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用立窯燒制水泥迄今已有180余年的歷史了，在回轉窯發展的同時，立窯水泥也在不斷地更新發展。我國立窯水泥工業是在“大躍進”的特定歷史時期興起的，是我國國悄的產物。它在20世紀50年代中期和20世紀60年代末期支撐了兩次全國農田水利建設高潮；改革開放后，由于它的迅猛發展，滿足了國民經濟持續高速發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、辨證的觀點和發展的觀點，去認識評價立窯水泥工業的興起、現狀與未來。能否正確認識、評價立窯水泥工業的昨天、今天與明天，直接影響著我國水泥工業的健康發展。

我國水泥工業立窯生產技術大約經歷了三個發展階段：第一階段是20世紀70年代中期以前，主要是發展普通立窯，生產技術十分落后。第二階段是從20世紀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，機立窯發展很快，同時為機立窯生產配套，開發了一些新技術。第三階段是從20世紀80年代中期以后，進入現代化立窯的發展階段。此階段我國立窯水泥工作者進行了不斷的技術改造和創新，開發了原燃料預均化技術、微機配料技術、全黑生料技術、復合礦化劑技術、預加水成球技術、暗火煅燒操作技術、窯體隔熱保溫等一系列新技術。同時在企業管理上，逐步引入了符合市場經濟規律的科學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，使機立窯生產各項技術指標大大提高、發展，成為現代化立窯。

機立窯水泥在我國水泥工業發展史上做出了重要貢獻。它有力地支撐了我國國民經濟的持續高速發展，緩解了長期以來水泥短缺狀態。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，占據我國水泥數量的主體地位。“八五”以來，水泥工業加大了結構調整的力度，新型干法生產工藝得到了快速發展，截至2003年底，全國新型干法窯已形成了18500萬噸的生產能力。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的水泥，仍占水泥總量的71％以上。

這是因為近年來，現代化立窯得到了一定的發展，取得了如下的成就：

(1)生產規模：達到年產能力30萬噸，西部地區20萬噸；

(2)產品質量：能穩定生產32，5、42．5等級的水泥，富裕標號達到5MPa以上，并通過產品質量認證，熟料28d抗壓強度達到52MPa以上；

(3)環境保護：粉塵排放濃度達到國家標準；

(4)其他技術經濟指標：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．機立窯系統和磨機的有效運轉率≥95％；

由上表可以看出，現代化立窯其熟料質量、熱耗和勞動生產率都與日產1000t新型干法窯相當，但綜合能耗明顯優于新型干法窯。可以預見在今后相當長的歷史時期，機立窯將與新型干法窯有一個共存時期。在社會經濟活動中仍將發揮重要作用，在交通不便，市場容量不大的地區，立窯水泥仍將有很大的存在空間，特別是西部大開發，機立窯水泥仍將以其獨特的優勢發揮著積極的作用。

但是，必須看到立窯生產水泥要消耗優質的原料，環境污染大，產品質量難于提高且質量不穩定等問題依然存在，隨著新型干法水泥廠的建廠投資降低，預計當新型干法水泥廠生產的優質水泥占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計作一簡要介紹。

第一節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、現代化立窯三大類型。由于所處的發展階段不同，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的發展，配套用的耐火材料發展也很快，20世紀70年代水泥窯用耐火材料基本上是普通黏土磚，20世紀80年代立窯水泥用耐火材料是普通高鋁磚，20世紀90年代初立窯水泥用耐火材料開始使用不燒結磷酸鹽磚，目前大多已用磷酸鹽磚。

一、立窯窯襯整體結構的選擇

根據立窯不同部位的熱工狀況，一般采用3-4層復合窯襯結構為宜。喇叭口是接觸物料熱面層且受高溫及物理化學侵蝕最嚴重的部位，加之黏邊結圈時，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約30％—50％，相應的檢修工時和費用亦可節省40％左右。參照國際水泥窯窯襯磚厚度系列尺寸，結合我國具體情況，建議立窯熱面層襯厚采用如下尺寸系列：

