[科普中國]-熟料

熟料是指黏土、預燒過的陶瓷材料如陶瓷粉末、磚粉或預燒過的黏土。一般還在成型材料配方中加入石膏以增加強度，并且加入新鮮、未燒的黏土粉以便在未干時增加粘度、減少收縮量和燒制時增加硬度，還可以創(chuàng)造有趣的表面肌理效果。還用于坩堝和其他產品的制造中，以使能耐極度的高溫。

簡介概述熟料是硅酸鹽工業(yè)中粘土或其他原料經粉碎混合成配合料，再經高溫煅燒后粉碎成一定顆粒組成的粉料。用于陶瓷和耐火材料的配合料中，可起瘠化作用，即可降低配合料的可塑性，并可減少坯體在干燥和燒成時的收縮。水泥原料經粉磨成生料。煅燒后的熔塊也稱熟料。

熟料中會影響水泥的安定性的物相：（1）熟料中游離氧化鈣過多；（2）熟料中所含的游離氧化鎂過多或摻入石膏過多。

熟料礦物組成的選擇：(1)水泥品種和強度等級；(2)原料品質；(3)燃料品質；(4)生料成分的均勻性；(5)窯型和規(guī)格；(6)生料的易燒性。

熟料粉化熟料粉化主要是由于C2S在低于500℃時發(fā)生晶型轉變所致。粉化后的熟料一般呈黃色，也有呈青灰色或白色的粉狀。粉化后的熟料強度很低，甚至沒有強度，所以粉化的結果會造成熟料質量的嚴重下降。
避免措施：

配料適當；煅燒時合理用風，及時減少粉煤用量，保證正常煅燒；熟料出窯后盡快冷卻，冷卻機用風要合理

水泥熟料平時講水泥熟料指硅酸鹽水泥熟料，即國際上的波特蘭水泥熟料簡稱水泥熟料，它是由含CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3的原料按適當?shù)谋壤コ杉毞蹮刹糠秩廴跔顟B(tài)，所得以硅酸鈣為主要礦物成分的水硬性膠凝物質。

而平時說的水泥就指硅酸鹽水泥，它是由硅酸鹽熟料、適當石膏及少量石灰石或?；V渣磨細制成的水硬性膠凝材料，分硅酸鹽水泥與普通硅酸鹽水泥，區(qū)別它以混合材加入量進行區(qū)分。

舉例硅酸鹽水泥熟料的礦物組成

硅酸三鈣 3CaO·SiO2，可簡寫為C3S，50%左右，有時高達60%以上；

硅酸二鈣 2CaO·SiO2，可簡寫為C2S，20-33%；

鋁酸三鈣 3CaO·Al2O3：可簡寫為C3A，7-15%；

鐵相固溶體：常以鐵鋁酸四鈣4CaO· Al2O3· Fe2O3代替，可簡寫為C4AF，10-18%。

另外，還有少量的游離氧化鈣(f-CaO)、方鎂石(結晶氧化鎂f-MgO)、合堿礦物以及玻璃體等。

使用螢石或螢石、石膏復合做礦化劑的硅酸鹽水泥熟料中，還有氟鋁酸鈣（C11A7·CaF2）、硫鋁酸鹽礦物等。

硅酸三鈣的化學性質

加水調和后，凝結時間正常，水化較快，粒徑為40-45μm的硅酸三鈣顆粒加水后28天，可以水化70%左右。強度發(fā)展比較快，早期強度高，強度增進率較大，28天強度可以達到一年強度的70-80%，四種熟料礦物中強度最高。水化熱較高，抗水性較差。

硅酸二鈣的化學性質

C2S與水作用時，水化速度較慢，至28天齡期僅水化20%左右，凝結硬化緩慢，早期強度較低，28天以后強度仍能較快增長，一年后可接近C3S。它的水化熱低，體積干縮性小，抗水性和抗硫酸鹽浸蝕能力較強。

