水泥是建筑中不可或缺的胶凝材料，其制作过程主要分为原料处理、高温煅烧和成品加工三个阶段。以下是详细的制作流程：
一、原料准备与处理
主要原料
- 石灰石（提供氧化钙，CaO，约占原料的80%）。
- 粘土或页岩（提供二氧化硅、氧化铝，SiO₂、Al₂O₃）。
- 铁矿石或工业废渣（补充氧化铁，Fe₂O₃，调节成分）。
破碎与均化
- 原料经破碎机粉碎成小颗粒，随后按比例混合，确保成分均匀。
二、生料制备
- 粉磨
- 混合后的原料送入立磨或球磨机，研磨成细粉（粒径≤80μm），形成“生料”。
- 均化调配
- 生料在均化库中进一步混合，保证化学成分稳定。
三、高温煅烧
这是水泥生产的核心环节，需经历预热、分解、烧成三个阶段：
预热分解（预热器+分解炉）
- 生料进入五级旋风预热器，利用窑尾废气逐级加热至800°C，去除水分。
- 随后进入分解炉，在约900°C下，碳酸钙（CaCO₃）分解为氧化钙（CaO）和二氧化碳（CO₂），分解率达90%以上。
回转窑煅烧（1450°C）
- 部分分解的生料进入回转窑，在高温下发生固相反应，形成水泥熟料的主要矿物：
- 硅酸三钙（C₃S）：提供早期强度。
- 硅酸二钙（C₂S）：贡献后期强度。
- 铝酸三钙（C₃A）和铁铝酸四钙（C₄AF）：影响凝结速度和耐腐蚀性。
- 部分分解的生料进入回转窑，在高温下发生固相反应，形成水泥熟料的主要矿物：
四、熟料冷却与储存
- 高温熟料经篦冷机快速冷却至100°C以下，防止矿物晶体重组，保持活性。
- 冷却后的熟料储存于库中，自然陈化以增强稳定性。
五、水泥粉磨与成品
混合材料添加
- 熟料与适量石膏（约5%）共同粉磨，石膏作为缓凝剂，调节水泥凝结时间。
- 可加入矿渣、粉煤灰等混合材（根据水泥类型调整比例），改善性能或降低成本。
粉磨与均化
- 混合物经球磨机或辊压机研磨至更细（比表面积≥300 m²/kg），确保颗粒均匀。
六、包装与运输
- 成品水泥通过气泵输送至储库，经自动化包装机装入袋或散装罐车，供应市场。
补充说明
环保措施
- 余热发电：利用窑头、窑尾废气发电，降低能耗。
- 碳捕捉技术：部分工厂试点回收CO₂，减少碳排放。
- 替代燃料：使用垃圾衍生燃料（RDF）替代部分煤粉。
水泥种类
- 普通硅酸盐水泥（OPC）：熟料+石膏，无或少量混合材。
- 复合水泥：掺入高炉矿渣、火山灰等，提升耐腐蚀性。
- 特种水泥：如白水泥（低铁原料）、油井水泥（耐高温高压）等。
通过上述流程，水泥从天然矿物转变为高性能胶凝材料，支撑现代建筑与基础设施建设。