沿縫鑿石法水泥歷史

1756年，英國(guó)工程師J.斯米頓在研究某些石灰在水中硬化的特性時(shí)發(fā)現(xiàn)：要獲得水硬性石灰，必須采用含有粘土的石灰石來(lái)燒制；用于水下建筑的砌筑砂漿，最理想的成分是由水硬性石灰和火山灰配成。這個(gè)重要的發(fā)現(xiàn)為近代水泥的研制和發(fā)展奠定了理論基礎(chǔ)。

1796年，英國(guó)人J.帕克用泥灰?guī)r燒制出了一種水泥，外觀呈棕色，很像古羅馬時(shí)代的石灰和火山灰混合物，命名為羅馬水泥。因?yàn)樗遣捎锰烊荒嗷規(guī)r作原料，不經(jīng)配料直接燒制而成的，故又名天然水泥。具有良好的水硬性和快凝特性，特別適用于與水接觸的工程。

1813年，法國(guó)的土木技師畢加發(fā)現(xiàn)了石灰和粘土按三比一混合制成的水泥性能最好。

1824年，英國(guó)建筑工人約瑟夫·阿斯譜丁（Joseph Aspdin）發(fā)明了水泥并取得了波特蘭水泥的專利權(quán)。他用石灰石和粘土為原料，按一定比例配合后，在類似于燒石灰的立窯內(nèi)煅燒成熟料，再經(jīng)磨細(xì)制成水泥。因水泥硬化后的顏色與英格蘭島上波特蘭地方用于建筑的石頭相似，被命名為波特蘭水泥。它具有優(yōu)良的建筑性能，在水泥史上具有劃時(shí)代意義。

1871年，日本開(kāi)始建造水泥廠。

1877年，英國(guó)的克蘭普頓發(fā)明了回轉(zhuǎn)爐，并于1885年經(jīng)蘭薩姆改革成更好的回轉(zhuǎn)爐。

1889年，中國(guó)河北唐山開(kāi)平煤礦附近，設(shè)立了用立窯生產(chǎn)的唐山“細(xì)綿土”廠。1906年在該廠的基礎(chǔ)上建立了啟新洋灰公司，年產(chǎn)水泥4萬(wàn)噸。

1893年，日本遠(yuǎn)藤秀行和內(nèi)海三貞二人發(fā)明了不怕海水的硅酸鹽水泥。

1907年，法國(guó)比埃利用鋁礦石的鐵礬土代替粘土，混合石灰?guī)r燒制成了水泥。由于這種水泥含有大量的氧化鋁，所以叫做“礬土水泥”。

20世紀(jì)，人們?cè)诓粩喔倪M(jìn)波特蘭水泥性能的同時(shí)，研制成功了一批適用于特殊建筑工程的水泥，如高鋁水泥，特種水泥等。全世界的水泥品種已發(fā)展到100多種，2007年水泥年產(chǎn)量約20億噸。中國(guó)在1952年制訂了第一個(gè)全國(guó)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，確定水泥生產(chǎn)以多品種多標(biāo)號(hào)為原則，并將波特蘭水泥按其所含的主要礦物組成改稱為矽酸鹽水泥，后又改稱為硅酸鹽水泥至今。

2012年，中國(guó)水泥產(chǎn)量達(dá)到21.84 億噸，產(chǎn)量占全球50%以上。 2100433B

硅酸鹽類水泥的生產(chǎn)工藝在水泥生產(chǎn)中具有代表性，是以石灰石和粘土為主要原料，經(jīng)破碎、配料、磨細(xì)制成生料，然后喂入水泥窯中煅燒成熟料，再將熟料加適量石膏（有時(shí)還摻加混合材料或外加劑）磨細(xì)而成。

水泥生產(chǎn)隨生料制備方法不同，可分為干法（包括半干法）與濕法（包括半濕法）兩種。

①干法生產(chǎn)。將原料同時(shí)烘干并粉磨，或先烘干經(jīng)粉磨成生料粉后喂入干法窯內(nèi)煅燒成熟料的方法。但也有將生料粉加入適量水制成生料球，送入立波爾窯內(nèi)煅燒成熟料的方法，稱之為半干法，仍屬干法生產(chǎn)之一種。

