水泥生產(chǎn)方法主要設(shè)備

1、水泥生產(chǎn)方法及主要設(shè)備03-05-07一、硅酸鹽水泥熟料1.熟料定義硅酸鹽水泥熟料按中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)的定義為：“以適當(dāng)成分的生料燒至部分熔融，所得以硅酸鈣為主要成分的產(chǎn)物”。按歐洲試行標(biāo)準(zhǔn)的定義為：“波特蘭水泥熟料是一種水硬性材料，以重量計(jì)至少2/3是由硅酸鈣（C3S和C2S）組成，其余為氧化鋁（A1203），氧化鐵（FC2O3）和其它氧化物。Ca（ySiO。重量比應(yīng)不小于2.0。氧化鎂（MgO）以重量計(jì)不應(yīng)超過(guò)5%。波特蘭水泥熟料是由精確配定的混合原料（生料粉，料泥或生料漿）經(jīng)至少燧燒至燒結(jié)而制成的，混合原料含有CaOSiO2,A12O3和少量其它物質(zhì)。生料粉，料泥或生料漿必須細(xì)磨，充分混合，因而是

2、均勻的”。由以上的定義中可以看出歐洲標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的比較明確，對(duì)熟料的礦物組成（如硅酸鹽礦物）和化學(xué)組成（如Ca（ySiO重量比）都給予數(shù)量上的限定，對(duì)生料的制備質(zhì)量也提出了細(xì)磨和混合均勻的要求。這些對(duì)新品種開發(fā)和提高水泥及混凝土質(zhì)量是很重要的。熟料礦物組成硅酸鹽水泥熟料主要由4種結(jié)晶礦物組成，即阿利特，貝利特，鋁酸鹽和鐵鋁酸鹽，它們緊密地交織在一起，另外還有少量游離石灰，方鎂石，玻璃體和孔隙。阿利特（Alite）主要由硅酸三鈣組成，分子式為3CaOSiO2,簡(jiǎn)寫C3S因?yàn)槭炝现胁淮嬖诩兊腃3S,其中都固溶有MgOAl2O3,Fe2O3TiO2以及V12QNa2O等金屬氧化物，所以在準(zhǔn)確叫法稱為阿利

3、特礦物，簡(jiǎn)稱A礦，C3S水化速度快，早期強(qiáng)度和后期強(qiáng)度都高，是硅酸鹽水泥熟料尤其高活性熟料的主要礦物，含量一般在40%80%,我國(guó)最高在67%左右，國(guó)外可達(dá)85%。貝利特（Belite）主要由硅酸二鈣組成，分子式為2CaOSiO2,簡(jiǎn)寫為C2S因?yàn)槭炝现胁豢赡苡屑兊腃2S,其中多固溶有Al2O3,Fe2O3MgOV12QNa2QTiO2,P2O5等雜質(zhì)，所以稱為貝利特礦物，簡(jiǎn)稱B礦。C2S水化速度慢、早期強(qiáng)度低，長(zhǎng)期強(qiáng)度能達(dá)到與C3S相同的水平。C2S有4種晶型，在2130C下燒至熔融為a型，1420C為a型，溫度降至675C轉(zhuǎn)變?yōu)?型，降到300400C轉(zhuǎn)變?yōu)閂型。強(qiáng)度以a型最高，以后隨溫度

4、降低和晶型轉(zhuǎn)變而降低，到v型幾乎沒有強(qiáng)度，體積膨脹10%,造成熟料粉化。在水泥熟料中主要是3型C2一般通過(guò)其他離子侵入和快速冷卻能使3型C2S穩(wěn)定不再轉(zhuǎn)變?yōu)閂型C2SC2S含量一般在0%30%之間，我國(guó)高的在35%左右。鋁酸鹽純的鋁酸鹽相為鋁酸三鈣，即3CaOAl2O,簡(jiǎn)寫為C3A在熟料中C3A也含有Al2O,Na2O等氧化物。C3A水化速度極快，為抑制其水化速度調(diào)節(jié)凝結(jié)時(shí)間要加入一定量的硫酸鹽（如石膏），C3A本身強(qiáng)度不高，但因其水化快和水化熱高，能與阿利特和貝利特一起提高一些水泥早期強(qiáng)度。CaA含量一般6%13%，我國(guó)偏低一些，4%11%,國(guó)外一般偏高，個(gè)別情況高達(dá)15%。鐵鋁酸鹽又稱鐵酸

5、鹽相，它沒有固定的化學(xué)組成，是晶體混合系列中的一環(huán)，理論上可達(dá)到C2A和C2F,所以常常稱為鐵鋁酸四鈣，簡(jiǎn)寫為C4AF,然而C2A并不存在。這一晶體混合系列為C2AC6A2FC4AC6AC2F,視氧化鐵和氧化鋁含量的不同，混合晶體可偏向鐵多的一面或鋁多的一面，在水泥熟料中系數(shù)情況下是相當(dāng)于C4AF的組成，也可寫成C2（AF）。鐵鋁酸鹽相中也固溶一些其他離子，它對(duì)水泥顏色起很大的決定作用，純的C4AF為褐色，含MgO后為深灰綠色。C4AF的反應(yīng)活性很低，對(duì)水泥性能作用不大。C4AF含量一般為4%15%，中國(guó)偏高一些，高的在18%左右，低的約8%。游離石灰水泥熟料中未與酸性氧化物化合的氧化鈣，常寫

