机立窑水泥发展

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关键字:机立窑

摘要:1．机立窑水泥存在和发展的依据2．机立窑水泥发展的目标3．机立窑水泥的发展对策

1．机立窑水泥存在和发展的依据

1．1机立窑水泥在我国水泥工业发展中的重要地位

机立窑水泥在我国水泥工业发展史上做出了重要贡献。它有力地支撑了我国国民经济的持续高速发展，缓解了长期以来水泥短缺状态。自1985年机立窑水泥跃居全国水泥总量的80％以来，一直居高不下，占据我国水泥数量的主体地位。“八五”以来，水泥工业加大了结构调整的力度。新型干法生产工艺得到了快速发展，全国已形成了7000万吨的生产能力。但与此同时，机立窑水泥仍保持了较高的增长速度，2001年全国6亿吨水泥中有4.5亿吨是立窑水泥，仍占水泥总量的75％以上。可以预见在今后相当长的历史时期，机立窑将与新型干法窑有一个共存时期。在社会经济活动中仍将发挥重要作用，在交通不便，市场容量不大的地区，立窑水泥仍将有很大的存在空间，特别是西部大开发，机立窑水泥仍将以其独特的优势发挥着积极的作用。

1.2机立窑水泥存在和发展的必然性

1.2.1机立窑实质能生产出高标号的水泥

自80年代以来，由于立窑水泥新技术(如原燃材料预均化技术、预加水成球技术、预粉磨技术、窑体综合改造技术、小料球煅烧技术、生料速烧技术、水泥添加剂技术等)的应用和科学的企业管理，在全国涌现出一大批优秀的现代化立窑企业。它们的产品质量和各项技术经济指标完全可以和代表国内水泥发展科技水平的新型干法回转窑相媲美。如山东沂州水泥集团、山东庆云山水泥厂、山东齐银水泥有限公司、山东丛林集团水泥厂、广东梅塔水泥公司等厂，它们的熟料强度均大于52MPa，能稳定生产32.5、42.5级的水泥，其中山东庆云山水泥厂可生产52.5级普硅水泥，山东齐银水泥有限公司能生产油井水泥。长期以来，以窑型来判定水泥质量优劣的标准对我国水泥的发展是一种误导，影响了我国水泥结构的调整，既不科学，也不符合我国水泥工业的实际情况。有些地方出台了立窑水泥一律不能用于重要建设工程的规定，是不切合实际的。为此，原国家建材局于1996年向建材研究院下达了“立窑与旋窑熟料、水泥、砼性能特点及机理的研究”任务，再次以大量的试验数据证明了好的立窑水泥和好的回转窑水泥其质量基本相同。研究报告提供的大量科学数据和论据，为正确评价和使用立窑水泥提供了科学的依据，为正确认识和处理立窑和回转窑的发展产生了积极的影响。由于立窑水泥的发展基础差，发展不平衡，众多的立窑水泥企业发展参差不齐，确实存在着有些企业水泥质量差、不均匀、形象不好的现实。但是占立窑水泥总量20％的现代化优秀立窑企业的事实证明，立窑水泥存在着水泥质量差的原因不是窑型决定的，而是其他工艺条件决定的，通过加强技术进步和科学的企业管理，完全可以达到优秀的现代化立窑企业的水平。就是回转窑水泥中也不是全好。除新型干法回转窑外，小型中空回转窑、湿法回转窑、立波尔窑、亦存在提高和淘汰的问题。

1.2.2机立窑水泥适合中国国情

改革开放以来，国民经济的持续高速发展，拉动了对水泥总量的需求，这为投资省、建设周期短、可以滚动发展的立窑水泥提供了发展的机遇。

立窑水泥大量新技术的应用，奠定了立窑水泥发展的基础，尤其是“八五”期间推广的14项新技术，使立窑水泥的生产技术水平远远超过国外立窑技术的顶峰时期水平，出现了一大批不仅在产品质量上可以稳定生产32.5、42.5级水泥，而且综合能耗优于日产1000吨水泥的新型干法窑，在我国水泥工业中具有较强竞争力的现代化立窑企业。如表1所示。

