【正文】 第一章 水泥工藝基本知識 水泥的定義是什么，如何對其進行分類和命名？ 答：凡細磨成粉末狀，加入適量水后，可成為塑性漿體，既能在空氣中硬化，又能在水中繼續(xù)硬化，并能將砂、石等材料膠結(jié)在一起的水硬性膠凝材料，通稱為水泥。 水泥按其用途和性能可分為三類： （ 1）通用水泥：用于一般土木建筑工程的水泥； （ 2）專用水泥：專門用途的水泥； （ 3）特性水泥：某種性能比較突出的水泥。 為了命名的需要和方便，在水泥分類的基礎(chǔ)上，又將水泥按主要水硬性物質(zhì)分為硅酸鹽水泥（即波特蘭水泥）、鋁酸鹽水泥、硫酸鹽水泥、氟鋁酸鹽水 泥和以火山灰性或潛在水硬性材料以及其他活性材料為主要組分的水泥等五種。 同時對水泥特性給予明確地劃分，如快硬性分為快硬和特快硬兩類；水化熱分為中熱和低熱兩類；抗硫酸鹽性分為抗硫酸鹽和高抗硫酸鹽兩類；膨脹性分為膨脹和自應(yīng)力兩類等。 三類水泥分別按照水泥的主要水硬性礦物、混合材料、用途和主要特性命名。 通用水泥以水泥的主要水硬性礦物名稱冠以混合材料名稱或其他適當(dāng)名稱命名。包括硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、復(fù)合硅酸鹽水泥、石灰石硅酸鹽水泥。 專用水泥以其專門用途 命名，并可冠以不同型號，例如 A 級油井水泥、砌筑水泥等。 特性水泥以水泥的主要水硬性礦物名稱冠以水泥的主要特性命名，并可冠以不同型號或混合材料名稱，如快硬硅酸鹽水泥、低熱礦渣硅酸鹽水泥、膨脹硫鋁酸鹽水泥等。 以火山灰性或潛在水硬性材料以及其他活性材料為主要組分的水泥，是以主要組分的名稱冠以活性材料的名稱進行命名，也可再冠以特性名稱，如石膏礦渣水泥、石灰火山灰水泥等。 簡述新型干法旋窯基本生產(chǎn)工藝。 水泥工藝過程，通常簡要地概括為 “ 兩磨一燒 ” ，即首先將原料粉磨成生料，然后經(jīng)過煅燒形成熟料，再將熟料粉磨成水泥 。這樣的概括是僅就水泥生產(chǎn)中主要單元操作而言，對其它重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)：如破碎、烘干、配料、均化、儲存、計量、輸送、收塵等等均未涉及。 代表當(dāng)今水泥生產(chǎn)技術(shù)水平的新型干法生產(chǎn)線， 具有單位容積產(chǎn)量高、熱利用效率好、電耗低、污染小、勞動生產(chǎn)率高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、規(guī)模經(jīng)濟效益良好等特點，而生產(chǎn)規(guī)模和技術(shù)裝備大型化、生產(chǎn)工藝節(jié)能化、操作管理自動化、環(huán)境保護生態(tài)化已經(jīng)成為當(dāng)前水泥企業(yè)的發(fā)展方向和必然趨勢。 日產(chǎn) 5000 噸 生產(chǎn)線工藝流程圖（典型） 硅酸鹽水泥的生產(chǎn)過程分為哪幾個階段？ 答： 硅酸鹽水泥的生產(chǎn)過程通常概括為兩磨一燒，分為三個階段：石灰質(zhì)原料、粘土質(zhì)原料與少量校正原料經(jīng)破碎后，按一定的比例配合，磨細并調(diào)配為成份合適、質(zhì)量均勻的生料，稱為生料制備；生料在水泥窯內(nèi)煅燒至部分熔融所得到的以硅酸鈣為主要成份的硅酸鹽水泥熟料，稱為熟料煅燒；熟料加適量石膏、混合材料或外加劑共同磨細為水泥，并包裝或散裝出廠，稱為水泥粉磨及出廠。 