水泥生产工艺

(2)按化学成分分：
①硅酸盐系水泥，其中包括硅酸盐水泥、普通硅酸 盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥 、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥等六大常 用水泥，以及快硬硅酸盐水泥、白色硅酸盐水泥 、抗硫酸盐硅酸盐水泥等； ② 铝酸盐系水泥，如铝酸盐自应力水泥、铝酸盐水 泥等； ③ 硫铝酸盐系水泥，如快硬硫铝酸盐水泥、Ⅰ型低 碱硫铝酸盐水泥等； ④ 氟铝酸盐水泥； ⑤ 铁铝酸盐水泥； ⑥ 少熟料或无熟料水泥。

“两磨一烧”
破碎后，按一定比例配合、磨细，并配合为成分合适， 质量均匀的生料
生料制备：石灰质原料，粘土质原料与少量校正原料经 熟料煅烧：生料在水泥窑内煅烧至部分熔融所得以硅酸
钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料
水泥粉磨：熟料加适量石膏，有时还加适量混合材料或
外加剂共同磨细为水泥


2、生产方法
（1） 水泥生产随生料制备方法不同，可分
八、水泥生产发展展望

1、现状：水泥工业是重要的基础原材料产业，
也是资源消耗和环境影响比较大的行业。近年来， 中国水泥工业深入实施可持续发展战略，积极调整 产品结构和企业结构，不断提高技术装备水平，在 生产余热回收、废弃物综合利用、减少烟尘排放等 方面，取得了重要进展。近几年，中国水泥行业进 步显著，表现在：水泥工业结构调整推进快速，新 型干法水泥出现了快速发展的局面；水泥工业生产 工艺与装备制造技术已成熟，并达到国际先进水平 。

2、体积安定性
水泥的体积安定性是指水泥在凝结 硬化过程中，体积变化的均匀性。如果 水泥硬化后产生不均匀的体积变化，即 所谓体积安定性不良，就会使混凝土构 件产生膨胀性裂缝，降低建筑工程质量， 甚至引起严重事故。因此，施工中必须 使用安定性合格的水泥。

3、强度及强度等级
水泥的强度是评价和选用水泥的重要技术指 标，也是划分水泥强度等级的重要依据。水泥的 强度除受水泥熟料的矿物组成、混合料的掺量、 石膏掺量、细度、龄期和养护条件等因素影响外， 还与试验方法有关。 国家标准规定，采用胶砂法来测定水泥的3d 和28d的抗压强度和抗折强度。根据测定结果来 确定该水泥的强度等级。

4、其他技术要求
其他技术要求包括标准稠度用水量、水泥的细 度及化学指标。水泥的细度属于选择性指标。通 用硅酸盐水泥的化学指标有不溶物、烧失量、三 氧化硫、氧化镁、氯离子和碱含量。 国家标准规定，硅酸盐水泥和普通硅酸盐水 泥的细度以比表面积表示，其比表面积不小于 300m2/kg；水泥中的碱含量应不大于0.6%或由买 卖双方协商确定。

原料准备：
⑴ 石灰石质原料（主要成份为碳酸钙，提供氧 化钙），如石灰岩、泥灰岩、白垩、贝壳等 ⑵ 粘土质原料（提供氧化硅和氧化铝及部分氧 化铁），如黄土、粘土、页岩、泥岩、粉砂岩 及河泥等 ⑶ 少量校正原料（铁质校正原料和硅质校正原 料，提供氧化铁和氧化硅），铁质校正原料如 低品位铁矿石、炼铁厂尾矿以及硫酸厂工业废 渣硫酸渣（硫铁矿渣）等；硅质校正原料如砂 岩、河砂、粉砂岩等。

（2）干法和湿法生产特点
烧，入窑生料的含水率一般仅1％～2％，省去了烘 干生料所需的大量热量。不仅可以制备出质量均匀 的生料而且逐步向大型方向发展。现在将悬浮预热 和预分解窑统称为新型干法窑，它们成为干法生产 今后发展的方向。
①干法生产特点：干法是将生料粉直接送入窑内煅
②湿法生产特点：将生料制成含水32％一36％的料

