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用立窯燒制水泥迄今已有180余年的歷史了，在回轉(zhuǎn)窯發(fā)展的同時(shí)，立窯水泥也在不斷地更新發(fā)展。我國(guó)立窯水泥工業(yè)是在“大躍進(jìn)”的特定歷史時(shí)期興起的，是我國(guó)國(guó)悄的產(chǎn)物。它在20世紀(jì)50年代中期和20世紀(jì)60年代末期支撐了兩次全國(guó)農(nóng)田水利建設(shè)高潮；改革開(kāi)放后，由于它的迅猛發(fā)展，滿足了國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速發(fā)展對(duì)水泥的巨大需求，立窯水泥的歷史貢獻(xiàn)功不可沒(méi)。我們必須用歷史的觀點(diǎn)、辨證的觀點(diǎn)和發(fā)展的觀點(diǎn)，去認(rèn)識(shí)評(píng)價(jià)立窯水泥工業(yè)的興起、現(xiàn)狀與未來(lái)。能否正確認(rèn)識(shí)、評(píng)價(jià)立窯水泥工業(yè)的昨天、今天與明天，直接影響著我國(guó)水泥工業(yè)的健康發(fā)展。

我國(guó)水泥工業(yè)立窯生產(chǎn)技術(shù)大約經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展階段：第一階段是20世紀(jì)70年代中期以前，主要是發(fā)展普通立窯，生產(chǎn)技術(shù)十分落后。第二階段是從20世紀(jì)70年代中期至80年代中期，進(jìn)入了由普通立窯改為機(jī)立窯的時(shí)期，機(jī)立窯發(fā)展很快，同時(shí)為機(jī)立窯生產(chǎn)配套，開(kāi)發(fā)了一些新技術(shù)。第三階段是從20世紀(jì)80年代中期以后，進(jìn)入現(xiàn)代化立窯的發(fā)展階段。此階段我國(guó)立窯水泥工作者進(jìn)行了不斷的技術(shù)改造和創(chuàng)新，開(kāi)發(fā)了原燃料預(yù)均化技術(shù)、微機(jī)配料技術(shù)、全黑生料技術(shù)、復(fù)合礦化劑技術(shù)、預(yù)加水成球技術(shù)、暗火煅燒操作技術(shù)、窯體隔熱保溫等一系列新技術(shù)。同時(shí)在企業(yè)管理上，逐步引入了符合市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)規(guī)律的科學(xué)管理理念和管理模式。雖然這些措施還不能從根本上克服立窯自身存在的兩大弊端，但對(duì)提高立窯單機(jī)生產(chǎn)能力和改善熱工性能方面起到了很好的作用，使機(jī)立窯生產(chǎn)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)大大提高、發(fā)展，成為現(xiàn)代化立窯。

機(jī)立窯水泥在我國(guó)水泥工業(yè)發(fā)展史上做出了重要貢獻(xiàn)。它有力地支撐了我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速發(fā)展，緩解了長(zhǎng)期以來(lái)水泥短缺狀態(tài)。自1985年機(jī)立窯水泥躍居全國(guó)水泥總量的80％以來(lái)，一直居高不下，占據(jù)我國(guó)水泥數(shù)量的主體地位。“八五”以來(lái)，水泥工業(yè)加大了結(jié)構(gòu)調(diào)整的力度，新型干法生產(chǎn)工藝得到了快速發(fā)展，截至2003年底，全國(guó)新型干法窯已形成了18500萬(wàn)噸的生產(chǎn)能力。但與此同時(shí)，機(jī)立窯水泥仍保持了較高的增長(zhǎng)速度，2003年全國(guó)8．63億噸水泥中有近6．2億噸是立窯生產(chǎn)的水泥，仍占水泥總量的71％以上。

這是因?yàn)榻陙?lái)，現(xiàn)代化立窯得到了一定的發(fā)展，取得了如下的成就：

(1)生產(chǎn)規(guī)模：達(dá)到年產(chǎn)能力30萬(wàn)噸，西部地區(qū)20萬(wàn)噸；

(2)產(chǎn)品質(zhì)量：能穩(wěn)定生產(chǎn)32，5、42．5等級(jí)的水泥，富裕標(biāo)號(hào)達(dá)到5MPa以上，并通過(guò)產(chǎn)品質(zhì)量認(rèn)證，熟料28d抗壓強(qiáng)度達(dá)到52MPa以上；

