文献综述--张彦成--年产450万吨早强型高铝水泥.doc

化工与材料工程学院毕业设计文献综述

化工与材料工程学院

毕业设计文献综述

年产450万吨早强型高铝水泥工艺设计
Annual production capacity of 4.5 million tons of Early strong high alumina cement process design

学生学号
10150113
学生姓名
张彦成
专业班级
材化1001
指导教师
王晨
助教
联合指导教师
张钰
教授
完成日期
2014.3

吉林化工学院
Jilin Institute of Chemical Technology

化工与材料工程学院毕业设计文献综述
目录
目录........................................................................................................................................1
第 1 章 早强型高铝水泥简介 1
1.1 早强型高铝水泥的概述 1
1.2 化学成分和矿物组成 1
1.3 早强型高铝水泥的性能及应用 2
1.3.1 早强型高铝水泥的性能特点 2
1.3.2 早强型高铝水泥的应用 2
第 2 章 早强型高铝水泥的水化及性质类型 3
2.1 早强型高铝水泥的水化过程 3
2.2 早强型高铝水泥的水化性质 4
第 3 章 早强高铝水泥的生产工艺原理及工艺方法 5
3.1 生产原理 5
3.2 主要原料 5
3.3 生产方法 6
3.3.1 反射炉熔融法 6
3.3.2 电弧炉熔融法 6
3.3.3 回转窑烧结法 7
3.4 高铝水泥生产工艺流程 8
3.4.1 生料制备 8
3.4.2 生料均化 8
3.4.3 预热分解 8
3.4.4 水泥熟料的烧成 9
3.4.5 水泥粉磨 9
3.4.6 水泥包装 9
3.4.7 工艺流程图 9
3.5 湿法生产水泥工艺介绍 10
3.6 新型干法生产水泥工艺介绍 11
3.7 两种工艺方法的比较 11
3.8 新型干法水泥生产技术的未来发展方向 12
第 4 章 国内外铝酸盐水泥发展现状 13
4.1 国内铝酸盐水泥发展现状 13
4.2 国外铝酸盐水泥发展现状 13
第 5 章 中国高铝水泥技术的发展 15
参 考 文 献 16

15

第 1 章 早强型高铝水泥简介
1.1 早强型高铝水泥的概述
高铝水泥又称矾土水泥。一种快硬早强型水泥。其水化热在24小时内放出70％～90％，使其具有在0℃也能正常硬化的特性。还具有很好的抗硫酸盐性和抗海水腐蚀性能，以及一定的耐高温性能。以铝酸钙为主，氧化铝含量约50％的熟料，经磨细而制成。其标号按标准检验方法测得的3天抗压强度表示，分为425，525，625和725四个标号。[1]
1.2 化学成分和矿物组成
高铝水泥的主要化学成分为CaO，Al2O3，SiO2，Fe2O3及少量MgO，TiO2等。由于原料及生产方法的不同，其化学成分变化很大：CaO 32% ~ 42% ，Al2O3 36% ~55% ，SiO2 4% ~15% ，（Fe2O3+FeO）1% ~15%。其中氧化铝是保证生成低碱性铝酸钙的基本成分；氧化钙是保证生成铝酸钙的基本成分；适量（4% ~5%）的氧化硅能促使生料更均匀烧结，加速矿物形成或使熔融均匀。[2]
由于高铝水泥以CaO，Al2O3，SiO2为主要成分，因此，其矿物组成大致可按照CaO—Al2O3—SiO2三元系统相图进行讨论。主要矿物组成如下。
1. 铝酸一钙（CA）
铝酸一钙是高铝水泥的主要矿物，具有很高的水硬活性，其特点是凝结正常，硬化迅速，是高铝水泥强度的主要来源。但CA含量过高的水泥，强度发展主要集中在早期，后期强度增进率就不显著。
2. 二铝酸一钙（CA2）
在氧化钙含量低的高铝水泥中，CA2的含量较多。CA2水化硬化较慢，早期强度低，但后期强度能不断提高。
3. 七铝酸十二钙（C12A7）
水化极快，凝结迅速，但强度不高。因此水泥中含有较多的C12A7时，会出现快凝，强度降低，耐热性下降。
4. 铝方柱石（C2AS）
水化活性很低。
此外，尚有六铝酸一钙（CA6）、镁尖晶石（MA）、钙钛石（CT）、铁酸钙（C2F、CF）等，有时也会有硅酸二钙（C2S）存在。
1.3 早强型高铝水泥的性能及应用
1.3.1 早强型高铝水泥的性能特点
早强型高铝水泥和硅酸盐水泥都是属于水硬性水泥，前者的主要矿物组成是铝酸钙，后者的主要矿物组成是硅酸钙，由于矿物组成的不同，水泥的特性也不相同。由于铝酸钙的化学成分和结构状态有自身的特点，使早强型高铝水泥的水化硬化及其形成的水泥硬化体具有独特性能。现就其独特性能分述如下：
（1）快硬早强，早期强度增长快，宜用于紧急抢修工程（筑路、修桥、堵漏等）和早期强度要求高的工程。但高铝水泥后期强度可能会下降，尤其是在高于30℃的湿热环境下，强度下降更快，甚至会引起结构的破坏。因此，结构工程中使用高铝水泥引慎重。
（2）水化热大，而且集中在早期放出。
（3）具有较好的抗硫酸盐侵蚀能力。
（4）耐碱性差。高铝水泥与碱性溶液接触，甚至混凝土骨料内含有少量碱性化合物时，都会引起侵蚀，故不能用于接触碱溶液的工程。
此外，由于高铝水泥自身的特性， 当它与普通硅酸盐水泥混合时具有能加快硅酸盐水泥凝结时间，加速强度发挥和缓解水化热的性能。精心挑选高铝水泥的适宜添加量，可以使与硅酸盐水泥的混合物获得满意的水化性能，即获得了高的早期强度，又保留了良好的长期强度。[3]
1.3.2 早强型高铝水泥的应用
高铝水泥的强度发展迅速，24小时内可达到最高强度的80%以上，但长期强度不稳定，特别在湿热环境下强度下降；水化热大，放热量集中，在低温下（-10℃）也能很好的硬化。
高铝水泥主要用于抢建、抢修、抗硫酸侵蚀和冬季施工等特殊要求工程；配制不定型耐火材料及耐热混凝土；配制膨胀水泥和自应力水泥。高铝水泥不宜用于大体积混凝土工程，或采用含可溶性碱的骨料和水。一般不做永久承重结构，当用结构混凝土时，必须以最低强度来设计。在混凝土硬化过程中，若用蒸汽养护，蒸养温度不得超过50℃。[4]