硅酸鹽水泥的生產(chǎn)工藝如何進行分類？ 答： 水泥的生產(chǎn)工藝按照 生料制備方法的不同分為： （ 1）濕法：將原料加水進行粉磨和混合成生料漿后喂入窯內(nèi)煅燒。 （ 2）干法：將原料同時烘干與粉磨或先烘干后粉磨成生料粉，再喂入窯內(nèi)石灰石均化堆場 原料調(diào)配站 原料粉磨 生料均化庫 回轉(zhuǎn)窯 原 煤 石灰石 熟料庫 聯(lián)合儲庫 砂頁巖破碎 硫酸渣 聯(lián)合儲庫 聯(lián)合儲庫 煤粉制備 冷卻機 水泥粉磨 石灰石破碎 砂頁巖 分解爐 汽車熟料出廠 火車熟料出廠 水泥磨 包裝機 包裝出廠 水泥庫 散裝出廠 煅燒，如中空式窯、窯外分解窯等。 （ 3）半干法：將干法制得的生料粉調(diào)配均勻加適量的水，制成料球再入窯煅燒，如立窯、立波爾窯。 按煅燒熟料窯的結(jié)構(gòu)可分為立窯和回轉(zhuǎn)窯?；剞D(zhuǎn)窯又可分為濕法回轉(zhuǎn)窯、立波爾窯、干法回轉(zhuǎn)窯（如帶預(yù)熱鍋爐的窯、帶預(yù)熱器的窯、帶分解爐的窯）。 簡述水泥生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展歷程。 答： 第一階段：立窯技術(shù)的發(fā)展 立窯技術(shù)的發(fā)展有一個前奏，首先， 在 1824 年英國人（ Aspdin）阿斯普丁第一個獲得波特蘭水泥的專利，為什么說他是獲得專利而不是發(fā)明專利呢？因為水泥的發(fā)明是延續(xù)了很長時間的，不是說突然之間發(fā)明的，是在經(jīng)歷了羅馬水泥、英國水泥等各種水泥不同時期的發(fā)展，到最后才發(fā)展為波特蘭水泥。波特蘭水泥的發(fā)展、發(fā)明以它獲得的專利時間為準(zhǔn)。他當(dāng)時生產(chǎn)水泥是用 “ 杯窯 ” 來生產(chǎn)的，其形狀像杯子一樣，上面是一個抽屜的裝置，燒水泥的時候，首先把料作成塊狀，磚快一樣，一部分煤和堆料在里面燒，是一鍋一鍋燒的，阿斯普丁為了專利的保密，燒的時候不讓任何人參觀。 歷史上記載的最 早燒水泥的窯就是 “ 杯窯 ” 。到 1872 年的時候，英國人Johson 取得了 “ 倉窯 ” 的專利，它與 “ 杯窯 ” 的工藝基本上相同，不同的是增加了預(yù)熱系統(tǒng)，料子先裝在煙囪干燥、預(yù)熱，然后再裝到杯窯里面燒，所以又進了一步了，進步之處在于為了節(jié)省煤耗而進行預(yù)熱。由于預(yù)熱過了，燒出來的熟料質(zhì)量大大提高，所以 Johson 跟 Aspdin 打官司，說自己燒出的才是真正的波特蘭水泥，而阿斯普丁燒成的水泥質(zhì)量時好時壞，不能叫真正的波特蘭水泥。因為阿斯普丁的水泥有些在英國的工程中出現(xiàn)房屋、橋梁坍塌的現(xiàn)象。但最終官司還是阿斯普丁贏了， Johson 最后得到 “ 倉窯 ” 的專利。 到了 1884 年，德國人德齊在 “ 倉窯 ” 的基礎(chǔ)上進行了改良，叫 “ 立窯 ” 。它與 “ 倉窯 ” 不同的是多了一個冷卻裝置，它的預(yù)熱、燒成和冷卻都在窯里面。