6、成fCaO,一般含量都在2%以下。游離石灰是不希望存在的，它的出現(xiàn)有以下幾個(gè)原因：生料制備不好，有過(guò)粗的顆粒或混合不均勻；燧燒溫度不夠，未能同其他氧化物化合；冷卻速度過(guò)慢，部分C3S分解成C2S和fCaO;配料不當(dāng)氧化鈣含量過(guò)高。游離石灰過(guò)高會(huì)使砂漿和混凝土發(fā)生膨脹，造成安定性不良。游離氧化鎂或方鎂石在氧化鎂含量高的熟料中可能含有游離的氧化鎂，一般只寫成MgOMgO2%2.5%能固溶到熟料的其它相中，水泥標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定MgC含量不得超過(guò)5%,所以熟料中最高能有2.5%3.0%的MgO固溶在其它相中的方鎂石量取決于熟料的化學(xué)成分和生產(chǎn)工藝，這部分沒有什么危害。游離的方鎂石如含量過(guò)高會(huì)產(chǎn)生膨脹，又常在

7、一年以后發(fā)生，造成混凝土損壞。方鎂石如結(jié)晶細(xì)小和分散均勻，膨脹作用也小，粗大的結(jié)晶和呈窩狀存在危害較大，游離石灰也是這樣。除此之外熟料中在個(gè)別情況下也還可能存在極少量的硫酸堿和玻璃體。熟料化學(xué)組成及率值為了能夠燧燒出所需礦物組成的熟料，首先要配制出具有一定化學(xué)成分的生料，生料去掉燒失量后的化學(xué)成分即熟料化學(xué)成分一般范圍列于表7。表7熟料化學(xué)成分范圍（重量）在調(diào)配原料時(shí)要通過(guò)各種氧化物的比例關(guān)系進(jìn)行控制，這些比例關(guān)系又稱率值，常用的率值有以下幾種：（1）石灰飽和系數(shù)KH在熟料中石灰完全飽和是指全部SiO2都形成C3全部Fe2O3都形成C4AF剩余的A12O3,都形成C3A石灰飽和系數(shù)是指熟料中實(shí)

8、際的Cag量與理論上達(dá)到完全飽和時(shí)的CaO含量之比。在中國(guó)使用前蘇聯(lián)的金德公式計(jì)算，用生成C4AF和C3A和CaSO猖剩余的CaO量與SiO2全部生成C3所需要的CaO量之比KH=如fCaO過(guò)高上式中還應(yīng)考慮扣除iCaO，尤其在我國(guó)的立窯生產(chǎn)中要計(jì)算扣除fCaO后的KH值KH=目前我國(guó)熟料的KH值在0.82-0.96之間。在國(guó)外石灰飽和系數(shù)的計(jì)算為：也還有用石灰標(biāo)準(zhǔn)系數(shù)KST（德國(guó)）和石灰飽和率CSF（英國(guó)）兩種表示法，即KST=LSF=硅酸率SM硅酸率是SiO2與A12O3和Fe2O3之和的比值，它表示熟料在燒結(jié)時(shí)（在燒成帶內(nèi)）固相與流相的比例。因?yàn)镾iO2在燒結(jié)溫度下絕大部分都在固相阿利特

9、和貝利特相中，而氧化鋁和氧化鐵則存在液相中。目前，我國(guó)水泥熟料的硅酸率在1.62.8之間，國(guó)外在1.93.2之間。SM=鋁氧率IM鋁氧率也稱鐵率是氧化鋁與氧化鐵的比，在燒結(jié)溫度下這兩種氧化物幾乎全部進(jìn)入液相。IM主要表示液相的特性，若提高氧化鐵含量，IM值減小，液相粘度下降，若IM值0.638，熟料中不生成C3A這種水泥具有較高的抗硫酸鹽性能。我國(guó)水泥熟料的IM值目前在0.90-2.00之間（特種水泥除外）。國(guó)外在1.52.5之間。水硬系數(shù)HM水硬系數(shù)是氧化鈣與酸性氧化物SiO2,A12O3和Fe2O3之比。HMW水泥強(qiáng)度特別是早期強(qiáng)度高，水化熱高，抗化學(xué)侵蝕性下降，HMH般在1.72.3之間

10、，低于1.7水泥強(qiáng)度太低，高于2.4大部分安定性不好，一般以2.0左右為好。水硬系數(shù)目前只有少數(shù)國(guó)家如日本等仍在使用，多數(shù)國(guó)家主要使用硅酸率和鋁氧率，水硬系數(shù)僅作為補(bǔ)充或不用。HM=二、硅酸鹽水泥的主要原料生產(chǎn)硅酸鹽水泥首先要燧燒出硅酸鹽水泥熟料，然后再用熟料磨制成水泥，所以硅酸鹽水泥的原料應(yīng)分為燧燒熟料所需的原料和磨制水泥所需的原料。1. 生產(chǎn)熟料用的原料最理想的原料是具有水泥熟料要求化學(xué)成分的天然巖石，并有足夠的儲(chǔ)量，均勻的特性和便利的開采條件。這種情況很少見，美國(guó)相對(duì)多一些，歐洲也有個(gè)別水泥廠現(xiàn)在仍用一種原料生產(chǎn)水泥熟料。大多數(shù)情況是用石灰石質(zhì)原料和粘土質(zhì)原料進(jìn)行混合，必要時(shí)加入少量硅質(zhì)

