1. 水泥生產回轉窯操作要領具體步驟要注意什麼
一、硅酸鹽水泥熟料
1．熟料定義
硅酸鹽水泥熟料按中國標準的定義為：「以適當成分的生料燒至部分熔融，所得以硅酸鈣為主要成分的產物」。按歐洲試行標準的定義為：「波特蘭水泥熟料是一種水硬性材料，以重量計至少2／3是由硅酸鈣(C3S和C2S)組成，其餘為氧化鋁(Al203)，氧化鐵(FC2O3)和其它氧化物。CaO／SiO。重量比應不小於2．0。氧化鎂(MgO)以重量計不應超過5％。
波特蘭水泥熟料是由精確配定的混合原料(生料粉，料泥或生料漿)經至少煅燒至燒結而製成的，混合原料含有CaO，SiO2，Al2O3和少量其它物質。生料粉，料泥或生料漿必須細磨，充分混合，因而是均勻的」。
由以上的定義中可以看出歐洲標准規定的比較明確，對熟料的礦物組成(如硅酸鹽礦物)和化學組成(如CaO／SiO重量比)都給予數量上的限定，對生料的制備質量也提出了細磨和混合均勻的要求。這些對新品種開發和提高水泥及混凝土質量是很重要的。
2．熟料礦物組成
硅酸鹽水泥熟料主要由4種結晶礦物組成，即阿利特，貝利特，鋁酸鹽和鐵鋁酸鹽，它們緊密地交織在一起，另外還有少量游離石灰，方鎂石，玻璃體和孔隙。
阿利特(Alite) 主要由硅酸三鈣組成，分子式為3CaO·SiO2，簡寫C3S。因為熟料中不存在純的C3S，其中都固溶有MgO，Al2O3，Fe2O3，TiO2以及V12O，Na2O等金屬氧化物，所以在准確叫法稱為阿利特礦物，簡稱A礦，C3S水化速度快，早期強度和後期強度都高，是硅酸鹽水泥熟料尤其高活性熟料的主要礦物，含量一般在40％~80％，我國最高在67％左右，國外可達85％。
貝利特(Belite) 主要由硅酸二鈣組成，分子式為2CaO·SiO2，簡寫為C2S。因為熟料中不可能有純的C2S，其中多固溶有Al2O3，Fe2O3，MgO，V12O，Na2O，TiO2，P2O5等雜質，所以稱為貝利特礦物，簡稱B礦。C2S水化速度慢、早期強度低，長期強度能達到與C3S相同的水平。
C2S有4種晶型，在2130℃下燒至熔融為a型，1420°C為a′型，溫度降至675℃轉變為β型，降到300~400℃轉變為ν型。強度以a型最高，以後隨溫度降低和晶型轉變而降低，到v型幾乎沒有強度，體積膨脹10％，造成熟料粉化。在水泥熟料中主要是β型C2S，一般通過其他離子侵入和快速冷卻能使β型C2S穩定不再轉變為V型C2S。C2S含量一般在0％~30％之間，我國高的在35％左右。
鋁酸鹽 純的鋁酸鹽相為鋁酸三鈣，即3CaO·Al2O，簡寫為C3A，在熟料中C3A也含有Al2O，Na2O等氧化物。C3A水化速度極快，為抑制其水化速度調節凝結時間要加入一定量的硫酸鹽(如石膏)，C3A本身強度不高，但因其水化快和水化熱高，能與阿利特和貝利特一起提高一些水泥早期強度。CaA含量一般6％~13％，我國偏低一些，4％~11％，國外一般偏高，個別情況高達15％。
鐵鋁酸鹽 又稱鐵酸鹽相，它沒有固定的化學組成，是晶體混合系列中的一環，理論上可達到C2A和C2F，所以常常稱為鐵鋁酸四鈣，簡寫為C4AF，然而C2A並不存在。這一晶體混合系列為C2A…C6A2F…C4AF…C6AF…C2F，視氧化鐵和氧化鋁含量的不同，混合晶體可偏向鐵多的一面或鋁多的一面，在水泥熟料中系數情況下是相當於C4AF的組成，也可寫成C2(AF)。鐵鋁酸鹽相中也固溶一些其他離子，它對水泥顏色起很大的決定作用，純的C4AF為褐色，含MgO後為深灰綠色。C4AF的反應活性很低，對水泥性能作用不大。C4AF含量一般為4％~15％，中國偏高一些，高的在18％左右，低的約8％。
游離石灰 水泥熟料中未與酸性氧化物化合的氧化鈣，常寫成fCaO，一般含量都在2％以下。游離石灰是不希望存在的，它的出現有以下幾個原因：生料制備不好，有過粗的顆粒或混合不均勻；煅燒溫度不夠，未能同其他氧化物化合；冷卻速度過慢，部分C3S分解成C2S和fCaO；配料不當氧化鈣含量過高。游離石灰過高會使砂漿和混凝土發生膨脹，造成安定性不良。
游離氧化鎂或方鎂石 在氧化鎂含量高的熟料中可能含有游離的氧化鎂，一般只寫成MgO，MgO有2％~2．5％能固溶到熟料的其它相中，水泥標准中規定MgO含量不得超過5％，所以熟料中最高能有2．5％~3．0％的MgO。固溶在其它相中的方鎂石量取決於熟料的化學成分和生產工藝，這部分沒有什麼危害。游離的方鎂石如含量過高會產生膨脹，又常在一年以後發生，造成混凝土損壞。方鎂石如結晶細小和分散均勻，膨脹作用也小，粗大的結晶和呈窩狀存在危害較大，游離石灰也是這樣。