新型干法水泥

新型干法水泥生產(chǎn)線指采用窯外分解新工藝生產(chǎn)的水泥。其生產(chǎn)以懸浮預(yù)熱器和窯外分解技術(shù)為核心，采用新型原料、燃料均化和節(jié)能粉磨技術(shù)及裝備，全線采用計(jì)算機(jī)集散控制，實(shí)現(xiàn)水泥生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化和高效、優(yōu)質(zhì)、低耗、環(huán)保。

新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)是20世紀(jì)50年代發(fā)展起來(lái)，日本德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家，以懸浮預(yù)熱和預(yù)分解為核心的新型干法水泥熟料生產(chǎn)設(shè)備率占95%，中國(guó)第一套懸浮預(yù)熱和預(yù)分解窯1976年投產(chǎn)。該技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：傳熱迅速，熱效率高，單位容積較濕法水泥產(chǎn)量大，熱耗低。

②濕法生產(chǎn)。將原料加水粉磨成生料漿后，喂入濕法窯煅燒成熟料的方法。也有將濕法制備的生料漿脫水后，制成生料塊入窯煅燒成熟料的方法，稱為半濕法，仍屬濕法生產(chǎn)之一種。

干法生產(chǎn)的主要優(yōu)點(diǎn)是熱耗低（如帶有預(yù)熱器的干法窯熟料熱耗為3140～3768焦/千克），缺點(diǎn)是生料成分不易均勻，車間揚(yáng)塵大，電耗較高。濕法生產(chǎn)具有操作簡(jiǎn)單，生料成分容易控制，產(chǎn)品質(zhì)量好，料漿輸送方便，車間揚(yáng)塵少等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是熱耗高（熟料熱耗通常為5234～6490焦/千克）。

水泥的生產(chǎn)，一般可分生料制備、熟料煅燒和水泥制成等三個(gè)工序，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程可概括為“兩磨一燒”。

沿縫鑿石法生料粉磨

水泥工藝流程

分干法和濕法兩種。干法一般采用閉路操作系統(tǒng)，即原料經(jīng)磨機(jī)磨細(xì)后，進(jìn)入選粉機(jī)分選，粗粉回流入磨再行粉磨的操作，并且多數(shù)采用物料在磨機(jī)內(nèi)同時(shí)烘干并粉磨的工藝，所用設(shè)備有管磨、中卸磨及輥式磨等。濕法通常采用管磨、棒球磨等一次通過(guò)磨機(jī)不再回流的開(kāi)路系統(tǒng)，但也有采用帶分級(jí)機(jī)或弧形篩的閉路系統(tǒng)的。

沿縫鑿石法熟料煅燒

煅燒熟料的設(shè)備主要有立窯和回轉(zhuǎn)窯兩類，立窯適用于生產(chǎn)規(guī)模較小的工廠，大、中型廠宜采用回轉(zhuǎn)窯。

①立窯：

窯筒體立置不轉(zhuǎn)動(dòng)的稱為立窯。分普通立窯和機(jī)械化立窯。普通立窯是人工加料和人工卸料或機(jī)械加料，人工卸料；機(jī)械立窯是機(jī)械加料和機(jī)械卸料。機(jī)械立窯是連續(xù)操作的，它的產(chǎn)、質(zhì)量及勞動(dòng)生產(chǎn)率都比普通立窯高。國(guó)外大多數(shù)立窯已被回轉(zhuǎn)窯所取代，但在當(dāng)前中國(guó)水泥工業(yè)中，立窯仍占有重要地位。根據(jù)建材技術(shù)政策要求，小型水泥廠應(yīng)用機(jī)械化立窯，逐步取代普通立窯。