11、或鐵質(zhì)校正原料，調(diào)整混合生料的化學(xué)成分。水泥生料中碳酸鈣CaCO3勺含量在72-80%之間，按CaCO3量多少，可將原料排列如下：純石灰石CaCO-量95%泥灰?guī)r質(zhì)石灰石CaCO-量85%95%石灰質(zhì)泥灰?guī)rCaCO臨量？0%85%泥灰?guī)rCaCO-量30%70%粘土質(zhì)泥灰?guī)rCaCO臨量15%30%泥灰?guī)r質(zhì)粘土CaCO-量5%15%粘土CaCO-量5%純石灰石，泥灰?guī)r質(zhì)石灰石和石灰質(zhì)泥灰?guī)r用以引入ClCaCO3粘土、泥灰?guī)r質(zhì)粘土和粘土質(zhì)泥灰?guī)r用以引入SiO2,AI2O3和Fe2O3配料時(shí)最好選用與熟料化學(xué)成分相接近的原料，如石灰質(zhì)泥灰?guī)r，因?yàn)樗鸦烊胍恍┱惩临|(zhì)組分，結(jié)晶細(xì)小，分布均勻，易燒性好。最

12、不利的是用純的石灰石和純的粘土混合配料，易燒性不好。為了調(diào)整生料化學(xué)成分，有的還加入少量砂巖，硫鐵礦渣、鐵礦等作為校正原料。除天然原料外還可以使用工業(yè)廢渣，如高爐礦渣、煤砰石、粉煤灰、金屬尾礦等作為粘土質(zhì)原料，今后的發(fā)展趨勢(shì)也是盡可能利用泥灰?guī)r類天然原料和工業(yè)廢渣作主要原料，高質(zhì)量的石灰石作為校正原料來(lái)生產(chǎn)水泥熟料。生產(chǎn)熟料所用的燃料，從今天的技術(shù)水平來(lái)看不受什么限制，氣體、液體、固體燃料，可燃性廢料都可以使用，僅立窯上受工藝條件限制只能燒固體燃料，并以無(wú)煙煤、焦炭之類含揮發(fā)分低的燃料為好，回轉(zhuǎn)窯則煙煤，無(wú)煙煤以及各種可燃性廢料都可以使用。生產(chǎn)水泥的原料硅酸鹽水泥自然是由硅酸鹽水泥熟料加入適量

13、石膏共同磨細(xì)而成，有些品種允許加入一定量的混合材。然而今天在歐洲水泥試行標(biāo)準(zhǔn)中則將我國(guó)所稱的混合材也作為水泥的組分，在水泥含量6%的為主要組分，5%的為次要組分或填充料，即水泥的組成應(yīng)為主要組分，次要組分，石膏和外加劑。因?yàn)檫@些組分材料不論是熟料、石膏，還是礦渣、粉煤灰甚至窯灰都對(duì)水泥性能的發(fā)揮起一定作用，都是為獲得優(yōu)質(zhì)混凝土所不可缺少的材料，所以在標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)這些材料的質(zhì)量也都提出了相應(yīng)的要求，這里只就幾種主要材料作些介紹。(1) 硅酸鹽水泥熟料熟料定義前已有介紹，這里不再重復(fù)，中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)調(diào)了要用適當(dāng)成分的生料和燒至部分熔融，以及要以硅酸鈣為主要成分。歐洲試行標(biāo)準(zhǔn)除此之外還要求硅酸鈣(C3S+C

14、2S沽量應(yīng)2/3,Ca(YSiO2重量比2.0,并對(duì)生料制備也提出一些原則要求，這些對(duì)保證混凝土質(zhì)量很有益處，尤其目前對(duì)提高我國(guó)水泥實(shí)物質(zhì)量很有參考價(jià)值。其他對(duì)如鋁酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥、氟鋁酸鹽水泥和鐵鋁酸鹽水泥的熟料也都有相應(yīng)質(zhì)量要求。(2) 混合材在我國(guó)將水泥中除熟料和石膏以外的組分都稱為混合材，它是為改善水泥性能，調(diào)節(jié)水泥標(biāo)號(hào)的礦物質(zhì)材料。常用的混合材有?；郀t礦渣，粉煤灰，火山灰質(zhì)混合材，石灰石，?；姞t磷渣，冶金工業(yè)的各種熔渣?；鹕交屹|(zhì)混合材分為兩大類，1類是天然的，如火山灰、凝灰?guī)r、浮石、沸石巖、硅藻土和硅藻石。另1類是人工的，如煤砰石、燒頁(yè)巖、燒粘土、煤渣、硅質(zhì)渣。對(duì)這些材料都