除此之外熟料中在個別情況下也還可能存在極少量的硫酸鹼和玻璃體。
3．熟料化學組成及率值
為了能夠煅燒出所需礦物組成的熟料，首先要配製出具有一定化學成分的生料，生料去掉燒失量後的化學成分即熟料化學成分一般范圍列於表7。
表7熟料化學成分范圍（重量>）
在調配原料時要通過各種氧化物的比例關系進行控制，這些比例關系又稱率值，常用的率值有以下幾種：
(1)石灰飽和系數KH
在熟料中石灰完全飽和是指全部SiO2都形成C3S，全部Fe2O3，都形成C4AF，剩餘的Al2O3，都形成C3A，石灰飽和系數是指熟料中實際的CaO含量與理論上達到完全飽和時的CaO含量之比。在中國使用前蘇聯的金德公式計算，用生成C4AF和C3A和CaSO4後剩餘的CaO量與SiO2全部生成C3S，所需要的CaO量之比
KH=
如fCaO過高上式中還應考慮扣除iCaO，尤其在我國的立窯生產中要計算扣除fCaO後的KH′值
KH′=
目前我國熟料的KH值在0．82—0．96之間。
在國外石灰飽和系數的計算為：
也還有用石灰標准系數KST(德國)和石灰飽和率CSF(英國)兩種表示法，即
KST=
LSF=
(2)硅酸率SM
硅酸率是SiO2與A12O3和Fe2O3之和的比值，它表示熟料在燒結時(在燒成帶內)固相與流相的比例。因為SiO2在燒結溫度下絕大部分都在固相阿利特和貝利特相中，而氧化鋁和氧化鐵則存在液相中。目前，我國水泥熟料的硅酸率在1．6~2．8之間，國外在1．9~3．2之間。
SM=
(3)鋁氧率IM
鋁氧率也稱鐵率是氧化鋁與氧化鐵的比，在燒結溫度下這兩種氧化物幾乎全部進入液相。IM主要表示液相的特性，若提高氧化鐵含量，IM值減小，液相粘度下降，若IM值<0．638，熟料中不生成C3A，這種水泥具有較高的抗硫酸鹽性能。我國水泥熟料的IM值目前在0．90—2．00之間(特種水泥除外)。國外在1．5~2．5之間。
(4)水硬系數HM
水硬系數是氧化鈣與酸性氧化物SiO2，A12O3，和Fe2O3之比。HM高水泥強度特別是早期強度高，水化熱高，抗化學侵蝕性下降，HM一般在1．7~2．3之間，低於1．7水泥強度太低，高於2．4大部分安定性不好，一般以2．0左右為好。水硬系數目前只有少數國家如日本等仍在使用，多數國家主要使用硅酸率和鋁氧率，水硬系數僅作為補充或不用。
HM=
二、硅酸鹽水泥的主要原料
生產硅酸鹽水泥首先要煅燒出硅酸鹽水泥熟料，然後再用熟料磨製成水泥，所以硅酸鹽水泥的原料應分為煅燒熟料所需的原料和磨製水泥所需的原料。
1．生產熟料用的原料
最理想的原料是具有水泥熟料要求化學成分的天然岩石，並有足夠的儲量，均勻的特性和便利的開采條件。這種情況很少見，美國相對多一些，歐洲也有個別水泥廠現在仍用一種原料生產水泥熟料。大多數情況是用石灰石質原料和粘土質原料進行混合，必要時加入少量硅質或鐵質校正原料，調整混合生料的化學成分。水泥生料中碳酸鈣CaCO3的含量在72—80％之間，按CaCO3含量多少，可將原料排列如下：
純石灰石 CaCO3含量>95％
泥灰岩質石灰石 CaCO3含量85％~95％
石灰質泥灰岩 CaCO3含量?0％~85％
泥灰岩 CaCO3含量30％~70％
粘土質泥灰岩 CaCO3含量15％~30％
泥灰岩質粘土 CaCO3含量5％~ 15％
粘土 CaCO3含量<5％
純石灰石，泥灰岩質石灰石和石灰質泥灰岩用以引入Ca—CaCO3，粘土、泥灰岩質粘土和粘土質泥灰岩用以引入SiO2，Al2O3和Fe2O3。配料時最好選用與熟料化學成分相接近的原料，如石灰質泥灰岩，因為它已混入一些粘土質組分，結晶細小，分布均勻，易燒性好。最不利的是用純的石灰石和純的粘土混合配料，易燒性不好。為了調整生料化學成分，有的還加入少量砂岩，硫鐵礦渣、鐵礦等作為校正原料。除天然原料外還可以使用工業廢渣，如高爐礦渣、煤矸石、粉煤灰、金屬尾礦等作為粘土質原料，今後的發展趨勢也是盡可能利用泥灰岩類天然原料和工業廢渣作主要原料，高質量的石灰石作為校正原料來生產水泥熟料。
生產熟料所用的燃料，從今天的技術水平來看不受什麼限制，氣體、液體、固體燃料，可燃性廢料都可以使用，僅立窯上受工藝條件限制只能燒固體燃料，並以無煙煤、焦炭之類含揮發分低的燃料為好，回轉窯則煙煤，無煙煤以及各種可燃性廢料都可以使用。
2．生產水泥的原料
