《无机材料工艺学（水泥）》思考题(2)

5 、答：进厂原燃料的成分均匀性是相对的，而不均匀是绝对的。原燃料的化学成分、灰分及热值常常在一定范围内波动，有时波动还是比较大的。如果不采用必要的均化措施，尤其是当原料的成分波动较大时，势必影响原料的准确配合，从而不利于制备成分高度均齐的生料；当煤质的灰分和热值波动较大时，必然影响到熟料煅烧时的热工制度的稳定，上述两方面情况同时存在时，就无法保证熟料的质量及维持生产的正常和设备的长期安全运转。另一方面，某些品质略差的原燃料将受到限制而无法采用，不利于资源的综合利用。因此，当原燃料的成分波动较大时，应考虑采用预均化措施。

6 、答： 1）. 矿山的原料按质量情况计划开采和矿石搭配使用。 2）. 原料预均化堆场及储库内的预均化。 3）. 生料在粉磨中的配料与调节。 4）. 生料入窑前在均化库内的均化。 第四章 硅酸盐水泥配料及生料制备

1 、答：生料粉磨的目的在于使各配合原料成为一定粒度的产品，最终满足熟料煅烧的要求。生料细度越细，则生料各组分间越能混合均匀，窑内锻烧时生料各组分越能充分接触，使碳酸钙分解反应、固相反应和固液相反应的速度加快，有利于游离氧化钙的吸收。生料的粉磨细度，用管磨机生产时通常控制在 0. 08mm 方孔筛筛余 10 ％左右， 0.2mm 方孔筛筛余小于 1. 5 ％为宜。闭路粉磨时，因其粗粒较少，产品颗粒较均匀，因而可适当放宽 0. 08mm 筛筛余，但仍应控制 0. 2mm 筛筛余，对于原料中含石英质原料和粗质石灰岩时，生料细度应细些，特别要注意 0. 2mm 筛筛余量。

2 、答：1）白生料：将各种原料按比例配合后粉磨而得。出磨生料因不含煤，故称白生料，通常也称作普通生料。如干法回转窑，采用白生料法煅烧的立窑用生料。

2）全黑生料：将各种原料和煅烧所需的全部用煤一起配合入磨，所制得的生料称全黑生料，简称黑生料。全黑生料仅适合于立窑生产。

3）半黑生料：将煅烧所需煤总量的一部分和原料配合共同粉磨，所制得的生料称半黑生料。

3 、答：原则上熟料的三个率值不能同时偏高或偏低，也不能片面强调某一率值而忽视其他两个率值，必须相互吻合。

1）KH值的选择： 工艺、技术装备条件较好，入窑生料成分均匀稳定，生料预烧性好，看火操作技术水平高且稳定，或者在生料中掺加了矿化剂(或复合矿化剂、晶种)，这时应选择较高的KH值。

2）选择n值要与KH值相适应： n值的确定时既要保证熟料中有一定数量的硅酸盐矿物，又必须与KH值相适应。一般应避免以下倾向：

①KH高、n也偏高。这时熔剂性矿物含量必然少，生料易烧性变差，吸收f-CaO反应不完全，且f-CaO高。

②KH低、n偏高。熟料的煅烧温度不必太高，但硅酸盐矿物中的C2S含量将相对增高，从而易造成熟料的“粉化”，熟料强度低。

③KH低、n也偏低。熟料的煅烧温度同样不需很高，但熔剂矿物的总量较高，以致液相量较多，易产生结窑、结大块现象。同时由于大块料不易烧透，f-CaO还是较高，因而熟料质量差。

3）p值的选择: 选择p值时也要考虑与KH值相适应。一般情况下，当提高KH便应降低p，以降低液相出现的温度和粘度，有助于C3S形成。至于究竟是采用高铝还是高铁配料方案，应根据原燃料特点及工艺设备、操作水平以及用户对水泥性能的要求等各方面情况综合分析决定。

4 、答：粉磨系统有开路和闭路两种；在粉磨过程中，当物料一次通过磨机后即为产品时，称为开路系统，亦称开流；当物料出磨以后经过分级设备选出产品，粗料返回磨机内再磨称为闭路系统，亦称圈流。

