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水泥生产工艺及其节能技术的探析

发表时间：2021/5/28 来源：《基层建设》2021年第2期作者：帕提曼•玉苏甫

[导读] 摘要：水泥是由石灰石、粘土、铁矿粉按比例磨细混合，这时候的混合物叫生料。

        新疆天山水泥股份有限公司
        摘要：水泥是由石灰石、粘土、铁矿粉按比例磨细混合，这时候的混合物叫生料。然后进行煅烧，一般温度在1450度左右，煅烧后的产物叫熟料。然后将熟料和石膏一起磨细，按比例混合，才称之为水泥。水泥的性能指标通常有比重、细度、凝结时间、强度、体积安定性、水化热、标准稠度。基于此，本文阐述了水泥生产的注意事项，对水泥生产的主要工艺及其节能技术进行了探讨分析。
        关键词：水泥生产；注意事项；工艺；节能技术
        水泥的品种非常多，按其用途及性能可分为通用水泥、专用水泥以及特性水泥等。其作为目前建筑工程中的主要建材，具有许多其他材料没有的优良性能，因此对其生产工艺及其节能技术进行分析具有重要意义。
        一、水泥生产的注意事项
        1、注意曝晒速干：混凝土或抹灰如操作后便遭曝晒，随着水分的迅速蒸发，其强度会有所降低，甚至完全丧失。因此，施工前必须严格清扫并充分湿润基层；施工后应严加覆盖，并按规范规定浇水养护；
        2、注意骨料不纯：作为混凝土或水泥砂浆骨料的砂石，如果有尘土、粘土或其他有机杂质，都会影响水泥与砂、石之间的粘结握裹强度，因而最终会降低抗压强度；
        3、注意受酸腐蚀：酸性物质与水泥中的氢氧化钙会发生中和反应，生成物体积松散、膨胀，遇水后极易水解粉化。致使混凝土或抹灰层逐渐被腐蚀解体，所以水泥忌受酸腐蚀；
        4、注意负温受冻：混凝土或砂浆拌成后，如果受冻，其水泥不能进行水化，兼之水分结冰膨胀，则混凝土或砂浆就会遭到由表及里逐渐加深的粉酥破坏。
        二、水泥生产的主要工艺分析
        水泥生产过程中最主要的工序为“两磨一烧”，水泥生产工艺流程如下：
        1、破碎及预均化。（1）破碎。水泥生产过程中，大部分原料要进行破碎，如石灰石、黏土、铁矿石及煤等。石灰石是生产水泥用量最大的原料，开采后的粒度较大，硬度较高，因此石灰石的破碎在水泥机械的物料破碎中占有比较重要的地位。（2）原料预均化。预均化技术就是在原料的存、取过程中，运用科学的堆取料技术，实现原料的初步均化，使原料堆场同时具备贮存与均化的功能。
        2、生料制备。水泥生产过程中，每生产1吨硅酸盐水泥设备至少要粉磨3吨物料（包括各种原料、燃料、熟料、混合料、石膏），据统计，干法水泥生产线粉磨作业需要消耗的动力约占全厂动力的60%以上，其中生料粉磨占30%以上，煤磨占约3%，水泥粉磨约占40%。因此，合理选择粉磨设备和工艺流程，优化工艺参数，正确操作，控制作业制度，对保证产品质量、降低能耗具有重大意义。水泥生产中的生料粉磨过程中，有干法和湿法两种技巧。干法一般采用闭路操作系统。湿法通常采用管磨、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。
        3、生料均化。新型干法水泥生产过程中，稳定入窖生料成分是稳定熟料烧成热工制度的前提，生料均化系统起着稳定入窖生料成分的最后一道把关作用。
        4、预热分解。水泥机械把生料的预热和部分分解由预热器来完成，代替回转窑部分功能，达到缩短回窑长度，同时使窑内以堆积状态进行气料换热过程，移到预热器内在悬浮状态下进行，使生料能够同窑内排出的炽热气体充分混合，增大了气料接触面积，达到提高窑系统生产效率、降低熟料烧成热耗的目的。（1）物料分散：换热80%在入口管道内进行的。喂入预热器管道中的生料，在与高速上升气流的冲击下，物料折转向上随气流运动，同时被分散。