5、磨辊辊套、衬板、研磨体、耐火材料
四、水泥的生产

1、生产工艺：
先把几种原材料按适当的比例配合好后 在磨机中磨成生料；然后将制得的生料入 窑进行煅烧；再把烧好的熟料配以适当的 石膏（和混合材料）在磨机中磨成细粉， 即得水泥。硅酸盐系水泥的生产概括起来 就是“两磨一烧”。
硅酸盐水泥生产的大体步骤是：
（1）生料：由石灰质原料、黏土质原料及少量校
（2）熟料：以适当成分的生料烧至部分熔融，
所得以硅酸钙为主要成分的产物。
（3）校正原料：当石灰质原料和粘土质原料配
合所得生料成分不能符合配料方案要求时，必须 根据所缺少的组分掺加相应的原料，这种以补充 某些成分不足为主的原料称校正原料。
二、水泥生产原料准备
浆，在回转窑内将生料浆烘干并烧成熟料。湿法制 备料浆，粉磨能耗较低，约低30％，料浆容易混匀 ，生料成分稳定，有利于烧出高质量的熟料。但球 磨机易磨件的钢材消耗大，熟料出窑温度较低，不 宜烧高硅酸率和高铝氧率的熟料。
3、生产工艺流程图
水 泥 生 产 过 程 详 图
五、水泥的生产原理
1、水泥生产各阶段成分：
水泥生产概况简介
2012年3月5日
基本内容
◇ 水泥的定义及分类 ◇ 水泥生产原料准备 ◇ 水泥生产的主要设备 ◇ 水泥生产的工艺过程 ◇ 水泥生产物理化学反应和作用机理 ◇ 水泥的技术指标 ◇ 水泥行业存在的问题 ◇ 水泥的发展展望入适量水后成 2、分类：

2、与其他国家差距：从发展阶段上看，中国
水泥工业和目前发达国家的水泥工业比较．我们还 有比较明显的差距，归纳起来有如下6点： (1)中国水泥工业的落后产能还有40％以上，还需 要今后10年进行现代化改造。 (2)水泥工业的结构还比较分散，行业集中度不高 ，尽管国家已经做出了较大的努力，目前仍有4000 多家水泥厂，1000多家粉磨站，而全世界除了中国 只有1500多家水泥厂。今后行业联合重组的任务还 相当艰巨。
（4）液相和熟料的烧结
到达最低共熔温度（1250℃）后，开始 出现液相。硅酸二钙与游离氧化钙都逐步溶 解于液相中，反应生成硅酸盐水泥的主要矿 物硅酸三钙３CaO〃SiO2（C３S） 。在高温 液相作用下，水泥熟料逐渐烧结。 C2S+CaO
液相
C3S
六、水泥的技术指标

1、凝结时间
水泥的凝结时间分初凝时间和终凝时间。初凝 时间是从水泥加水拌合起至水泥浆开始失去可塑性 所需的时间；终凝时间是从水泥加水拌合起至水泥 浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间。 国家标准规定，六大常用水泥的初凝时间均不 得短于45min，硅酸盐水泥的终凝时间不得长于 6.5h，其他五类常用水泥的终凝时间不得长于10h 。
（3）固相反应
在800℃，CaO〃Al2O3、CaO〃Fe2O3与2CaO〃SiO2开 始形成。 在800～900℃，开始形成12CaO〃7Al2O3。 在900～1100℃，2CaO〃Al2O3SiO2形成后又分解。 开始形成3CaO〃Al2O3和4CaO〃Al2O3〃Fe2O3。所 有碳酸钙均分解，游离氧化钙达最高值。 当达到1000～1200℃，大量形成3CaO〃Al2O3 和 4CaO〃Al2O3〃Fe2O3 ， 2CaO〃SiO2 含量达最大值 。
七、水泥行业存在的问题

1、重复建设产能过剩的矛盾尚未得到有效 解决。
近年来由于需求的拉动和投资回报率的 提高，加之一些地方水泥项目核准多头审 批，以致局部地区水泥盲目投资、重复建 设问题有所蔓延和加剧。今年在建、拟建 的水泥生产线仍然不少，如果这些生产线 都建成，全国水泥产能将严重过剩。
2、落后产能数量较大。 在水泥产能总量潜在过剩的同时，目前 全国仍有5亿吨落后产能，约占现有总产能的 27%。 3、产业集中度总体仍然偏低。 全国5000多家水泥生产企业，平均生产 规模只有30万吨左右。排列前10位的大企业 总规模占全部水泥比重只有20%多一点。
原料：CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3等
熟料： 3CaO.SiO2、 2CaO.SiO2 、
3CaO. Al2O3 、 4CaO.Al2O3.Fe2O3等