立窯發(fā)明以后，很快傳入英國，英國人首先使用機械鼓風(fēng)系統(tǒng)，質(zhì)量和產(chǎn)量大大提高。之后，鼓風(fēng)系統(tǒng)的技術(shù)又傳到德國，德國人接著又發(fā)明裝料裝置和機械卸料裝置。據(jù)歷史考證，大約在第一次世界大戰(zhàn)（ 1914 年 — 1918 年）前后，德國完成了立窯的機械化設(shè)計，接著進行推廣，完成了機械化立窯發(fā)明的全過程。 第二階段：普通干法旋窯的技術(shù)發(fā)展 立窯發(fā)明了以后，進入了旋窯 的普通干法階段。干法旋窯的發(fā)明，最早由英國人克拉登在 1887 年首先產(chǎn)生旋窯生產(chǎn)波特蘭水泥的構(gòu)想，并用這個構(gòu)想去申請了專利。但他根據(jù)這個構(gòu)想做實驗，沒有獲得成功，燒不出波特蘭水泥熟料，一直到十幾年后，在 1895 年，美國工程師亨利、化驗師西蒙在英國人旋窯構(gòu)想 的基礎(chǔ)上繼續(xù)做實驗，開發(fā)自己的旋窯系統(tǒng)并獲得成功。當(dāng)時他們發(fā)明的回轉(zhuǎn)窯用的是干粉，不成球，不成塊。后來到了 20 世紀(jì) 20 年代，德國人也做了改進，發(fā)明了立波爾窯。差不多在同一時期，日本人在干法回轉(zhuǎn)窯的后面加了個鍋爐，叫預(yù)熱鍋爐窯，這個就是普通干法旋窯的階段。 第 三階段：濕法旋窯的技術(shù)發(fā)展 20 世紀(jì)初，丹麥人史密斯發(fā)明了濕法回轉(zhuǎn)窯，他是在當(dāng)時去參觀氧化鋁生產(chǎn)旋窯時得到了啟發(fā)，用濕法生產(chǎn)水泥。因為丹麥不是用石灰?guī)r生產(chǎn)水泥的，而是用白堊土，它所含的水份比較高，一般達到 50%左右，因此就是現(xiàn)在的史密斯公司創(chuàng)始人發(fā)明了濕法窯。最早的濕法窯長徑比較短，都小于 30。如 20 年代的上海水泥廠（全國最早使用濕法生產(chǎn)的水泥廠），上海是最早與外國人訂合同采用濕法窯，中國水泥廠接著也訂了合同并第一個投產(chǎn)，投產(chǎn)比上海早了幾個月。當(dāng)時采用的是直徑Φ 66M ，后來濕法窯又 發(fā)展為帶料漿蒸發(fā)器，一般長徑比較短，接近 20 左右，再后來發(fā)展為濕法長窯（長徑大于 30）， 50年代在世界上流行使用濕法長窯，最大的濕法長窯Φ 231M，產(chǎn)量是日產(chǎn) 3400 噸（德國），但后來的結(jié)論是，窯徑大于 7M 就不合適了，運轉(zhuǎn)率特別低，因為直徑大了以后，耐火磚的拱太小，容易掉磚，所以大于 7M 的窯沒有推廣起來。 50 年代直徑在 4— 5M 之間、長徑比在 30— 40 的窯在國際上推廣的比較多。據(jù)我國統(tǒng)計，全國濕法窯 1994 年有 199 條，從總體來講比國際上的小，解放前濕法窯較小的在 3M左右 ，解放后基本上是引進東德的Φ 150M的窯，還有一種是Φ 3 118M，像江油、昆明、大同、開源等都是這種窯；另外一批是羅馬尼亞窯，Φ 3 88M 的，包括貴州、巢湖、江山，這種窯屬于普通濕法窯，長徑比小于 30。