(3)環(huán)境保護(hù)：粉塵排放濃度達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；

(4)其他技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)：a．熟料強(qiáng)度3d抗壓≥30MPa，28d抗壓≥52MPa；

b．機(jī)立窯熟料單位截面積產(chǎn)量)1800ke(m2·h)；

c．熟料中f-CaO≤2．5％；

d．出磨水泥安定性合格率)如％；

e．機(jī)立窯系統(tǒng)和磨機(jī)的有效運(yùn)轉(zhuǎn)率≥95％；

由上表可以看出，現(xiàn)代化立窯其熟料質(zhì)量、熱耗和勞動(dòng)生產(chǎn)率都與日產(chǎn)1000t新型干法窯相當(dāng)，但綜合能耗明顯優(yōu)于新型干法窯。可以預(yù)見(jiàn)在今后相當(dāng)長(zhǎng)的歷史時(shí)期，機(jī)立窯將與新型干法窯有一個(gè)共存時(shí)期。在社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中仍將發(fā)揮重要作用，在交通不便，市場(chǎng)容量不大的地區(qū)，立窯水泥仍將有很大的存在空間，特別是西部大開(kāi)發(fā)，機(jī)立窯水泥仍將以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮著積極的作用。

但是，必須看到立窯生產(chǎn)水泥要消耗優(yōu)質(zhì)的原料，環(huán)境污染大，產(chǎn)品質(zhì)量難于提高且質(zhì)量不穩(wěn)定等問(wèn)題依然存在，隨著新型干法水泥廠的建廠投資降低，預(yù)計(jì)當(dāng)新型干法水泥廠生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)水泥占50％-60％以上后，小立窯水泥的淘汰會(huì)加快。因此；對(duì)立窯耐火材料的使用設(shè)計(jì)作一簡(jiǎn)要介紹。

第一節(jié)立窯各帶耐火材料的選擇

立窯水泥種類(lèi)繁多，大致可分為普通立窯、機(jī)械化立窯、現(xiàn)代化立窯三大類(lèi)型。由于所處的發(fā)展階段不同，對(duì)耐火材料的要求電不一樣。近幾年來(lái)隨著機(jī)械化立窯的改進(jìn)和煅燒技術(shù)的發(fā)展，配套用的耐火材料發(fā)展也很快，20世紀(jì)70年代水泥窯用耐火材料基本上是普通黏土磚，20世紀(jì)80年代立窯水泥用耐火材料是普通高鋁磚，20世紀(jì)90年代初立窯水泥用耐火材料開(kāi)始使用不燒結(jié)磷酸鹽磚，目前大多已用磷酸鹽磚。

一、立窯窯襯整體結(jié)構(gòu)的選擇

根據(jù)立窯不同部位的熱工狀況，一般采用3-4層復(fù)合窯襯結(jié)構(gòu)為宜。喇叭口是接觸物料熱面層且受高溫及物理化學(xué)侵蝕最嚴(yán)重的部位，加之黏邊結(jié)圈時(shí)，人為的機(jī)械破損，其使用壽命較短，需要頻繁拆換，窯襯磚采用“雙窄層”較合適。檢修時(shí)，僅拆換較薄的熱面層，而中間層襯磚可原封不動(dòng)。這樣比一般采用一層厚壁襯磚節(jié)約30％—50％，相應(yīng)的檢修工時(shí)和費(fèi)用亦可節(jié)省40％左右。參照國(guó)際水泥窯窯襯磚厚度系列尺寸，結(jié)合我國(guó)具體情況，建議立窯熱面層襯厚采用如下尺寸系列：

(1)窯內(nèi)徑<1.7m時(shí)，取160mm；

(2)窯內(nèi)徑=1．7~2．Om時(shí)，取180mm；

(3)窯內(nèi)徑=2．0~3．Om時(shí)，取200mm；

(4)窯內(nèi)徑=3．0~3．6m時(shí)，取220mm。

中間層襯磚厚度建議均采用160mm或150mm，160mm與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO／DIS5417／1通用；150mm與國(guó)標(biāo)GB2992吻合。

隔熱層厚度應(yīng)根據(jù)各地各廠不同環(huán)境條件綜合確定。其結(jié)構(gòu)和施工方法，可靈活采用現(xiàn)場(chǎng)攪搗不定形的輕質(zhì)耐火混凝土或砌筑預(yù)制定型輕質(zhì)隔熱制品

