水泥工艺、设备及技术发展趋势

本书主要介绍了中国水泥生产工艺，展示了行业前沿技术设备的技术亮点，回顾了中国水泥工业发展历程，概述了水泥生产所需的基础知识、通过介绍水泥原料配制、熟料烧成、水泥粉磨等水泥工艺技术和破碎、研磨和焙烧、除尘等现代化机械设备，阐述其现状以及未来发展方向，清晰的描绘出一条水泥生产的绿色化、节能化、低碳化发展道路，更有效的保护环境和减少二氧化碳排放，全面介绍了当前世界水泥工业的先进技术和装备，探讨了水泥行业未来工艺技术发展方向、技术发展趋势及技术标准规范。

杨丹，男，中共党员，1998年7月本科毕业于西南工学院硅酸盐工程专业,2009年12月取得武汉理工大学工程硕士学位。2009年取得高级工程师任职资格。1998年至今，先后在葛洲坝水泥公司、葛洲坝绿园公司、葛洲坝投资公司、葛洲坝水务公司、葛洲坝集团股份公司、葛洲坝城市发展有限公司等单位工作，现任中国葛洲坝集团水泥有限公司党委副书记、总经理、董事，在科技研发、质量环保管理等方面积累了丰富的实践经验和管理经验。工作至今主持公司重大科研项目10余项，获各级别科技奖项若干，发表实用新型专利10项、论文5篇，曾先后荣获嘉鱼县劳动模范、中央企业青年岗位能手、咸宁市劳动模范、2023年水泥行业优秀总工程师等荣誉。发表主要论文：《中型建材集团的碳资产管理实践》[J]中国水泥 2023(03）.54-55；《利用硫酸磷肥渣生产硅酸盐水泥熟料的应用研究》[J]中国水泥 .2022 (09).77-79；《利用正交试验分析微量组分及煅烧温度对熟料矿物组成的影响》[J]中国水泥.2022 (11).81-83；《不同铝质材料LC3水泥性能的研究》[J]中国水泥.2022 (08).69-71。

1.1水泥的定义、分类及命名 加入适量水后可形成塑性浆体，既能在空气中硬化又能在水中硬化，并能将砂、石等材料牢固地胶结在一起的细粉状水硬性胶凝材料，通称为水泥。 哈萨克斯坦水泥的种类很多，根据水泥产品标准可分为普通水泥、抗硫酸盐水泥、低早强高炉水泥和抗硫酸盐低早强高炉水泥。普通水泥根据掺入混合材品种及掺量不同分为5大类27个品种：CEM Ⅰ硅酸盐水泥、CEM Ⅱ混合硅酸盐水泥、CEM Ⅲ高炉水泥、CEM Ⅳ火山灰水泥和 CEM Ⅴ复合水泥。混合材涵盖矿渣、硅灰、粉煤灰、火山灰、烧页岩、石灰石等。在世界范围内，根据分类标准的不同和应用条件的需求，当前水泥品种已达到100多种。 1.2 水泥的起源与发明 1.2.1胶凝材料的演变 水泥的研究发明是人类在长期生产实践中不断积累的成果，是在古代建筑胶凝材料的基础上归纳总结出来的，经历了一个漫长的历史过程，*早可追溯到人类史前时期。它先后经历了天然产出的黏土、石膏Ｇ石灰、石灰Ｇ火山灰及人工配料制得水硬性胶凝材料等多个阶段。公元前5000年—公元前3000年的新石器时代，中国古人使用“白灰面”涂抹岩穴的边壁，提高其光滑度和硬度。公元前3000年—公元前2000年间，古埃及人开始采用煅烧石膏做建筑胶凝材料。古罗马人对石灰使用工艺进行了改进，不仅在石灰中掺砂子，还掺磨细的火山灰，创造了“石灰Ｇ火山灰Ｇ砂子”三组分的“罗马砂浆”，实现了水中硬化和更长的耐久性。在公元5世纪的中国，出现了以石灰与黄土或其他火山灰质材料做胶凝材料，以细砂、碎石或炉渣做填料的名为“三合土”的胶凝材料。“三合土”与“罗马砂浆”有许多类似之处。 1.2.2水泥的发明 1796年，英国人派克（Parker J．）将黏土质石灰岩磨细后制成料球，在高于烧石灰的温度环境 下 煅 烧，然 后 磨 制 成 粉 末 状 水 泥。派 克 称 这 种 水 泥 为 “罗 马 水 泥”（Roman cement），并取得了该制备方法的专利权。“罗马水泥”凝结较快，可用于与水接触的工程，在英国曾得到广泛应用，直至被“波特兰水泥”所取代。 1824年，英国的一位泥水匠阿斯普丁(AspdinJ．)获得了英国第5022号的“波特兰水泥”（硅酸盐水泥）专利证书，其制造方法是：把石灰石捣成细粉，配合一定量黏土，掺水后以人工或机械搅拌成均匀泥浆。置泥浆于盘上，加热干燥。将干料打击成块，然后装入石灰窑煅烧，烧至石灰石内二氧化碳全部逸出。再将煅烧后的烧块冷却和打碎磨细，制成水泥，使用水泥时加入 少 量 水，拌 和 成 适 当 稠 度 的 砂 浆，可 应 用 于 各 种 不 同 的 工 作场合。 在英国，另一位水泥研究人员强生（Johnson I．C．）确定了水泥制造的两个基本条件：第一是煅烧温度，窑内温度必须达到使烧块含一定量玻璃体并呈黑绿色；第二是原料比例，其成分必须正确且固定，烧成物内部不能含过量石灰，水泥硬化后不能开裂。这些条件确保了“波特兰水泥”的质量，从此现代水泥生产的基本参数得以确定下来。

第一章 水泥行业概览 １．１ 水泥的定义、分类及命名 １．２ 水泥的起源与发明 １．３ 水泥工业的发展概况 １．４ “一带一路”水泥产业共同发展 第二章 水泥生产工艺及设备 ２．１ 原料选择与处理 ２．２ 生料制备与均化 ２．３ 熟料煅烧与冷却 ２．４ 水泥粉磨与储存 第三章 水泥生产的自动化与智能化 ３．１ 自动控制系统在水泥生产中的应用 ３．２ 水泥智能工厂的建设 ３．３ 国际水泥行业智能化生产线案例 第四章 水泥生产中的环保与节能技术 ４．１ 水泥生产中的污染物排放与控制 ４．２ 环保技术在水泥生产中的应用 ４．３ 节能技术在水泥生产中的应用 第五章 水泥行业技术发展趋势 ５．１ 降低水泥单位能耗 ５．２ 大力发展水泥窑协同处置技术 ５．３ 降低水泥单位熟料掺量 ５．４ 水泥工业二氧化碳排放核算方法及减碳路线 ５．５ 研发应用 CCUS技术 参考文献 结束语