日产1000吨新型干法与现代化立窑技术经济指标对比（见下表）。

窑型熟料28天ISO强度熟料热耗综合电耗全员劳动生产率

新型干法55-60(MPa)≤850(千卡/千克)110(度/吨水泥)≥1000吨/人.年

现代立窑55-60(MPa)≤850(千卡/千克)70(度/吨水泥)≥1000吨/人.年

由上表可可以看出，现代化立窑熟料质量、热耗和劳动生产率都与日产1000吨新型干法窑相当，但综合能耗明显优于新型干法窑。由此可见，现代立窑不应视为淘汰对象，现阶段也很难被淘汰。但我国立窑水泥企业起点低、发展很不平衡，先进的和落后的差距很大，工艺不完善，管理混乱，粉尘污染严重，产品质量不稳定的立窑数量还很多，不仅明令淘汰的4226家属此类，而未列入淘汰之列的也有相当数量落后企业。因此对我国的立窑水泥企业既要承认“立窑技术进步”的现实，又要承认“落后立窑”的存在，对先进的和比较先进的机立窑企业要充分肯定他们的进步，支持他们进一步发展提高。对于经过认证，产品质量完全达到国家标准的立窑水泥企业要取消其使用限制的有关规定。对有条件的要加速升级改造，使其达到现代化立窑水平，没有条件的要通过“行政”干予和市场竞争加速淘汰。行政干予主要是加大质量法和环保法的执行力度，凡是质量不稳定的劣质产品不能让其进入市场，凡是环保不达标的不允许生产，市场竞争要靠具有有序竞争，使优势的大型回转窑企业和现代化立窑企业扩大市场占有量，使落后企业失去市场而淘汰出局。目前凡处在优势明显的大型回转窑和具备经济规模的现代化立窑企业周围的落后企业，无论立窑和回转窑都没有生存空间。但目前具有明显竞争优势的大型回转窑企业数量不多，市场占有量和覆盖面还不够大，其全国性的淘汰力度还有限。因此现阶段淘汰落后，还要充分发挥现代化立窑的作用，要鼓励现代化立窑通过技术改造和资产重组发展经济规模，形成地域性优势企业，以加大对落后企业的淘汰力度。由此可见，现代立窑的历史使命还没完成。它在今后相当长的历史时期，还是我国水泥工业的重要组成和依靠力量，与大型干法企业一起肩负着优化我国水泥工业结构的作用，在淘汰落后的过程中，不断壮大和完成资金积累的现代化立窑企业将向更高层次的大型化和现代化发展。

1.2.3从我国水泥的消费结构看：基建、生产和农用比例约为25:30:45左右，中低档水泥占大多数，现代立窑水泥完全能满足要求。从我国水泥发展不平衡看，现代立窑在西部大开发和偏远地区仍有其存在和发展的基础，有人算过用旋窑代替立窑，目前4亿多吨的装备能力，至少需4000亿的投资、有条件的立窑完全可以改造成现代化立窑，满足生产建设的需要。国家没有必要投巨资在水泥方面。另外立窑水泥对原料适应性强，适于利废、对实施水泥可持续发展战略具有重要意义。

2．机立窑水泥发展的目标

新型干法回转窑水泥是我国水泥工业技术进步的方向，现代化立窑是我国水泥工业的重要组成部分，大型新型干法水泥集团的崛起和现代化立窑企业经济规模化、是中国水泥工业发展的方向，它对调整我国水泥结构，淘汰落后具有重要意义，可以予见，先进的机立窑向现代化立窑发展，落后的机立窑加快淘汰步伐是必然趋势。

现代化立窑的基本特征：(1)生产规模：达到年产能力三十万吨，西部地区二十万吨；(2)产品质量：能稳定生产32.5、42.5等级的水泥，富裕标号达到5MPa以上，并通过产品质量认证，熟料28天抗压强度达到52MPa以上；(3)环境保护：粉尘排放浓度达到国家标准；(4)其他技术经济指标：①熟料强度3天抗压≥30MPa；28天抗压≥52MPa②机立窑熟料单位截面积产量≥1800kg/m2.h；③熟料中F-CaO≤2.5％；④出磨水泥安定性合格率≥90％；⑤机立窑系统和磨机的有效运转率≥95％；⑥全员劳动生产率≥800吨/人•年。

3．机立窑水泥的发展对策

机立窑水泥的发展不是量的扩张，主要是质的提高，走内涵扩大再生产的路子，通过技术改造、新技术应用和科学的管理，使有条件的立窑逐步迈向现代化立窑，乃至更高的现代化集团。