5 、答：①利用废气进行磨内物料的烘干。其发展趋势是物料的烘干与粉磨作业一体化。

②粉磨设备日趋大型化。为使窑磨配套，简化工艺流程，磨机及其配套的选粉、输送、收尘等设备日益大型化。

③新型磨机、高效选粉机等及其由它们组合成的各种新型闭路粉磨系统，大大提高了粉磨效率，增加了粉磨机的有效利用，水泥生产综合能耗进一步下降。 ④磨机系统操作自动化。无论是配料、喂料、系统控制等广泛应用自动调节同路电子计算机控制生产过程，用以代替人工操作，使大型设备、复杂系统稳定高产成为可能。

⑤各种新型优质研磨体、锁风装置、密封材料、大型专用驱动装置等的广泛应用，为主机安全运转、高效运转提供了保证。

6 、答：粉磨后的生料通过合理搭配或气力搅拌等方式，使其成分趋于均匀一致的过程称为生料的均化。

生料均化的主要功能就是消除出磨生料所带来的成分波动，使生料满足人窑要求，保证人窑生料成分的高度均齐，从而稳定窑的正常热工制度，保证窑系统的长期安全运转，提高熟料的产质量。

7 、答：干法生产中出磨生料粉(简称生料)的均化可采用气力均化和机械均化两种基本方式。通常，气力均化分间歇式均化和连续式均化两种，机械均化分机械均化库、多库搭配和机械倒库。间歇式均化库的均化原理是：压缩空气经库底充气装置的透气层进入库内的料层，使库内料粉松动并呈流态化。若库底充气装置各区按一定规律改变进气压力或进气量，会使已呈流态化的粉料也按同样的规律产生上下翻滚和激烈搅拌，从而使全库生料得到充分混合，最终达到成分均匀的目的。连续式生料均化库系统的均化工艺特点是生料均化作业连续化。即出磨生料不断进入均化库的同时，库内进行均化作业，库底或库侧可以卸出符合要求的生料。它既可以只设一个库，也可以由几个库并联或串联；既可以使用空气压缩机也可以由罗茨鼓风机供气。 第五章 硅酸盐水泥熟料的煅烧

1 、答：水分蒸发，粘土矿物脱水，碳酸盐分解，固相反应，熟料的烧结，熟料的冷却。

2 、答：1）石灰质原料的特性:方解石晶体越小，所形成的CaO缺陷结构的浓度越大，反应性越好，相对分解速度越高。一般来说，石灰石分解的活化能在125.6～251.2 kJ／mol之问，当伴生有杂质、晶体细小时，其活化能将降低，一般在190 kJ／mol以下。

2）生料细度和颗粒级配：生料粉磨得细，且颗粒均匀、粗粒少，生料比表面积增加，使传热和传质速度加快，有利于分解反应进行。

3）生料悬浮分散程度：生料悬浮分散差，相对地增大了颗粒尺寸，减少了传热面积，降低了碳酸钙的分解速度。因此，生料悬浮分散程度是决定分解速度的一个非常重要的因素。这也是在悬浮预热器和分解炉内的碳酸钙分解速度较回转窑 吧 、立波尔窑内快的主要原因之一。

4）温度：提高反应温度，分解反应的速度加快，分解时间缩短。但应注意温度过高，将增加废气温度和热耗，预热和分解炉结皮、堵塞的可能性亦大。 5）窑系统的CO2分压：通风良好，CO2分压较低，有利于CO2的扩散和加速碳酸钙的分解。当窑内通风不畅时，CO2不能及时排出，废气中CO2含量增加，不仅影响燃料的燃烧而使窑温降低，同时使分解速度减慢。

6）生料中粘土质组分的性质：如果粘土质原料的主导矿物是高岭土，由于其活性大，在800℃下能和氧化钙或直接与碳酸钙进行固相反应，生成低钙矿物，可以促进碳酸钙的分解过程。反之，如果粘土主导矿物是活性差的蒙脱石和伊利石．则CaCO3的分解速度就慢。

3 、答：液相的出现，使氧化钙、硅酸二钙不断溶解和扩散，硅酸三钙不断形成，并使小晶体逐渐发育长大并发育良好，最终形成几十微米大小的发育良好的阿利特晶体、完成熟料的烧结过程。

