水泥生产工艺总结
1.3 水泥生产工艺
1.3.1 湿法生产
将原料加水粉磨成生料浆后，喂入湿法窑煅烧成熟料的方法。也有将湿法制备的生料浆脱水后，制成生料块入窑煅烧成熟料的方法，称为半湿法，仍属湿法生产之一种。
湿法生产中的生料磨制通常采用管磨、棒球磨等一次通过磨机不再回流的开路系统，但也有采用带分级机或弧形筛的闭路系统的。
在煅烧过程中，用于湿法生产中的水泥窑称湿法窑，湿法生产是将生料制成含水为32%~40%的料浆。由于制备成具有流动性的泥浆，所以各原料之间混合好，生料成分均匀，使烧成的熟料质量高，这是湿法生产的主要优点。
湿法窑可分为湿法长窑和带料浆蒸发机的湿法短窑，长窑使用广泛，短窑目前已很少采用。为了降低湿法长窑热耗，窑内装设有各种型式的热交换器，如链条、料浆过滤预热器、金属或陶瓷热交换器。
湿法生产具有操作简单，生料成分容易控制，产品质量好，料浆输送方便，车间扬尘少等优点，缺点是热耗高（熟料热耗通常为5234～6490焦/千克）。
1.3.2 干法及半干法生产
将原料同时烘干并粉磨，或先烘干经粉磨成生料粉后喂入干法窑内煅烧成熟料的方法。但也有将生料粉加入适量水制成生料球，送入立波尔窑内煅烧成熟料的方法，称之为半干法，仍属干法生产之一种。
干法生产中的生料磨制过程一般采用闭路操作系统，即原料经磨机磨细后，进入选粉机分选，粗粉回流入磨再行粉磨的操作，并且多数采用物料在磨机内同时烘干并粉磨的工艺，所用设备有管磨、中卸磨及辊式磨等。
煅烧过程中，干法窑又可分为中空式窑、余热锅炉窑、悬浮预热器窑和悬浮分解炉窑。70年代前后，发展了一种可大幅度提高回转窑产量的煅烧工艺——窑外分解技术。其特点是采用了预分解窑，它以悬浮预热器窑为基础，在预热器与窑之间增设了分解炉。在分解炉中加入占总燃料用量50～60%的燃料，使燃料燃烧过程与生料的预热和碳酸盐分解过程，从窑内传热效率较低的地带移到分解炉中进行，生料在悬浮状态或沸腾状态下与热气流进行热交换，从而提高传热效率，使生料在入窑前的碳酸钙分解率达80%以上，达到减轻窑的热负荷，延长窑衬使用寿命和窑的运转周期，在保持窑的发热能力的情况下，大幅度提高产量的目的。干法生产的主要优点是热耗低（如带有预热器的干法窑熟料热耗为3140～3768焦/千克），缺点是生料成分不易均匀，车间扬尘大，电耗较高。水泥熟料的细磨通常采用圈流粉磨工艺（即闭路操作系统）。为了防止生产中的粉尘飞扬，水泥厂均装有收尘设备。电收尘器、袋式收尘器和旋风收尘器等是水泥厂常用的收尘设备。
近年来，由于在原料预均化、生料粉的均化输送和收尘等方面采用了新技术和新设备，尤其是窑外分解技术的出现，一种干法生产新工艺随之产生。采用这种新工艺使干法生产的熟料质量不亚于湿法生产，电耗也有所降低，已成为各国水泥工业发展的趋势。
1.3.3 立窑生产
窑筒体立置不转动的称为立窑。分普通立窑和机械化立窑。普通立窑是人工加
料和人工卸料或机械加料，人工卸料；机械立窑是机械加料和机械卸料。机械立窑是连续操作的，它的产、质量及劳动生产率都比普通立窑高。近年来，国外大多数立窑已被回转窑所取代，但在当前中国水泥工业中，立窑仍占有重要地位。根据建材技术政策要求，小型水泥厂应用机械化立窑，逐步取代普通立窑。
我国立窑水泥的发展经历了三个高峰期，前两个高峰期是20世纪50年代和60年代，在两次农田水利建设高潮的带动下，第三个高潮期出现在改革开放后。立窑水泥为我国国民经济做出了重大的历史贡献，为我国登上世界水泥总产量第一生产大国起了决定的作用。当今要大量消纳工业废渣，金属尾矿等，保护好环境继续作更大贡献。世界十大汽车品牌
立窑水泥在支撑国民经济持续发展的同时，其生产水平也得到迅速提高，早在20世纪80年代初，原建