3.1机立窑水泥发展的技术对策

3.1.1原燃材料预均化技术：原燃材料的均质稳定，并有足够的干燥物料储量，是保证生料质量的前提，生料质量直接影响立窑的产、质量，水泥均化决定出厂水泥的均匀性。与回转窑比较立窑水泥工艺缺乏的就是原燃材料预均化设施，这也是立窑水泥质量均匀性差的重要原因，因为目前的计量配料，仅仅是称称的重量，量量的体积而言，还达不到成份配料，既使达到成份配料，没有规律的原料波动，亦难以调整达到配料方案要求，目前采用的均化技术有：

(1)原燃材料均化技术：A、按质量要求，原燃材料定点采购，分堆存放，搭配使用。B.原燃材料预均化堆场，C.原燃材料预均化库。

(2)半成品、成品、预均化技术

A.多库搭配，机械倒库，气力均化等；

B.园库改造：在园库中设无动力均化装置，投资仅3万元左右，提高均化效果2.5倍以上。

原燃材料半成品、成品、预均化技术，可以参照回转窑使用情况比较选用，目的是投资少，效果好，达到均化之目的。

3.1.2采用磨前预破碎技术

在水泥生产中,粉磨电耗占水泥生产电耗的60-70％。磨机电耗有效利用率仅为5-7％,而破碎机的有效利用率可达30-70％；可见多破少磨是一项提高磨机产量，节约电耗的重要措施。

(1)生料系统预破碎技术

常规的工艺设计，生料破碎系统大多为二级或三级破碎，工艺复杂，设备多，电耗高，山东临沂金湖水泥厂生产的超细破碎机仅用一级破碎即可解决二级、三级的破碎任务，该破碎机入料度不大于500mm，出料粒度50-60％为面状，最大粒度≤8mm，与10万吨/年生产线配套破碎机电机仅75KW，台时产量50-70吨/时，仅用一班生产即可满足生产要求。生料系统Φ2.2×7m闭路磨机产量全年平均30吨/小时以上。

(2)水泥系统预粉碎技术

水泥系统预粉碎目前多采用在磨头加一细破碎机方案，但大多数因锤头、衬板材质问题而受影响。由破碎粉磨专家杨连国高级工程师发明的三合一高效冲击(磨)细碎机，解决了锤头寿命短，出料粒度不均匀、粒度不稳定，电耗高的缺点。一台破碎机有两个传动系统，外传动系统带动筛板对物料起筛分、反击和提升作用；内传动系统带动锤头实现对物料的高效冲击粉碎，内外回转体组合共同起破碎作用，底部排料，连续作业。该机与立破相比，装机容量低60％以上(同样50T/H产量，立破装机容量90KW，而本机仅为37.5KW，实际消耗仅15-17KW)，寿命长，无强制铣削和磨擦粉碎，材料消耗小，锤头无须频繁调整。(一般破3--5万吨水泥熟料调整一次)一付锤头可破碎水泥熟料5-10万吨以上)。入料粒度≤150mm，出料粒度≤3-5mm，该机运转性能好，对缩小入磨物料粒度是一项重要措施。

3.1.3优化粉磨系统技术

(1)缩小入磨物料粒度≤10mm。

(2)缩小入磨物料水份，(入磨物料综合水份≤1.5％)

(3)调整磨机配球方案，缩小平均球径，提高磨机填充率

(4)加强磨机通风。

(5)对选粉机进行改造。

(5)调整磨机和选粉机处于最佳匹配状态。

3.1.4优化机立窑系统技术

①对窑体本身进行综合技术改造，使窑体本身参数如：喇叭口角度、深度、倒喇叭口等处于最佳状态，烟囱、风机等要与之配套。

②加强立窑的保温。

③采用节能塔式篦子。

④对预加水成球系统进行改造，实施小料球煅烧技术。

⑤加强立窑烧成*作，确保立窑均匀、稳定地加料、卸料。做到大风大料，速烧快冷。

⑥提高立窑有效运转率。

3.1.5水泥工艺外加剂技术

3.1.5.1应用高效复合生料催化剂技术，提高水泥熟料强度，提高熟料产量，降低烧成煤耗。高效复合生料催化剂，是根据化学反应的催化动力学原理和结晶化学原理研制的一种大幅度提高水泥熟料产量、质量、降低烧成能耗的优于复合矿化剂技术和晶种煅烧技术的高新技术产品，该技术在不改变生产工艺、不增加设备投资的情况下，即可实现提高产、质量、降低成本、增加效益的目的。