(1)窯內徑<1.7m時，取160mm；

(2)窯內徑=1．7~2．Om時，取180mm；

(3)窯內徑=2．0~3．Om時，取200mm；

(4)窯內徑=3．0~3．6m時，取220mm。

中間層襯磚厚度建議均采用160mm或150mm，160mm與國際標準ISO／DIS5417／1通用；150mm與國標GB2992吻合。

隔熱層厚度應根據各地各廠不同環境條件綜合確定。其結構和施工方法，可靈活采用現場攪搗不定形的輕質耐火混凝土或砌筑預制定型輕質隔熱制品

由上表可以看出，現代化立窯其熟料質量、熱耗和勞動生產率都與日產1000t新型干法窯相當，但綜合能耗明顯優于新型干法窯�？梢灶A見在今后相當長的歷史時期，機立窯將與新型干法窯有一個共存時期。在社會經濟活動中仍將發揮重要作用，在交通不便，市場容量不大的地區，立窯水泥仍將有很大的存在空間，特別是西部大開發，機立窯水泥仍將以其獨特的優勢發揮著積極的作用。

但是，必須看到立窯生產水泥要消耗優質的原料，環境污染大，產品質量難于提高且質量不穩定等問題依然存在，隨著新型干法水泥廠的建廠投資降低，預計當新型干法水泥廠生產的優質水泥占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計作一簡要介紹。

第一節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、現代化立窯三大類型。由于所處的發展階段不同，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的發展，配套用的耐火材料發展也很快，20世紀70年代水泥窯用耐火材料基本上是普通黏土磚，20世紀80年代立窯水泥用耐火材料是普通高鋁磚，20世紀90年代初立窯水泥用耐火材料開始使用不燒結磷酸鹽磚，目前大多已用磷酸鹽磚。

一、立窯窯襯整體結構的選擇

根據立窯不同部位的熱工狀況，一般采用3-4層復合窯襯結構為宜。喇叭口是接觸物料熱面層且受高溫及物理化學侵蝕最嚴重的部位，加之黏邊結圈時，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約30％—50％，相應的檢修工時和費用亦可節省40％左右。參照國際水泥窯窯襯磚厚度系列尺寸，結合我國具體情況，建議立窯熱面層襯厚采用如下尺寸系列：

(1)窯內徑<1.7m時，取160mm；

(2)窯內徑=1．7~2．Om時，取180mm；

(3)窯內徑=2．0~3．Om時，取200mm；

(4)窯內徑=3．0~3．6m時，取220mm。

中間層襯磚厚度建議均采用160mm或150mm，160mm與國際標準ISO／DIS5417／1通用；150mm與國標GB2992吻合。

隔熱層厚度應根據各地各廠不同環境條件綜合確定。其結構和施工方法，可靈活采用現場攪搗不定形的輕質耐火混凝土或砌筑預制定型輕質隔熱制品。

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性能和熱震穩定性的有效手段。

納米陶瓷復合材料是20世紀80年代中期發展起來的先進材料。納米陶瓷復合材料一般可分為三類：晶粒內、晶粒間納米復合材料以及um/um復合材料。前兩類納米復合材料的納米級粒子主要彌散于基體晶粒內或基體晶粒問，其目標主要是改善高溫力學性能。um／um復合材料則是由納米級分散體和基體晶粒構成，，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性能成倍提高，人們渴望通過納米陶瓷實現陶瓷材料的增韌和強化。

上述兩類陶瓷材料新技術已經不同程度的影響到了耐火材料技術，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用、兩級或多級直接復合功能耐火材料等。這些耐火材料新技術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，并且隨著科學技術的進步，將會不斷發展并有所創新。

三、生產過程的微機化

目前，計算機技術已在耐火材料工業的原料開采、原料生產、耐火材料外形和組成設計及配料、耐火材料燒成、性能檢測、耐火材料內襯砌筑圖設計及施工、生產管理等方面得到了應用，并取得了很好的效果。

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

在原料煅燒中應用計算機，要求計算機根據不同原料的化學成分及粒度的波動情況，及時調整生產工藝參數，尤其是熱工參數，以達到不同原料、不同成分與不同生產工藝參數之間的最佳配合，最終生產出高質量的耐火原料。

耐火制品的外形設計需要考慮很多因素，首先足使用要求，應能滿足不同窯爐的內料形狀要求及砌筑要求，同時還應考慮成型時的要求等。利用計算機進行外形設計，就是將實驗和實際測試的各種參數輸入計算機，通過計算機進行選擇，選出能兼顧各種要求的參數，即作為耐火制品的外形參數。組成設計也是采用類似的原理，在充分考慮各種因素的基礎上，通過計算機得出最佳的組成。而計算機在配料中的應用則主要是為了產品的組成始終保持在最佳范圍，通過計算機隨時調整產品配比，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整，確保熱工制度的實現。

• [責任編輯：Puyunyun]