熟料为何需急冷，有何作用？

1、熟料冷却过程及目的熟料烧结过程完成之后，C3S的生成反应结束，熟料从烧成温度开始下降至常温，熔体晶化、凝固，熟料颗粒结构形成，并伴随熟料矿物相变的过程称为熟料的冷却。熟料的冷却是熟料烧中一系列物理化学变化过程之一，冷却的目的在于：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、三次空气，从而降低熟料热耗，提高热利用率。

2、熟料冷却速率对熟料质量的影响熟料冷却的速率影响着熟料的矿物组成、结构以及易磨性。冷却速率不同，所得到的熟料矿物组成与性能也会不同。当熟料缓慢地冷却时，熟料熔体中的离子扩散足以保证固液相间反应充分进行(即平衡冷却)，熟料中的所有成分几乎都形成晶体并促使熟料晶体长大，部分矿物晶体顺利进行相变。当熟料冷却速率很快(即急冷或称淬冷)时，在高温下形成的熟料熔体来不及结晶而冷却成玻璃相，并且因急冷阻止了晶体的长大与相变。

实验研究表明，当以4～5℃/min的缓慢降温速率对熟料冷却时，熟料中的C3A、C4AF呈结晶态，MgO形成晶体尺寸可达60μm的方镁石。如果把含1% 30～6060μm方镁石晶体的水泥与含4%5μm方镁石的水泥分别在压蒸釜中试验，可发现它们呈现的膨胀率相近，即方镁石晶体大小影响水泥的安定性。更为值得注意的是，缓慢冷却条件下，C3S在1250℃以下易分解成C2S和二次游离氧化钙，结果是降低水硬性，当伴随有还原气氛时，上述分解过程加速；而β-C2S也易转化成γ-C2S，最终造成熟料粉化并降低水硬性。

如果以18～20℃/min的急速降温速率对熟料进行冷却，则可以发现上述C3S的分解、C2S的转化、过大的方镁石晶体及全部的C3A和C4AF结晶态不复存在，即急速降温(急冷)优于缓慢冷却(慢冷)。

3、急冷对改善熟料质量的作用

①防止或减少C3S的分解当急速冷却时，温度迅速从烧成温度开始下降并越过C3S的分解温度，使C3S来不及分解而呈介稳状态保存下来，避免或减少了因C3S分解成C2S和二次游离CaO而使水硬性降低的可能性。同时因急冷使C3S晶体细小，从而产生较高的熟料强度。

②避免β-C2S转变成γ-C2S。如前所述，C2S有a、a'、β、γ四种结晶形态，其中高温型的α-C2S要转变成水硬性的β-C2S，并有趋势最终转变成几乎没有水硬性的γ-C2S，造成熟料粉化现象。

当熟料急冷时，可以迅速地越过晶型转变温度使β-C2S来不及转变成γ-C2S而以介稳状态保持下来。同时，由于急冷时玻璃体增多，这些玻璃体包裹住β-C2S晶体使其稳定下来，因而避免或减少了β-C2S转化成γ-C2S，提高了熟料的水硬性，增强了熟料的长期强度。

③改善了水泥安定性急冷可以使熟料液相中的MgO来不及结晶，即使结晶也来不及长大，因此，MgO便凝固于玻璃体中或以细小的晶体析出。凝固于玻璃体中的MgO易于水化，不会影响安定性。即使有少量的细小方镁石结晶体，其水化相对于较大尺寸的方镁石晶体较快，即安定性不良的危害性小，尤其当熟料中MgO含量较高时，急冷可以克服其含量较高带来的不利影响，达到改善水泥安定性的目的。

4、使熟料中C3A晶体减少，提高水泥的抗硫酸盐性能急冷可使C3A来不及结晶而存在于玻璃体中，或结晶细小。研究表明，呈玻璃态的C2A很少会受到硫酸钠或硫酸镁的侵蚀，因此，急冷有利于提高水泥的抗硫酸盐性能。

5、改善熟料易磨性急冷时熟料矿物晶体细小，粉磨时能耗低。急冷使熟料形成较多的玻璃体，这些玻璃体由于种种体积效应在颗粒内部不均衡地发生，造成熟料产生较大的内应力，所以急冷可显著地改善熟料的易磨性。

6、可克服水泥瞬凝或快凝。由于急冷使C3A呈玻璃体存在，通常水泥不易发生瞬凝现象，凝结时间易于控制。

由此可见，熟料的冷却过程对熟料质量、节约能源及生产过程有着重要的作用。生产中，如何使熟料快速冷却和尽可能多地回收余热，一直是水泥熟料生产过程中的一个重要课题，也是研究和发展熟料冷却装置的重要依据。从设备上和操作上设法加速熟料冷却已成为水泥生产中的重要环节。对回转窑而言，主要是利用熟料冷却机如篦式冷却机、单筒冷却机、多筒冷却机或立筒式冷却机、重力式冷却机等对熟料进行强制性冷却，回收余热。

——来源网络，仅供参考。

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