第 2 章 早强型高铝水泥的水化及性质类型
2.1 早强型高铝水泥的水化过程
<20℃

CA + H2O CA10
20~35℃

20~35℃

C2AH8 + AH3 (三水铝石)+ H2O
>35℃

C3AH6 + AH3 (三水铝石)+ H2O

<20℃

CA2 + H2O CAH10 + AH3(铝胶) + H2O
20~35℃

C2AH8 + AH3(三水铝石) + H2O

>35℃

C3AH6 + AH3(三水铝石) + H2O
图2-1高铝水泥的水化硬化过程[5]
高铝水泥的主要矿物为铝酸一钙（CA），次要矿物为二铝酸一钙（CA2），与水反应可用下式表示：高铝水泥在常温下的水化产物CAH10和C2AH8都属于介稳产物，它们在温度超过35℃情况下会转变成稳定的C3AH6，在这种晶形转变过程中，会引起强度下降，其原因为：
(1) CAH10和C2AH8是六角片状晶体，C3AH6为立方晶形晶体，C3AH6的结合力比CAH10和C2AH8差。
(2) 在晶形转变过程中释放出结晶水而使孔隙率增大。
(3) 水化初期或低温下形成的Al(OH)3为胶状体，充填在晶体间起增强的作用。温度提高后铝胶转变为晶体三水铝石（Al2O3·3H2O）降低了胶体的增强作用。[3]
因此，对单独将高铝水泥用于结构工程，需持慎重态度。但是由于高铝水泥的水化产物不出现游离Ca(OH)2,也不像硅酸盐水泥中存在C2S矿物，因此在作为耐火混凝土的结合剂时，不会发生如硅酸盐水泥在反复加热和冷却的过程中因CaO和Ca(OH)2的反复形成，以及β-C2S的多晶转变而使耐火混凝土产生体积不稳定的弊病[6]。而且高铝水泥具有早强性，在窑炉中施工，可以尽量缩短养护期，即所谓“一天混凝土”，因此高铝水泥被广泛应用于耐火材料行业。
2.2 早强型高铝水泥的水化性质
水化热是水泥的基本性质之一，硅酸盐水泥在水化过程中伴随着放热现象。水泥的水化热及水化放热速率在一定程度上可以更细微地描述水泥的水化过程。在实际工程中，硅酸盐水泥的绝对放热量或水化放热速率对于大体积混凝土工程有很大的影响。由于混凝土的导热能力很低，水泥水化放出的热量聚集在混凝土内部长期散发不出来， 使混凝土温度升高，其内部有时可高达50℃内、外部之间形成了温差与温度应力，导致了混凝土裂缝的产生，形成了结构损伤!对结构承受荷载极其不利。但是对于冬季施工而言，水化热有利于水泥的正常凝结，使其不因环境温度过低而使水化变慢[7]。又成为一个有利的因素，调节硅酸盐水泥的水化放热量及水化放热速率一般采用掺加混合材料和调凝外加剂的方法。希望可以得到一种能够合理控制硅酸盐水泥水化放热速率的途径和方式。
   由于快硬性的C12A7和C4AF的发热量较高。因此高铝水泥的发热量也将因含有该铝酸盐不同而变化。如果在浇注耐火材料中加入过多含有C12A7或C4AF为主成分的高铝水泥，将因集中性发热而使浇注料硬化体中水分激烈蒸发而引起裂纹和表面剥落等。所以，选择水泥的用量和质量是十分重要的，也是因为水化时放热量集中，放热量大，所以适合在冬季施工中使用。