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（2）气固分离：当气流携带料粉进入旋风筒后，被迫在旋风筒筒体与内筒（排气管）之间的环状空间内做旋转流动，并且一边旋转一边向下运动，由筒体到锥体，一直可以延伸到锥体的端部，然后转而向上旋转上升，由排气管排出。（3）预分解：预分解技术的出现是水泥设备煅烧工艺的一次技术飞跃。它是在预热器和回转窑之间增设分解炉和利用窑尾上升烟道，设燃料喷入装置，使燃料燃烧的放热过程与生料的碳酸盐分解的吸热过程，在分解炉内以悬浮态或流化态下迅速进行，使入窑生料的分解率提高到90%以上。将原来在回转窑内进行的碳酸盐分解任务，移到分解炉内进行；燃料大部分从分解炉内加入，少部分由窑头加入，减轻了窑内煅烧带的热负荷，延长了衬料寿命，有利于生产大型化；由于燃料与生料混合均匀，燃料燃烧热及时传递给物料，使燃烧、换热及碳酸盐分解过程得到优化。因而具有优质、高效、低耗等一系列优良性能及特点。
        5、水泥熟料的烧成。煅烧熟料的设备主要有立窑和回转窑两类，立窑适用于生产规模较小的工厂，大、中型厂宜采用回转窑。水泥熟料是以石灰石和粘土、铁质原料为主要原料，按适当比例配制成生料，烧至部分或全部熔融，并经冷却而获得的半成品。在水泥工业中，最常用的硅酸盐水泥熟料主要化学成分为氧化钙、二氧化硅和少量的氧化铝和氧化铁。主要矿物组成为硅酸三钙、硅酸二钙、铝酸三钙和铁铝酸四钙。硅酸盐水泥熟料加适量石膏共同磨细后，即成硅酸盐水泥。
        6、水泥粉磨。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。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。
        三、水泥生产工艺常用的节能技术分析
        1、水泥喂料系统中应用的变频技术。在过去水泥生产过程中主要利用勺式喂料机，该设备在应用过程中严重缺乏准确性，而且操作程序较为复杂。在水泥喂料系统中应用变频技术，该技术相比较于传统的勺氏喂料机，更加的科学化以及准确化，不仅仅能够提高生产的效率，而且也能够保证生产的质量，同时也减少了对材料的浪费，而且这种精准度较强的设备也能够在一定程度上起到节能效果。
        2、预粉磨技术。预粉磨技术的应用能够给水泥行业带来众多的好处，该技术主要是引入了料床粉磨设备，该设备运行于球磨前，能够达到很好的节能效果。料床粉磨设备应用最多的是锟压机，锟压机相比较于其他设备而言更加具有实用性。循环预粉磨和联合粉磨是该技术的整体流程，循环预粉磨相比较于联合粉磨流程较为简单，但是联合粉磨的节能效果会更显著，在选择的过程中，要根据具体情况进行科学性的决策，从而更好地达到相应的节能目标。
        3、新型干法水泥生产技术。新型干法水泥生产技术的应用满足了绿色生产理念，所以随着科学技术投段发展，要对新型干法水泥生产技术进行不断的完善是非常必要的。首先，对该技术进行不断的完善更新，同时也要加大对新材料以及智能化设备的研究力度，以更好的提高产品的品质，从而提高水泥生产的整体水平。其次，扩大对新型干法水泥生产技术的应用范围，并且加大对自动化设备的宣传力度，使整个生产流程更加的自动化以及智能化，从而促进水泥行业发生质的变化。
        结束语
        综上所述，水泥作为建筑工程中必不可少的建筑材料之一，在海港工程、交通工程、工业建筑、民用建筑、国防建设等领域都得到了广泛应用。并且随着水泥在生产工艺、技术装备、基建成本、生产管理等方面的发展，水泥生产工艺及其节能技术的优势已经主导了水泥工业发展。
        参考文献：
        [1]杨青武.浅析水泥生产工艺的节能技术[J].建材与装饰，2018（05）
        [2]刘永贵.脱氮技术在新型干法水泥生产线的使用分析[J].生态环境与保护,2020,3(3):32-33.
        [3]包良珠.水泥生产工艺的节能技术分析[J].四川水泥，2017（08）