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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，立窯水泥也在不斷地更新發(fā)展。我國立窯水泥工業(yè)是在“大躍進”的特定歷史時期興起的，是我國國悄的產(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農(nóng)田水利建設(shè)高潮；改革開放后，由于它的迅猛發(fā)展，滿足了國民經(jīng)濟持續(xù)高速發(fā)展對水泥的巨大需求，立窯水泥的歷史貢獻功不可沒。我們必須用歷史的觀點、辨證的觀點和發(fā)展的觀點，去認(rèn)識評價立窯水泥工業(yè)的興起、現(xiàn)狀與未來。能否正確認(rèn)識、評價立窯水泥工業(yè)的昨天、今天與明天，直接影響著我國水泥工業(yè)的健康發(fā)展。

我國水泥工業(yè)立窯生產(chǎn)技術(shù)大約經(jīng)歷了三個發(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，進入了由普通立窯改為機立窯的時期，機立窯發(fā)展很快，同時為機立窯生產(chǎn)配套，開發(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，進入現(xiàn)代化立窯的發(fā)展階段。此階段我國立窯水泥工作者進行了不斷的技術(shù)改造和創(chuàng)新，開發(fā)了原燃料預(yù)均化技術(shù)、微機配料技術(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)。同時在企業(yè)管理上，逐步引入了符合市場經(jīng)濟規(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，但對提高立窯單機生產(chǎn)能力和改善熱工性能方面起到了很好的作用，使機立窯生產(chǎn)各項技術(shù)指標(biāo)大大提高、發(fā)展，成為現(xiàn)代化立窯。

機立窯水泥在我國水泥工業(yè)發(fā)展史上做出了重要貢獻。它有力地支撐了我國國民經(jīng)濟的持續(xù)高速發(fā)展，緩解了長期以來水泥短缺狀態(tài)。自1985年機立窯水泥躍居全國水泥總量的80％以來，一直居高不下，占據(jù)我國水泥數(shù)量的主體地位。“八五”以來，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，全國新型干法窯已形成了18500萬噸的生產(chǎn)能力。但與此同時，機立窯水泥仍保持了較高的增長速度，2003年全國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。

這是因為近年來，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：達到年產(chǎn)能力30萬噸，西部地區(qū)20萬噸；

(2)產(chǎn)品質(zhì)量：能穩(wěn)定生產(chǎn)32，5、42．5等級的水泥，富裕標(biāo)號達到5MPa以上，并通過產(chǎn)品質(zhì)量認(rèn)證，熟料28d抗壓強度達到52MPa以上；

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

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

b．機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．機立窯系統(tǒng)和磨機的有效運轉(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)見在今后相當(dāng)長的歷史時期，機立窯將與新型干法窯有一個共存時期。在社會經(jīng)濟活動中仍將發(fā)揮重要作用，在交通不便，市場容量不大的地區(qū)，立窯水泥仍將有很大的存在空間，特別是西部大開發(fā)，機立窯水泥仍將以其獨特的優(yōu)勢發(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)定等問題依然存在，隨著新型干法水泥廠的建廠投資降低，預(yù)計當(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加快。因此；對立窯耐火材料的使用設(shè)計作一簡要介紹。

第一節(jié)立窯各帶耐火材料的選擇

立窯水泥種類繁多，大致可分為普通立窯、機械化立窯、現(xiàn)代化立窯三大類型。由于所處的發(fā)展階段不同，對耐火材料的要求電不一樣。近幾年來隨著機械化立窯的改進和煅燒技術(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，人為的機械破損，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，僅拆換較薄的熱面層，而中間層襯磚可原封不動。這樣比一般采用一層厚壁襯磚節(jié)約30％—50％，相應(yīng)的檢修工時和費用亦可節(jié)省40％左右。參照國際水泥窯窯襯磚厚度系列尺寸，結(jié)合我國具體情況，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，取160mm；