混凝土

②回轉(zhuǎn)窯：

窯筒體臥置（略帶斜度，約為3%），并能作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的稱為回轉(zhuǎn)窯。分煅燒生料粉的干法窯和煅燒料漿（含水量通常為35%左右）的濕法窯。

a.干法窯

干法窯又可分為中空式窯、余熱鍋爐窯、懸浮預(yù)熱器窯和懸浮分解爐窯。70年代前后，發(fā)展了一種可大幅度提高回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)量的煅燒工藝──窯外分解技術(shù)。其特點(diǎn)是采用了預(yù)分解窯，它以懸浮預(yù)熱器窯為基礎(chǔ)，在預(yù)熱器與窯之間增設(shè)了分解爐。在分解爐中加入占總?cè)剂嫌昧?0～60%的燃料，使燃料燃燒過(guò)程與生料的預(yù)熱和碳酸鹽分解過(guò)程，從窯內(nèi)傳熱效率較低的地帶移到分解爐中進(jìn)行，生料在懸浮狀態(tài)或沸騰狀態(tài)下與熱氣流進(jìn)行熱交換，從而提高傳熱效率，使生料在入窯前的碳酸鈣分解率達(dá)80%以上，達(dá)到減輕窯的熱負(fù)荷，延長(zhǎng)窯襯使用壽命和窯的運(yùn)轉(zhuǎn)周期，在保持窯的發(fā)熱能力的情況下，大幅度提高產(chǎn)量的目的。

b.濕法窯

用于濕法生產(chǎn)中的水泥窯稱濕法窯，濕法生產(chǎn)是將生料制成含水為32%~40%的料漿。由于制備成具有流動(dòng)性的泥漿，所以各原料之間混合好，生料成分均勻，使燒成的熟料質(zhì)量高，這是濕法生產(chǎn)的主要優(yōu)點(diǎn)。

濕法窯可分為濕法長(zhǎng)窯和帶料漿蒸發(fā)機(jī)的濕法短窯，長(zhǎng)窯使用廣泛，短窯已很少采用。為了降低濕法長(zhǎng)窯熱耗，窯內(nèi)裝設(shè)有各種型式的熱交換器，如鏈條、料漿過(guò)濾預(yù)熱器、金屬或陶瓷熱交換器。

沿縫鑿石法水泥粉磨

水泥熟料的細(xì)磨通常采用圈流粉磨工藝（即閉路操作系統(tǒng)）。為了防止生產(chǎn)中的粉塵飛揚(yáng)，水泥廠均裝有收塵設(shè)備。電收塵器、袋式收塵器和旋風(fēng)收塵器等是水泥廠常用的收塵設(shè)備。

由于在原料預(yù)均化、生料粉的均化輸送和收塵等方面采用了新技術(shù)和新設(shè)備，尤其是窯外分解技術(shù)的出現(xiàn)，一種干法生產(chǎn)新工藝隨之產(chǎn)生。采用這種新工藝使干法生產(chǎn)的熟料質(zhì)量不亞于濕法生產(chǎn)，電耗也有所降低，已成為各國(guó)水泥工業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。

舉例說(shuō)明（立窯）

原料和燃料進(jìn)廠后，由化驗(yàn)室采樣分析檢驗(yàn)，同時(shí)按質(zhì)量進(jìn)行搭配均化，存放于原料堆棚。粘土、煤、硫鐵礦粉由烘干機(jī)烘干水分至工藝指標(biāo)值，通過(guò)提升機(jī)提升到相應(yīng)原料貯庫(kù)中。石灰石、螢石、石膏經(jīng)過(guò)兩級(jí)破碎后，由提升機(jī)送入各自貯庫(kù)。