硅酸鹽水泥自然是由硅酸鹽水泥熟料加入適量石膏共同磨細而成，有些品種允許加入一定量的混合材。然而今天在歐洲水泥試行標准中則將我國所稱的混合材也作為水泥的組分，在水泥含量≥6％的為主要組分，≤5％的為次要組分或填充料，即水泥的組成應為主要組分，次要組分，石膏和外加劑。因為這些組分材料不論是熟料、石膏，還是礦渣、粉煤灰甚至窯灰都對水泥性能的發揮起一定作用，都是為獲得優質混凝土所不可缺少的材料，所以在標准中對這些材料的質量也都提出了相應的要求，這里只就幾種主要材料作些介紹。
(1)硅酸鹽水泥熟料
熟料定義前已有介紹，這里不再重復，中國標准強調了要用適當成分的生料和燒至部分熔融，以及要以硅酸鈣為主要成分。歐洲試行標准除此之外還要求硅酸鈣(C3S+C2S)含量應≥2／3，CaO／SiO2重量比≥2．0，並對生料制備也提出一些原則要求，這些對保證混凝土質量很有益處，尤其目前對提高我國水泥實物質量很有參考價值。其他對如鋁酸鹽水泥、硫鋁酸鹽水泥、氟鋁酸鹽水泥和鐵鋁酸鹽水泥的熟料也都有相應質量要求。
(2)混合材
在我國將水泥中除熟料和石膏以外的組分都稱為混合材，它是為改善水泥性能，調節水泥標號的礦物質材料。常用的混合材有粒化高爐礦渣，粉煤灰，火山灰質混合材，石灰石，粒化電爐磷渣，冶金工業的各種熔渣。火山灰質混合材分為兩大類，1類是天然的，如火山灰、凝灰岩、浮石、沸石岩、硅藻土和硅藻石。另1類是人工的，如煤矸石、燒頁岩、燒粘土、煤渣、硅質渣。對這些材料都有一定的質量要求和摻加量限定，今後的發展趨勢是加大工業廢渣的摻加量，減少熟料使用量，為保護環境多做貢獻，但是，也有一個前提，即不能過份影響水泥及混凝土質量，不能產生二次污染，也不能太大地影響生產過程，每使用一種新的廢渣都必須做水泥性能及混凝土性能和耐久性試驗，有關環保及安全方面的檢測，取得有關部門的許可方可正式使用。
(3)石膏
石膏又稱緩凝劑，是調節水泥凝結時間用的，常用的為天然石膏礦，主要成分為二水硫酸鈣CaSO4·2H2O，或者天然硬石膏，主要成分為無水硫酸鈣CaSO4。另外也有半水石膏CaSO4·１／2H2Ｏ，它們的混合物，或工業副產石膏，如陶瓷工業的石膏模，煙氣脫硫石膏等。石膏的用量約為5％左右，一般控制水泥中的SO，量不超過3．5％。
(4)外加劑
水泥中允許加入不超過水泥重量1％的外加劑，主要是助磨劑。這些外加劑不應損害對鋼筋的保護性能，以及水泥和混凝土的其他有關性能，所以水泥中的外加劑應慎重使用，以加在混凝土中為好，以免與混凝土的外加劑相抵觸。
(5)超細摻加料
自90年代以來興起的超細粉摻加料能顯著提高水泥混凝土的強度和改善其他有關施工性能和物理性能。水泥中常用的是硅灰，它的細度是水泥細度的50～100倍。近來又發展使用磨細礦渣以及磨細熟料，磨細程度一種是超細磨，比面積磨到9000或10000cm2／g以上到20000cm2／g，平均粒徑13~6μm。另一種是在9000cm2／g以下，有的在5000cm2／g左右，或4000—5000cm2／g之間，後一種當然算不上超細磨了，現在的研究得出，加入這些微細粉能明顯提高水泥及混凝土強度，尤其是早期強度，並能改善水泥砂漿的可加工性，提高混凝土的密實性、抗滲性、抗蝕性、耐久性，這種微細粉可以加到水泥中也可以在施工時加到混凝土中，我國目前比較重視的是用磨細礦渣摻到水泥中，改善水泥性能。
三、水泥生產工藝
1．熟料形成過程
硅酸鹽水泥熟料是由石灰石組分和粘土組分經高溫煅燒相互化合而成的，其主要反應過程如下
20—150°C一烘乾原料帶入的附著水分，濕法生產在這一段消耗了大量熱量。
150—600°C一高嶺土脫去吸附的水分和結晶水。
600—900°C一高嶺土分解，同時形成一些初級礦物，如CA，C2F，C2S和C12A7。
850—1100℃一CaCO3分解率最大，形成的游離石灰量也最大，這期間因CaCO3分解為吸熱反應，需要熱量最多。C3A和C4AF也在這時開始形成。
1100—1200℃一C3A和C4AF主要在這一溫度區內形成，C2S量達到最大值。
1260—1310℃一形成熟料液相
1250—1450℃—C2S吸收fCaO形成C3S，最終燒成熟料，所以一般都要達到1450℃以上，並停留一定時間才能燒出合格熟料。
2．水泥生產方法
水泥的生產工藝簡單講便是兩磨一燒，即原料要經過採掘、破碎、磨細和混勻製成生料，生料經1450~C的高溫燒成熟料，熟料再經破碎，與石膏或其他混合材一起磨細成為水泥。由於生料制備有干濕之別，所以將生產方法分為濕法，半干法或半濕法，干法3種。