材部曾组织成立了小水泥（立窑水泥）使用效果调查和研究的专题项目组，从性能上对立窑水泥质量进行研究和评价。研究结论是：立窑水泥按实物质量分好、中、差三个水平，质量好的与大中型水泥质量相当，可广泛用于各种建筑工程。我们的歌 歌词
1997年~2000年中国建材研究院承担了立窑与旋窑熟料、水泥、混凝土性能等的研究任务，在近四年的研究任务中，对一百多个样品进行了三次取样和一次综合调研。三次取样试验研究的结论基本一致：
（1）全国先进的立窑企业生产的熟料、水泥与全国先进旋窑企业生产的熟料、水泥其物理性能一样，同属一个档次的优质品。
（2）100多个样品总体比较：立窑水泥企业由于水泥磨偏小且短，因而水泥中活性大的微粉含量少，颗粒级配不合理，加上有的企业受高铁配方影响，成份中三氧化二铁含量偏高，使立窑水泥凝结时间长，硬化速度慢，早强偏低（这些差别与窑型无关），其他性能基本相同。
当今现代立窑熟料抗压强度3天≥36mp，28天≥58mp；初凝1小时左右，终凝3小时左右与先进旋窑熟料物理性能基本一样，乃至还好些。
小学教师节黑板报现代立窑的熟料热耗和日产5000吨新型干法旋窑相当：现代立窑熟料热耗≤110kg标煤/t熟料，少数≤100kg标煤/t熟料。
水泥综合电耗：现代立窑≤62kwh/t水泥少数≤60kwh/t水泥。
反犬旁
新型干法≤95kwh/t水泥现代立窑比新型干法电耗小33kwh/t水泥。
1.3.4 新型干法水泥生产
新型干法水泥生产技术的特点是生产能力大、自动化程度高、产品质量高、能耗低、有害物排放量低、工业废弃物利用量大。
新型干法水泥生产技术的新型干法水泥厂主要技术经济指标
新型干法水泥生产工艺过程中涵盖的技术成果：
1、矿山开采与生料制备
（1）在探明原料矿山地质构成及矿物成分之后，采用现代计算机技术、地质
学、矿物学理论与技术，编制矿体三维模型软件，指导矿石搭配开采，矿山开采、运储过程中预先均化，既保证了进厂矿石成分尽可能均匀，又能有效地对在传统开采方式下必须丢弃的废石进行合理有效利用。
（2）采用自控及机电一体化堆、取料技术，在原、燃料进厂后进一步均化，完全改变了传统生产工艺中原、燃料储库仅可用于储存物料的原始功能，使原、燃料储库具有预均化和储存物料的双重新功能，既减少了物料储期，又为原料配料、生料制备和熟料烧成创造了稳定的生产条件。
（3）采用现代数学优化理论技术成果以及X荧光分析仪和物料成分连续测试、计量仪表、仪器系统，并与计算机联网，编制原料配料软件程序，实现生料自动配料，解决了熟料成分均匀稳定即“均化链”中长期难以解决的课题。
（4）采用粉体工程学理论的技术成果，将传统工艺中的生料储库，优化为具有生料粉连续式气力均化装置，保证在入窑煅烧前得到充分均化的生料。
2、熟料烧成工艺及设备
（1）利用现代流体力学、燃烧动力学、气固两相流稀相输送、热量一质量一动量传递机理、硅酸盐物理化学、胶体化学等化学工程以及热工学、热力学等现代科学技术理论，指导新型悬浮预热、分解炉系统的研制开发和工程优化。目前已开发出许多不同形式的高效低压损预热器和新型分解炉，以满足不同原、燃料特性和工艺特殊要求，不仅有利于提高燃料燃烧率和燃尽率，而且保证物料在窑中充分分散、均匀分布，提高了气固换热效率、入窑物料分解率以及整个窑系统的热效率。同时降低了系统的废气排放量、排放温度和还原窑气中产生的NOx 含量，降低了二氧化碳排放量等，减少了对大气
的污染。
（2）根据矿物晶体化学、硅酸盐物理化学固相反应机理及相图，进一步缩短回转窑长度，研制“两支点超短窑”。在预分解系统中，水泥熟料生产过程中
耗热量最大的碳酸盐分解过程基本完成，新生态CaO、SiO2等微晶矿物成分，在入窑后，快速进行固相反应，使固相反应的放热过程直接用于物料升温，实现“熟料速烧，促使熟料矿物结构微晶化，提高熟料品质”，同时，也减少了窑体过大造成的筒体散热损失。
