用立窑烧制水泥迄今已有180余年的历史了，在回转窑发展的同时，立窑水泥也在不断地更新发展。我国立窑水泥工业是在“大跃进”的特定历史时期兴起的，是我国国悄的产物。它在20世纪50年代中期和20世纪60年代末期支撑了两次全国农田水利建设高潮；改革开放后，由于它的迅猛发展，满足了国民经济持续高速发展对水泥的巨大需求，立窑水泥的历史贡献功不可没。我们必须用历史的观点、辨证的观点和发展的观点，去认识评价立窑水泥工业的兴起、现状与未来。能否正确认识、评价立窑水泥工业的昨天、今天与明天，直接影响着我国水泥工业的健康发展。

我国水泥工业立窑生产技术大约经历了三个发展阶段：第一阶段是20世纪70年代中期以前，主要是发展普通立窑，生产技术十分落后。第二阶段是从20世纪70年代中期至80年代中期，进入了由普通立窑改为机立窑的时期，机立窑发展很快，同时为机立窑生产配套，开发了一些新技术。第三阶段是从20世纪80年代中期以后，进入现代化立窑的发展阶段。此阶段我国立窑水泥工作者进行了不断的技术改造和创新，开发了原燃料预均化技术、微机配料技术、全黑生料技术、复合矿化剂技术、预加水成球技术、暗火煅烧操作技术、窑体隔热保温等一系列新技术。同时在企业管理上，逐步引入了符合市场经济规律的科学管理理念和管理模式。虽然这些措施还不能从根本上克服立窑自身存在的两大弊端，但对提高立窑单机生产能力和改善热工性能方面起到了很好的作用，使机立窑生产各项技术指标大大提高、发展，成为现代化立窑。

机立窑水泥在我国水泥工业发展史上做出了重要贡献。它有力地支撑了我国国民经济的持续高速发展，缓解了长期以来水泥短缺状态。自1985年机立窑水泥跃居全国水泥总量的80％以来，一直居高不下，占据我国水泥数量的主体地位。“八五”以来，水泥工业加大了结构调整的力度，新型干法生产工艺得到了快速发展，截至2003年底，全国新型干法窑已形成了18500万吨的生产能力。但与此同时，机立窑水泥仍保持了较高的增长速度，2003年全国8．63亿吨水泥中有近6．2亿吨是立窑生产的水泥，仍占水泥总量的71％以上。

这是因为近年来，现代化立窑得到了一定的发展，取得了如下的成就：

(1)生产规模：达到年产能力30万吨，西部地区20万吨；

(2)产品质量：能稳定生产32，5、42．5等级的水泥，富裕标号达到5MPa以上，并通过产品质量认证，熟料28d抗压强度达到52MPa以上；

(3)环境保护：粉尘排放浓度达到国家标准；

(4)其他技术经济指标：a．熟料强度3d抗压≥30MPa，28d抗压≥52MPa；

b．机立窑熟料单位截面积产量)1800ke(m2·h)；

c．熟料中f-CaO≤2．5％；

d．出磨水泥安定性合格率)如％；

e．机立窑系统和磨机的有效运转率≥95％；

由上表可以看出，现代化立窑其熟料质量、热耗和劳动生产率都与日产1000t新型干法窑相当，但综合能耗明显优于新型干法窑。可以预见在今后相当长的历史时期，机立窑将与新型干法窑有一个共存时期。在社会经济活动中仍将发挥重要作用，在交通不便，市场容量不大的地区，立窑水泥仍将有很大的存在空间，特别是西部大开发，机立窑水泥仍将以其独特的优势发挥着积极的作用。

但是，必须看到立窑生产水泥要消耗优质的原料，环境污染大，产品质量难于提高且质量不稳定等问题依然存在，随着新型干法水泥厂的建厂投资降低，预计当新型干法水泥厂生产的优质水泥占50％-60％以上后，小立窑水泥的淘汰会加快。因此；对立窑耐火材料的使用设计作一简要介绍。

第一节立窑各带耐火材料的选择

立窑水泥种类繁多，大致可分为普通立窑、机械化立窑、现代化立窑三大类型。由于所处的发展阶段不同，对耐火材料的要求电不一样。近几年来随着机械化立窑的改进和煅烧技术的发展，配套用的耐火材料发展也很快，20世纪70年代水泥窑用耐火材料基本上是普通黏土砖，20世纪80年代立窑水泥用耐火材料是普通高铝砖，20世纪90年代初立窑水泥用耐火材料开始使用不烧结磷酸盐砖，目前大多已用磷酸盐砖。

一、立窑窑衬整体结构的选择

根据立窑不同部位的热工状况，一般采用3-4层复合窑衬结构为宜。喇叭口是接触物料热面层且受高温及物理化学侵蚀最严重的部位，加之黏边结圈时，人为的机械破损，其使用寿命较短，需要频繁拆换，窑衬砖采用“双窄层”较合适。检修时，仅拆换较薄的热面层，而中间层衬砖可原封不动。这样比一般采用一层厚壁衬砖节约30％—50％，相应的检修工时和费用亦可节省40％左右。参照国际水泥窑窑衬砖厚度系列尺寸，结合我国具体情况，建议立窑热面层衬厚采用如下尺寸系列：

