水泥制备方法经历了由湿法生产为主到由干法生产为主的转变过程。20世纪30年代,为保证熟料质量,湿法生产迅速发展。20世纪30~40年代,烘干兼粉磨的磨机出现,以及均化技术的进步、收尘设备的改进等,干法生产熟料质量得以提高,干法生产得到发展。20世纪50~70年代,悬浮预热和预分解技术(即新型干法水泥制备技术)应用于水泥制备,熟料的产量大幅提高,余热得以充分利用,热耗大大降低。随着生料均化和原料预均化技术的发展,烘干兼粉磨设备的不断改进,干法生产熟料的质量进一步提高,新型干法水泥制备技术得以迅速发展。进入21世纪,落后产能逐步淘汰,新型干法水泥制备技术成为水泥生产的主要方法。
按照生料制备方法的不同,水泥制备方法分为干法和湿法两种。①干法生产,将原料同时烘干与粉磨,或先烘干后再粉磨成生料粉,而后适当配比喂入干法窑内煅烧成熟料。烘干生料中加入适量水制成生料球,而后喂入窑内煅烧的方法,称为半干法。干法生产的主要优点是热耗低,缺点是生料成分不易均匀,车间扬尘大,电耗较高。②湿法生产,将原料加水粉磨成生料浆,而后喂入湿法回转窑煅烧成熟料的方法。将湿法制备的生料浆脱水后,制成生料块入窑煅烧称为半湿法煅烧;将脱水生料块经烘干粉碎后,入干法窑内煅烧,称为湿磨干烧。湿法生产具有操作简单,生料易于均化,成分均匀,熟料质量较高,料浆输送方便,车间扬尘少等优点,但热耗高。
水泥制备过程通常概括为两磨一烧,即水泥生料制备(包括原料破碎、原料预均化、原料的配合、生料的粉磨和均化等)、水泥熟料煅烧、水泥粉磨。生料制备是将石灰石等原材料磨制成粉体,并混合均匀。煅烧是水泥生产工艺中的关键工序。煅烧阶段发生的反应是:随着温度升高,自由水蒸发;500℃以上时,黏土中结合水脱水;600~700℃时碳酸镁分解;890~1100℃及更高时,碳酸钙分解。一般在800℃以下时就有铝酸钙、铁酸钙和硅酸二钙开始生成,直至1200~1450℃,此时水泥熟料主要的矿物硅酸三钙形成。水泥熟料必须快速冷却,不然会形成γ硅酸二钙,影响水泥水硬活性。水泥粉磨是将熟料颗粒磨制为粉体,并与石膏、混合材等混合均匀。