化驗(yàn)室根據(jù)石灰石、粘土、無(wú)煙煤、螢石、硫鐵礦粉的質(zhì)量情況，計(jì)算工藝配方，通過(guò)生料微機(jī)配料系統(tǒng)進(jìn)行全黑生料的配料，由生料磨機(jī)進(jìn)行粉磨，每小時(shí)采樣化驗(yàn)一次生料的氧化鈣、三氧 化二鐵和細(xì)度的百分含量，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，使各項(xiàng)數(shù)據(jù)符合工藝配方要求。磨出的黑生料經(jīng)過(guò)斗式提升機(jī)提入生料庫(kù)，化驗(yàn)室依據(jù)出磨生料質(zhì)量情況，通過(guò)多庫(kù)搭配和機(jī)械倒庫(kù)方法進(jìn)行生料的均化，經(jīng)提升機(jī)提入兩個(gè)生料均化庫(kù)，生料經(jīng)兩個(gè)均化庫(kù)進(jìn)行搭配，將料提至成球盤料倉(cāng)，由設(shè)在立窯面上的預(yù)加水成球控制裝置進(jìn)行料、水的配比，通過(guò)成球盤進(jìn)行生料的成球。所成之球由立窯布料器將生料球布于窯內(nèi)不同位置進(jìn)行煅燒，燒出的熟料經(jīng)卸料管、鱗板機(jī)送至熟料破碎機(jī)進(jìn)行破碎，由化驗(yàn)室每小時(shí)采樣一次進(jìn)行熟料的化學(xué)、物理分析。

根據(jù)熟料質(zhì)量情況由提升機(jī)放入相應(yīng)的熟料庫(kù)，同時(shí)根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)要求及建材市場(chǎng)情況，化驗(yàn)室將熟料、石膏、礦渣通過(guò)熟料微機(jī)配料系統(tǒng)進(jìn)行水泥配比，由水泥磨機(jī)分別進(jìn)行425號(hào)、525號(hào)普通硅酸鹽水泥的粉磨，每小時(shí)采樣一次進(jìn)行分析檢驗(yàn)。磨出的水泥經(jīng)斗式提升機(jī)提入3個(gè)水泥庫(kù)，化驗(yàn)室依據(jù)出磨水泥質(zhì)量情況，通過(guò)多庫(kù)搭配和機(jī)械倒庫(kù)方法進(jìn)行水泥的均化。經(jīng)提升機(jī)送入2個(gè)水泥均化庫(kù)，再經(jīng)兩個(gè)水泥均化庫(kù)搭配，由微機(jī)控制包裝機(jī)進(jìn)行水泥的包裝，包裝出來(lái)的袋裝水泥存放于成品倉(cāng)庫(kù)，再經(jīng)化驗(yàn)采樣檢驗(yàn)合格后簽發(fā)水泥出廠通知單。

水泥按用途及性能分為：

（1）通用水泥: 一般土木建筑工程通常采用的水泥。通用水泥主要是指：GB175—2007規(guī)定的六大類水泥，即硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥和復(fù)合硅酸鹽水泥。

（2）專用水泥：專門用途的水泥。如：G級(jí)油井水泥，道路硅酸鹽水泥。

（3）特性水泥：某種性能比較突出的水泥。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、磷鋁酸鹽水泥和磷酸鹽水泥。

水泥按其主要水硬性物質(zhì)名稱分為：

（1）硅酸鹽水泥，即國(guó)外通稱的波特蘭水泥；

水泥原態(tài)

（2）鋁酸鹽水泥；

（3）硫鋁酸鹽水泥；

（4）鐵鋁酸鹽水泥；

（5）氟鋁酸鹽水泥；

（6）磷酸鹽水泥

（7） 以火山灰或潛在水硬性材料及其他活性材料為主要組分的水泥。

水泥按主要技術(shù)特性分為：

（1） 快硬性（水硬性）：分為快硬和特快硬兩類；

（2）水化熱：分為中熱和低熱兩類；

（3） 抗硫酸鹽性：分中抗硫酸鹽腐蝕和高抗硫酸鹽腐蝕兩類；

（4） 膨脹性：分為膨脹和自應(yīng)力兩類；

（5） 耐高溫性：鋁酸鹽水泥的耐高溫性以水泥中氧化鋁含量分級(jí)。

水泥命名的原則：

水泥的命名按不同類別分別以水泥的主要水硬性礦物、混合材料、用途和主要特性進(jìn)行，并力求簡(jiǎn)明準(zhǔn)確，名稱過(guò)長(zhǎng)時(shí)，允許有簡(jiǎn)稱。