此外是我國自己研制的Φ 145M 的華新窯，后來擴大成Φ 4 4 145M 的湘鄉(xiāng)窯，這個成了我們 50年代到 70 年代直至現(xiàn)在發(fā)展?jié)穹ǜG的主力，比較多的就是這類直徑 — 之間的?？傮w來講，跟國外比，我們的直徑還太小，最大的窯是娥媚的兩臺從丹麥?zhǔn)访芩构疽M的Φ 180M 的長窯，華新、湘鄉(xiāng)設(shè)備是有部分新的，其他的設(shè)備都是陳舊的，運轉(zhuǎn)了 30 多年。 第四階段：新型干法的技術(shù)發(fā)展 濕法窯的優(yōu)點是生料均勻，粉塵濃度比干法、普通干法低的多，生料制備系統(tǒng)沒有烘干的問題；它的缺點是熱耗高，因此怎樣在濕法的基礎(chǔ)上把生料質(zhì)量保持，把生料均化、收塵問題解決，再加上干法的預(yù)熱利用解決，就可以把原來濕法能耗高的問題解決。在 50 年代的時候，這三個問題基本上被突破，也就是說，50 年代的時候發(fā)明了生料均化庫和預(yù)均化技術(shù)，再加上生料的計算機控制，保證了生料的均化，電收塵的發(fā)明，解決了干法 窯尾的收塵問題。后來發(fā)明了旋風(fēng) 預(yù)熱器以后，由洪堡公司繼續(xù)開發(fā)，所以這個窯后來就叫它洪堡窯。 德國的克虜伯公司發(fā)明了立筒預(yù)熱器窯，立筒與旋風(fēng)預(yù)熱器加在一起就叫懸浮預(yù)熱器窯（ SP 窯），這是窯外分解窯發(fā)明的前奏。 1971 年，日本的石川島播磨公司在旋風(fēng)預(yù)熱器的基礎(chǔ)上研制成功窯外分解窯（ NSP 窯）。到此為止，在濕法旋窯之后完成了新型干法窯的開發(fā)，以后在全世界范圍迅速推廣日產(chǎn) 10000 噸的生產(chǎn)線，在泰國投產(chǎn)的共有兩條?，F(xiàn)在美國正在搞日產(chǎn) 12020 噸的窯，這個窯的直徑大概在 。 從此，在世界范圍內(nèi)，水泥生產(chǎn)技術(shù)從濕 法旋窯迅速向新一代窯型 —— NSP窯即新型干法窯過渡。 新型干法旋窯與立窯生產(chǎn)工藝有哪些區(qū)別？ 新型干法旋窯與立窯生產(chǎn)的主要區(qū)別有： 1）新型干法旋窯原料采用預(yù)均化措施，煤、石灰石、鐵質(zhì)原料、硅質(zhì)原料分別均化，以保證原料成分相對均勻；立窯廠由于各組分物料需求量相對較少，投資也小，難以對物料進行有效均化。 2）煅燒工藝不同。新型干法旋窯是以懸浮預(yù)熱和窯外分解技術(shù)為核心，入窯生料已分解 90%以上，在窯內(nèi)主要進行硅酸鹽礦物形成，而立窯廠生料與煤一起入窯混燒，由上到下進行生料預(yù)熱、分解和硅酸鹽礦物形成幾個過程 ，導(dǎo)致熟料質(zhì)量不穩(wěn)定，波動較大。 3）自動化控制程度不一樣，立窯廠一般采用人工生產(chǎn)、控制，自動化程度不高，設(shè)備運行受控程度不高，效率較低；新型干法旋窯采用全自動化生產(chǎn)，設(shè)備先進，如寧國水泥廠三線 5000t/d 生產(chǎn)線光各種測點就高達 4000 余個，通過各種監(jiān)測保護設(shè)備安全穩(wěn)定運行，以保證單位容積產(chǎn)量高、勞動生產(chǎn)率高和規(guī)模效益。 4）環(huán)保水平相差大。