第 3 章 早强高铝水泥的生产工艺原理及工艺方法
3.1 生产原理
把石灰石、铝矾土和少量的助剂按—定比例配合，经破碎、磨细、调配成质量均匀的生料，生料在窑内煅烧至部分熔融所得到的以铝酸盐为主要成分的熟料，熟料加适量石膏，有时加适量混合材共同磨细，得到高铝水泥。
3.2 主要原料
① 石灰质原料
凡是以CaCO3或者CaO、Ca(OH)2为主要成分的原料都成为石灰质原料。他可以微分天然石灰质原料和人工石灰质原料（即工业废渣）两类。我国石灰质资源丰富，我国的水泥厂广泛采用石灰石生产水泥。石灰石一级品的氧化钙含量为48%~54%；二级品为45~48%。生产硅酸盐的石灰质原料的质量要求如表3-2所示。
表3-2 石灰质原料的质量要求（%）
品位
CaO
MgO
R2O
SO3
燧石、石英
石灰石
一级品
>48
<2.5
<1.0
<1.0
<4.0
二级品
45~48
<3.0
<1.0
<1.0
<4.0
泥灰岩
35~45
<3.0
<1.2
<1.0
<4.0

② 铁质校正原料
当石灰质原料和粘土质原料配合所得生料成分不能符合配料方案时，必须根据所缺少的组分，掺假相应的校正原料
③ 铝矾土原料
在高铝水泥熟料中，氧化铝含量约占50%，其主要来源于铝矾土。铝矾土的化学成分为Al2O3、SiO2、Fe2O3、TiO2，次要成分为CaO、MgO、K2O、Na2O、MnO2、S及有机物国外铝矾土的Fe2O3含量较高（一般大于20%），而我国铝矾土的SiO2含量较高，Al2O3+SiO2含量为70%~90%。铝矾土的烧失量大多为13%~15%。铝矾土的成分及分布地是确定高铝水泥生产工艺及厂址所在地的一个重要依据。表3-3列出了6种铝矾土的成分[8]。