15、有一定的質(zhì)量要求和摻加量限定，今后的發(fā)展趨勢(shì)是加大工業(yè)廢渣的摻加量，減少熟料使用量，為保護(hù)環(huán)境多做貢獻(xiàn)，但是，也有一個(gè)前提，即不能過(guò)份影響水泥及混凝土質(zhì)量，不能產(chǎn)生二次污染，也不能太大地影響生產(chǎn)過(guò)程，每使用一種新的廢渣都必須做水泥性能及混凝土性能和耐久性試驗(yàn)，有關(guān)環(huán)保及安全方面的檢測(cè)，取得有關(guān)部門的許可方可正式使用。石膏石膏又稱緩凝劑，是調(diào)節(jié)水泥凝結(jié)時(shí)間用的，常用的為天然石膏礦，主要成分為二水硫酸鈣CaSO42H2Q或者天然硬石膏，主要成分為無(wú)水硫酸鈣CaSO4另外也有半水石膏CaSO41/2H2O，它們的混合物，或工業(yè)副產(chǎn)石膏，如陶瓷工業(yè)的石膏模，煙氣脫硫石膏等。石膏的用量約為5%左右，一般

16、控制水泥中的SO量不超過(guò)3.5%。外加劑水泥中允許加入不超過(guò)水泥重量1%的外加劑，主要是助磨劑。這些外加劑不應(yīng)損害對(duì)鋼筋的保護(hù)性能，以及水泥和混凝土的其他有關(guān)性能，所以水泥中的外加劑應(yīng)慎重使用，以加在混凝土中為好，以免與混凝土的外加劑相抵觸。(3) 超細(xì)摻加料1. 自90年代以來(lái)興起的超細(xì)粉摻加料能顯著提高水泥混凝土的強(qiáng)度和改善其他有關(guān)施工性能和物理性能。水泥中常用的是硅灰，它的細(xì)度是水泥細(xì)度的50100倍。近來(lái)又發(fā)展使用磨細(xì)礦渣以及磨細(xì)熟料，磨細(xì)程度一種是超細(xì)磨，比面積磨到9000或10000cm2/g以上到20000cmg,平均粒徑136m另一種是在9000cmg以下，有的在5000cm2

17、/g左右，或40005000cm2/g之間，后一種當(dāng)然算不上超細(xì)磨了，現(xiàn)在的研究得出，加入這些微細(xì)粉能明顯提高水泥及混凝土強(qiáng)度，尤其是早期強(qiáng)度，并能改善水泥砂漿的可加工性，提高混凝土的密實(shí)性、抗?jié)B性、抗蝕性、耐久性，這種微細(xì)粉可以加到水泥中也可以在施工時(shí)加到混凝土中，我國(guó)目前比較重視的是用磨細(xì)礦渣摻到水泥中，改善水泥性三、水泥生產(chǎn)工藝熟料形成過(guò)程硅酸鹽水泥熟料是由石灰石組分和粘土組分經(jīng)高溫燧燒相互化合而成的，其主要反應(yīng)過(guò)程如下20150。C一烘干原料帶入的附著水分，濕法生產(chǎn)在這一段消耗了大量熱量。150-600C一高嶺土脫去吸附的水分和結(jié)晶水。600-900C一高嶺土分解，同時(shí)形成一些初級(jí)礦物

18、，如CAC2F,C2S和C12A乙850-1100CCaCO命解率最大，形成的游離石灰量也最大，這期間因CaCO3解為吸熱反應(yīng)，需要熱量最多。C3A和C4AF也在這時(shí)開始形成。1100-1200CC3A和C4AF主要在這一溫度區(qū)內(nèi)形成，C2S量達(dá)到最大值。1260-1310C一形成熟料液相1250-1450CC2S吸收f(shuō)CaO形成C3最終燒成熟料，所以一般都要達(dá)到1450C以上，并停留一定時(shí)間才能燒出合格熟料。水泥生產(chǎn)方法水泥的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單講便是兩磨一燒，即原料要經(jīng)過(guò)采掘、破碎、磨細(xì)和混勻制成生料，生料經(jīng)1450C的高溫?zé)墒炝希炝显俳?jīng)破碎，與石膏或其他混合材一起磨細(xì)成為水泥。由于生料制備有

19、干濕之別，所以將生產(chǎn)方法分為濕法，半干法或半濕法，干法3種。濕法生產(chǎn)的特點(diǎn)將生料制成含水32%36%的料漿，在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)將生料漿烘干并燒成熟料。濕法制備料漿，粉磨能耗較低，約低30%,料漿容易混勻，生料成分穩(wěn)定，有利于燒出高質(zhì)量的熟料。但球磨機(jī)易磨件的鋼材消耗大，回轉(zhuǎn)窯的熟料單位熱耗比干法窯高20932931KT/kg(500700kcal/kg),熟料出窯溫度較低，不宜燒高硅酸率和高鋁氧率的熟料。半干法生產(chǎn)的特點(diǎn)將干生料粉加10%15%水制成料球入窯燧燒稱半干法，帶爐篦子加熱機(jī)的回轉(zhuǎn)窯又稱立波爾窯和立窯都是用半干法生產(chǎn)。國(guó)外還有一種將濕法制備的料漿用機(jī)械方法壓濾脫水，制成含水19%左右的泥段再