(1)濕法生產的特點 將生料製成含水32％一36％的料漿，在回轉窯內將生料漿烘乾並燒成熟料。濕法制備料漿，粉磨能耗較低，約低30％，料漿容易混勻，生料成分穩定，有利於燒出高質量的熟料。但球磨機易磨件的鋼材消耗大，回轉窯的熟料單位熱耗比干法窯高2093~2931KT／kg(500—700kcal／kg)，熟料出窯溫度較低，不宜燒高硅酸率和高鋁氧率的熟料。
(2)半干法生產的特點 將干生料粉加10％~15％水製成料球入窯煅燒稱半干法，帶爐篦子加熱機的回轉窯又稱立波爾窯和立窯都是用半干法生產。國外還有一種將濕法制備的料漿用機械方法壓濾脫水，製成含水19％左右的泥段再入立波爾窯煅燒，稱為半濕法生產。半干法入窯物料的含水率降低了，窯的熟料單位熱耗也可比濕法降低837~1675kJ／kg(200~400kcal／kg)。由於用爐篦子加熱機代替部分回轉窯烘乾料球，效率較高，回轉窯可以縮短，如按窯的單位容積產量計算可以提高2—3倍。但半干法要求生料應有一定的塑性，以便成球，使它的應用受到一定限制，加熱機機械故障多，在我國一般煅燒溫度較低，不宜燒高質量的熟料。
(3)立窯生產的特點 立窯屬半干法生產，它是水泥工業應用最早的煅燒窯，從19世紀中期開始由石灰立窯演變而來，到1910年發展成為機械化立窯。立窯生產規模小，設備簡單，投資相對較低，對水泥市場需求比較小的、交通不方便、工業技術水平相對較低的地區最為適用。用立窯生產水泥熱耗與電耗都比較低，我國是世界上立窯最多的國家，立窯生產技術水平較高。但是，立窯由於其自身的工藝特點，熟料煅燒不均勻、不宜燒高硅酸率和高飽和比的熟料，窯的生產能力太小，日產熟料量很難超過300噸，從目前的技術水平來看也難以實現高水平的現代化。
(4)干法生產的特點 干法是將生料粉直接送入窯內煅燒，入窯生料的含水率一般僅1％～2％，省去了烘乾生料所需的大量熱量。以前的干法生產使用的是中空回轉窯，窯內傳熱效率較低，尤其在耗熱量大的分解帶內，熱能得不到充分利用，以致干法中空窯的熱效率並沒有多少改善。干法制備的生料粉不易混合均勻，影響熟料質量，因此40—50年代濕法生產曾佔主導地位。50年代出現了生料粉空氣攪拌技術和懸浮預熱技術，?0年代初誕生了預分解技術，原料預均化及生料質量控制技術。現在干法生產完全可以制備出質量均勻的生料，新型的預分解窯已將生料粉的預熱和碳酸鹽分解都移到窯外在懸浮狀態下進行，熱效率高，減輕了回轉窯的負荷，不僅熱耗低使回轉窯的熱效率由濕法窯的30％左右提高到60％以上，又使窯的生產能力得以擴大，目前的標准窯型為3000t／d，最大的10000t／d。我國現在有700t／d、1000t／d、2000t／d、4000t／d的幾種規格，逐步向大型方向發展。預分解窯生料預燒得好，窯內溫度較高，熟料冷卻速度快，可以燒高硅酸率、高飽和比以及高鋁氧率的熟料，熟料強度高，因此現在將懸浮預熱和預分解窯統稱為新型干法窯，或新型干法生產線，新型干法生產是今後的發展方向。新型干法窯規模大，投資相對較高，對技術水平和工業配套能力要求也比較高，如條件不具備則難以正常發展。
3．水泥生產工藝流程
水泥生產的基本流程，以干法生產為例包括以下幾個主要工序：
原料開采一破碎一烘乾一配料一粉磨一生料貯存一均化一煅燒一熟料冷卻及破碎一配料(加石膏和混合材)一粉磨一水泥貯存一裝運。
濕法生產的區別在煅燒以前的生料制備過程上，主要工序為：
半干法生產的區別僅在出生料磨以後和入窯煅燒之前的一段，即：
粉磨一生料貯存均化一加水成球一煅燒。
新型干法生產則在各貯存環節上都加強了均化，具體為：
原料開采一破碎一預均化一配料一粉磨並烘乾一生料粉貯存均化一煅燒一熟料冷卻破碎一熟料貯存均化一配料一粉磨一水泥貯存均化一裝運(或混配攪拌一裝運)
此外，用煤做燃料時也要經過貯存均化，破碎(或烘乾)，粉磨製成煤粉再人窯。混合材則視品種而定，如粒化高爐礦渣要經過烘乾，煤矸石要預先破碎，石膏也需預先破碎。混合材和石膏通常都與熟料一起粉磨，近年來對粒化高爐礦渣趨向於單獨粉磨，因為礦渣比熟料難磨，如與熟料一起粉磨難以磨細，不能充分發揮礦渣的作用。
四、生產水泥用的主要設備
1．水泥窯系統
水泥窯是水泥廠的主要設備，由生料燒成熟料的整個過程都在窯內完成，最簡單的回轉窯是干法中空窯，如圖1所示。生料粉由窯尾加入，煤粉用一次風由窯頭噴入並在窯內燃燒，這里的火焰溫度達1800—2000℃。生料在窯內不斷向窯頭流動，濕度也逐漸升高，經過烘乾、脫水、預熱、分解，到1300°C左右時出現液相，在火焰下面升高到1450°C燒成熟料，然後冷卻到1300~1100℃離開回轉窯落入單筒冷卻機，冷卻到100—150℃左右卸到熟料輸送機運至熟料破碎機，破碎後入庫貯存。
