能性亦大。2.CO2的分压碳酸盐分解是可逆反应，受系统温度和周围介质中CO2的分压影响较大。为了使分解反应顺利进行，必须保持较高的反应温度和良好的通风，降低周围介质中CO2的分压。3.生料细度和颗粒级配生料颗粒粒径越小，比表面积越大，传热面积增大，分解速度加快；生料颗粒均匀，粗颗粒少，也可加速碳酸盐的分解。4.生料悬浮分散程度悬浮态：悬浮预热器内生料处于悬浮态，比表面积可达200～400m2/kg，生料粉中CaCO3分解受化学反应速率控制。堆积态：回转窑内生料处于堆积态，CaCO3分解受传热、传质过程控制。5.石灰石的种类和物理性质石灰石中伴生其他矿物和杂质具有降低分解温度的作用；方解石晶体越小、缺陷越多，分解越快。如果黏土质原料的主导矿物是高岭土，由于其活性大，在800℃下能与氧化钙或直接与碳酸钙进行固相反应，生成低钙矿物，则可以促进碳酸钙的分解过程；反之，如果黏土的主导矿物是活性差的蒙脱石和伊利石，则CaCO3的分解速度慢。定义在生料煅烧过程中，碳酸盐分解的组分与粘土分解的组分通过质点的相互扩散而进行的反应称为固相反应。在不同的固相反应温度下其反应产物如下：~800oC：CaO·Al2O3(CA)、CaO·Fe2O3(CF)与2CaO·SiO2(C2S)开始形成。800~900oC：开始形成了12CaO·7Al2O3(C12A7)。900~1100oC：2CaO·Al2O3·SiO2(C2AS)形成之后又分解。开始形成3CaO·Al2O3(C3A)和4CaO·Al2O3·Fe2O3(C4AF)。所有碳酸钙均分解，游离氧化钙达最高值。l100~1200oC：大量形成C3A和C4AF，C2S含量也达到最大值。影响固相反应的因素固相反应的温度（质点键力与质点迁移）粒子的细度和均匀性（比表面积）相互进行固相反应的物质状态（活性体）矿化剂（形成固溶体、低共熔物或中间体）在温度为800~1200oC之间，通过固相反应可以形成若干水泥熟料矿物如：C3A、C4AF以及C2S。但是，若仅通过固相反应形成C3S时，则其温度需高达1600oC。为了降低C3S的形成温度，必须使熟料中出现液相，烧至部分熔融，这时，物料逐渐由疏松状态转变为色泽灰黑，结构致密的熟料，并伴随着体积收缩。与此同时，C2S与游离CaO逐渐溶解于液相中，相互反应形成硅酸盐水泥熟料的主要矿物——硅酸三钙。四、液相的形成与熟料的烧结四、液相的形成与熟料的烧结四、液相的形成与熟料的烧结四、液相的形成与熟料的烧结五、熟料的冷却熟料快速冷却的目的和作用是：⑴为了防止C3S在1250℃分解出现二次游离氧化钙，降低熟料的强度；⑵为了防止C2S在500℃时发生晶型转变，产生“粉化”现象；⑶防止C3S晶体长大而强度降低且难以粉磨；⑷减少MgO晶体析出，使其凝结于玻璃体中，避免造成水泥安定性不良；⑸减少C3A晶体析出，不使水泥出现快凝现象，并提高水泥的抗硫酸盐性能；⑹使熟料产生应力，改善熟料的易磨性。结束