水泥生产工艺及应用

1、水泥生产技术的研究进展及应用摘要：介绍了立窑技术、新型干法技术等几种生产工艺，并比较了这两种技术的优缺点； 总结了当前水泥生产过程需要改善的地方以及对未来水泥工艺的发展进行了展望。 关键词：新型干法；粉尘；效率；污染；Abstract： The paper introduces the technology of shaft kiln, several production processes such as NSP technology, and compares the advantages and disadvantages of both technologies; Summed up the cement production process need to improve and the development of concrete technology in the future was prospected.Key words： new try process ; dust ; efficiency ; pollution引言随着社会经济的迅猛发展，必然伴随着基本建设

2、的扩大。道路、桥梁、建筑物等建设都 离不开水泥。我国的水泥生产量也不断扩大，2012年全年水泥总产量达22忆吨，居全世界 第一位。现在我国水泥生产线类型主要是新型干法和立窑两种，立窑属于淘汰型，单线熟料 产量低，一般小于300吨/天，最大500-700吨/天。目前，我国最先进的水泥生产技术 就是新型干法，单线规模700-10000吨/天。虽然现阶段的新型干法使水泥产业的效益方 面大大的提高，但在余热利用、废气处理、粉尘处理方面还有待发展。在本文章中，通过对 不同生产工艺进行对比，提出一个适合未来水泥生产技术发展的趋势。1水泥生产工艺技术1.1水泥立窑生产工艺立窑生产工艺是制备水泥较传统和应用比较广泛的方法，我国目前使用的立 窑有两种类型：普通立窑和机械立窑。普通立窑是人工加料和人工卸料或者机械 加料，人工卸料；而机械立窑是连续操作的，它的生产效率、产品质量要比普通 的立窑高得多。立窑生产技术相对其他技术而言热耗较大，立窑生产水泥熟料的 单位热耗大约为950大卡/千克，而PC窑只为780大卡/千克。因此，保守计算， 使用立窑技术生产水泥每年就多消耗标准煤120万吨、多排放粉尘60万吨、二

3、 氧化硫40万吨、二氧化碳300万吨、多浪费石灰石6000万吨。 立窑是竖立 的，因此窑房向高空发展，占地少，基建费用低，也不需要另设冷却机。同时立 窑生产在使用煤是月原料一起共同入磨，也不需要另设粉煤磨。其能充分利用劣 质煤，生料和煤混合在一起制成料球加入窑内煅烧，在燃烧带中煤燃烧产生的热 量直接传给生料，在预烧带和冷却带传热面积大，立窑内传热效率高；但立窑也 有它不利的方面，因为其生料均匀性差，在窑内不易充分煅烧，导致熟料质量不 稳定，单机产量低，自动化程度也低，不易实现窑的自动控制。因此，对工人劳 动强度要求大，劳动生产极低同时环境污染也很大；立窑矿山的开采比较混乱， 不能进行规范开采不能对矿山资源充分利用。1.2水泥新型干法生产工艺所谓的新型干法生产工艺，就是其生产以采用新型干法烧成技术为核心，采 用新型原料、燃料预均化技术和节能粉磨技术及装备，全线采用计算机集散控制， 实现水泥生产过程自动化和高效、优质、低耗、环保。【4】新型干法燃烧技术的 标志就是采用悬浮预热器窑和预分解窑，其在热效率、耐火砖等部件和材料的消 耗、适合大型化，在熟料质量等方面新型干法水泥窑要比立窑优越得多。

4、其在传 热速率以及热效率都比立窑的要高，单位容积较湿法水泥产量大，热耗低。干法 回转窑是18世纪末、19世纪初的窑型，它比立窑生产前进了一大步。由于它所 用生料是干粉，含水量1%【5】，比湿法生产减少了用于蒸发水分的大部分热量， 而且也比湿法生产短，但干法中空窑无余热利用装置，窑尾温度一般都在700 950C。有些厂可看到烟囱冒火现象，热能浪费严重，每千克熟料热耗高达1713 1828kcal，而且灰尘大，污染严重。生料均化差，质量低，产量也不高（均与湿 法生产相比），曾一度被湿法生产所取代。20世纪30年代初，出现了立波尔窑， 在窑的尾部加装了炉篦子加热机，对含水分为12%14%的生料球进行加热，使 余热得到较好利用，窑尾温度从700C以上降到100150C，热耗大幅度下降， 产量和质量都得到很大提高。20世纪50年代又出现了带旋风预热器窑，窑尾余 热得到更好的利用。尤其是20世纪70年代初出现的带窑外分解炉的新型窑生产 线，将干法生产推向一个新阶段。2水泥的种类及特点2.1火山灰质硅酸盐水泥由硅酸盐水泥熟料和2050%的火山灰质混合材料加入适量石膏磨细制成 的水硬性胶凝材料。火山灰