(1)窑内径<1.7m时，取160mm；

(2)窑内径=1．7~2．Om时，取180mm；

(3)窑内径=2．0~3．Om时，取200mm；

(4)窑内径=3．0~3．6m时，取220mm。

中间层衬砖厚度建议均采用160mm或150mm，160mm与国际标准ISO／DIS5417／1通用；150mm与国标GB2992吻合。

隔热层厚度应根据各地各厂不同环境条件综合确定。其结构和施工方法，可灵活采用现场搅捣不定形的轻质耐火混凝土或砌筑预制定型轻质隔热制品

由上表可以看出，现代化立窑其熟料质量、热耗和劳动生产率都与日产1000t新型干法窑相当，但综合能耗明显优于新型干法窑。可以预见在今后相当长的历史时期，机立窑将与新型干法窑有一个共存时期。在社会经济活动中仍将发挥重要作用，在交通不便，市场容量不大的地区，立窑水泥仍将有很大的存在空间，特别是西部大开发，机立窑水泥仍将以其独特的优势发挥着积极的作用。

但是，必须看到立窑生产水泥要消耗优质的原料，环境污染大，产品质量难于提高且质量不稳定等问题依然存在，随着新型干法水泥厂的建厂投资降低，预计当新型干法水泥厂生产的优质水泥占50％-60％以上后，小立窑水泥的淘汰会加快。因此；对立窑耐火材料的使用设计作一简要介绍。

第一节立窑各带耐火材料的选择

立窑水泥种类繁多，大致可分为普通立窑、机械化立窑、现代化立窑三大类型。由于所处的发展阶段不同，对耐火材料的要求电不一样。近几年来随着机械化立窑的改进和煅烧技术的发展，配套用的耐火材料发展也很快，20世纪70年代水泥窑用耐火材料基本上是普通黏土砖，20世纪80年代立窑水泥用耐火材料是普通高铝砖，20世纪90年代初立窑水泥用耐火材料开始使用不烧结磷酸盐砖，目前大多已用磷酸盐砖。

一、立窑窑衬整体结构的选择

根据立窑不同部位的热工状况，一般采用3-4层复合窑衬结构为宜。喇叭口是接触物料热面层且受高温及物理化学侵蚀最严重的部位，加之黏边结圈时，人为的机械破损，其使用寿命较短，需要频繁拆换，窑衬砖采用“双窄层”较合适。检修时，仅拆换较薄的热面层，而中间层衬砖可原封不动。这样比一般采用一层厚壁衬砖节约30％—50％，相应的检修工时和费用亦可节省40％左右。参照国际水泥窑窑衬砖厚度系列尺寸，结合我国具体情况，建议立窑热面层衬厚采用如下尺寸系列：

(1)窑内径<1.7m时，取160mm；

(2)窑内径=1．7~2．Om时，取180mm；

(3)窑内径=2．0~3．Om时，取200mm；

(4)窑内径=3．0~3．6m时，取220mm。

中间层衬砖厚度建议均采用160mm或150mm，160mm与国际标准ISO／DIS5417／1通用；150mm与国标GB2992吻合。

隔热层厚度应根据各地各厂不同环境条件综合确定。其结构和施工方法，可灵活采用现场搅捣不定形的轻质耐火混凝土或砌筑预制定型轻质隔热制品。

越小越好。由于晶须兼高强度、低密度、耐热等特点，常作为增强材料。常用的晶须有A12O3晶须、SiC和Si3N4晶须、石墨晶须等。晶须增强是改善陶瓷材料高温力学性能和热震稳定性的有效手段。

纳米陶瓷复合材料是20世纪80年代中期发展起来的先进材料。纳米陶瓷复合材料一般可分为三类：晶粒内、晶粒间纳米复合材料以及um/um复合材料。前两类纳米复合材料的纳米级粒子主要弥散于基体晶粒内或基体晶粒问，其目标主要是改善高温力学性能。um／um复合材料则是由纳米级分散体和基体晶粒构成，，目的在于使陶瓷增加某些新的功能，如可加工性和超塑性。纳米陶瓷复合材料的晶粒尺寸、晶界宽度、第二相分布、气孔及缺陷尺寸等都只限于100nm量级的水平。晶粒尺寸的减小将使材料的力学性能成倍提高，人们渴望通过纳米陶瓷实现陶瓷材料的增韧和强化。

上述两类陶瓷材料新技术已经不同程度的影响到了耐火材料技术，如纤维增强浇注料、碳纤维增强镁碳砖、超细粉在耐火材料中的应用、两级或多级直接复合功能耐火材料等。这些耐火材料新技术的要求虽远达不到高性能陶瓷材料的水平，但其原理是相近的，并且随着科学技术的进步，将会不断发展并有所创新。

三、生产过程的微机化

目前，计算机技术已在耐火材料工业的原料开采、原料生产、耐火材料外形和组成设计及配料、耐火材料烧成、性能检测、耐火材料内衬砌筑图设计及施工、生产管理等方面得到了应用，并取得了很好的效果。

在耐火原料的开采中，主要应用计算机进行自动化分析、统计，并根据统计分析结果将矿石进行调配与均化，以保证出矿原料成分及性能波动在允许范围内，达到充分利用矿山资源的目的。

在原料煅烧中应用计算机，要求计算机根据不同原料的化学成分及粒度的波动情况，及时调整生产工艺参数，尤其是热工参数，以达到不同原料、不同成分与不同生产工艺参数之间的最佳配合，最终生产出高质量的耐火原料。

耐火制品的外形设计需要考虑很多因素，首先足使用要求，应能满足不同窑炉的内料形状要求及砌筑要求，同时还应考虑成型时的要求等。利用计算机进行外形设计，就是将实验和实际测试的各种参数输入计算机，通过计算机进行选择，选出能兼顾各种要求的参数，即作为耐火制品的外形参数。组成设计也是采用类似的原理，在充分考虑各种因素的基础上，通过计算机得出最佳的组成。而计算机在配料中的应用则主要是为了产品的组成始终保持在最佳范围，通过计算机随时调整产品配比，避免因原料不同而引起制品组成的波动。

烧成过程的微机控制主要是利用计算机对烧嘴、风机等进行控制，以便对各种因素造成的温度波动及时进行调整，确保热工制度的实现。

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