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，並且加入新鮮、未燒的黏土粉以便在未乾時增加粘度、減少收縮量和燒制時增加硬度，還可以創造有趣的表面肌理效果。還用於坩堝和其他產品的製造中，以使能耐極度的高溫。

基本介紹

• 中文名：熟料
• 外文名：clinker
• 材料：富礦粉
• 分類：煅燒後的熔塊
• 類別：半成品

簡介

概述

熟料是矽酸鹽工業中粘土或其他原料經粉碎混合成配合料，再經高溫煅燒後粉碎成一定顆粒組成的粉料。用於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，並可減少坯體在乾燥和燒成時的收縮。水泥原料經粉磨成生料。煅燒後的熔塊也稱熟料。

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)窯型和規格；(6)生料的易燒性。

熟料粉化

熟料粉化主要是由於C₂S在低於500℃時發生晶型轉變所致。粉化後的熟料一般呈黃色，也有呈青灰色或白色的粉狀。粉化後的熟料強度很低，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；熟料出窯後儘快冷卻，冷卻機用風要合理

水泥熟料

平時講水泥熟料指矽酸鹽水泥熟料，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的原料按適當的比例磨成細粉燒成部分熔融狀態，所得以矽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矽酸鹽水泥，它是由矽酸鹽熟料、適當石膏及少量石灰石或粒化礦渣磨細製成的水硬性膠凝材料，分矽酸鹽水泥與普通矽酸鹽水泥，區別它以混合材加入量進行區分。

舉例

矽酸鹽水泥熟料的礦物組成

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

矽酸二鈣 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)、合鹼礦物以及玻璃體等。

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

矽酸三鈣的化學性質

加水調和後，凝結時間正常，水化較快，粒徑為40-45μm的矽酸三鈣顆粒加水後28天，可以水化70%左右。強度發展比較快，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。

矽酸二鈣的化學性質

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天以後強度仍能較快增長，一年後可接近C₃S。它的水化熱低，體積乾縮性小，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、含鹼化合物、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天內就大部分發揮出來，早期強度較高，但絕對值不高，以後幾乎不再增長，甚至倒縮。乾縮變形大，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，僅次於C₃A。與C₃A不同的是它的後期強度也較高，類似C₂S。抗衝擊，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緻密，水化很慢，通常在加水3d以後反應比較明顯。 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以後強度倒縮，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、晶體尺寸等都有關係。方鎂石晶體小於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。

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複雜的，大體分為五個步驟：破碎及預均化、生料製備、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。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”。

生料製備

生料製備就是石灰石、黏土及校正原料按比例餵入生料磨，磨成生料的過程。新型乾法水泥生產線的生料磨多數是立式磨。

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。

生料均化

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。

預熱分解

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。

熟料燒成

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

在迴轉窯中碳酸鹽進一步的迅速分解並發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，溶解於液相中的和進行反應生成大量 （熟料）。熟料燒成後，溫度開始降低。最後由水泥熟料冷卻機將迴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，提高系統的熱效率和熟料質量。