20、入立波爾窯燧燒，稱為半濕法生產(chǎn)。半干法入窯物料的含水率降低了，窯的熟料單位熱耗也可比濕法降低8371675kJ/kg(200400kcal/kg)。由于用爐篦子加熱機(jī)代替部分回轉(zhuǎn)窯烘干料球，效率較高，回轉(zhuǎn)窯可以縮短，如按窯的單位容積產(chǎn)量計(jì)算可以提高23倍。但半干法要求生料應(yīng)有一定的塑性，以便成球，使它的應(yīng)用受到一定限制，加熱機(jī)機(jī)械故障多，在我國(guó)一般燧燒溫度較低，不宜燒高質(zhì)量的熟料。立窯生產(chǎn)的特點(diǎn)立窯屬半干法生產(chǎn)，它是水泥工業(yè)應(yīng)用最早的燧燒窯，從19世紀(jì)中期開始由石灰立窯演變而來(lái)，至IJ1910年發(fā)展成為機(jī)械化立窯。立窯生產(chǎn)規(guī)模小，設(shè)備簡(jiǎn)單，投資相對(duì)較低，對(duì)水泥市場(chǎng)需求比較小的、交通不方便、工業(yè)

21、技術(shù)水平相對(duì)較低的地區(qū)最為適用。用立窯生產(chǎn)水泥熱耗與電耗都比較低，我國(guó)是世界上立窯最多的國(guó)家，立窯生產(chǎn)技術(shù)水平較高。但是，立窯由于其自身的工藝特點(diǎn)，熟料燧燒不均勻、不宜燒高硅酸率和高飽和比的熟料，窯的生產(chǎn)能力太小，日產(chǎn)熟料量很難超過(guò)300噸，從目前的技術(shù)水平來(lái)看也難以實(shí)現(xiàn)高水平的現(xiàn)代化。干法生產(chǎn)的特點(diǎn)干法是將生料粉直接送入窯內(nèi)燧燒，入窯生料的含水率一般僅1%2%,省去了烘干生料所需的大量熱量。以前的干法生產(chǎn)使用的是中空回轉(zhuǎn)窯，窯內(nèi)傳熱效率較低，尤其在耗熱量大的分解帶內(nèi)，熱能得不到充分利用，以致干法中空窯的熱效率并沒有多少改善。干法制備的生料粉不易混合均勻，影響熟料質(zhì)量，因此40-50年代濕法生

22、產(chǎn)曾占主導(dǎo)地位。50年代出現(xiàn)了生料粉空氣攪拌技術(shù)和懸浮預(yù)熱技術(shù)，？0年代初誕生了預(yù)分解技術(shù)，原料預(yù)均化及生料質(zhì)量控制技術(shù)?，F(xiàn)在干法生產(chǎn)完全可以制備出質(zhì)量均勻的生料，新型的預(yù)分解窯已將生料粉的預(yù)熱和碳酸鹽分解都移到窯外在懸浮狀態(tài)下進(jìn)行，熱效率高，減輕了回轉(zhuǎn)窯的負(fù)荷，不僅熱耗低使回轉(zhuǎn)窯的熱效率由濕法窯的30%左右提高到60%以上，又使窯的生產(chǎn)能力得以擴(kuò)大，目前的標(biāo)準(zhǔn)窯型為3000t/d，最大的10000t/d。我國(guó)現(xiàn)在有700t/d、1000t/d、2000t/d、4000t/d的幾種規(guī)格，逐步向大型方向發(fā)展。預(yù)分解窯生料預(yù)燒得好，窯內(nèi)溫度較高，熟料冷卻速度快，可以燒高硅酸率、高飽和比以及高鋁氧率

23、的熟料，熟料強(qiáng)度高，因此現(xiàn)在將懸浮預(yù)熱和預(yù)分解窯統(tǒng)稱為新型干法窯，或新型干法生產(chǎn)線，新型干法生產(chǎn)是今后的發(fā)展方向。新型干法窯規(guī)模大，投資相對(duì)較高，對(duì)技術(shù)水平和工業(yè)配套能力要求也比較高，如條件不具備則難以正常發(fā)展。水泥生產(chǎn)工藝流程水泥生產(chǎn)的基本流程，以干法生產(chǎn)為例包括以下幾個(gè)主要工序：原料開采一破碎一烘干一配料一粉磨一生料貯存一均化一,段燒一熟料冷卻及破碎一配料(加石膏和混合材)一粉磨一水泥貯存一裝運(yùn)。濕法生產(chǎn)的區(qū)別在燧燒以前的生料制備過(guò)程上，主要工序?yàn)椋喊敫煞ㄉa(chǎn)的區(qū)別僅在出生料磨以后和入窯燧燒之前的一段，即：粉磨一生料貯存均化一加水成球一燧燒。新型干法生產(chǎn)則在各貯存環(huán)節(jié)上都加強(qiáng)了均化，具體為