液相量增加，则能溶解的氧化钙和硅酸二钙亦多，形成 CS3 就快。但是液相量过多，则锻烧时容易结大块，回转窑内结圈，立窑内炼边、结护瘤等，影响正常生产。

液相粘度直接影响硅酸三钙的形成速度和晶体的尺寸，液相粘度小，则液相的粘滞阻力小，液相中质点的扩散速度增加，有利于硅酸三钙的形成和晶体的发育成长，反之则使硅酸三钙形成困难．熟料液相粘度随温度和组成（包括少量氧化物）而变化。提高温度，使离子动能增加，减弱了相互间的作用力，因而降低了液相粘度。

4 、答：出现烧结所必需的最少的液相量时的温度到出现结大块时的温度之间，即通常所说的烧结范围。

5 、答：改善熟料质量与易磨性；降低熟料温度，便于熟料的运输、储存和粉磨；部分回收熟料出窑带走的热量，预热二次空气，从而降低熟料热耗，提高热利用率。

6 、答：1）防止或减少C3S的分解 2）避免β一C2S转变成γ一C2S

3）改善了水泥安定性

4）使熟料C3A晶体减少，提高水泥抗硫酸盐性能 5）改善熟料易磨性 6）可克服水泥瞬凝或快凝

7、答：在熟料煅烧过程中，为降低液相出现温度，加速熟料矿物的形成，提高熟料质量，降低能耗，往往加入少量的外加物质，通常把这种外加物质称为矿化剂。

使用矿化剂时的注意：根据生料易烧性决定是否采用；用量适当，一般小于1％；掺加量要均匀；掺有萤石时熟料应急冷

8 、答：在入磨原材料中掺入少量的硅酸盐水泥熟料共同磨制出生料，业已存在的硅酸盐水泥熟料矿物在煅烧过程中作为晶核剂诱导水泥窑中物料迅速烧结，从而达到提高熟料产量，降低煤耗目的的技术称添加品种水泥窑煅烧技术，简称晶种技术。

9 、答：结皮是物料在设备或气体管道内壁上逐步分层粘挂，形成疏松多孔的层状覆盖物；堵塞是指窑后通风系统或料流系统被结皮物料堵塞。

措施：(1)限制碱、硫、氯含量 (2)旁路放风

如果原燃料中的碱、硫、氯含量过高，无法控制在最低限度时，则窑系统应采用旁路风措施，即从窑尾抽出部分高温窑气，将其与冷风相混，迅速降低温度到450℃以下，使其中气态的挥发性物质冷凝在物料颗粒表面，再由电收尘器将这些含挥发性物质很高的窑灰收集而排出，以减轻凝聚循环。旁路窑灰只能废弃或另行专门处理，不宜再回人窑系统。

当结皮、硫碱圈严重影响生产时，则需要采用机械方法或其他措施加以清除。 此外。在窑尾部位换用不易粘挂窑料的特种高铝砖对防硫碱圈有一定作用；在窑尾废气管道上安装多个咐热钢链条起到吸附有害组分的作用，并在管道外清洗掉有害组分对防止结皮堵塞也有一定效果。

10 、答：碱能使混凝土表面起霜(白斑)，更重要的是，水泥中的碱能和活性集料如蛋白石等发生反应形成碱的硅酸盐凝胶，即所谓的“碱一集料反应(或称碱骨料反应)，致使混凝土局部膨胀，引起构筑物变形，甚至开裂。

11 、答：生料由高端(亦称窑尾或冷端)加入，由于筒体有一定的斜度且不断回转，物料则由高端向低端(一般称窑头或热端)逐渐运动。在此过程中，物料接受高温气体热量，进行一系列的物理化学反应．烧结成熟料并由低端进入冷却机冷却后输送至窑系统之外。

煤粉经鼓风机由窑头向窑内喷人并在窑内燃烧形成高温火焰，放出大量的热，将物料加热。废气通过烟室，在排风机的抽引下再通过收尘器净化后排至大气。

12、答：在1250～1300℃，氧化钙反射出强烈光辉，使碳酸钙分解带物料显得发暗，此发暗物料俗称为“黑影”。

13 、答：干燥带，预热带，碳酸盐分解带， . 放热反应带，烧成带，冷却带。 14、答：由悬浮预热器和回转窑组成的窑叫悬浮预热器窑。悬浮预热器是将生料粉与从回转窑尾排出烟气混合，并使生料悬浮在热烟气中进行热交换的设备。因此，它从根本上改变了气流和生料粉之间的传热方式，极大地提高了传热面积和传热系数。

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