表3-3 铝矾土的化学成分（%）
编号
产地
Al2O3
SiO2
Fe2O3
TiO2
CaO
MgO
K2O
Na2O
SO3
Loss
∑
1
贵州
87.91
0.83
0.14
6.23
0.35
0.08
0.3
0.12
0
3.61
99.57
2
阳泉
75.56
5.32
0.84
3.03
0.09
0.13
0.05
0.02
0.1
14.46
99.63
3
巩县
71.36
9.81
0.8
2.68
0.11
0.36
1.86
0.07
0
13.01
100.1
4
登封
61.28
13.3
4.4
2.79
2.08
0.82
0.25
0.09
0
14.66
99.67
5
密县
43.83
27.95
8.19
1.42
0.92
1.81
0.16
0.05
1.81（S）
15.04
100.2
6
济源
37.81
40.47
3.12
1.6
1.45
0.95
0.68
0.13
0
13.61
99.82
3.3 生产方法
生产高铝水泥的原料为矾土和石灰石。国外多采用熔融法生产高铝水泥，此时原料不需要磨细，可用低品位矾土，但烧成热耗高，熟料硬度高，粉磨电能耗大。我国广泛采用回转窑烧成法生产高铝水泥，烧成热耗及粉磨电耗低，可用生产硅酸盐水泥的设备；但要用优质原料，生料要均匀，烧成范围窄，仅50~80℃，烧成温度一般在1300~1380℃。高铝水泥的制造方法主要有以下几种[9]：
3.3.1 反射炉熔融法
反射炉熔融法是法国的Lafarge公司的专有技术，Fondu水泥，Secar51水泥，德国的海德堡生产的ISTRA40,ISTRA50水泥都采用反射炉熔融法生产。
　　反射炉熔融法与电弧炉熔融法同样适合生产高钙含量和高铁含量水泥，并且需要严格控制气氛和冷却过程，以保证产品质量的稳定性。
3.3.2 电弧炉熔融法
用矾土和石灰质原料，按设计成分计算配合比混合，用电弧炉进行熔化，在控制冷却的情况下，形成熟料。经球磨机粉磨至要求的细度即为高铝水泥。
用电弧炉熔融法适合生产CaO含量较高的高铝水泥。用回转窑烧结法生产的熟料，其CaO含量一般在35％以内，因为CaO含量过高，就会使熟料的温度烧成范围变的狭窄而不易稳定操作。而用熔融法生产，就可以配制CaO含量较高也即CA矿物含量较高的水泥，从而获得早期强度更高的高铝水泥，另外熔融法还适合利用高铁矾土作原料，生产Fe2O3含量较高的水泥。
用熔融法生产高铝水泥的技术要点是选用优质矾土和优质石灰质原料，在熔化过程中尽可能掌握氧化气氛，因为还原气氛中会有FeO生成，并形成称为Pleochroite的多色矿物，根据Midgley教授的研究[10]认为Pleochroite的化学式为：（Ca，Na，K，Fe2+）A(Fe3+，Al)B (Al2O7)5 (AlO4)6-x （Si，TiO2)x ，Pleochroite的生成会对高铝水泥的性能产生有害影响，导致C12A7的含量增多，使高铝水泥的凝结硬化过程难于控制。另外，用熔融法生产高铝水泥，冷却条件对性能会产生巨大的影响。因此，控制冷却是一个重要工序。
3.3.3 回转窑烧结法
由于中国的矾土含铁量较低，因此具有较宽的烧结温度范围，比较适合用回转窑烧结法生产。回转窑烧结法采用烟煤作燃料，具有生产成本低、生产效率高、质量容易稳定的特点，在中国被广泛采用。
回转窑烧结法的要点是：选用优质矾土和优质石灰石为原料，按一定比例配合送入球磨机，粉磨成生料，然后进入回转窑进行烧结，烧成的熟料经球磨机粉磨成细粉即成为高铝水泥。
当选用工业氧化铝和优质石灰石为原料时，采用天然气和柴油或重油等无灰燃料可生产出白色的纯铝酸钙水泥。由于其杂质含量低，广泛用来配制高档耐火浇注料，同时由于其颜色为白色，已将它与白色硅酸盐水泥混合用于化学建材中需要装饰效果的场合。
回转窑烧结法的组分设计一般在Al2O3－CaO－SiO2三元相图中的CA－CA2－C2AS三角形内，生料在回转窑的烧结过程中，首先通过固相反应形成CA矿物，由于石灰石在分解后具有较高的反应活性，因此会局部出现少量C12A7矿物，但随着温度的提高，矾土中的Al2O3和SiO2的反应速度加大，熟料中的矿物会逐渐按设计组成达到相平衡，最终C12A7消失，熟料矿物主要矿相为CA，其次为CA2和C2AS，以杂质存在的Fe2O3和TiO2,形成C2F和CT。
因此，用回转窑烧结法生产的高铝水泥，在煅烧状态较好的情况下，不会存在C12A7（这也是化学建材用高铝水泥中不希望存在的矿物）。用回转窑烧结法生产化学建材用高铝水泥，其配料成分的稳定控制、烧成制度的严格掌握和稳定水泥的矿相组成，十分重要。
