[科普中国]-熟料

熟料是指黏土、预烧过的陶瓷材料如陶瓷粉末、砖粉或预烧过的黏土。一般还在成型材料配方中加入石膏以增加强度，并且加入新鲜、未烧的黏土粉以便在未干时增加粘度、减少收缩量和烧制时增加硬度，还可以创造有趣的表面肌理效果。还用于坩埚和其他产品的制造中，以使能耐极度的高温。

简介概述熟料是硅酸盐工业中粘土或其他原料经粉碎混合成配合料，再经高温煅烧后粉碎成一定颗粒组成的粉料。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，并可减少坯体在干燥和烧成时的收缩。水泥原料经粉磨成生料。煅烧后的熔块也称熟料。

熟料中会影响水泥的安定性的物相：（1）熟料中游离氧化钙过多；（2）熟料中所含的游离氧化镁过多或掺入石膏过多。

熟料矿物组成的选择：(1)水泥品种和强度等级；(2)原料品质；(3)燃料品质；(4)生料成分的均匀性；(5)窑型和规格；(6)生料的易烧性。

熟料粉化熟料粉化主要是由于C2S在低于500℃时发生晶型转变所致。粉化后的熟料一般呈黄色，也有呈青灰色或白色的粉状。粉化后的熟料强度很低，甚至没有强度，所以粉化的结果会造成熟料质量的严重下降。
避免措施：

配料适当；煅烧时合理用风，及时减少粉煤用量，保证正常煅烧；熟料出窑后尽快冷却，冷却机用风要合理

水泥熟料平时讲水泥熟料指硅酸盐水泥熟料，即国际上的波特兰水泥熟料简称水泥熟料，它是由含CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3的原料按适当的比例磨成细粉烧成部分熔融状态，所得以硅酸钙为主要矿物成分的水硬性胶凝物质。

而平时说的水泥就指硅酸盐水泥，它是由硅酸盐熟料、适当石膏及少量石灰石或粒化矿渣磨细制成的水硬性胶凝材料，分硅酸盐水泥与普通硅酸盐水泥，区别它以混合材加入量进行区分。

举例硅酸盐水泥熟料的矿物组成

硅酸三钙 3CaO·SiO2，可简写为C3S，50%左右，有时高达60%以上；

硅酸二钙 2CaO·SiO2，可简写为C2S，20-33%；

铝酸三钙 3CaO·Al2O3：可简写为C3A，7-15%；

铁相固溶体：常以铁铝酸四钙4CaO· Al2O3· Fe2O3代替，可简写为C4AF，10-18%。

另外，还有少量的游离氧化钙(f-CaO)、方镁石(结晶氧化镁f-MgO)、合碱矿物以及玻璃体等。

使用萤石或萤石、石膏复合做矿化剂的硅酸盐水泥熟料中，还有氟铝酸钙（C11A7·CaF2）、硫铝酸盐矿物等。

硅酸三钙的化学性质

加水调和后，凝结时间正常，水化较快，粒径为40-45μm的硅酸三钙颗粒加水后28天，可以水化70%左右。强度发展比较快，早期强度高，强度增进率较大，28天强度可以达到一年强度的70-80%，四种熟料矿物中强度最高。水化热较高，抗水性较差。

硅酸二钙的化学性质

C2S与水作用时，水化速度较慢，至28天龄期仅水化20%左右，凝结硬化缓慢，早期强度较低，28天以后强度仍能较快增长，一年后可接近C3S。它的水化热低，体积干缩性小，抗水性和抗硫酸盐浸蚀能力较强。

中间相**:**填充在阿利特、贝利特之间的物质通称为中间相，它包括铝酸盐、铁酸盐、组成不定的玻璃体、含碱化合物、游离氧化钙及方镁石等。

**铝酸三钙的化学性能：**铝酸三钙水化迅速，放热多，凝结硬化很快，如不加石膏等缓凝剂，易使水泥急凝。铝酸三钙硬化也很快，水化3天内就大部分发挥出来，早期强度较高，但绝对值不高，以后几乎不再增长，甚至倒缩。干缩变形大，抗硫酸盐浸蚀性能差。

铁相固溶体：C4AF水化硬化速度较快，因而早期强度较高，仅次于C3A。与C3A不同的是它的后期强度也较高，类似C2S。抗冲击，抗硫酸盐浸蚀能力强，水化热较铝酸三钙低。