圖1 干法中空回轉窯
1—次風鼓風機 2—煤粉下料管 3—噴煤管 4—窯頭罩 5—回轉窯
6—生料粉下料管 7—煙室 8—熟料下料溜槽 9—單筒冷卻機
10—熟料運輸機
回轉窯是由鋼板卷制的圓筒，內砌耐火磚，由裝車簡體上的輪帶和下面的托輪支承，用裝在窯身上的大齒圈傳動。回轉窯通常以3．5％的斜度安放，轉數一般在1轉／分鍾以內、新式干法窯可達3轉／分鍾以上。單筒冷卻機與窯相似，不同的是筒內裝有揚料板用以加速熟料冷卻。窯頭高溫區簡體溫度過高，以前曾用水冷卻，現已改為用風冷卻。
上述干法中空窯是基本窯型，其他各種窯型主要是改變後部的烘乾、預熱和分解部分的結構與型式，及變換熟料冷卻機。如濕法窯因料漿含水量高不易烘乾，所以將窯加長，窯內掛上鏈條幫助烘乾料漿，又裝上熱交換器提高烘乾後物料的預熱速度。冷卻機常使用多筒冷卻機，它是裝在窯簡體外面的小型冷卻筒，一般由9~11個組成，筒內裝揚料板，隨窯筒體一起轉動，將熟料冷卻，如圖2所示為我國常用的老式濕法窯和多筒冷卻機。
半干法回轉窯是用篦式加熱機代替部分回轉窯，生料球在爐篦子上被烘乾、預熱和部分分解，因篦式加熱機的熱效率比轉筒高，所以窯的生產能力也比較大(見圖3)。
新型干法窯是在短的回轉窯後面加上懸浮式預熱器，最早出現的為由4個旋風筒組成的旋風式預熱器，如圖4所示，物料僅用幾秒鍾的時間便能通4級旋風筒，溫度升高到800—900°C，完成烘乾、預熱和有20％一30％的碳酸鹽分解。以後又出現了立筒預熱器，如圖5所示，原理基本相同，都是讓生料粉在懸浮狀態下被預熱。立筒預熱器斷面較大，不易堵塞尤其對小型窯比較有利，但效率較低，新建窯已很少採用。預分解窯是在旋風式預熱器系統中用，入窯生料的分解率可達到85％~95％，回轉窯的能力有了成倍的提高，煅燒熟料的單位熱耗可降到2930KT／kg(700kcal／kg)，如圖6所示。分解爐的型式很多，有40~50種，其基本原理都是使煤粉在懸浮的生料粉霧中或在沸騰的生料粉層中燃燒，燃燒放出的熱量能立即被正在分解的生料粉吸收，傳熱效率極高，生料在分解爐中能基本完成碳酸鹽分解反應，隨氣體進入下一級旋風筒並被從氣體中分離出來進入回轉窯。在分解爐中要燃燒50％左右的煤粉，所以從冷卻機中抽出部分經過預熱的空氣送人分解爐，這一送風管稱三次風管。大型預分解窯採用雙系列6級預熱器系統，並利用出預熱器的廢氣來烘乾生料，窯系統與生料磨系統聯合生產，能更充分地利用熱能，佔地也小(如圖7)。國外還有一些現代化的水泥廠，生料磨真正地與回轉窯聯索成一個系統，取消了生料粉貯存和均化庫，出磨生料直接喂入預熱器，當然這要求生料磨的可靠性和生料質量控制水平要達到相當高的程度，否則是行不通的。
圖2濕法長窯生產流程圖
1—回轉窯 2—多筒式冷卻機 3—噴煤管 4—傳動齒輪 5—熱交換器
6—鏈條 7—托輪 8水冷卻 9—鼓風機 10—煤磨 11—選粉機
12—旋風收塵器 13—煤磨排風機 14—從窯頭吸熱空氣送入煤磨的管子
15—收塵器 16—煙囪
圖3二次通過的爐篦式加熱機
1—成球盤 2—料球加料斗 3—烘乾室 4—熱風二次入口 5—加熱室
6—爐篦子 7—回轉窯 8—熱風一次出口 9—廢氣出口
圖4洪堡型旋風預熱器
1—回轉窯 2豎煙道 3—排風機 4—旋風筒 5—入窯下料管
現代回轉窯十分重視熟料冷卻效率，對各種型式的冷卻機都做了相應的改進，如圖8所示，單筒冷卻機加大了直徑和長度，設備結構簡單，但佔地較大，新式多筒冷卻機也都加長到20m左右，窯筒體也被迫又向前延長並增加一道輪帶，雖然省去了傳動機構，但結構也較復雜，冷卻效率相對較低，又不能抽三次風供分解爐用，新建窯已不再採用。篦冷機佔地相對最小，效率高，雖結構復雜，動力消耗高，仍是目前所用的主要冷卻設備。新式篦冷機篦板結構，送風方式都做了改進，又將篦冷機分為兩級，中間加裝輥式破碎機，三次風由窯頭抽出，以提高三次風溫度，有利於分解爐內的燃料燃燒，如圖9所示。
圖5幾種不同型式的立筒預熱器
1旋風筒 2—立筒 3—回轉窯
立窯是不動的豎筒，生料與煤混合粉磨製成料球，由立窯上部加入窯內。料球尺寸一般7一15mm。含水14％左右，我國採用的預加水成球設備可將料球降到3—5mm，含水10％一12％，提高了窯的熱效率。含某粉的料球在窯內被烘乾，煤粉燃燒將生料燒成熟料。燒好的熟料由底部經卸料篦子卸出。冷風由窯下鼓入，在上升的過程中將熟料冷卻，本身也得到預熱，到高溫帶供料球中的煤粉燃燒用，廢氣由窯頂排出。立窯的直徑以前1．7—2．5m，現在擴大到2．5~3．2m，高8—1lm，立窯的日產量已達250~300t／d。