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。

專用水泥以其專門用途命名，并可冠以不同型號(hào)。

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(hào)或混合材料名稱。

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成成分的名稱冠以活性材料的名稱進(jìn)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。

水泥類型的定義

（1） 水泥：加水拌和成塑性漿體，能膠結(jié)砂、石等材料既能在空氣中硬化又能在水中硬化的粉末狀水硬性膠凝材料。

（2） 硅酸鹽水泥：由硅酸鹽水泥熟料、0%~5%石灰石或?；郀t礦渣、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為硅酸鹽水泥，分P.I和P.II，即國(guó)外通稱的波特蘭水泥。

（3） 普通硅酸鹽水泥：由硅酸鹽水泥熟料、6%~20%混合材料，適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為普通硅酸鹽水泥（簡(jiǎn)稱普通水泥），代號(hào)：P.O。

（4） 礦渣硅酸鹽水泥：由硅酸鹽水泥熟料、20%~70%粒化高爐礦渣和適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為 礦渣硅酸鹽水泥，代號(hào)：P.S。

（5） 火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥：由硅酸鹽水泥熟料、20%~40%火山灰質(zhì)混合材料和適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料。稱為火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥，代號(hào)：P.P。

（6） 粉煤灰硅酸鹽水泥：由硅酸鹽水泥熟料、20%~40%粉煤灰和適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為粉煤灰硅酸鹽水泥，代號(hào)：P.F。

（7） 復(fù)合硅酸鹽水泥：由硅酸鹽水泥熟料、20%~50%兩種或兩種以上規(guī)定的混合材料和適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為復(fù)合硅酸鹽水泥（簡(jiǎn)稱復(fù)合水泥），代號(hào)P.C。

（8）中熱硅酸鹽水泥：以適當(dāng)成分的硅酸鹽水泥熟料、加入適量石膏磨細(xì)制成的具有中等水化熱的水硬性膠凝材料。

（9） 低熱礦渣硅酸鹽水泥：以適當(dāng)成分的硅酸鹽水泥熟料、加入適量石膏磨細(xì)制成的具有低水化熱的水硬性膠凝材料。

（10）快硬硅酸鹽水泥：由硅酸鹽水泥熟料加入適量石膏，磨細(xì)制成早強(qiáng)度高的以3天抗壓強(qiáng)度表示標(biāo)號(hào)的水泥。

（11）抗硫酸鹽硅酸鹽水泥：由硅酸鹽水泥熟料，加入適量石膏磨細(xì)制成的抗硫酸鹽腐蝕性能良好的水泥。

（12） 白色硅酸鹽水泥：由氧化鐵含量少的硅酸鹽水泥熟料加入適量石膏，磨細(xì)制成的白色水泥。

（13） 道路硅酸鹽水泥：由道路硅酸鹽水泥熟料，0%~10%活性混合材料和適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為道路硅酸鹽水泥，（簡(jiǎn)稱道路水泥）。

（14） 砌筑水泥：由活性混合材料，加入適量硅酸鹽水泥熟料和石膏，磨細(xì)制成主要用于砌筑砂漿的低標(biāo)號(hào)水泥。

（15）油井水泥：由適當(dāng)?shù)V物組成的硅酸鹽水泥熟料、適量石膏和混合材料等磨細(xì)制成的適用于一定井溫條件下油、氣井固井工程用的水泥。

（16） 石膏礦渣水泥：以粒化高爐礦渣為主要組分材料，加入適量石膏、硅酸鹽水泥熟料或石灰磨細(xì)制成的水泥。

示例

漢 王充 《論衡·量知》：“銅錫未采，在眾石之間，工師鑿掘，鑪橐鑄鑠乃成器?！薄度龂?guó)志·吳志·諸葛恪傳》：“且已死之人，與土壤同域，鑿掘斫刺，無(wú)所復(fù)加?！?/p>