生料配料主要控制碱度系数和硅铝比系数Am值低，则CA少，而CA2多凝结慢，强度低。回转窑生产时，普通高铝高铝水泥一般Am选取0.75；若为快硬高强的高铝水泥，Am应控制在0.8~0.9之间[11]；如果要求具有较好的耐高温性能，则Am应控制在0.55~0.65较为合适。铝硅比A/S值对水泥强度有很大影响A/S>7水泥强度等级可达32.5级以上；A/S>9，水泥等级可达42.5级以上；对低钙铝酸盐水泥，A/S常高于19。
3.4 高铝水泥生产工艺流程
3.4.1 生料制备
将主要原料经破碎后，按一定比例配合磨细，并调配为成分合适、质量均匀的生料。其制备方法有干法和湿法两种。前者是将原料同时烘干与粉磨或先烘干后粉磨成生料粉，而后喂入干法窑内煅烧成熟料的生产方法。下面以干法为例进行介绍。
水泥生产过程中，每生产1吨硅酸盐水泥至少要粉磨3吨物料（包括各种原料、燃料、熟料、混合料、石膏），据统计，干法水泥生产线粉磨作业需要消耗的动力约占全厂动力的60%以上，其中生料粉磨占30%以上，煤磨占约3%，水泥粉磨约占40%。生料的细度影响煅烧时熟料的形成速度。生料磨的得越细，其比表面积越大，生料在窑内反应如碳酸钙分解、固相反应、液相反应等速度越快、越有利于游离氧化钙的被吸收。因此，合理选择粉磨设备和工艺流程，优化工艺参数，正确操作，控制作业制度，对保证产品质量、降低能耗具有重大意义。
工作原理：电动机通过减速装置带动磨盘转动，物料通过锁风喂料装置经下料溜子落到磨盘中央，在离心力的作用下被甩向磨盘边缘交受到磨辊的辗压粉磨，粉碎后的物料从磨盘的边缘溢出，被来自喷嘴高速向上的热气流带起烘干，根据气流速度的不同，部分物料被气流带到高效选粉机内，粗粉经分离后返回到磨盘上，重新粉磨；细粉则随气流出磨，在系统收尘装置中收集下来，即为产品。没有被热气流带起的粗颗粒物料，溢出磨盘后被外循环的斗式提升机喂入选粉机，粗颗粒落回磨盘，再次挤压粉磨。
3.4.2 生料均化
新型干法水泥生产过程中，稳定入窖生料成分是稳定熟料烧成热工制度的前提，生料均化系统起着稳定入窖生料成分的最后一道把关作用。
工作原理：采用空气搅拌，重力作用，产生“漏斗效应”，使生料粉在向下卸落时，尽量切割多层料面，充分混合。利用不同的流化空气，使库内平行料面发生大小不同的流化膨胀作用，有的区域卸料，有的区域流化，从而使库内料面产生倾斜，进行径向混合均化。
3.4.3 预热分解
把生料的预热和部分分解由预热器来完成，代替回转窑部分功能，达到缩短回窑长度，同时使窑内以堆积状态进行气料换热过程，移到预热器内在悬浮状态下进行，使生料能够同窑内排出的炽热气体充分混合，增大了气料接触面积，传热速度快，热交换效率高，达到提高窑系统生产效率、降低熟料烧成热耗的目的。
工作原理：预热器的主要功能是充分利用回转窑和分解炉排出的废气余热加热生料，使生料预热及部分碳酸盐分解。为了最大限度提高气固间的换热效率，实现整个煅烧系统的优质、高产、低消耗，必需具备气固分散均匀、换热迅速和高效分离三个功能。
3.4.4 水泥熟料的烧成
生料在旋风预热器中完成预热和预分解后，下一道工序是进入回转窑中进行熟料的烧成。
在回转窑中碳酸盐进一步的迅速分解并发生一系列的固相反应，生成水泥熟料中的、、等矿物。随着物料温度升高近时，、、等矿物会变成液相，溶解于液相中的和进行反应生成大量（熟料）。熟料烧成后，温度开始降低。最后由水泥熟料冷却机将回转窑卸出的高温熟料冷却到下游输送、贮存库和水泥磨所能承受的温度，同时回收高温熟料的显热，提高系统的热效率和熟料质量。
3.4.5 水泥粉磨
水泥粉磨是水泥制造的最后工序，也是耗电最多的工序。其主要功能在于将水泥熟料（及胶凝剂、性能调节材料等）粉磨至适宜的粒度（以细度、比表面积等表示），形成一定的颗粒级配，增大其水化面积，加速水化速度，满足水泥浆体凝结、硬化要求。通常水泥的细度越细，水化速度越快，越易水化完全，对水泥凝胶性质的有效利用率就越高。水泥的强度，特别是早期强度也越高，而且还能改善水泥的泌水性、和易性、粘结力等。粗颗粒（>60μm）水泥，水化缓慢，只能在顆粒表面水化，其未水化內核部份只起到填料作用。
必须注意，水泥细度过细，比表面积过大，水泥浆体要达到同样流动度，需水量就过多，将使硬化水泥浆因水分过多引起孔隙率增加而降低强度。此外，随着水泥比较面积的提高，干缩和水化放热速率也会变大；磨机得台时产量下降，电耗、球段和衬板的消耗也相应的增加。通常，水泥粉磨的比表面积约在3000cm2/g左右。
3.4.6 水泥包装
水泥出厂有袋装和散装两种发运方式。
3.4.7 工艺流程图
采用新型干法水泥生产高铝水泥的工艺流程。如图3-2所示。

