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下一道工序是进入回转窑中进行熟料的烧成。生料在旋风预热器中完成预热和预分解后。生成水泥熟料中的等矿物。随着物料温度升高近时，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。等矿物会变成液相，溶解于液相中的和 进行反应生成大量 熟料）熟料烧成后，同时回收高温熟料的显热，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。提高系统的热效率和熟料质量。

回转窑内物料分布不均匀的现象称为“偏析”，主要指的是物料粒度分布不均匀。由于偏析可能带来颗粒之间受热效果的差异，受热几率大的可能产生过热，受热几率小的可能产生生烧，从而影响煅烧质量。实验研究表明，回转窑内物料颗粒运动的轨迹为：物料颗粒从物料表面层向下运动，进入下面的提升层，其运动停止点因物料粒度不同而不同。各颗粒的运动轨迹是以回转窑轴线为中心的同心圆，由于颗粒状物料运动过程中的自行筛分作用，大颗粒集中在表面层。大颗粒流动性较好，在斜面上流动速度大，形成了大颗粒停止点在下部，较小颗粒停止在上部，即形成了横断面上物料颗粒分布的不均匀性，大颗粒集中于表面，小颗粒集中于物料层中心。由此看来回转窑所用原料的粒度直径比愈小愈好，必要时应采取分级人窑的操作工艺。