水泥熟料以石灰石和粘土、鐵質原料為主要原料，按適當比例配製成生料，燒至部分或全部熔融，並經冷卻而獲得的半成品。在水泥工業中，最常用的矽酸鹽水泥熟料主要化學成分為氧化鈣、二氧化矽和少量的氧化鋁和氧化鐵。主要礦物組成為矽酸三鈣、矽酸二鈣、鋁酸三鈣和鐵鋁酸四鈣。矽酸鹽水泥熟料加適量石膏共同磨細後，即成矽酸鹽水泥，在英語裡水泥cement有時也寫作caement代指水泥。
智研數據研究中心數據顯示：2011年1-12月，全國水泥熟料的產量達12.8億噸，同比增長15.05 %。其中，窯外分解窯水泥熟料的產量達9.6億噸，占總產量的74.99%。 從各省市的產量來看，2011年1-12月，安徽省水泥熟料的產量達1.08億噸，同比增長9.53 %，占全國總產量的8.43 %。緊隨其後的是四川、廣東和山東，分別占總產量的6.90%、6.65%和6.62 %。
基本介紹
- 中文名：水泥熟料
- 外文名：caement
- 主要由：CaO.SiO2 .Al2O3和Fe2O3組成
- 含量：總和通常都在95%以上
- 組成：生成的多種礦物的集合體
結構,形成,生產設備,製備方法,均化,預熱,燒成,粉磨,
結構
（1) 化學成分
主要由CaO.SiO2 .Al2O3和Fe2O3組成，其含量總和通常都在95%以上。
（2）礦物組成
熟料中CaO.SiO2. Al2O3和Fe2O3不是以單獨的氧化物存在的，而是兩種或兩種以上的氧化物經高溫化學反應生成的多種礦物的集合體，主要有：
矽酸三鈣3CaO.SiO2 矽酸二鈣 2CaO.SiO2
鋁酸三鈣 3CaO. Al2O3
鐵鋁酸四鈣 4CaO.Al2O3.Fe2O3
通常熟料中矽酸三鈣和矽酸二鈣含量約占75%左右，鋁酸三鈣和鐵鋁酸四鈣的理論含量約占22%左右。
形成
水泥熟料的形成過程
1、水分蒸發：
自由水分隨物料溫度而逐漸蒸發，當溫度升高至100～150℃時，生料中自由水分全部被排除。
濕法生產中，料漿可達32～40%，故此乾燥過程對產量、質量及熱耗影響極大。
2、粘土質原料脫水：
生料溫度升至450℃時，高嶺土脫去化學結合水。
在900°～950℃時，無定形物質又轉變為晶體，同時放出熱量。
3、碳酸鹽分解：
碳酸鈣與碳酸鎂在600℃都開始分解，碳酸鎂在750℃時分解即劇烈進行，而碳酸鈣約在900℃時才快速分解。
MgCO3=MgO+CO2
CaCO3=CaO+CO2
4、固相反應：
水泥熟料中的主要礦物在800～1300℃時可以由固相物質相互反應而生成。
800～900℃時,CaO與Al2O3、Fe2O3反應，生成CA、CF；
900～1100℃時, 生成C12A7、C2F、C2S；
1100～1300℃時, 生成C3A、C4AF。
以上反應進行時放出一定熱量，物料本身溫度上升很快。
5、矽酸三鈣（C3S）的形成和燒成反應：
熟料燒成後，溫度開始下降，C3S形成速度減慢直至液相凝固。
6、熟料的冷卻過程：
在冷卻過程中，將有部分熔劑礦物形成晶體析出，另一部分來不及析晶而呈玻璃態存在。
C3S在1250℃時容易分解，所以要求在1300℃以下熟料要快冷，使C3S來不及分解，越過1250℃以後，C3S就比較穩定了。
C2S在<500℃時，由β－C2S轉變為γ－C2S，密度減少而使體積增大10%左右，從而使熟料塊變成粉末狀。粉化後的γ－C2S與水反應時，幾乎沒有水硬性，因此在<500℃溫度段時應急冷，使其來不及轉化。
除此之外，熟料快冷還有以下優點：
1）防止C3S晶體長大或熟料礦物完全變成晶體。晶體粗大的C3S將使熟料強度下降，礦物完全晶化使熟料難磨。
2）使MgO凝結於玻璃體中或以細小晶體析出，能加快MgO的水化速度，改善安定性。
3）使C3A晶體減少，避免快凝現象，且有利於提高抗硫酸鹽性能。
4）使熟料塊內部產生應力，增大了熟料的易磨性。
在熟料冷卻過程中，可部分回收熟料帶出窯的熱量，從而降低熱耗。
熟料形成過程是複雜的，各個過程之間互相影響、互相聯繫而又互相交叉。
生產設備
電動機通過減速裝置帶動磨盤轉動，物料通過鎖風餵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，粉碎後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乾，根據氣流速度的不同，部分物料被氣流帶到高效選粉機內，粗粉經分離後返回到磨盤上，重新粉磨；細粉則隨氣流出磨，在系統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，溢出磨盤後被外循環的斗式提升機餵入選粉機，粗顆粒落回磨盤，再次擠壓粉磨。