圖6帶窯分解爐和預熱器窯流程圖
1—旋風筒 2—立筒 3—回轉窯
2. 水泥製作的工藝流程有哪些
生產工藝 硅酸鹽水泥生產工藝流程可分為生料制備、熟料煅燒、水泥製成（粉磨）和包裝等過程。
1.生料制備 包括從原料破碎開始至成分調配到合乎要求的生料過程。生料制備有干法和濕法兩種方法。在干法制備過程中,石灰石等大塊硬質原料，按傳統工藝是先經過一次破碎至大小在100mm左右的塊料,或再經第二次破碎至小於25mm的塊料（近年來已發展一次即破碎至小於25mm的塊料工藝）。粘土等含水原料則應經烘乾再與石灰石、鐵礦石等按比例送入磨機內，研磨成細的生料粉，輸入攪拌庫，在庫中用壓縮空氣攪拌,並調整成分至合格的生料粉。濕法制備生料過程與干法的主要區別，在於粘土是先用水淘洗成泥漿，與石灰石和鐵礦石共同研磨至含水分約為35％的生料漿。干法制備生料的主要優點是在煅燒水泥熟料時的熱耗比濕法低,每千克熟料的熱耗只需要3.6～4.6MJ，而濕法需要 5.2～6.3MJ。但濕法制備的生料成分較易均勻。一些先進干法生產水泥廠，近年來採用原料預均化和生料成分自動控制等措施，以保證生料粉成分的均勻。
生料的研磨在不同類型的磨機中進行，主要有球磨、管磨、立式磨和烘乾與研磨同時進行的中間卸料磨等。為節約研磨過程的電能、提高磨機效率，生產中常採用閉路（圈流）式粉磨，即將出磨機物料先經過一個顆粒分級設備——選粉機，選出細顆粒部分作為產品，粗顆粒部分返回磨機內繼續研磨。閉路系統粉磨比開路粉磨(不經過選粉機分級)的產量約可提高15％～25％，並減少了過粉碎現象。缺點是設備投資大、操作和管理較復雜。近年來，又採用一種新型的帶選粉機的立式輥輪磨,將破碎、研磨、乾燥和分級在同一個裝置內完成。目前,最大的立式磨每小時產量可達400t。
2.熟料煅燒 已制備好的生料在不同型式的窯內煅燒成水泥熟料。一般生料粉或生料漿在回轉窯內煅燒，中國大多數小型水泥廠均採用立窯煅燒，用立窯煅燒時生料粉中混入需要的煤粉，並加適量水混合製成直徑為10～30mm的生料球。立窯煅燒的水泥熟料質量略差，但煅燒溫度低，耗煤量較小。為了節約能耗、提高回轉窯的生產能力，自70年代開始發展了窯尾帶預熱器和分解爐的窯外分解技術。
水泥生料在窯內受熱過程中發生一系列物理和化學變化，如游離水的蒸發、粘土脫去結晶水、碳酸鈣分解成氧化鈣。後者與粘土中的氧化硅和氧化鋁及鐵礦石間發生固相反應生成化合物，它們的存在形式主要有四種，即硅酸三鈣(3CaO·SiO2，簡寫C3S)、硅酸二鈣（2CaO·SiO2，簡寫C2S）,鋁酸三鈣(3CaO·AI2O3，簡寫C2A)和鐵鋁酸四鈣(4CaO·Al2O3·Fe2O3,簡寫C4AF)。還有少量未化合的氧化鈣和方鎂石 (MgO)。有時還有硫酸鹽、鈦酸鹽等,但數量更少。由於熟料中還含有其他氧化物,上述各化合物並不是以純的狀態存在，往往固溶有其他各種氧化物。故又將它們按照礦物相(即晶相)來命名，如硅酸三鈣稱阿利特，它在熟料中佔50％以上；硅酸二鈣稱貝利特,約含有25％；鋁酸三鈣為鋁酸鹽;鐵鋁四鈣稱才利特。從反光顯微鏡下觀察到的水泥熟料結構可見到六方晶體是阿利特,圓粒晶體是貝利特。晶體間的物質系由於物料在1450℃左右溫度下有約30％熔融經冷卻後形成，稱中間相，其中亮的部分是才利特,又稱白色中間相（即無定形的非晶相）,暗色的是鋁酸鹽,又稱黑色中間相。水泥熟料化學成分(％)有一定范圍要求，氧化鈣62～67，氧化硅20～24，氧化鋁4～7，氧化鐵3～5。
3.水泥製成和包裝 從窯內出來的水泥熟料經冷卻後加入適量石膏(控制水泥中SO3≤3.5％)，在磨機內研細，製成硅酸鹽水泥。水泥研磨的細度對水泥質量影響較大，提高細度，可提高水泥的強度，但相應的電耗也增大。細度一般控制在0.08mm方孔篩上的篩餘量不大於10％,或者比表面積在3000cm2/g左右。水泥研磨過程中的粉塵較大，因此在設備進出口、輸送過程及包裝處均應安裝收塵設備，如沉降室、旋風收塵器、袋收塵器等。一些先進的工廠中均裝有電除塵器。在中國還利用含K2O高的粘土或鉀長石代替粘土原料，在煅燒過程中使氧化物揮發至塵埃中，收集含K2O較高的粉塵,可以作鉀肥使用。水泥粉常用紙袋包裝，但近年來已大量改用散裝船、散裝車輸送，提高了裝運效率，降低了成本。