高考数学知识点（3）根据流体力学、结晶化学及自控技术研制成功第三代空气梁控制流篦式冷却机，既可保证出窑高温熟料骤冷、以防熟料中硅酸三钙（3CaO•SiO2）晶体长大、硅酸二钙（2CaO•SiO2）晶体变型，又可使铝酸盐（3CaO•A12O3等）、铁铝酸盐（4CaO•A12O3•Fe2O3）固溶体等熔融矿物形成玻璃体，提高熟料活性，同时，也优化了熟料冷却机作为热回收装备的功能，使炽热熟料进入篦冷机后达到急冷的同时，又提高了热回收效率，从而可将入窑二次风温从原来850～950℃提高到1100℃以上，入炉三次风温由原来600～700℃提高到850～950℃，这对入窑及入炉燃料燃烧，优化全窑系统的热工制度，降低热耗也起到了巨大作用。（4）研制开发新型多通道燃料燃烧器，进一步减少低温一次风量，便于窑内火焰及温度的合理控制，有利于低质燃料及二次燃料利用，并可减少NOx生成量。
（5）研制成功了“中、低温余热发电”系统，以充分利用预热器、蓖冷机排出的热风，达到能源充分回
收目的，提高了系统效率。
（6）根据硅酸盐化学原理，现代水泥工业采用了具有高新技术的新型干法水泥生产工艺，在硅酸盐水泥熟料设计上，国际水泥界普遍采用了“高硅酸盐矿物（C3S+C2S总量达78%以上）、高硅酸三钙（C3S含量达65%以上），根据需要
选择适宜的铝酸三钙（C3A）的矿物含量”的优化设计方案，以便尽可能生产出优质熟料，为生产适合不同需要的优质水泥打下基础。这样，不仅可以在混凝土工程中节约水泥用量，延长使用寿命，也可满足日益发展的高性能混凝土的需求。（7）根据系统工程学原理，将预分解窑系统中的旋风筒、换热管道、分解炉、回转窑、冷却机进行全面优化，并且力求采用高级合金材料，即耐热、耐
磨、耐火、隔热、保温材料、电子计算机、自控信息系统、高效除尘设备及精密的装备制造技术，使全部窑系统的优化成为一个完整的热工系统工程体系，再辅以现代化管理，确保水泥生产时所需的熟料锻烧热工过程达到优质、高效、节能、环保和稳定生产的目的。
3、水泥粉磨及设备大型化
（1）在水泥装备方面，向大型化发展仍没有改变，但停留在8000～10000t/d 最高水平上，大多数在2000～5000t/d的水平上。在粉磨系统技术装备方面，开发了具有巨大潜力的立式磨、挤压机等新型挤压粉磨设备。
（2）根据破碎力学、三大粉碎原理及物料层间挤压粉碎学说，研制开发了新型立式磨（rollermill）及挤压机（rollerpress）终粉磨制备生料。采用挤压机一球磨机或立式磨一球磨机等作为半终粉磨系统装备粉磨水泥，不仅改变了效率低下的球磨机在水泥工业生产中长期一统天下的局面，而且实现了高效节能化生产，并保留球磨机对粉状物料所具有的球形化及级配合理化的功能，提高了水泥产品的质量。
4、生产过程的优化及计算机管理控制系统
（1）分散控制、集中管理系统成为主流，同时，对工况较为复杂的预分解窑系统在原有控制程序表格控制、模糊控制的基础上，开发出了专家系统软件，有利于达到生产过程稳定以及节能降耗的效果。
（2）在ISO9000质量体系认证得到了广泛实施后，又颁布了ISO14000环境管理标准，并己在许多发达国家及部分发展中国家直接采用。目前，国际水泥工业界正在采取高新技术手段，为解决大气环境与生态平衡等问题积极进行工作，现代化的水泥工厂也将实现清洁生产。
（3）采用超细粉磨技术与装备，将同硅酸盐水泥成分近似的高炉矿渣、电厂粉煤灰、煤研石等激活改性成为功能调节性材料。这样，不仅彻底改变了以往仅将这些废渣、废料作为代替和减少熟料的单纯混合材性质，亦可进一步增加废渣用量。
5、环境保护与废渣利用