(2)窯內(nèi)徑=1．7~2．Om時，取180mm；

(3)窯內(nèi)徑=2．0~3．Om時，取200mm；

(4)窯內(nèi)徑=3．0~3．6m時，取220mm。

中間層襯磚厚度建議均采用160mm或150mm，160mm與國際標(biāo)準(zhǔn)ISO／DIS5417／1通用；150mm與國標(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)見在今后相當(dāng)長的歷史時期，機立窯將與新型干法窯有一個共存時期。在社會經(jīng)濟活動中仍將發(fā)揮重要作用，在交通不便，市場容量不大的地區(qū)，立窯水泥仍將有很大的存在空間，特別是西部大開發(fā)，機立窯水泥仍將以其獨特的優(yōu)勢發(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)定等問題依然存在，隨著新型干法水泥廠的建廠投資降低，預(yù)計當(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加快。因此；對立窯耐火材料的使用設(shè)計作一簡要介紹。

第一節(jié)立窯各帶耐火材料的選擇

立窯水泥種類繁多，大致可分為普通立窯、機械化立窯、現(xiàn)代化立窯三大類型。由于所處的發(fā)展階段不同，對耐火材料的要求電不一樣。近幾年來隨著機械化立窯的改進和煅燒技術(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，人為的機械破損，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，僅拆換較薄的熱面層，而中間層襯磚可原封不動。這樣比一般采用一層厚壁襯磚節(jié)約30％—50％，相應(yīng)的檢修工時和費用亦可節(jié)省40％左右。參照國際水泥窯窯襯磚厚度系列尺寸，結(jié)合我國具體情況，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，取160mm；

(2)窯內(nèi)徑=1．7~2．Om時，取180mm；

(3)窯內(nèi)徑=2．0~3．Om時，取200mm；

(4)窯內(nèi)徑=3．0~3．6m時，取220mm。

中間層襯磚厚度建議均采用160mm或150mm，160mm與國際標(biāo)準(zhǔn)ISO／DIS5417／1通用；150mm與國標(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。由于晶須兼高強度、低密度、耐熱等特點，常作為增強材料。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)展起來的先進材料。納米陶瓷復(fù)合材料一般可分為三類：晶粒內(nèi)、晶粒間納米復(fù)合材料以及um/um復(fù)合材料。前兩類納米復(fù)合材料的納米級粒子主要彌散于基體晶粒內(nèi)或基體晶粒問，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，人們渴望通過納米陶瓷實現(xiàn)陶瓷材料的增韌和強化。

上述兩類陶瓷材料新技術(shù)已經(jīng)不同程度的影響到了耐火材料技術(shù)，如纖維增強澆注料、碳纖維增強鎂碳磚、超細粉在耐火材料中的應(yīng)用、兩級或多級直接復(fù)合功能耐火材料等。這些耐火材料新技術(shù)的要求雖遠達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)的進步，將會不斷發(fā)展并有所創(chuàng)新。

三、生產(chǎn)過程的微機化

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

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

在原料煅燒中應(yīng)用計算機，要求計算機根據(jù)不同原料的化學(xué)成分及粒度的波動情況，及時調(diào)整生產(chǎn)工藝參數(shù)，尤其是熱工參數(shù)，以達到不同原料、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，同時還應(yīng)考慮成型時的要求等。利用計算機進行外形設(shè)計，就是將實驗和實際測試的各種參數(shù)輸入計算機，通過計算機進行選擇，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)計也是采用類似的原理，在充分考慮各種因素的基礎(chǔ)上，通過計算機得出最佳的組成。而計算機在配料中的應(yīng)用則主要是為了產(chǎn)品的組成始終保持在最佳范圍，通過計算機隨時調(diào)整產(chǎn)品配比，避免因原料不同而引起制品組成的波動。

燒成過程的微機控制主要是利用計算機對燒嘴、風(fēng)機等進行控制，以便對各種因素造成的溫度波動及時進行調(diào)整，確保熱工制度的實現(xiàn)。

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