石膏堆场

石灰石破碎
煤堆场

预均化堆场
煤破碎

石膏破碎

原煤预均化堆场

原煤计量仓

铝矾土堆场

生料磨
石灰石配料库

矿渣配料库

生料预均化堆场
煤磨

回转窑

预热器+分解炉

冷却机

水泥磨
熟料配料库
熟料库
成品库

水泥库
出 厂

散装库
包装机

散装车

出 厂

图3-2 新型干法水泥生产工艺流程图
3.5 湿法生产 水泥工艺介绍
湿法生产是将生料制成含水为32%~40%的料浆。由于制备成具有流动性的泥浆，所以各原料之间混合好，生料成分均匀，使烧成的熟料质量高，这是湿法生产的主要优点。二十世纪初，液态均化技术研究成功，催生了水泥制造技术的革命，1903年出现了第一条湿法水泥生产线，液态均化技术的应用，提高了水泥制造过程对非均质原料的适应性，奠定了产品质量稳定的基础，因而湿法水泥生产线制造技术被普遍推广，取代了干法回转窑，加上对产能的追求，湿法回转窑不断朝着大型化方向发展。[12]
3.6 新型干法生产水泥工艺介绍
干法将生料制成生料干粉，水分一般小于1%，因此它比湿法减少了蒸发水分所需的热量。中空式窑由于废气温度高，所以热耗不低。干法生产将生料制成干粉，其流动性比泥浆差。所以原料混合不好，成分不均匀。20世纪70年代初，出现了悬浮预热分解新技术，该技术继承和发展了悬浮预热器窑的优点，强化了预分解过程，它的煅烧热耗仅为湿法窑的50％，容积产量增高7倍，窑的长度比湿法窑仅为湿法的40％，到80年代末该技术已相当成熟，从而被称为新型干法水泥技术。新型干法水泥生产技术出现的背景有：
（1） 连续式粉体均化技术的出现，继承和发展了间歇式均化库高均化效果的强项，同时又克服了间歇式均化库电耗高的不足，更且有实用性。
（2） 原料预均化技术的诞生，使非均质原料的使用不再成为难题，它和各种连续式粉体均化技术一起，保证了悬浮预热分解窑永远吃“细粮”。
（3） 各种连续式计量装置的研制成功，X射线分析仪—电子计算机控制系统在配料上的应用，保证了配料设计思想的实现。
（4） 集散式远程控制技术、特别是微机算机技术的出现，使复杂的新型干法水泥系统的操作现控制变的及时简单。[13]
3.7 两种工艺方法的比较
通过对比两种水泥工艺，可以看出新型干法水泥相对于干法水泥有着如下的优点[14]：
• 优质：生产制备的全过程采用现代化技术将矿山开采，原料预热，配送粉磨，生料空气搅拌均化四个环节相互衔接，实现生产体系的“均化链”。
• 低耗：采用高效多功能挤压粉磨，新型分体输送装置，节约粉磨输送能耗；悬浮预热及预分解技术改变回转窑内物料堆积态的预热和分解。
• 高效：悬浮预热，预分解窑技术从根本上改变了原料预热，分解过程的传热状态，大大提高了热效率和生产效率。
• 环保：由于均化链技术的采用，有效的利用了传统方式下丢弃的石灰石资源，同时降低废气排放量，以及氮氧化物的排放，减少了对环境的污染。
除了上述优点外还有装备大型化目、生产控制自动化等优点。符合了我国由粗放型经济向集约型经济转变和实施可持续发展的政策。目前南北方水泥生产行业的龙头：海螺和冀东水泥及其各子公司均采用新型干法生产水泥，新型干法技术已基本取代湿法技术。
3.8 新型干法水泥生产技术的未来发展方向
虽然我国的新型干法水泥生产技术已达到国际较先进水平，但就整体上来看，还是存在很大的差距。要想使这一技术取得更大的进步，赶超发达国家的先进水平，就必须做到在努力提高新型干法生产的水泥所占的比例的同时，继续加强技术研发和信息化建设，鼓励企业自主创新，引进新技术，做好人才培养，不断推行优化设计。为此，我国的新型干法水泥生产技术在今后的发展过程中应做好以下几点[15]：
(1)在完善和提高工艺装备和技术的基础上，力求不断的进行优化，通过科学的管理和规范的工程设计施工，进一步降低生产线的建设成本。
(2)深入研究原料均化技术，进一步扩大对工业废渣和生活垃圾的利用率。并强化从原材料开采到粉磨前均化的手段和措施，以减少投资。
(3)加大对辊式磨系统、水泥预粉磨、终粉磨的辊压机和生料辊式磨系统的研发力度，并加快其推广应用进程，降低水泥生产的能耗。
(4)加大对一些关键技术装备的研发力度，如新一代的熟料冷却机和高性能回转窑。加强对废弃塑料、轮胎、劣质煤的再利用研究，扩大替代燃料和燃料品种的范围。
(5)研发效率更高的能够降低有害气体和粉尘排放浓度的技术，将污染物的排放量控制到最低限度。
(6)进一步优化生产工艺过程，并做好个性化设计，以满足多种功能水泥生产的需要，力求以最低的成本和能耗，最大限度的满足市场的需求。
(7)在开发专用软件的基础上，研发生产工艺过程的自动化控制软件，并不断的进行推广和应用。
(8)加大对重要技术装备的研发力度，缩短其应用周期，实现高生产率。
(9)加强功能材料及与水泥生产相关的管理方法、产品、仪器、替代材料等的研究和推广应用，以提高装备的综合性能，获取最佳的经济和社会效益。
(10)重视生态化工程的研究、设计和建设，以期实现与环境的自然融合。
第 4 章 国内外铝酸盐水泥发展现状
4.1 国内铝酸盐水泥发展现状
（1)生产规模小，企业分布集中。20世纪末期全国有生产许可证的企业有20多家，随着市场经济的发展，河南以外的生产企业大多受资源(铝矾土)和技术的约束而逐渐脱离市场。河南以郑州为中心的铝矾土资源性企业逐步发展壮大。有生产铝酸盐水泥许可证的企业13家(不包括纯铝酸钙水泥)，从表1中看出，前4家具有一定的生产规模(其中后2家是2001年发展起来的集体民营企业)，其余均为4万t以下的小型企业。