用途 廣泛用於民用和工業用的建築工程，例如油田和氣田的固井、水利工程中的大體積壩體、軍事搶修工程,還可用於作耐酸、耐火材料,坑道中噴射封頂以代替坑木。水泥還可以代替木材和鋼材用於多種場合，如電線桿、鐵路枕軌、輸油和輸汽管道、貯原油和貯氣罐等。
3. 水泥如何製作
水泥製作流程如下:第一步就是把石灰石，水，鐵礦石等材料一起破碎，然後初步混熱合均勻。
第二步就是控制生產原料的比例，一般來說水泥粉只佔40%左右，其他生料佔60%左右，根據不同建築構造的需求進行配比。
第三步就是當生產的所有原料被破碎成粉末之後，就均勻的混合在一起。
第四步就是預熱原材料，並分解出需要的一些化學成分，而不需要的成分則丟棄。
第五步就是燒成水泥熟料，把分解出來的原料放入窯中燒，燒到變成變成液態狀。
第六步就是烘乾並磨成粉末狀。就是把液態的水泥先烘乾，之後再碾碎成粉末狀，最後用包裝袋裝好。
4. 水泥出磨後多長時間可以使用
以現在的水泥製造水平水泥出磨後可以立即使用。
水泥能不能立即使用主要是判斷水泥達不達標，而水泥達不達標(水泥標准)又分為強度，凝結時間，安定性，稠度，細度等方面的檢測。現在基本上都是旋窯熟料加電腦微機配料生產水泥，在強度，安定性方面幾乎不存在問題，細度和凝結時間方面在粉磨水泥過程中一般每個小時檢測一下細度，每八小時會檢測三氧化硫，所以在細度和凝結時間方面也不會存在大的問題。
以前由於水泥生產主要為機立窯，機立窯由於受鍛燒條件的限制，在強度和游離氧化鈣等方面無法和旋窯熟料相比，會有很大的波動，也就直接造成水泥強度和安定性的不穩定，所以以前水泥出磨後要等三天強度和安定性檢測完畢才能出廠，否則質量就沒有保證。
不過，既使現在的水泥生產水平能夠達到出磨就能立即使用，一般的廠家還是會等三天檢測結果出來後才讓水泥出廠。
5. 硅酸鹽水泥的生產工藝，可以簡稱為「兩磨一燒」，這「兩磨一燒」分別指的是什麼
兩磨一燒指的是原材料的粉磨製備生料工藝，生料煅燒生產孰料工藝，孰料參入混合材粉磨水泥成品。
因為水泥生產過程分為三個階段，即石灰質原料、粘土質原料、以及少量的校正原料（立窯生產還要加入一定量的煤）經破碎或烘乾後，按一定比例配合、磨細，並制備為成分合適、質量均勻的生料，稱之為第一階段；
生料粉磨；將生料加入水泥窯中煅燒至部分熔融，得到以硅酸鈣為主要成分的水泥熟料，稱之為第二階段：熟料煅燒；熟料加入適量的石膏，有時還加入一些混合材料，共同磨細為水泥，成為第三階段：水泥粉磨。所以大家把水泥生產過程簡稱為：「兩磨一燒」。
(5)剛燒出來的熟料多長時間可以粉磨擴展閱讀：
硅酸鹽水泥的細度採用比表面積測定儀檢驗，其比表面積應不小於300㎡/kg，否則為不合格品。國家標准規定：硅酸鹽水泥的初凝時間不早於45min，否則為不合格品；終凝時間不遲於390min，否則為不合格品。硅酸鹽水泥的體積安定性經檢驗必須合格，否則為不合格品。
硅酸鹽水泥根據3d和28d的抗壓強度分為三個強度等級即42.5、52.5、62.5，每個等級有兩個類型即普通型與早強型（用R表示）。
6. 水泥球磨機粉磨水泥是怎麼樣冷卻的
1、降低入磨物料的溫度、特別入磨熟料的溫度。一般控制入磨熟料溫度在100℃以下，最好低於80℃，降低入磨熟料溫度的措施：
①在剛出窯的熟料上噴撒適量的霧狀水。噴水量不應超過熟料重量的2%，且須噴灑均勻。以免過多的水分與熟料中水化快的礦物起反應，降低熟料強度。
②將熟料作較長時間的露天堆放。
③降低出窯熟料溫度。
④在剛入堆場的熟料面上鋪蓋適量濕礦渣。但鋪蓋量不能過多，且須鋪蓋均勻，否則，不但效果不好，還會影響水泥質量。
2、保持磨內有適當的給料量。水泥球磨機磨內有適當較多的物料，可防止研磨體間及研磨體與襯板間發生劇烈沖擊摩擦而產生較多的熱量。為此，在質量允許的前提下，可適當放寬產品細度並適當增加混合材料的摻加量。
3、加強磨內通風。有人主張，水泥球磨機內的通風量應為400～1200m³/t水泥。為增大風量，一般應適當增大各倉篦孔的通風面積，及時對堵塞的篦孔進行清理，適當提高排風能力，並堵塞系統中的漏風點。
4、水泥球磨機採用閉路粉磨。閉路磨中的球料比小，粉磨過程中產生的熱量少，被磨物料的溫度明顯較低，加上物料在輸送和選粉過程中散去了部分熱量，故磨內溫度低。
5、採用磨內噴霧化水工藝。對大型球磨機，此工藝更為有效。
7. 熟料粉可以加工嗎
熟料粉可以加工。