(1)作用原理

高效复合生料催化剂中含有的高效矿化物质和多种微量元素(高效硅酸盐催化元素)，在生料中可大大地提高生料的易烧性。

①降低反应物质点间键能，提高化学反应活性，强化SiO2与CaO的反应能力。

②促使液相提前出现，增加液相量，降低液相粘度，降低烧成温度，加速硅酸盐矿物的形成。

③促使早强矿物及C3S微晶的形成，从而加速了硅酸盐矿物的形成过程。

④对C3S、C2S起稳定和促进形成的作用。

⑤造成硅酸盐矿物晶体缺陷，晶体发育不完全，从而起到活化作用。

⑥加入催化剂后，由于熟料在较低温度下(1200-1300度)快速烧成，因而窑内上火速度明显加快，底火上移而变薄，底火变浅，窑内通风阻力减少，有利于窑内通风均匀和熟料冷却，使整个熟料煅烧时间缩短，特别是减少了窑内还原气氛，使水泥熟料在煅烧时形成良性循环，故能提高熟料产量、质量，降低烧成热耗。

(2)掺加方式及掺量

本产品为粒状(或粉状)物料，在生料粉磨时均匀掺入；掺加量0.5-0.8％；使用高效复合生料催化剂后不再使用矿化剂和晶种。

(3)使用效果

①熟料台时产量提高15％以上。

②标准煤耗降低15％以上。

③熟料质量：三天抗压强度大于28MPa，28天抗压强度大于50MPa，f-CaO≤3.0％。

④吨熟料成本降低10元/T以上。

3.1.5.2应用高效复合水泥添加剂技术，提高水泥强度，降低水泥生产成本

该项技术是科技部、财政部创新基金支持的唯一的一项高新技术产品。中国水泥协会重点推荐产品，国家权威检测达标产品，国家发明专利。该技术对提升我国水泥工业技术水平，促进水泥工业绿化进程，改进水泥生产模式，具有重大意义。

在混凝土中我国水泥约有20-40％没有发挥水化作用。水泥的活性与水泥熟料的矿物组成，矿相结构有关，与水泥磨细程度、颗粒级配、颗粒形貌有关。如何使水泥(含混合材)更好地发挥活性。一是物理激发----高细粉磨；二是化学激发----采用对混凝土无害的化学物质激发水泥的活性。

(1)、作用机理：高效复合水泥添加剂通过助磨功能提高磨机产量，提高比表面积，从而提高水泥强度。其增强功能主要是添加剂中的化学物质与水泥中的硅、铝等进行化学反应形成有助水泥增强的中间物质，同时造成水泥氧化物的晶格缺陷，提高其反应活性。

(2)、使用效果

①提高水泥强度，改善水泥性能。

大量生产实践证实，利用该产品，可大幅度提高水泥强度，三天、七天强度(ISO)可提高20％以上，二十八天强度(ISO)可提高10％以上，凝结时间可缩短1-2小时，有效消除熟料中的游离氧化钙。使水泥的干缩性、抗冻融性、耐磨性、抗渗性、抗碳化能力、抗侵蚀能力、水泥颜色等得到有效改善。

②可大幅度增加混合材掺加量，提高水泥产量，降低水泥生产成本。

在熟料强度达50MPa(ISO)的情况下，矿渣掺加量可达50-70％，炉渣、煤矸石、粉煤灰、火成岩单独掺加时掺加量可达25-40％，混掺时可达30-50％，稳定生产32.5R级水泥，可提高水泥产量20％以上，消化掉本添加剂带入的成本后，可降低水泥生产成本10元/T以上。

