水泥是一种重要的建筑材料，主要通过高温煅烧天然矿物原料制成。以下是水泥生产的基本流程和关键步骤：
1. 原料组成
水泥的主要原料包括：
- 石灰质原料：石灰石（提供CaO，主要成分）。
- 黏土质原料：黏土、页岩或砂岩（提供SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃）。
- 校正原料：铁矿石（补充Fe₂O₃）或硅质原料（补充SiO₂）。
- 燃料：通常为煤粉或天然气（用于高温煅烧）。
- 石膏：加入熟料中调节凝结时间。
2. 生产工艺流程
（1）原料开采与破碎
- 石灰石、黏土等原料从矿山开采后，通过破碎机粉碎成小颗粒。
（2）预均化与配料
- 原料按比例混合（如石灰石约80%、黏土15%、铁矿石5%），确保成分稳定。
（3）生料制备
- 混合原料送入生料磨，研磨成细粉（生料粉），并通过均化库进一步混合均匀。
（4）高温煅烧（核心步骤）
- 预热分解：生料进入旋风预热器，利用窑尾废气预热至800°C，碳酸钙部分分解。
- 回转窑煅烧：预热后的生料进入回转窑，在1450°C高温下煅烧，发生以下反应：
- 碳酸钙分解：CaCO₃ → CaO + CO₂↑
- 矿物形成：CaO与SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃反应生成硅酸三钙（C₃S）、硅酸二钙（C₂S）、铝酸三钙（C₃A）和铁铝酸四钙（C₄AF），最终形成“水泥熟料”。
（5）熟料冷却
- 高温熟料出窑后，用篦冷机快速冷却至100°C以下，防止矿物晶型转变。
（6）水泥粉磨
- 熟料与适量石膏（约3%-5%）及混合材（如矿渣、粉煤灰）共同研磨成细粉，即成品水泥。
3. 关键设备
- 回转窑：高温煅烧的核心设备。
- 生料磨/水泥磨：用于原料和熟料的研磨。
- 旋风预热器：提高热能利用率。
- 篦冷机：高效冷却熟料。
4. 水泥类型
根据成分和用途不同，常见水泥包括：
- 硅酸盐水泥（普通水泥）：熟料+石膏。
- 复合硅酸盐水泥：熟料+石膏+混合材（如矿渣、粉煤灰）。
- 特种水泥：如白水泥、抗硫酸盐水泥等。
5. 环保与节能措施
- 余热发电：利用窑尾废气发电。
- 替代燃料：使用生物质、废轮胎等替代部分煤燃料。
- 碳捕捉技术：减少CO₂排放。
- 粉尘回收：安装袋式除尘器控制粉尘污染。
总结
水泥生产本质是将石灰石、黏土等天然原料通过“两磨一烧”（粉磨生料、煅烧熟料、粉磨水泥）转化为具有水硬性的胶凝材料。其核心在于高温下矿物重组形成熟料，最终磨细后与水反应硬化，成为建筑基石。