2、水泥窑系统中发生的化学反应
3CaO SiO2 2CaO SiO2 3CaO Al2O3 4CaO Al2O3 Fe2O3

生产硅酸盐系水泥的原料主要是石灰石 和粘土质原料两类。石灰质原料主要提 供CaO，常采用石灰石、白垩、石灰质 凝灰岩等。粘土质原料主要提供SiO2、 Al2O3及Fe2O3，常采用粘土、粘土质 页岩、黄土等。有时两种原料化学成分 不能满足要求，还需加入少量校正原料 来调整，常采用黄铁矿渣等。另外，还 要加入石膏来调节水泥的凝结时间。现 在水泥生产中还经常加入一些活性掺合 料，如粉煤灰、矿渣等。
为塑性浆体，既能在空气中硬化，又能在水中硬 化，并能将砂、石等散粒或纤维材料牢固地胶结 在一起的水硬性胶凝材料，统称为水泥。

(1)按组成可分为以下两种：
①常用水泥/硅酸盐水泥（以硅酸盐水泥熟料）
如：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥等 ②特种水泥（以非硅酸盐类水泥熟料为主要组分） 如：高铝水泥、硫铝酸盐水泥等
（2）回转窑的煅烧方式是采用一种旋转式的 横式煅烧设备，物料是先经预热器和窑外分 解，与回转窑喷出的火焰成相向运动，因而 其煅烧较立窑而更完全、更彻底。回转窑内 的物料能上下自由翻滚，水泥产量和质量大 幅提高，能耗和生产成本大大降低。由于立 窑内的物料是依靠重力使料层整体下移，因 而立窑烧成的水泥熟料则具有较多的孔隙和 较大的不均匀性，回转窑熟料均匀性和质量 均高于立窑水泥。
石灰石 CaO CO2
粘土 SiO 2 Al 2O3
Fe2O3 H 2O

3、水泥窑系统中发生的物理化学反应
在温度100℃时脱去物料中的自由水和粘土矿物 的层间水 在400～600℃时脱去粘土矿物的配位水
(1)干燥与脱水
(2)碳酸盐分解
碳酸钙与碳酸镁在煅烧过程中分解放出二氧化碳 590℃，MgCO3→MgO+CO2 890℃，CaCO3→CaO+CO2
为干法(包括半干法)与湿法（包括半湿法） 两种。
①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。
②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。
(3)按水泥的特性与用途划分，可分为：
① 通用水泥，是指大量用于一般土木工程的水 泥，如上述“六大”水泥； ② 专用水泥，是指专门用途的水泥，如砌筑水 泥、油井水泥、道路水泥等； ③ 特性水泥，是指某种性能比较突出的水泥， 如快硬水泥、白色水泥、膨胀水泥、低热及 中热水泥等。

3、相关概念
正原料按比例配合，粉磨到一定细度的物料，称 为水泥生料。


4、资源浪费、环境污染、生产无序等 状况依然比较严重。 一些地方能耗和环保超限企业没 有得到及时整治，部分地区仍然存在无 证企业的非法生产。 5、产品出口急剧下降。 去年全国水泥及熟料出口仅1561万 吨，同比下降42.3%。
针对上述五项问题的措施：
国家推出及时调整水泥产业结构，支持加快发展新型干 法水泥,淘汰落后生产力， 重点支持在有资源的地方建设日 产4000吨及以上规模新型干法熟料基地项目, 鼓励地方和企 业以淘汰落后生产能力的方式发展新型干法水泥;但是各地 要根据水泥工业发展的实际情况, 确定加快淘汰现有立窑及 其他落后工艺水泥的目标和进度, 并严格禁止新建和扩建机 立窑、干法中空窑、立波尔窑、湿法窑水泥项目，并对水泥 行业树立和落实科学发展观, 坚定不移发展大型新型干法水 泥, 以此加快水泥行业结构调整步伐, 走新型工业化道路, 进行了规范, 指明了方向。同时指出在水泥工业的发展上要 时刻保持清醒头脑, 防止盲目投资和低水平重复建设。
三、水泥生产的主要设备
1、斗式提升机 、胶带提升机、拉链机、螺旋输送 机、带式输送机


2、空气斜槽 、风机

3、分格轮、空气炮、收尘器

4、磨机、回转窑、破碎机

水泥立窑和回转窑
水泥的生产工艺在熟料的煅烧方式上可 以立窑和回转窑两种生产方式。 （1）立窑的煅烧方式是采用一种静置的立 式煅烧设备，其生料煅烧过程与回转窑不完 全相同，而且其资源浪费大、环境污染严重 。立窑中的物料是成球后入窑的，在煅烧过 程中物料的变化特点是料球的外部已烧结反 应完毕，内层可能还在进行固相反应，而核 心部分可能还在进行碳酸钙分解。