③加快库位周转，保证水泥安定性出磨合格

④加速使生产线超过设计规模。若投资原生产线投资的八分之一，即可使水泥产量提高一倍。

⑤在同等情况下，可提高一个标号生产水泥，是生产高标号水泥的捷径，为实施ISO标准奠定了基础。

⑥各项经济技术指标保证符合国标要求，可获得凝结快、早强高、颜色好等水泥用户所需要的理想结果。

⑦大量使用工业废渣(30％以上)，可获得减免产品增值税和所得税的优惠政策。

(3)、产品使用方法。

在水泥粉磨前，由计量设施按0.6-0.8％的比例在磨头或选粉机回粉螺旋均匀加入，具体*作由技术人员现场指导。

(4)、注意事项

①混合材尽量干燥，入磨物料综合水分≤1.5％；

②粉磨细度≤4％，比表面积≥320m2/kg；

③尽量提高水泥中的Al2O3含量；

④找出石膏最佳掺入量；

⑤混合材混掺时，矿渣掺入量占50％以上。

(5)、经济效益分析

使用该技术，年产10万吨水泥厂，每年可净增利润百万元以上，若能争取免税优惠政策，效益更加可观。

3.1.5.3应用高效复合水泥助磨增强剂技术提高磨机产、质量

(1)高效复合水泥助磨增强剂的物质组成及性能。

高效复合水泥助磨增强剂是由石油精炼所得的磺化芳烃的醇胺盐、植物油和对水泥矿物具有独特化学激发功能的几十种原材料经特殊工艺加工而成，是一种新型的液体界面活化剂和激发剂。为有机物和无机物的复合产品，呈棕色，阻燃防腐，对人体、设备无害，物体稳定，不变质，可长久使用和保存。

(2)高效复合水泥助磨增强剂的作用机理

在水泥粉磨中，入磨物料与研磨体，衬板发生碰撞粉碎，使矿物的内部化学键断裂，形成带电荷的结构单元，吸附在研磨体和衬板表面，产生包球糊磨现象，水泥流动性降低，制约了粉磨效率。强力牌高效复合水泥助磨增强剂具有表面活性，它能平衡颗粒表面静电，降低物料表面张力和表面能，颗粒间的静电凝聚力得到屏蔽，清除了包球糊磨现象，使水泥粉体流动性提高，避免水泥细颗粒的过粉磨。提高水泥的比表面积，使水泥颗粒级配更趋合理，大幅度提高磨机台时产量，高效复合水泥助磨增强剂中的化学物质与水泥中的铝、硅等发生化学反应产生具有增强功能的中间物质，同时造成水泥中氧化物的晶体缺陷，从而提高水泥的化学反应活性，使水泥的强度大大提高。

(3)使用效果

在水泥粉磨中，根据水泥的配料组成及产品品种不同，吨水泥均匀加入200-400g水泥助磨增强剂，可取得以下效果

①可提高磨机台时产量20-40％。

②提高水泥的比表面积(30-50m2/kg)，同时增加水泥的流动性，防止过粉磨现象，使水泥颗粒级配更趋合理，有利于水泥强度的发挥，有利于选粉效率的提高。

③可大幅度提高水泥强度。三天、七天抗压强度提高10-20％；二十八天抗压强度提高10-15％。④节约能源，吨水泥可降低电耗8-12kwh。

⑤经济效益显著。由于磨机产量的提高和强度的大幅度提高，降低了电耗，可大大地提高混合材的掺入量，从而使生产成本大幅度地下降，吨水泥可降低生产成本5-12元，企业经济效益显著。由于混合材的大量掺入，可降低固体废弃物对环境的污染，社会效益显著。

⑥水泥安定性得到有效改善。

3.1.6环境保护技术

环境保护和可持续发展战略对机立窑水泥的防尘治理提出了更高的要求，目前立窑厂粉尘大、环保差、污染重，其根源不是立窑本身，而是对环保不重视。全国花园式厂很多，如北京平谷水泥二厂，山东博山水泥厂，都是学习的榜样。目前防尘设备技术比较过关，关键是使用。环保不达标，企业再好也将被淘汰，所以加强环境保护势在必行。

3.2机立窑水泥发展的管理对策

俗话讲“三分技术、七分管理”，在机立窑向现代化立窑迈进的过程中，管理显的尤为重要。

(1)要建立一套适合本企业发展需要，切实可行，便于量化考核的管理制度。其中包括：定额管理、成本目标控制、劳动管理、资金管理、激励机制等在内的管理制度。

(2)要加大执行制度的力度，在执行中不断提高和完善制度。

(3)对比先进的现代化立窑企业，做好技术经济分析，找出本企业与先进的现代化立窑企业的差距。制订措施，努力达到先进目标。

(4)企业要注重技术进步和管理创新，要使企业立于不败之地，企业必须时时创新。

(5)要形成一套适应市场经济发展的管理机制。

(6)要培养一批优秀的专家队伍。

总之，通过技术进步和科学管理，一大批机立窑水泥企业将会进入现代化立窑企业的行列，成为我国水泥工业的重要组成部分，为我国持续高速发展的经济建设继续发挥重要作用