中間相**:**填充在阿利特、貝利特之間的物質通稱為中間相，它包括鋁酸鹽、鐵酸鹽、組成不定的玻璃體、含堿化合物、游離氧化鈣及方鎂石等。

**鋁酸三鈣的化學性能：**鋁酸三鈣水化迅速，放熱多，凝結硬化很快，如不加石膏等緩凝劑，易使水泥急凝。鋁酸三鈣硬化也很快，水化3天內就大部分發(fā)揮出來，早期強度較高，但絕對值不高，以后幾乎不再增長，甚至倒縮。干縮變形大，抗硫酸鹽浸蝕性能差。

鐵相固溶體：C4AF水化硬化速度較快，因而早期強度較高，僅次于C3A。與C3A不同的是它的后期強度也較高，類似C2S。抗沖擊，抗硫酸鹽浸蝕能力強，水化熱較鋁酸三鈣低。

**游離氧化鈣性能：**過燒的游離氧化鈣結構比較致密，水化很慢，通常在加水3d以后反應比較明顯。 2游離氧化鈣水化生成氫氧化鈣時，體積膨脹97.9%。3 隨著游離氧化鈣含量的增加，試體抗拉、抗折強度降低，3d以后強度倒縮，嚴重時甚至引起安定性不良。

方鎂石的水化比游離氧化鈣更為緩慢，要幾個月甚至幾年才明顯起來。方鎂石水化生成氫氧化鎂時，體積膨脹148%，導致體積安定性不良。方鎂石膨脹的嚴重程度與其含量、晶體尺寸等都有關系。方鎂石晶體小于1μm，含量5%時，只引起輕微膨脹；方鎂石晶體5-7μm，含量3%時，就會嚴重膨脹。1

熟料生產流程熟料作為水泥生產過程中必經的步驟，其生產流程也是非常復雜的，大體分為五個步驟：破碎及預均化、生料制備、生料均化、預熱分解及熟料的燒成。其中，破碎及預均化又包括：破碎和原料預均化。

破碎及預均化水泥生產過程中，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，開采后的粒度較大，硬度較高，因此石灰石的破碎在水泥廠的物料破碎中占有比較重要的地位。

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，盡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(xiàn)象，有得于制得成分均勻的生料，提高配料的準確性。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(xiàn)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(xù)地按一定的方式堆成盡可能多的相互平行、上下重疊和相同厚度的料層。取料時，在垂直于料層的方向，盡可能同時切取所有料層，依次切取，直到取完，即“平鋪直取”。

生料制備生料制備就是石灰石、黏土及校正原料按比例喂入生料磨，磨成生料的過程。新型干法水泥生產線的生料磨多數(shù)是立式磨。

立式磨工作原理：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干，根據(jù)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(tǒng)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(huán)的斗式提升機喂入選粉機，粗顆粒落回磨盤，再次擠壓粉磨。

生料均化新型干法水泥生產過程中，穩(wěn)定入窖生料成分是穩(wěn)定熟料燒成熱工制度的前提，生料均化系統(tǒng)起著穩(wěn)定入窖生料成分的最后一道把關作用。均化原理采用空氣攪拌，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(fā)生大小不同的流化膨脹作用，有的區(qū)域卸料，有的區(qū)域流化，從而使庫內料面產生傾斜，進行徑向混合均化。

預熱分解把生料的預熱和部分分解由預熱器來完成，代替回轉窯部分功能，達到縮短回窯長度，同時使窯內以堆積狀態(tài)進行氣料換熱過程，移到預熱器內在懸浮狀態(tài)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(tǒng)生產效率、降低熟料燒成熱耗的目的。

熟料燒成生料在旋風預熱器中完成預熱和預分解后，下一道工序是進入回轉窯中進行熟料的燒成。

在回轉窯中碳酸鹽進一步的迅速分解并發(fā)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，溶解于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。最后由水泥熟料冷卻機將回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(tǒng)的熱效率和熟料質量。2

本詞條內容貢獻者為:

李勇 - 副教授 - 西南大學