（2)生产方法简单，工厂装备水平落后。生产该产品大多是两组分配料，认为比生产普通水泥还简单。窑型多是Φ2m左右的小型中空回转窑，生产设施简陋。还有个别小厂以倒烟窑、地蛋窑生产该产品。落后的生产力必然造成产品质量低劣、能源消耗高、环境污染严重、资源得不到合理的应用，影响经济的可持续发展。

（3)生产能力过剩，市场竞争优胜劣汰。水泥总量供大于求，随着市场竞争和优胜劣汰，产业集中度进一步提高。

（4)高品质铝酸盐水泥CA-70、CA-80的品种，也同样存在以上问题。Lafarge在天津的大规模投入，美国铝业公司在青岛的加工厂和该产品在中国的市场销售网络，国内以中国长城铝业公司水泥厂为代表的大型企业加大该品种的设施投入，以登封、开封为代表的民营企业的参与，这些必然进一步加剧国内市场的竞争。
4.2 国外铝酸盐水泥发展现状
早在十九世纪后半页，法国由于海水和地下水对混凝土结构侵蚀破坏事故的频繁发生，一度成为土木工程上的重大问题，法国国民振兴会曾以悬赏金鼓励为此做贡献者。研究者们发现，合成的铝酸钙具有水硬性，并对海水和地下水具有抗侵蚀能力。1908年，法国拉法基采用反射炉熔融法生产成功高铝水泥并取得专利，解决了海水和地下水工程的抗侵蚀问题。在实际使用中还发现了高铝水泥有极好的早强性，在第一次世界大战期间，高铝水泥被大量用来修筑阵地构筑物。
20世纪20年代以后，逐渐扩展到工业与民用建筑。到30年代初，在法国本土及其非洲殖民地区的一批高铝水泥混凝土工程不断出现事故，诸多研究工作者遂着手深入进行该水泥的水化硬化机理和以强度下降为中心的耐久性研究，发现高铝水泥的水化产物因发生晶形转变而使强度降低。此后，在结构工程中的应用都比较慎重。[18]而主要发展了在耐热、耐火混凝土和膨胀水泥混凝土中的应用。20世纪八十年代以后，不定形耐火材料在耐火材料行业中的比例迅速增加，高铝水泥作为结合剂的用量也日益增加。
未来，国际水泥工业的发展趋势是以节能、降耗、环保、改善水泥质量和提高劳动生产率为中心，实现清洁生产和高效率集约化生产，走可持续发展的道路。研究的重点主要是围绕水泥工业节能降耗、减少了有害气体(CO、SO2等)排放以及低品位原燃料、工业废弃物的资源化利用等方面[19]。具体表现在两个方面：一是国际水泥工业技术装备上新型干法水泥生产技术向着大型化、节能化以及自动化方向发展。二是水泥及水泥基材料的研究是以水泥的生态化制备、先进水泥基材料、水泥的节能和高性能化、废弃物的资源化利用以及水泥制备和应用中的环境行为评价和改进等方面为研究开发重点，两者相辅相承，推动了水泥工业的可持续发展。