熟料燒成後，溫度開始降低，最後由水泥熟料冷卻機將回轉窯卸出的高溫熟料冷卻到下游輸送、貯存庫和水泥磨所能承受的溫度，同時回收高溫熟料的顯熱，提高系統的熱效率和熟料質量。
水泥熟料
水泥熟料以石灰石和粘土、鐵質原料為主要原料，按適當比例配製成生料，燒至部分或全部熔融並經冷卻而獲得的半成品，在水泥工業中，最常用的硅酸鹽水泥熟料主要化學成分為氧化鈣、二氧化硅和少量的氧化鋁和氧化鐵，主要礦物組成為硅酸三鈣、硅酸二鈣、鋁酸三鈣和鐵鋁酸四鈣，硅酸鹽水泥熟料加適量石膏共同磨細後，即成硅酸鹽水泥。
8. 為什麼熟料要進行小磨試驗
熟料是水泥的原料，通過對熟料進行小磨物理檢驗，可預先掌握熟料質量。小磨試驗是控 制、管好水泥生產質量的必要工作，所起作用如下：
①通過定期對熟料強度高低和游離石灰含量進行檢驗，驗證配料方案是否正確、鍛燒操作 是否合適，從而及時對配料方案和熟料操作加以調整、糾正；
②掌握使用熟料的物理性能作為水泥組分配比的依據，以便合理制訂水泥粉磨的細度（比 表面積）、混合材摻加品種、數量及石膏摻加量指標；
③進行其他有關質量研究和正交試驗的基礎工具。
9. 水泥製作的工藝流程
水泥的製作方法和流程：
（1）破碎水泥生產過程中，大部分原料要進行破碎，如石灰石、黏土、鐵礦石及煤等。石灰石是生產水泥用量最大的原料，開采後的粒度較大，硬度較高，因此石灰石的破碎在水泥廠的物料破碎中佔有比較重要的地位。
（2）原料預均化預均化技術就是在原料的存、取過程中，運用科學的堆取料技術，實現原料的初步均化，使原料堆場同時具備貯存與均化的功能。
每生產1噸硅酸鹽水泥至少要粉磨3噸物料（包括各種原料、燃料、熟料、混合料、石膏），據統計，干法水泥生產線粉磨作業需要消耗的動力約佔全廠動力的60%以上，其中生料粉磨佔30%以上，煤磨占約3%，水泥粉磨約佔40%。
10. 回轉窯操作時需要注意什麼
一、生料細度
不難理解，生料磨的越細，顆粒尺寸越小，比表面積越大，組分之間的接觸面就越大，同時表面質點的自由能也越大，使得擴散和反應機會增多、能力增強，因此固相反應加快。但是，生料磨的越細，其粉磨電耗就越高，細度磨到多少合適，應該根據各廠的實際情況，找一個最佳的平衡點。
上海永先機械製造有限公司，對於燒成熟料，小於100um的方解石和小於55um的粗粒石英是沒有任何問題的，因此過細的粉磨沒有意義，我們的重點應放在抓少數大顆粒上，做到既要能燒又要省電。
大多數水泥廠的生料細度以考核0.08mm篩余為主，而實際上起主要影響的卻是0.2mm篩余，應該抓住這個重點。按通常的經驗：
當0.2mm篩余≤1.5%時，0.08mm篩余以控制在12%以下為好；
當0.2mm篩余控制≤1.0%時，0.08mm篩余可以放寬到15%；
當0.2mm篩余控制≤0.5%時，0.08mm篩余可以放寬到18%；
二、液相量
水泥熟料的主要礦物硅酸三鈣是通過液相燒結進行的。
在高溫液相作用下，硅酸二鈣和游離氧化鈣都逐步溶解於液相中，以離子的形式發生反應，形成硅酸三鈣，水泥熟料逐漸燒結，物料由疏鬆狀態轉變為色澤灰黑、結構緻密的熟料。
在硅酸鹽水泥熟料中，由於含有氧化鎂、氧化鈉、氧化鉀、硫酐、氧化鈦等易熔物，其最低共熔溫度約為1250℃。隨著溫度的升高和時間的延長，液相量會增加，液相黏度會減小，使參與反應的離子更易擴散和結合，也就是說液相在熟料的形成過程中起著非常重要的作用，而且受到水泥熟料化學成分和燒成溫度的影響。
既然液相量與化學成分有關，那麼在配料上將如何控制呢？根據以往的經驗，先定義為1450℃下（比較接近於生產實際）的液相量，液相量按下式計算：
L=3.0A+2.25F+M+R
式中L、A、F、M、R分別表示水泥熟料的液相量、氧化鋁、氧化鐵、氧化鎂、氧化鈉和氧化鉀的合量。
水泥熟料的燒成在現階段的工藝條件下（預分解窯），液相量一般控制在20~30%的范圍內。
這個范圍是對所有水泥廠而言的，就某個廠來講顯然是太寬了，各廠應根據自己的實際情況摸索出適合自己廠情的最佳控制范圍。
三、液相黏度
前文提到液相黏度影響著硅酸三鈣的形成，黏度小，有利於液相中質點的擴散，能加速硅酸三鈣的形成。
那麼，如何控制液相黏度對熟料燒成的影響呢？
永先機械對於影響液相黏度的因素有溫度和化學成分，我們同樣先把溫度定義為1450℃（比較接近於生產實際），液相黏度就只與化學成分有關了。
再通過一定條件下的實驗，測得每種組分在該溫度下的液相黏度與其含量的關系，然後把他們加起來，就可以得到該熟料的一個有關「液相黏度」的值了，這個值與配料有關，可以人為控制。