24、：原料開采一破碎一預(yù)均化一配料一粉磨并烘干一生料粉貯存均化一燧燒一熟料冷卻破碎一熟料貯存均化一配料一粉磨一水泥貯存均化一裝運(yùn)（或混配攪拌一裝運(yùn)）此外，用煤做燃料時(shí)也要經(jīng)過(guò)貯存均化，破碎（或烘干），粉磨制成煤粉再人窯?；旌喜膭t視品種而定，如粒化高爐礦渣要經(jīng)過(guò)烘干，煤砰石要預(yù)先破碎，石膏也需預(yù)先破碎?；旌喜暮褪嗤ǔ６寂c熟料一起粉磨，近年來(lái)對(duì)?；郀t礦渣趨向于單獨(dú)粉磨，因?yàn)榈V渣比熟料難磨，如與熟料一起粉磨難以磨細(xì)，不能充分發(fā)揮礦渣的作用。四、生產(chǎn)水泥用的主要設(shè)備1.水泥窯系統(tǒng)水泥窯是水泥廠的主要設(shè)備，由生料燒成熟料的整個(gè)過(guò)程都在窯內(nèi)完成，最簡(jiǎn)單的回轉(zhuǎn)窯是干法中空窯，如圖1所示。生料粉由窯尾加入，煤

25、粉用一次風(fēng)由窯頭噴入并在窯內(nèi)燃燒，這里的火焰溫度達(dá)18002000C。生料在窯內(nèi)不斷向窯1300C左右時(shí)出現(xiàn)液相，在火焰下面升高到1450C燒冷卻到100150C左右卸到熟料輸送機(jī)運(yùn)至熟料破碎機(jī)，頭流動(dòng)，濕度也逐漸升高，經(jīng)過(guò)烘干、脫水、預(yù)熱、分解，到成熟料，然后冷卻到1300-110OC離開回轉(zhuǎn)窯落入單筒冷卻機(jī)，破碎后入庫(kù)貯存。圖1干法中空回轉(zhuǎn)窯1一次風(fēng)鼓風(fēng)機(jī)2一煤粉下料管6一生料粉下料管7一煙室10熟料運(yùn)輸機(jī)回轉(zhuǎn)窯是由鋼板卷制的圓筒，內(nèi)砌耐火磚，由裝車簡(jiǎn)體上的輪帶和下面的托輪支承，用裝在窯身上的大齒圈傳動(dòng)。回轉(zhuǎn)窯通常以3.5%的斜度安放，轉(zhuǎn)數(shù)一般在1轉(zhuǎn)/分鐘以內(nèi)、新式干法窯可達(dá)3轉(zhuǎn)/分鐘以上

26、。單筒冷卻機(jī)與窯相似，不同的是筒內(nèi)裝有揚(yáng)料板用以加速熟料冷卻。窯頭高溫區(qū)簡(jiǎn)體溫度過(guò)高，以前曾用水冷卻，現(xiàn)已改為用風(fēng)冷卻。上述干法中空窯是基本窯型，其他各種窯型主要是改變后部的烘干、預(yù)熱和分解部分的結(jié)構(gòu)與型式，及變換熟料冷卻機(jī)。如濕法窯因料漿含水量高不易烘干，所以將窯加長(zhǎng)，窯內(nèi)掛上鏈條幫助烘干料漿，又裝上熱交換器提高烘干后物料的預(yù)熱速度。冷卻機(jī)常使用多筒冷卻機(jī)，它是裝在窯簡(jiǎn)體外面的小型冷卻筒，一般由911個(gè)組成，筒內(nèi)裝揚(yáng)料板，隨窯筒體一起轉(zhuǎn)動(dòng)，將熟料冷卻，如圖2所示為我國(guó)常用的老式濕法窯和多筒冷卻機(jī)。半干法回轉(zhuǎn)窯是用篦式加熱機(jī)代替部分回轉(zhuǎn)窯，生料球在爐篦子上被烘干、預(yù)熱和部分分解，因篦式加熱機(jī)的

27、熱效率比轉(zhuǎn)筒高，所以窯的生產(chǎn)能力也比較大（見圖3）。新型干法窯是在短的回轉(zhuǎn)窯后面加上懸浮式預(yù)熱器，最早出現(xiàn)的為由4個(gè)旋風(fēng)筒組成的旋風(fēng)式預(yù)熱器，如圖4所示，物料僅用幾秒鐘的時(shí)間便能通4級(jí)旋風(fēng)筒，溫度升高到800900C,完成烘干、預(yù)熱和有20%30%的碳酸鹽分解。以后又出現(xiàn)了立筒預(yù)熱器，如圖5所示，原理基本相同，都是讓生料粉在懸浮狀態(tài)下被預(yù)熱。立筒預(yù)熱器斷面較大，不易堵塞尤其對(duì)小型窯比較有利，但效率較低，新建窯已很少采用。預(yù)分解窯是在旋風(fēng)式預(yù)熱器系統(tǒng)中用，入窯生料的分解率可達(dá)到85%95%，回轉(zhuǎn)窯的能力有了成倍的提高，燧燒熟料的單位熱耗可降到2930KTZkg（700kcal/kg）,如圖6所示