由上表可以看出，現(xiàn)代化立窯其熟料質(zhì)量、熱耗和勞動(dòng)生產(chǎn)率都與日產(chǎn)1000t新型干法窯相當(dāng)，但綜合能耗明顯優(yōu)于新型干法窯。可以預(yù)見(jiàn)在今后相當(dāng)長(zhǎng)的歷史時(shí)期，機(jī)立窯將與新型干法窯有一個(gè)共存時(shí)期。在社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)中仍將發(fā)揮重要作用，在交通不便，市場(chǎng)容量不大的地區(qū)，立窯水泥仍將有很大的存在空間，特別是西部大開(kāi)發(fā)，機(jī)立窯水泥仍將以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮著積極的作用。

但是，必須看到立窯生產(chǎn)水泥要消耗優(yōu)質(zhì)的原料，環(huán)境污染大，產(chǎn)品質(zhì)量難于提高且質(zhì)量不穩(wěn)定等問(wèn)題依然存在，隨著新型干法水泥廠的建廠投資降低，預(yù)計(jì)當(dāng)新型干法水泥廠生產(chǎn)的優(yōu)質(zhì)水泥占50％-60％以上后，小立窯水泥的淘汰會(huì)加快。因此；對(duì)立窯耐火材料的使用設(shè)計(jì)作一簡(jiǎn)要介紹。

第一節(jié)立窯各帶耐火材料的選擇

立窯水泥種類(lèi)繁多，大致可分為普通立窯、機(jī)械化立窯、現(xiàn)代化立窯三大類(lèi)型。由于所處的發(fā)展階段不同，對(duì)耐火材料的要求電不一樣。近幾年來(lái)隨著機(jī)械化立窯的改進(jìn)和煅燒技術(shù)的發(fā)展，配套用的耐火材料發(fā)展也很快，20世紀(jì)70年代水泥窯用耐火材料基本上是普通黏土磚，20世紀(jì)80年代立窯水泥用耐火材料是普通高鋁磚，20世紀(jì)90年代初立窯水泥用耐火材料開(kāi)始使用不燒結(jié)磷酸鹽磚，目前大多已用磷酸鹽磚。

一、立窯窯襯整體結(jié)構(gòu)的選擇

根據(jù)立窯不同部位的熱工狀況，一般采用3-4層復(fù)合窯襯結(jié)構(gòu)為宜。喇叭口是接觸物料熱面層且受高溫及物理化學(xué)侵蝕最嚴(yán)重的部位，加之黏邊結(jié)圈時(shí)，人為的機(jī)械破損，其使用壽命較短，需要頻繁拆換，窯襯磚采用“雙窄層”較合適。檢修時(shí)，僅拆換較薄的熱面層，而中間層襯磚可原封不動(dòng)。這樣比一般采用一層厚壁襯磚節(jié)約30％—50％，相應(yīng)的檢修工時(shí)和費(fèi)用亦可節(jié)省40％左右。參照國(guó)際水泥窯窯襯磚厚度系列尺寸，結(jié)合我國(guó)具體情況，建議立窯熱面層襯厚采用如下尺寸系列：

(1)窯內(nèi)徑<1.7m時(shí)，取160mm；

(2)窯內(nèi)徑=1．7~2．Om時(shí)，取180mm；

(3)窯內(nèi)徑=2．0~3．Om時(shí)，取200mm；

(4)窯內(nèi)徑=3．0~3．6m時(shí)，取220mm。

中間層襯磚厚度建議均采用160mm或150mm，160mm與國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO／DIS5417／1通用；150mm與國(guó)標(biāo)GB2992吻合。

隔熱層厚度應(yīng)根據(jù)各地各廠不同環(huán)境條件綜合確定。其結(jié)構(gòu)和施工方法，可靈活采用現(xiàn)場(chǎng)攪搗不定形的輕質(zhì)耐火混凝土或砌筑預(yù)制定型輕質(zhì)隔熱制品。

越小越好。由于晶須兼高強(qiáng)度、低密度、耐熱等特點(diǎn)，常作為增強(qiáng)材料。常用的晶須有A12O3晶須、SiC和Si3N4晶須、石墨晶須等。晶須增強(qiáng)是改善陶瓷材料高溫力學(xué)性能和熱震穩(wěn)定性的有效手段。