**游离氧化钙性能：**过烧的游离氧化钙结构比较致密，水化很慢，通常在加水3d以后反应比较明显。 2游离氧化钙水化生成氢氧化钙时，体积膨胀97.9%。3 随着游离氧化钙含量的增加，试体抗拉、抗折强度降低，3d以后强度倒缩，严重时甚至引起安定性不良。

方镁石的水化比游离氧化钙更为缓慢，要几个月甚至几年才明显起来。方镁石水化生成氢氧化镁时，体积膨胀148%，导致体积安定性不良。方镁石膨胀的严重程度与其含量、晶体尺寸等都有关系。方镁石晶体小于1μm，含量5%时，只引起轻微膨胀；方镁石晶体5-7μm，含量3%时，就会严重膨胀。1

熟料生产流程熟料作为水泥生产过程中必经的步骤，其生产流程也是非常复杂的，大体分为五个步骤：破碎及预均化、生料制备、生料均化、预热分解及熟料的烧成。其中，破碎及预均化又包括：破碎和原料预均化。

破碎及预均化水泥生产过程中，大部分原料要进行破碎，如石灰石、黏土、铁矿石及煤等。石灰石是生产水泥用量最大的原料，开采后的粒度较大，硬度较高，因此石灰石的破碎在水泥厂的物料破碎中占有比较重要的地位。

破碎过程要比粉磨过程经济而方便，合理选用破碎设备和和粉磨设备非常重要。在物料进入粉磨设备之前，尽可能将大块物料破碎至细小、均匀的粒度，以减轻粉磨设备的负荷，提高黂机的产量。物料破碎后，可减少在运输和贮存过程中不同粒度物料的分离现象，有得于制得成分均匀的生料，提高配料的准确性。预均化技术就是在原料的存、取过程中，运用科学的堆取料技术，实现原料的初步均化，使原料堆场同时具备贮存与均化的功能。原料预均化的基本原理就是在物料堆放时，由堆料机把进来的原料连续地按一定的方式堆成尽可能多的相互平行、上下重叠和相同厚度的料层。取料时，在垂直于料层的方向，尽可能同时切取所有料层，依次切取，直到取完，即“平铺直取”。

生料制备生料制备就是石灰石、黏土及校正原料按比例喂入生料磨，磨成生料的过程。新型干法水泥生产线的生料磨多数是立式磨。

立式磨工作原理：电动机通过减速装置带动磨盘转动，物料通过锁风喂料装置经下料溜子落到磨盘中央，在离心力的作用下被甩向磨盘边缘交受到磨辊的辗压粉磨，粉碎后的物料从磨盘的边缘溢出，被来自喷嘴高速向上的热气流带起烘干，根据气流速度的不同，部分物料被气流带到高效选粉机内，粗粉经分离后返回到磨盘上，重新粉磨；细粉则随气流出磨，在系统收尘装置中收集下来，即为产品。没有被热气流带起的粗颗粒物料，溢出磨盘后被外循环的斗式提升机喂入选粉机，粗颗粒落回磨盘，再次挤压粉磨。

生料均化新型干法水泥生产过程中，稳定入窖生料成分是稳定熟料烧成热工制度的前提，生料均化系统起着稳定入窖生料成分的最后一道把关作用。均化原理采用空气搅拌，重力作用，产生“漏斗效应”，使生料粉在向下卸落时，尽量切割多层料面，充分混合。利用不同的流化空气，使库内平行料面发生大小不同的流化膨胀作用，有的区域卸料，有的区域流化，从而使库内料面产生倾斜，进行径向混合均化。

预热分解把生料的预热和部分分解由预热器来完成，代替回转窑部分功能，达到缩短回窑长度，同时使窑内以堆积状态进行气料换热过程，移到预热器内在悬浮状态下进行，使生料能够同窑内排出的炽热气体充分混合，增大了气料接触面积，传热速度快，热交换效率高，达到提高窑系统生产效率、降低熟料烧成热耗的目的。

熟料烧成生料在旋风预热器中完成预热和预分解后，下一道工序是进入回转窑中进行熟料的烧成。

在回转窑中碳酸盐进一步的迅速分解并发生一系列的固相反应，生成水泥熟料中的矿物。随着物料温度升高近时矿物会变成液相，溶解于液相中的和进行反应生成大量 （熟料）。熟料烧成后，温度开始降低。最后由水泥熟料冷却机将回转窑卸出的高温熟料冷却到下游输送、贮存库和水泥磨所能承受的温度，同时回收高温熟料的显热，提高系统的热效率和熟料质量。2

本词条内容贡献者为:

李勇 - 副教授 - 西南大学