28、。分解爐的型式很多，有4050種，其基本原理都是使煤粉在懸浮的生料粉霧中或在沸騰的生料粉層中燃燒，燃燒放出的熱量能立即被正在分解的生料粉吸收，傳熱效率極高，生料在分解爐中能基本完成碳酸鹽分解反應(yīng)，隨氣體進(jìn)入下一級(jí)旋風(fēng)筒并被從氣體中分離出來(lái)進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯。在分解爐中要燃燒50%左右的煤粉，所以從冷卻機(jī)中抽出部分經(jīng)過(guò)預(yù)熱的空氣送人分解爐，這一送風(fēng)管稱三次風(fēng)管。大型預(yù)分解窯采用雙系列6級(jí)預(yù)熱器系統(tǒng)，并利用出預(yù)熱器的廢氣來(lái)烘干生料，窯系統(tǒng)與生料磨系統(tǒng)聯(lián)合生產(chǎn)，能更充分地利用熱能，占地也小（如圖7）。國(guó)外還有一些現(xiàn)代化的水泥廠，生料磨真正地與回轉(zhuǎn)窯聯(lián)索成一個(gè)系統(tǒng)，取消了生料粉貯存和均化庫(kù)，出磨生料直接喂入預(yù)

29、熱器，當(dāng)然這要求生料磨的可靠性和生料質(zhì)量控制水平要達(dá)到相當(dāng)高的程度，否則是行不通的。圖2濕法長(zhǎng)窯生產(chǎn)流程圖1一回轉(zhuǎn)窯6一鏈條12一旋風(fēng)收塵器15一收塵器2一多筒式冷卻機(jī)7托輪8水冷卻13-煤磨排風(fēng)機(jī)16煙囪3一噴煤管8一熟料下料溜槽4一窯頭罩5一回轉(zhuǎn)窯9一單筒冷卻機(jī)3一噴煤管9鼓風(fēng)機(jī)14-從窯頭吸熱空氣送入煤磨的管子4傳動(dòng)齒輪10-煤磨5熱交換器11一選粉機(jī)圖3二次通過(guò)的爐篦式加熱機(jī)1一成球盤2一料球加料斗6一爐篦子7一回轉(zhuǎn)窯圖4洪堡型旋風(fēng)預(yù)熱器1一回轉(zhuǎn)窯2豎煙道現(xiàn)代回轉(zhuǎn)窯十分重視熟料冷卻效率，3烘干室8一熱風(fēng)一次出口4熱風(fēng)二次入口9廢氣出口5加熱室3一回轉(zhuǎn)窯802第二級(jí)冷卻篦床6一三次風(fēng)管1

30、0-漏料輸送機(jī)3一輾式破碎機(jī)4一余風(fēng)抽風(fēng)管道7一窯頭罩8一回轉(zhuǎn)窯3一排風(fēng)機(jī)4一旋風(fēng)筒5入窯下料管對(duì)各種型式的冷卻機(jī)都做了相應(yīng)的改進(jìn)，如圖8所示，單筒冷卻機(jī)加大了直徑和長(zhǎng)度，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但占地較大，新式多筒冷卻機(jī)也都加長(zhǎng)到20m左右，窯筒體也被迫又向前延長(zhǎng)并增加一道輪帶，雖然省去了傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，但結(jié)構(gòu)也較復(fù)雜，冷卻效率相對(duì)較低，又不能抽三次風(fēng)供分解爐用，新建窯已不再采用。篦冷機(jī)占地相對(duì)最小，效率高，雖結(jié)構(gòu)復(fù)雜，動(dòng)力消耗高，仍是目前所用的主要冷卻設(shè)備。新式篦冷機(jī)篦板結(jié)構(gòu)，送風(fēng)方式都做了改進(jìn)，又將篦冷機(jī)分為兩級(jí)，中間加裝輾式破碎機(jī)，三次風(fēng)由窯頭抽出，以提高三次風(fēng)溫度，有利于分解爐內(nèi)的燃料燃燒,如圖9所

31、示。圖5幾種不同型式的立筒預(yù)熱器1旋風(fēng)筒2一立筒3一回轉(zhuǎn)窯立窯是不動(dòng)的豎筒，生料與煤混合粉磨制成料球，由立窯上部加入窯內(nèi)。料球尺寸一般7一15mm含水14%左右，我國(guó)采用的預(yù)加水成球設(shè)備可將料球降到35mm含水10%12%,提高了窯的熱效率。含某粉的料球在窯內(nèi)被烘干，煤粉燃燒將生料燒成熟料。燒好的熟料由底部經(jīng)卸料篦子卸出。冷風(fēng)由窯下鼓入，在上升的過(guò)程中將熟料冷卻，本身也得到預(yù)熱，到高溫帶供料球中的煤粉燃燒用，廢氣由窯頂排出。立窯的直徑以前1.72.5現(xiàn)在擴(kuò)大到2.53.2m,高8-1lm，立窯的日產(chǎn)量已達(dá)250300t/do圖6帶窯分解爐和預(yù)熱器窯流程圖1一旋風(fēng)筒2一立筒水泥粉磨站若把水泥生產(chǎn)