第 5 章 中国高铝水泥技术的发展
世界上以法国为代表的高铝水泥大多采用熔融法生产。在我国含铝量50％以上的水泥采用半干法回转窑煅烧工艺尚属首创。由于缺乏生产技术和生产经验，烧结中回转窑结圈的问题曾一度严重地影响生产。为解决这一技术难题，1970年将原2.5m×78m回转窑改造成为3.3m/2.5m×78m，经过改造缓和了煅烧过程中的结圈结块问题，提高了产量，台时产量由改造前的6t/h提高到8.2t/h，提高了36.7％。1989年预加水成球技术在高铝水泥回转窑上首先得到应用，进一步减少了熟料烧结的圈结块现象，而且台时产量又有了一定程度的提高，熟料质量也有较大的改善。随着我国对外经济的开放，在与国外同行进行的生产技术交流中，获悉烧结法铝酸盐水泥料球窑外加热技术。通过消化吸收和改进国外技术，于2001年6月成功完成了“微晶种、预成球、窑外加热新工艺”技术改造项目，并将窑型改造为3.3m/2.5m/3.3m×57m。至此已完全形成了具有中国特色的烧结法铝酸盐水泥生产技术[20]。回转窑烧结法铝酸盐水泥新工艺技术的开发应用，对于产品质量的提高和性能的改善有了较大的突破。主要体现在以下几个方面：
（1）采用微晶种和预热技术使生料成球率高、机械冲击破碎和高温爆球率较低，为料球充分预热和回转窑内的烧结提供了良好的条件。
（2）微晶种的诱导结晶作用，促进了熟料矿物晶体的成核和晶形发育。
（3）改造前由于生料成球后直接入窑烧结 ，料球受热不均，生料预热不良，窑内煅烧反应不充分，不但熟料CA，等过渡矿物含量偏高，而且造成熟料矿物发育不好，大小悬殊且晶体形态极不规则，使水泥强度偏低且凝结 时间偏短；通过采用窑外加热新技术并辅以微晶种、预成球技术，使生料球预烧充分、受热均匀，在窑内煅烧反应较为完全。[21]促使铝酸盐熟料的主要矿物CA晶体发育良好，晶体形态规则、大小均齐 ，且分布较为均匀，从而提高了水泥的强度，改善了水泥凝结时间偏短的问题。

参 考 文 献
[1] 刘光华,张俊生.高铝水泥及其在化学建材中的应用[M].中国非金属矿工业导刊2003,(4):38-4l.
[2] 戴金辉,葛兆明.无机非金属材料概论.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2004.228-230.
[3] S.CPal.etc.Investigation of hydraulic activity of groung granulated blast furnace slag in concrete.CEMENT AND CONCRETE RESEARCH.2002,3.
[4] 隋良志,王兆国,姚春林.水泥工业耐火材料.建材工业出版社,2005.36-38.
[5] 沈威.水泥工艺学.[M].武汉:武汉理工大学出版社,1991.56-58.
[6] 周季楠, 刘光华等. 早强型高铝水泥的研制与开发. 河南建材. 2000, (2): 13-16.
[7] Huckauf,B.Sankol.UsingtheORCProcessforwasteheatutilizationwhenburningcementclinker[J].ZKGInternational,Vol.53,No.3,2000:146-151.
[8] 林宗寿.水泥“十万”个为什么.武汉: 武汉理工大学出版社,2006. 235-238.
[9] 肖征明,李坚利.水泥工艺技术.北京:化学工业出版社[M],2006.36-42.
[10] Munster,ermany.TechnicalandScientificCementConference2000[J].ZKGInternational,Vol.53,No.10,2000:23-27.
[11] 付兴华,陶文宏,曲鸿鲁,李广龙.贝利特水泥的制备及其性能的研究.中国硅酸盐学会水泥分会首届学术年会论文集.
[12] 陈德全,崔素萍.新型干法水泥技术原理与应用讲座.
[13] 王伟君.新型干法水泥生产工艺读本[M].北京:化学工业出版社,2007.36-42.
[14] 严生,常捷,程麟.新型干法水泥厂工艺设计手册[M].北京:中建材工业水泥出版社,2007.24-26.
[15] 崔源生.中国水泥工业发展现状及展望.2009年中国水泥技术年会暨第十一届全国水泥技术交流大会论文集.
[16] 陈德全.新型干法水泥技术原理与应用[M].北京:中国建材工业水泥出版社, 2004.35-38.
[17] L.Sottili,Padovani.Effectofgrindingadmixturesinthecementindustry,Part1[J].ZKGInternational,Vol.53,No.10,2000:568-575.
[18] 韩仲奇.中国水泥工业的历史和发展(上),中国水泥.2002,(2):8-12.
[19] 谢国刚,张宇震.铝酸盐水泥生产现状及改进措施.水泥,2002,(11):23-26