納米陶瓷復(fù)合材料是20世紀(jì)80年代中期發(fā)展起來(lái)的先進(jìn)材料。納米陶瓷復(fù)合材料一般可分為三類(lèi)：晶粒內(nèi)、晶粒間納米復(fù)合材料以及um/um復(fù)合材料。前兩類(lèi)納米復(fù)合材料的納米級(jí)粒子主要彌散于基體晶粒內(nèi)或基體晶粒問(wèn)，其目標(biāo)主要是改善高溫力學(xué)性能。um／um復(fù)合材料則是由納米級(jí)分散體和基體晶粒構(gòu)成，，目的在于使陶瓷增加某些新的功能，如可加工性和超塑性。納米陶瓷復(fù)合材料的晶粒尺寸、晶界寬度、第二相分布、氣孔及缺陷尺寸等都只限于100nm量級(jí)的水平。晶粒尺寸的減小將使材料的力學(xué)性能成倍提高，人們渴望通過(guò)納米陶瓷實(shí)現(xiàn)陶瓷材料的增韌和強(qiáng)化。

上述兩類(lèi)陶瓷材料新技術(shù)已經(jīng)不同程度的影響到了耐火材料技術(shù)，如纖維增強(qiáng)澆注料、碳纖維增強(qiáng)鎂碳磚、超細(xì)粉在耐火材料中的應(yīng)用、兩級(jí)或多級(jí)直接復(fù)合功能耐火材料等。這些耐火材料新技術(shù)的要求雖遠(yuǎn)達(dá)不到高性能陶瓷材料的水平，但其原理是相近的，并且隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，將會(huì)不斷發(fā)展并有所創(chuàng)新。

三、生產(chǎn)過(guò)程的微機(jī)化

目前，計(jì)算機(jī)技術(shù)已在耐火材料工業(yè)的原料開(kāi)采、原料生產(chǎn)、耐火材料外形和組成設(shè)計(jì)及配料、耐火材料燒成、性能檢測(cè)、耐火材料內(nèi)襯砌筑圖設(shè)計(jì)及施工、生產(chǎn)管理等方面得到了應(yīng)用，并取得了很好的效果。

在耐火原料的開(kāi)采中，主要應(yīng)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)化分析、統(tǒng)計(jì)，并根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果將礦石進(jìn)行調(diào)配與均化，以保證出礦原料成分及性能波動(dòng)在允許范圍內(nèi)，達(dá)到充分利用礦山資源的目的。

在原料煅燒中應(yīng)用計(jì)算機(jī)，要求計(jì)算機(jī)根據(jù)不同原料的化學(xué)成分及粒度的波動(dòng)情況，及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)工藝參數(shù)，尤其是熱工參數(shù)，以達(dá)到不同原料、不同成分與不同生產(chǎn)工藝參數(shù)之間的最佳配合，最終生產(chǎn)出高質(zhì)量的耐火原料。

耐火制品的外形設(shè)計(jì)需要考慮很多因素，首先足使用要求，應(yīng)能滿足不同窯爐的內(nèi)料形狀要求及砌筑要求，同時(shí)還應(yīng)考慮成型時(shí)的要求等。利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行外形設(shè)計(jì)，就是將實(shí)驗(yàn)和實(shí)際測(cè)試的各種參數(shù)輸入計(jì)算機(jī)，通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行選擇，選出能兼顧各種要求的參數(shù)，即作為耐火制品的外形參數(shù)。組成設(shè)計(jì)也是采用類(lèi)似的原理，在充分考慮各種因素的基礎(chǔ)上，通過(guò)計(jì)算機(jī)得出最佳的組成。而計(jì)算機(jī)在配料中的應(yīng)用則主要是為了產(chǎn)品的組成始終保持在最佳范圍，通過(guò)計(jì)算機(jī)隨時(shí)調(diào)整產(chǎn)品配比，避免因原料不同而引起制品組成的波動(dòng)。

燒成過(guò)程的微機(jī)控制主要是利用計(jì)算機(jī)對(duì)燒嘴、風(fēng)機(jī)等進(jìn)行控制，以便對(duì)各種因素造成的溫度波動(dòng)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，確保熱工制度的實(shí)現(xiàn)。

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