32、工藝過(guò)程作為一個(gè)完整的工藝系統(tǒng)來(lái)看，最終產(chǎn)品是水泥，熟料是半成品，所以可以將這個(gè)系統(tǒng)分開，從原料采掘到制成熟料是一段，由熟料制成水泥和裝運(yùn)發(fā)貨是第二段。一般情況下這兩段應(yīng)放在一起，這樣少占用土地，方便管理，用人工也少，可以完全集中控制。然而在有些特殊情況又以分開更為有利，例如：大量運(yùn)輸水泥以水運(yùn)最便宜，但是，原料基地，尤其石灰石礦山往往遠(yuǎn)離水運(yùn)碼頭，這時(shí)可在原料基地建熟料生產(chǎn)線，即包括原料開采，破碎、烘干、粉磨、燧燒和熟料貯存。燧燒好的熟料再用火車運(yùn)至水運(yùn)碼頭附近，在這里建水泥粉磨站磨制水泥，在碼頭建水泥貯存和裝船系統(tǒng)，水泥可以利用各種船舶水運(yùn)出廠。例如1997年在山東投產(chǎn)的大宇水泥廠，在泅水

33、石灰石礦山基地建了一條7200t/d的預(yù)分解窯熟料生產(chǎn)線，這也是目前中國(guó)最大的熟料生產(chǎn)線，又在240公里以外的日照港建了水泥粉磨站和水泥貯存?zhèn)}及碼頭裝船系統(tǒng)，水泥用遠(yuǎn)洋貨船運(yùn)往美國(guó)。因?yàn)檫\(yùn)送熟料要比運(yùn)送水泥簡(jiǎn)單、便宜，整體經(jīng)濟(jì)效益是好的。(1) 原料基地不一定在水泥市場(chǎng)附近，這時(shí)也可將水泥粉磨站建在水泥市場(chǎng)區(qū)，用高效率的大型水泥窯集中生產(chǎn)熟料，在水泥市場(chǎng)分散粉磨。如寧國(guó)水泥廠就在浙江寧波建有水泥粉磨站，還有一些水泥廠在上海建粉磨站。(2) 水泥工業(yè)的現(xiàn)代改造趨向是用大型預(yù)分解窯取代小型窯，即熟料生產(chǎn)的集中化，被淘汰的小型窯生產(chǎn)線還有一些粉磨設(shè)備可以利用，為提高社會(huì)整體效益，可利用這些小廠的粉磨

34、設(shè)備作水泥粉磨站加工大型窯的水泥熟料。年代歐洲水泥工業(yè)的現(xiàn)代化改造采用過(guò)這種辦法，我國(guó)今后在逐步淘汰立窯的過(guò)程中也將采用這種辦法。水泥粉磨站有它有利的一面，即熟料比水泥更便于長(zhǎng)途運(yùn)輸，能充分利用現(xiàn)有的小型粉磨設(shè)備。也有它不利的一面，如需設(shè)兩套或更多的質(zhì)量檢驗(yàn)控制系統(tǒng)，管理人員多，太小的磨機(jī)磨制的水泥質(zhì)量有時(shí)不如大型磨機(jī)的好，分開建粉磨站相對(duì)占地較多。今后的水泥廠也要用現(xiàn)代化的新技術(shù)和高技術(shù)進(jìn)行改造，整個(gè)水泥生產(chǎn)過(guò)程要進(jìn)行智能控制，生產(chǎn)是全封閉的，對(duì)廠內(nèi)廠外都沒有污染，若熟料燧燒與水泥粉磨建在一起更方便這種現(xiàn)代化改造。一些較落后的小型水泥磨系統(tǒng)也很難改造，不值得現(xiàn)代化改造，所以利用到一定時(shí)候還是

35、以淘汰為好。圖8現(xiàn)代的單筒冷卻機(jī)多筒冷卻機(jī)和篦冷機(jī)圖9現(xiàn)代的新式篦冷機(jī)1熟料輸送機(jī)5一三次風(fēng)除塵筒9第1級(jí)冷卻篦床鋪水泥粉磨站要像水泥廠一樣設(shè)立化驗(yàn)室，做熟料全分析，對(duì)水泥也要做細(xì)度、顆粒級(jí)配、化學(xué)分析，特別是SO3含量、燒失量、堿含量測(cè)定，做全套物理性能檢驗(yàn)，保證出廠水泥符合標(biāo)準(zhǔn)要求。若熟料來(lái)自幾家水泥廠還要保證水泥質(zhì)量的穩(wěn)定性，不要受更換熟料的影響，不同廠家的熟料對(duì)混凝土外加劑會(huì)有不同的相容性，對(duì)此應(yīng)特別注意。熟料運(yùn)輸雖比水泥運(yùn)輸簡(jiǎn)單，但從目前國(guó)內(nèi)一些廠的經(jīng)驗(yàn)得出，熟料不能淋雨，否則會(huì)降低水泥強(qiáng)度。高溫熟料經(jīng)過(guò)長(zhǎng)途運(yùn)輸也不一定會(huì)得到冷卻，尤其回轉(zhuǎn)窯熟料，粒度較小，堆積密度較大，經(jīng)過(guò)240多公里的鐵路運(yùn)輸溫度幾乎沒有下降。熟料裝車和卸車過(guò)程揚(yáng)塵較大，比較難以解決。在發(fā)展水泥粉磨站時(shí)對(duì)這些問(wèn)題都應(yīng)考慮到，應(yīng)有利于在現(xiàn)有的基礎(chǔ)進(jìn)一步提高水泥質(zhì)量。粉磨系統(tǒng)球磨機(jī)