立窯廠一般基本無環(huán)保保證，各種煙塵、噪聲、廢水任意排放，不符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求，污染嚴(yán)重；新型干法旋窯一般在各個有煙塵排放點處均建了袋收塵、電收塵等設(shè)備，出設(shè)備進入大氣的 氣體含塵濃度一般小于100mg/標(biāo) m3，符合國家標(biāo)準(zhǔn)要求，冷卻水等廢水均采用循環(huán)利用，在部分噪音較大的設(shè)備上安裝了消音裝置，以各種方式減少污染，以達到和諧社會、循環(huán)經(jīng)濟的要求。 “大磨”與“小磨”生產(chǎn)的水泥品質(zhì)是否存在差異，表現(xiàn)在什么方面？ 一般來說，“大磨”與“小磨”生產(chǎn)的水泥品質(zhì)不存在單純意義上的質(zhì)量差異，而主要在顆粒級配分布、品質(zhì)的均勻性等方面存在差異，主要如下： 1）水泥的顆粒級配存在差異。 小磨由于磨體積相對較小，研磨體裝載量受限，研磨體對物料的破碎、擠壓、研磨能力與大磨相比相對較弱，為保證 粉磨后的產(chǎn)品質(zhì)量，只有相對延長物料在磨內(nèi)的滯留時間，造成水泥產(chǎn)品過粉磨現(xiàn)象較多，細顆粒比例較大，在水泥配制混凝土?xí)r有時會存在與外加劑的適應(yīng)性不良或泌水現(xiàn)象。而大磨由于研磨體裝載量較大，級配調(diào)整相對容易，研磨體對物料的破碎、擠壓、研磨能力強，粉磨后的產(chǎn)品顆粒級配分布較均勻，級配合理，在使用時具有更好的適應(yīng)性。 2）水泥品質(zhì)的均勻性存在差異 大磨一般均采用閉路循環(huán)粉磨系統(tǒng)，配制相對較先進，建有原材料均化堆棚或儲庫，喂料、計量、生產(chǎn)過程均采用微機控制，物料在磨內(nèi)粉磨和選粉機選粉時混合相對均勻，有良好的檢測、監(jiān)控系 統(tǒng)，配備多個大儲量水泥均化庫，可保證水泥出廠時經(jīng)過了多次均化過程，確保產(chǎn)品出廠時能保持相對均勻穩(wěn)定。而小磨不管是開路還是閉路粉磨系統(tǒng)，由于設(shè)備配制簡單，喂料、計量、生產(chǎn)過程相對波動較大，物料在磨內(nèi)粉磨混合也不能保證均勻，雖然也建有多個儲庫，但由于庫太小本身無均化作用，只能靠多個庫之間搭配出庫，以保證產(chǎn)品質(zhì)量滿足要求，但均勻穩(wěn)定性因條件、工藝等因素限制難以得到保證。 通用水泥標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定六大水泥的代號是什么？ 答：為了使用方便，六大水泥標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)水泥的英文名稱詞頭和國際通用型式對六大水泥的各個品種規(guī)定了由兩個 字母組成的代號。Ⅰ型硅酸鹽水泥為 P.Ⅰ 。Ⅱ型硅酸鹽水泥為 P.Ⅱ；普通硅酸鹽水泥為 ；礦渣硅酸鹽水泥為 ；火山灰硅酸鹽水泥為 ；粉煤灰硅酸鹽水泥為 ；復(fù)合硅酸鹽水泥為 ；石灰石硅酸鹽水泥為 。 為何把水泥分為普通型和早強（ R）型？ 答：主要是因為國內(nèi)水泥的早期強度比國外水泥普遍偏低。造成這種現(xiàn)象的主要原因是除熟料中 C3A含量偏低外，