硅酸盐水泥的生产方法

第二节　硅酸盐水泥的生产方法

一、生产过程

硅酸盐水泥的生产过程分为三个阶段:石灰质原料、黏土质原料与少量校正原料经破碎后，按一定比例配合、磨细并调配为成分合适、质量均匀的生料，这一阶段称为生料制备;生料在水泥窑内煅烧至部分熔融所得到的以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料，这一阶段称为熟料煅烧;熟料加适量石膏，有时还加适量混合材料或外加剂共同磨细为粉状水泥，这一阶段称为水泥粉磨。

生料制备的主要工序是生料粉磨，水泥制成及出厂的主要工序是水泥的煅烧和粉磨。因此，水泥的生产过程可概括为“两磨一烧”。

二、生产方法的分类

硅酸盐水泥的生产方法是根据原料的来源和性质、自然条件、生产规模、对产品质量的要求及使用的生产设备等方面来区分。通常有以下两种方法分类。

(一)按生料制备方法不同分干法、湿法和半干法

1.干法

采用干法生产时，石灰石先经破碎及预均化，再与烘干过的黏土、铁粉等物料混合粉磨，或先烘干后粉磨成生料粉，而后喂入干法窑内煅烧成熟料，称为干法生产。

2.湿法

采用湿法生产时，黏土质原料先淘制成黏土浆，然后与石灰石、铁粉等原料按一定比例配合，喂入磨机中，加水一起粉磨成生料浆，生料浆经调配均化并使化学成分符合要求后喂入湿法回转窑煅烧成熟料。将湿法制备的生料浆脱水后，制成生料块入窑煅烧，称之为半湿法，亦可归入湿法。湿法生产热耗较高，但电耗较低，生料易于均化，成分均匀，熟料质量较高，且输送方便，沙尘少，所以在二十世纪三十年代左右得以迅速发展。

随着生产技术发展，如烘干兼粉磨机的出现，均化技术的进步，收尘设备的改进等，使干法生产的熟料质量逐步提高，干燥过程的热耗相应降低，在环境保护方面也得到改善，加之投资较低，因此在一些煤价高、电价低的国家，在三十年代到四十年代，立波尔窑得到进一步发展。

五十年代末到六十年代初，我国和苏联对湿法长窑和立波尔窑的技术经济指标进行了比较，当时我国曾确定南方以湿法生产(湿法长窑)为主，北方以干法生产(立波尔窑)为主，五十年代出现的悬浮预热器窑，在六十年代得到了很大发展，大大降低了熟料热耗。

七十年代出现了窑外分解技术，使产量成倍地提高，热耗也有较大幅度的下降。同时，生料的均化和原料预均化技术的发展，烘干兼粉磨设备的不断改进为熟料质量进一步提高确立了基础;冷却机热风用于窑外分解炉，窑废气用于原科、煤粉的烘干，以及成功地利用窑尾废气进行发电，使余热得到了比较充分的利用。这样，水泥的生产方法就开始逐步发生变化，出现了向干法发展以及湿法改干法的趋向。悬浮预热器窑和窑外分解窑就成为当前世界各国竞相发展的窑型。从世界各国的情况统计，即使原料平均水分高达10%，干法生产(窑外分解窑)比湿法长窑仍可以节省能耗，而且经济上也是合理的。原料水分愈低，干法生产节能效果愈显著，技术经济效果愈好。

如果原料水分较高，且易于制成生料浆时，则湿磨干烧或湿法长窑是合理的，而且湿磨干烧对改造湿法回转窑是经济合理的。因此，随着生产规模的扩大、设备的大型化、生产过程自动化程度的提高，经济效益更为突出。而且，如果采用压滤法进行湿磨干烧，能使可溶的碱、氯、硫等从生料中被过滤出去，有利于含高碱、高硫、氯等原料用于窑外分解系统。

应该指出，随着科学技术的发展，新工艺、新技术、新型窑与新型粉磨设备的不断出现，生产条件也可能会发生变化。为此，应结合当前的技术水平和具体条件，进行技术经济比较，选择合理的生产方法。

(二)按煅烧窑结构不同分立窑和回转窑

熟料的煅烧可以用立窑和回转窑。

1.立窑

立窑有普通立窑和机立窑。

立窑适用于规模较小的工厂。

2.回转窑

大、中型厂则宜用回转窑。回转窑又分为湿法窑、立波尔窑、干法窑。

(1)湿法窑根据热交换器装置在窑内或窑外，又可分为湿法长窑与带料浆蒸发机、料浆过滤机、料浆喷雾装置的短窑。湿法长窑使用较为广泛;而料浆过滤机配以立波尔窑、悬浮预热器窑或窑外分解窑，作为湿磨干烧的主要设备，是改造湿法回转窑工厂的重要途径。

(2)立波尔窑在窑尾装有回转炉篦子加热机，可以半干法生产，也可以半湿法生产。

(3)干法窑又分为干法长窑、带余热锅炉窑、带悬浮预热器窑和窑外分解窑。其中，窑外分解窑被广泛地应用。(www.xing528.com)

目前，各国正在研究、试验用悬浮式或沸腾式窑以及电热、激光、低温煅烧等方法来煅烧水泥熟料。

三、主要生产方法的特点

(一)立窑生产方法的特点

1.立窑生产方法的优点

(1)投资省，建设周期短。

(2)建厂所需的外围条件要求较低。

(3)生产控制和管理较简便。

(4)生产电耗较低。

(5)水泥质量能满足一般工业和民用建设的要求。

但是由于这种生产本身较落后，而且技术上的局限性较多，整个生产过程和产品性能都难以与目前先进的预分解窑相媲美。

2.立窑生产方法的缺点

(1)单机能力小，自动化程度低，劳动生产率低，最大的立窑单机生产能力仅300t/d熟料，预分解窑生产线在600～1 300t/(人、年)之间。

(2)熟料烧成热耗较高，一般大于3 971kJ/kg。

(3)立窑生产熟料强度低，28d抗压强度一般为50～57MPa，由于熟料强度低，使立窑水泥在许多大型工程中使用受到限制，生产水泥时混合材料掺加量也较低，对工业废渣的利用也不利。

(4)资源消耗大，立窑生产还存在对矿山资源无序剥采、剥离过大的情况，资源利用率低的问题。

(5)立窑生产环境污染严重，是因为立窑生产的工艺特点决定了其粉尘、有害气体的处理难度很大，很难达到国家排放标准。

(二)预分解窑生产的特点

我国预分解窑起步于20世纪70年代，但发展速度很慢;80年代，从国外成套引进4 000t/d，300t/d熟料生产线，同时引进吸收了国外单机设计制造技术，使我国初步掌握了预分解窑生产技术;九十年代，除建设一批引进技术或主机设备的预分解窑生产线外，建设了一批不同规模的全国化预分解窑生产线，标志着我国进入大型化干法水泥生产的发展轨道;进入新世纪以来，预分解窑生产技术已进入了较稳定的快速发展轨道。

预分解窑生产的特点:

(1)预分解窑生产线向大型化发展。

(2)生产能耗低。

(3)劳动生产率高。

(4)熟料强度高。

(5)预分解窑生产线利用低品位原料、低挥发分燃料及各种工业废渣生产水泥已经完全实现，现在在开发研究利用各种垃圾生产水泥。

(6)环境保护达到高水平，使水泥生产成为清洁生产。