5、质硅酸盐水泥的特性是：早期强度较低，在低温环境 中强度增长较慢，在高温潮湿环境中强度增长较快，水化热低，抗硫酸盐侵蚀性 较好，但抗冻、耐磨性差，拌制混凝土用水量比普通水泥大,，其干缩性相对于 一般的混凝土更大，极其容易形成细微的裂缝。早期强度低，后期强度高；耐腐 蚀性强；抗碳化性差；抗冻性差；水化热低；温度敏感性大，比较适用于需要抗 软水，酸类侵蚀的工程及要求抗渗的工程。2.2粉煤灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥简称粉煤灰水泥。它是由硅酸盐水泥熟料和一定数量的粉 煤灰，适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料。粉煤灰硅酸盐水泥的特性是:早期 强度低后期强度增进率大;和易性好，干缩性小;耐腐蚀性好；水化热低。适用于 大体积水工混凝土以及地下和海港工程等。2.3中热硅酸盐水泥中热水泥，是指由适当成分的硅酸盐水泥熟料加入适量石膏，经磨细制成 的具有中等水化热的水硬性胶凝材料。根据其3d和7d的水化放热水平及28d 强度分为425和525两个等级。其具有水化热低，抗硫酸盐性能强，干缩低，耐 磨性能好等优点。中热水泥在水工水泥中的比例约为30%，是我国目前用量最大 的特种水泥之一，目前是三峡工程水工混凝土的

6、主要胶凝材料。2.4低热矿渣硅酸盐水泥低热矿渣水泥，是指由适当成分的硅酸盐水泥熟料加入矿渣、适量石膏磨 细制成的具有低水化热的水硬性胶凝材料。按质量分数计，低热矿渣水泥中矿渣 掺入量为20%-60%,允许用不超过混合材总量50%的磷渣或粉煤灰代替部分矿渣 【7】，按其强度高低分为325和425两个等级。低热矿渣水泥具有水化热低，抗硫 酸盐性能良好，干缩小能性能。一般用在大体积混凝土的内部。其实，低热矿渣 硅酸盐水泥对技术的要求是相当严格的。例如铝酸三钙和硅酸三钙熟料中的铝酸 三钙含量对于中热水泥不得超过6%，对于低热矿渣水泥不得超过8%；熟料中 硅酸三钙含量对于中热水泥不得超过55%；碱碱含量由供需双方商定。当水泥 在砼中和骨料可能发生有害反应并经用户提出低碱要求时，中热水泥熟料中的碱 含量以Na2O+ (Na20+0.658K20)当量表示不得超过0.6%,低热矿渣水泥熟料中 的碱含量不得超过1.0%。2.5普通硅酸盐水泥凡由硅酸盐水泥熟料、5%-20%的混合材料及适量石膏磨细制成的水硬性胶凝 材料，称为普通硅酸盐水泥，简称普通水泥。普通硅酸盐水泥由于混合材料掺量 较少，其性质与硅酸

7、盐水泥基本相同，略有差异，主要表现为：早期强度略低、 耐腐蚀性稍好、水化热略低、抗冻性和抗渗性好、抗炭化性略差、耐磨性略差。 但国家对普通硅酸盐水泥是有要求的：比如细度筛孔尺寸为80µm的方孔 筛的筛余不得超过10%，否则为不合格；凝结时间、初凝时间不得早于45分钟， 终凝时间不得迟于10小时，【8】等等。普通硅酸盐水泥是目前我国运用最广，范 围最大的硅酸盐水泥。常用于对强度要求不高以及没有什么特殊要求的基础建 设。2.6其他水泥除了上述水泥品种外，其实还有抗硫酸盐硅酸盐水泥、油井水泥、 砌筑水泥等。3结束语尽管过去人们已经使用了许多水泥生产工艺制备了各种功能不同的水泥品 种，但考虑到生产周期、成本、效率、环保与节能以及应用领域的不同，水泥生 产工艺还有待提高。从目前的不同领域对水泥需求来看，寻找低耗能、高效率、 高质量、低污染以及对尾气、余热等循环回收利用的生产工艺是人们未来努力的 方向。4参考文献1 百度百科 http:/2 王德厚新型干法水泥生产技术J.云南建材,2008.1期3 国家建材局机立窑水泥技术改造的若干意见c.建材工业信息2 007年第2期4 李兴.新型干法水泥技术的研究进展J.化学工业出版社.2009.75 王琪，黄启飞等水泥窑协同处置危险废物污染控制标准S.北京，中科院， 中国建筑材料研究总院6 刘刚，吴坤坤等.特种水泥的研究及应用S.武汉理工大学学报.2005.27 林传英.立窑水泥发展所面临的的问题s太原，江西省建材工业协会2006.98 水泥组分的定量测量,GB/T 12960-1996 .中国国家标准化管理委员会，国家 质量，监督检疫总局

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