1.最低共熔温度（组分多，温度低）

存在次要氧化物，最低共熔温度一般1250 ℃ 矿化剂、氧化钒、氧化锌也有影响。
影响熟料烧结过程的因素
2.液相量（一般为20～30% ）
1400℃
L 2 . 95 A 2 . 2 F M R


（液相量与煅烧温度、组分含量有关）

1450℃
L 3 . 0 A 2 . 25 F M R
五、熟 料 的 冷 却
熟料的冷却 烧成温度→常温；液相→凝固 熟料颗粒结构形成（凝固和相变） C2S的多晶转变 C3S分解 冷却目的 改善熟料质量与易磨性；降低熟料的温度，便于 运输（安全）、储存（砼开裂） 和粉磨（假凝） 回收热量，预热二次空气，降低热耗、提高热利 用率。


冷却方式
平衡冷却 淬冷 独立结晶
成

形成C2S〃CaSO4， 4CaO〃3Al2O3〃SO3 无水硫铝酸钙早强，适量有利
1050℃形成，1400 ℃分解
C 4A 3S
三、 复合矿化剂
石膏和萤石复合矿化剂（氟硅酸钙，硫硅酸钙，氟硫硅 酸钙；低温烧成，高温烧成）


重晶石和萤石（BaO可提高水泥早期和后期强度） 氧化锌及其复合矿化剂（阻止C2S转化、促进C3S形成， 提高水泥早期强度、降低水泥需水量。过多会影响水泥 凝结核强度。）
（1）温度
（2）铝率
（3）加入MgO、SO3、硫酸钾、硫酸钠，粘度降低
降低
（4）加入氧化钾、氧化钠，粘度增加。
影响熟料烧结过程的因素
4.液相的表面张力（小，润湿，利于固液反应）
（1）温度 （2）镁、碱、硫增加，表面张力下降
影响熟料烧结过程的因素
5.氧化钙溶解于熟料液相的速率
（1）颗粒大小 （2）镁、碱、硫增加，表面张力下降

800℃
CaO+ Al2O3
CaO+ Fe2O3 2 CaO+ SiO2

→ → →
CaO· 2O3 （CA） Al
CaO· 2O3 （CF） Fe 2 CaO·SiO2 （C2S）
800～900℃
7 CaO· 2O3+5 CaO Al
→
12 CaO· 2O3（C12A7） 7Al

900～1100℃ 2 CaO+ SiO2 + Al2O3 12 CaO· 2O3+9 CaO 7Al
或20℃）的干燥物料，在没有任何物料损失和热量损失的条 件下，制成1kg同温度的熟料所需要的热量称为熟料的形成
热（熟料理论热耗）。

2、计算原理：理论热耗=吸收的总热量－放出的总热量，一 般为1630～1800kJ/kg-ck。 3、影响因素：熟料的形成热是熟料形成在理论上消耗的热， 它仅与原、燃料的品种、性质及熟料的化学成分与矿物组成、 生产条件有关。
CaCO3CaO +CO2-Q


反应温度：
MgCO3 始于402~408℃最高700 ℃
CaCO3 600 ℃开始，812~928 ℃快速分解
(一)碳酸钙分解反应的特点
反应特点：
可逆反应（温度， CO2分压 ）
强吸热反应

烧失量大(CO2)
分解温度与 CO2分压 和矿物结晶程度有关 (图5.1)
生料细度和颗粒级配（比表面积） 生料悬浮分散程度（传热面积） 温度（高，快，热耗增，结皮，堵塞） 窑系统的CO2分压 生料中粘土质组分的性质（活性高，则能直接与碳 酸钙发生反应，可以促进碳酸钙的分解过程 ）
三
固 相 反 应
（一）反应过程

CaO与SiO2、Al2O3、Fe2O3进行固相反应生成
（C3S）、（C2S）、（C3A）、（C4AF）。


限制原燃料中碱、氯、硫的含量；
新型干法水泥生产：
生料中：K2O+Na2O＜1.0%
Cl- ＜ 0.015%~0.020%

生料和燃料的硫碱比要S/R＝SO3/
（0.85K2O+1.29Na2O）
=0.6~0.8

主要指：MgO
P2O5 TiO2 V2O5；


MgO 少 助熔； 多 安定性
3 ( C 2 S ) 3 CaO CaF 3 C 3 S CaF
1175 2
2
3 C 3 S CaF )＋液相
2
C 3 S F ( 含氟固溶体
二、硫化物

氧化气氛
SO3→CaSO4
预热器结皮堵塞 SO3有利于降低液相粘度，增加液相量，有利于C3S的形
C3S 的 形 成

并逐渐发育、长大，形成几十微米大小、发育良好的阿
利特晶体。晶体不断重排、收缩、密实化，物料逐渐由 疏松状态转变为色泽灰黑、结构致密的熟料。
熟 料 烧 结
四、熟 料 烧 结
煅烧条件 温度： 1300~1450~1300℃
液相量： 20%~30%
时间：
10~20min
影响熟料烧结过程的因素