（1）目前，新型干法生产技术已日臻成熟，国外水泥工业已更加重视提高质量、节能、环保以及废渣资源的二次综合利用的开发和应用。先进国家对废气、粉尘的排放标准要求越来越严格，其排放标准通常为30～50mg/m3以下，并且规定了严格的惩罚措施。对于水泥锻烧工艺产生的高温废气中二氧化硫、氧化碳、NOx气体的含量以及微量重金属的排放量，发达国家也采取了严格的限制措施。窑系统向着控制NOx、二氧化硫、二氧化碳以及微量重金属排放量的方向发展，出现了以低氮为主设计的分解炉、燃烧器。由此可见，当今世界水泥工业在环保工作方面，已开始从被动治理转向主动治理，从单项指标控制转到综合指标和总量控制阶段。
（2）节能、利废、资源的二次综合利用技术的发展。由于在水泥生产过程中，
以大量的石灰石为原料，并需要很高的锻烧温度，存在一个固有的问题就是向大气排放较多的氧化碳和NOx。氧化碳的排放与燃料、石灰石消耗、燃烧温度有关，减少氧化碳的排放量可采用降低燃料和石灰石消耗的措施。NOx排放量的降低则需要降低燃烧温度，燃料消耗的降低需要石灰石单位消耗量以及锻烧温度的下降。因此，要减少氧化碳、NOx的排放量，必须降低水泥的锻烧温度以及燃料和石灰石消耗量，以开发有利于环境的水泥。
（3）世界各国采取积极的态度和有利的措施，着手科学地处理、利用垃圾，将垃圾列为维护
经济持续发展的第二资源，向垃圾要资源，要能源，要效益。一些废渣，如矿渣、粉煤灰、硅粉、石膏副产品和铁渣己作为水泥生产原料，其它如煤灰、燃烧剩余物、废旧轮胎、废石、废橡胶、废塑料和废木材等可燃材料，都可作为水泥原料和燃料。其所占比例，1999年德国、瑞士为18%～22%，北欧诸国为10%～14%，英国为8%，美国为5%。瑞典、美国的个别企业，烧废料的比例高达80%。瑞典利用各种废油和化学溶剂做水泥的二次燃料。
皮冻的正确做法（4）欧洲一些国家正在试验用废纸制造水泥。废纸回收重新造纸后会有30%的剩余物，这些泥浆状的剩余物因无法再利用只能排入下水道，造成污染。
研究发现，这些泥浆中除纤维外还含有一些矿物质，如高岭土和石灰。当这些矿物质达到一定浓度时，泥浆可以用来制造水泥，而且生产的水泥质量很好。目前，比利时、丹麦、西班牙等国已经建立了用废纸生产水泥的试验性设施。（5）因回转窑生产熟料具有温度高火焰与物料温度可分别达1850℃及1500℃以上，热容量大，工况稳定，气、料流在窑内滞留时间长（气体在1100℃以上高温区达4s以上，物料达30min左右）以及窑内高温气体湍流强烈，碱性气氛等优点，能消解可燃性废料及化工、医药行业排出的危险性废弃物，同时可将废料、废渣、危险废弃物中的绝大部分重金属元素固熔在熟料中，生成稳定的盐类矿物。
6）目前，利用废渣和二次能源生产的水泥新品种有：破布水泥、粉煤灰水凝水泥、米糠水泥、变
水泥、木质水泥、夜光水泥、球粒水泥、陶瓷水泥等。水泥生产过程中可利用、处理其它工业大量的废料的特点，将使水泥工业发生重大的变革，成为高效能、低消耗、高耐久性以及对生态环境最友好的工业之
一。由于没有二次废渣和有害气体排出，避免了对环境二次污染。原来即使发达国家对危险废弃物的处理也仅有填埋及建设废料焚烧炉两种方法，不仅容易造成二次污染，投资亦相当可观。目前，美、英、法、德、加等国家已扩大采用水泥回转窑处理法。利用二次燃料及危险废弃物，与对废渣、废料以及生活垃圾的处理和利用一起，己赋予现代水泥工业环保型绿工业的新理念。
生产流程：
一、水泥生产原燃料及配料
生产硅酸盐水泥的主要原料为石灰原料和粘土质原料，有时还要根据燃料品质和水泥品种，掺加校正原料以补充某些成分的不足，还可以利用工业废渣作为水泥的原料或混合材料进行生产。
1、石灰石原料
石灰质原料是指以碳酸钙为主要成分的石灰石、泥灰岩、白垩和贝壳等。石灰石是水泥生产的主要原料，每生产一吨熟料大约需要1.3吨石灰石，生料中80%

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