1、篦冷機（冷卻機的一種）
2、烘乾機
3、破碎機
4、球磨機
5、冷卻機
製備方法
水泥生產過程中，每生產1噸矽酸鹽水泥至少要粉磨3噸物料（包括各種原料、燃料、熟料、混合料、石膏），據統計，乾法水泥生產線粉磨作業需要消耗的動力約占全廠動力的60%以上，其中生料粉磨占30%以上，煤磨占約3%，水泥粉磨約占40%。因此，合理選擇粉磨設備和工藝流程，最佳化工藝參數，正確操作，控制作業制度，對保證產品質量、降低能耗具有重大意義。
（1）破碎
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，開採後的粒度較大，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，儘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。物料破碎後，可減少在運輸和貯存過程中不同粒度物料的分離現象，有得於製得成分均勻的生料，提高配料的準確性。
（2）原料預均化
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地按一定的方式堆成儘可能多的相互平行、上下重疊和相同厚度的料層。取料時，在垂直於料層的方向，儘可能同時切取所有料層，依次切取，直到取完，即“平鋪直取”。
特點
（1）均化原料成分，減少質量波動，以利於生產質量更高的熟料，並穩定燒成系統的生產。
（2）擴大礦山資源的利用，提高開採效率，最大限度擴大礦山的覆蓋物和夾層，在礦山開採的過程中不出或少出廢石。
（3）可以放寬礦山開採的質量和控要求，降低礦山的開採成本。
（4）對黏濕物料適應性強。
（5）為工廠提供長期穩定的原料，也可以在堆場內對不同組分的原料進行配料，使其成為預配料堆場，為穩定生產和提高設備運轉率創造條件。
（6）自動化程度高。
均化
新型乾法水泥生產過程中，穩定入窖生料成分是穩定熟料燒成熱工制度的前提，生料均化系統起著穩定入窖生料成分的最後一道把關作用。
均化原理
採用空氣攪拌，重力作用，產生“漏斗效應”，使生料粉在向下卸落時，儘量切割多層料面，充分混合。利用不同的流化空氣，使庫內平行料面發生大小不同的流化膨脹作用，有的區域卸料，有的區域流化，從而使庫內料面產生傾斜，進行徑向混合均化。
預熱
過程
把生料的預熱和部分分解由預熱器來完成，代替迴轉窯部分功能，達到縮短回窯長度，同時使窯內以堆積狀態進行氣料換熱過程，移到預熱器內在懸浮狀態下進行，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，達到提高窯系統生產效率、降低熟料燒成熱耗的目的。
工作原理
預熱器的主要功能是充分利用迴轉窯和分解爐排出的廢氣餘熱加熱生料，使生料預熱及部分碳酸鹽分解。為了最大限度提高氣固間的換熱效率，實現整個煅燒系統的優質、高產、低消耗，必需具備氣固分散均勻、換熱迅速和高效分離三個功能。 （1）物料分散 換熱80%在入口管道內進行的。餵入預熱器管道中的生料，在與高速上升氣流的衝擊下，物料折轉向上隨氣流運動，同時被分散。 （2）氣固分離 當氣流攜帶料粉進入旋風筒後，被迫在旋風筒筒體與內筒（排氣管）之間的環狀空間內做旋轉流動，並且一邊旋轉一邊向下運動，由筒體到錐體，一直可以延伸到錐體的端部，然後轉而向上旋轉上升，由排氣管排出。 （3）預分解 預分解技術的出現是水泥煅燒工藝的一次技術飛躍。它是在預熱器和迴轉窯之間增設分解爐和利用窯尾上升煙道，設燃料噴入裝置，使燃料燃燒的放熱過程與生料的碳酸鹽分解的吸熱過程，在分解爐內以懸浮態或流化態下迅速進行，使入窯生料的分解率提高到90%以上。將原來在迴轉窯內進行的碳酸鹽分解任務，移到分解爐內進行；燃料大部分從分解爐內加入，少部分由窯頭加入，減輕了窯內煅燒帶的熱負荷，延長了襯料壽命，有利於生產大型化；由於燃料與生料混合均勻，燃料燃燒熱及時傳遞給物料，使燃燒、換熱及碳酸鹽分解過程得到最佳化。因而具有優質、高效、低耗等一系列優良性能及特點。