烧结范围：水泥生料加热至出现烧结所必须的、 最少的液相量时的温度（开始烧结的温度）与
开始出现结大块（超过正常液相量）时的温度
的差值。

生料液相量随温度升高缓慢增加，烧结范围宽；
反之窄。


氧化铁含量高，窄；氧化铝含量高；宽。
硅酸盐水泥熟料：约150 ℃
影响熟料烧结过程的因素
3.液相粘度（小，扩散快，有利于C3S形成）

冷却方式不同，熟料矿物组成不同 熟料铝率在0.64~3.5之间，对于铝率较高的或 者中等的熟料，快冷时，C3S含量高。

快冷对改善熟料质量的作用

防止或减少C3S的分解，增加其含量；
避免β-C2S转变成γ -C2S ；
改善了水泥安定性；(MgO玻璃体易水化)
使熟料C3A晶体减少，提高水泥抗硫酸盐性能；
改善熟料易磨性(阿利特结晶小)；
熟料活性高，水泥强度高。

§5.2 . 熟料形成的热化学


热化学方程式 表示化学反应与热效应关 系的方程式 生料在煅烧过程中的物理化学变化 吸热反应 放热反应 表5.12~5.13

一、熟料的形成热（理论热耗）

1、定义：在一定生产条件下，用某一基准温度（一般是0℃


二、熟料热耗（实际热耗）

定义：每煅烧1kg熟料窑内实际消耗的热量称为熟 料实际热耗，简称熟料热耗，也叫熟料单位热耗。
理论热耗：1630--1800 KJ/kg ； 实际热耗：3400--7500KJ/kg

热损失 热耗＞熟料形成热， 降低热耗，降低各种热损失（废气、散热等）。
理论热耗 实际热耗 100 %

四、 碱




由原、燃料带入的伴生组分。 结皮堵塞 降低最低共熔温度，降低熟料烧成温度，增加液相量，起助 熔作用。 含碱过多，除了生成硫酸碱，多余的碱取代CaO形成含碱化 合物，析出CaO，使C2S难以形成C3S，并增加游离氧化钙含 量。 形成硫酸碱，可缓和碱的不利影响 碱与硫酸钙形成钾石膏（K2SO4﹒CaSO4﹒H2O），使水泥 库结块，水泥快凝。 碱集料反应
→ →
2 CaO·Al2O3 ·SiO2
7（3CaO· 2O3）（C3A） Al
7（2CaO· 2O3）+2 CaO+12 CaO· 2O3 →7（4CaO· 2O3· 2O3）（C4AF） Fe 7Al Al Fe

1100~1200大量形成C3A
C4AF
C2S含量达最大值

反应特点
放热反应 非均相反应（传热和传质过程均会影响） 急剧煅烧

（ CO2分压 大，分解温度高，伴生矿物和杂质降低分 解温度，结晶，分解温度高）
(二)碳酸钙分解过程

1、气流向颗粒表面传热（物理过程）


2、热量由表面以传导方式向分解面传递； （物理过程）
3、碳酸钙在一定温度下，继续分解、吸收热量并放出 CO2； （化学过程） 4、放出的CO2从分解面通过CaO层，向四周进行内部扩 散； （物理过程） 5、扩散到颗粒边缘的CO2，通过边界层向介质扩散。 （物理过程）
吸热



吸热
强吸热
放热
微吸热 放热
一、干燥与脱水

（一）干燥 自由水的蒸发。 含水量与生产方法和窑型有关（含水量增加热耗增加） （二）脱水 粘土质原料脱去化合水（结构水和层间吸附水） 高岭土（Al2O3· 2SiO2· 2O） 2H
Al 2 O 3 2 SiO

加入氟化钙，1%~3%，烧成温度下降50~100℃。 生成氟硅酸钙、氟铝酸钙（C11A7〃CaF2）等中间化合物。
4 CaO 2 SiO 2 C 2 S CaF
2 2
CaF
2
2 C 2 S CaF
850 ~ 950 2
2
1040 C 2 S CaF 1130


研究表明

1.0cm 传热传质占主导 0.2cm 物理和化学过程同样重要


30μm 化学反应占主导（CO2分压）（悬浮）
回转窑（堆积）
立窑（料球颗粒大）
悬浮预热器和分解炉内（850℃，几秒钟分解 85~95%）
（三）影响反应速度的因素

石灰质原料的特性（伴生矿物和杂质、结晶）
CaF
2
H 2 O CaO
2
2 HF 2 H 2O
2