中國水泥立窯的發(fā)展與淘汰

    立窯由德國人發(fā)明于1884年，不久便傳入中國，先后被澳門青洲英坭廠和唐山細(xì)綿土廠所采用，從此開始了它在中國長達(dá)一個多世紀(jì)的發(fā)展過程?？v觀其歷史，中國立窯在技術(shù)上有土立窯與普通立窯、機(jī)立窯、改進(jìn)型機(jī)立窯等發(fā)展階段，在生產(chǎn)上有6個發(fā)展高潮，每個高潮都有各自的政治、經(jīng)濟(jì)背景和技術(shù)特點(diǎn)。按事物發(fā)展規(guī)律，中國水泥立窯像濕法窯和其他落后技術(shù)一樣，正在按自己的軌跡逐步走向淘汰，被先進(jìn)的新型干法所取代。 

    一、第一個發(fā)展高潮(中國立窯水泥廠始創(chuàng)期間) 

    進(jìn)入20世紀(jì)后，廣東士敏土廠繼澳門青洲英坭廠和唐山細(xì)綿土廠之后，于1907年采用立窯建廠;1917年德國人在山東青島創(chuàng)辦立窯廠;時隔4年后的1921年，致敬洋灰股份有限公司在山東濟(jì)南也開始籌辦一個立窯水泥廠。中國在清末民初期間，延綿30多年時間里成立的這幾個立窯水泥廠，它們都采用購自國外的技術(shù)(尚處于初級階段的立窯設(shè)備)，其裝、卸料都是人工作業(yè)，往往只是在操作技術(shù)很高的條件下，才能生產(chǎn)出符合質(zhì)量要求的產(chǎn)品。 

    1938年抗日戰(zhàn)爭全面爆發(fā)，日軍不斷蠶食中國領(lǐng)土，工廠紛紛內(nèi)遷，戰(zhàn)事日趨嚴(yán)峻，敵后水泥奇缺。由于當(dāng)?shù)卦O(shè)備制造和采購條件極差，建設(shè)資金又十分短缺，于是在敵后廣大地區(qū)開始興建立窯水泥廠，在3～5年內(nèi)就辦起了6個立窯廠，這就是中國水泥史上興辦立窯廠的第一個高潮。  

    企業(yè)采用的立窯設(shè)備都是由中國設(shè)計(jì)制造，技術(shù)比較落后，規(guī)模都很小。例如昆明水泥廠，該廠在王濤總工程師的領(lǐng)導(dǎo)下自行設(shè)計(jì)建造了1條人工裝、卸料的Φ2.5×12m鋼筒體立窯;在建設(shè)第2條生產(chǎn)線時，由于受條件所限，只得自行建造鋼筋混凝土筒體的同規(guī)格立窯;為應(yīng)付市場的急需，后來甚至建造了4條不同尺寸的磚砌筒體立窯。在中國，對這種人工裝、卸料的規(guī)格不定型的磚砌的或鋼筋混凝土筒體的立窯，人們統(tǒng)稱為土立窯;對人工卸料的規(guī)格定型的鋼筒體立窯則稱為普通立窯。昆明水泥廠是中國國產(chǎn)普通立窯和土立窯的發(fā)祥地，也是中國水泥史上采用國產(chǎn)設(shè)備建立窯廠的里程碑?？谷諔?zhàn)爭期間敵后地區(qū)所建立窯水泥廠，其生產(chǎn)技術(shù)都處在土立窯和普通立窯的水平，它們對當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)和國防建設(shè)發(fā)揮了重要作用。如昆明水泥廠，當(dāng)時該廠生產(chǎn)的水泥主要用于諸如滇緬公路、滇越鐵路、昆明空軍基地、“五一”兵工廠等等為戰(zhàn)事服務(wù)的各種設(shè)施建設(shè)，對抗日戰(zhàn)爭的勝利作出了貢獻(xiàn)。 

    在抗日戰(zhàn)爭時期的淪陷區(qū)內(nèi)，除青島和濟(jì)南的兩個立窯廠外，1940年日本人在大同的口泉鎮(zhèn)建成1個立窯水泥廠，采用德國制造Φ2.5×10m的機(jī)械裝、卸料的鋼筒體立窯，年產(chǎn)水泥3萬噸。這種機(jī)械化裝料和卸料的鋼筒體立窯，在中國稱為機(jī)械化立窯，簡稱機(jī)立窯?？谌鄰S是中國第一個機(jī)立窯廠。 

    在清末民初開始采用立窯到中華人民共和國成立的半個多世紀(jì)里，立窯生產(chǎn)隨著技術(shù)進(jìn)步和政治形勢變化而不斷發(fā)展和淘汰。唐山細(xì)綿土廠的立窯生產(chǎn)，于1906年在該廠重建時被淘汰，改用回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)。廣東士敏土廠的立窯在廣東西村士敏土廠回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線建成后便停止生產(chǎn)，改為水泥粉磨廠。山東青島立窯水泥廠在第一次世界大戰(zhàn)中被日本人從德國人手中接管，抗日戰(zhàn)爭勝利后又被國民政府所接收，1947年被賣給一家私人企業(yè)后不久就停產(chǎn)關(guān)閉。在抗日戰(zhàn)爭期間新建的一大批立窯廠中，江西水泥廠由于生產(chǎn)條件不足，在抗戰(zhàn)勝利后未能繼續(xù)運(yùn)行。這樣，到1949年中華人民共和國成立時共有8個立窯水泥廠，它們是:四川省嘉華水泥廠、湖南省零陵水泥廠、陜西省白水水泥廠、甘肅省窯街水泥廠、云南省昆明水泥廠、貴州省貴陽水泥廠、山東省濟(jì)南水泥廠、山西省口泉水泥廠。 

    這些廠的年水泥生產(chǎn)能力總共為7.2萬噸，后來都成為共和國立窯水泥企業(yè)的發(fā)展基礎(chǔ)。 

    二、共和國的小水泥 

    中華人民共和國成立后，水泥產(chǎn)品根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)和隸屬關(guān)系的不同，分為大水泥和小水泥的不同稱謂。在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時期，大水泥是指國家大中型水泥企業(yè)生產(chǎn)的，由中央人民政府統(tǒng)一分配銷售的水泥。這些企業(yè)都采用回轉(zhuǎn)窯技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，其水泥質(zhì)量由國家檢驗(yàn)機(jī)關(guān)進(jìn)行統(tǒng)一例行檢驗(yàn)和監(jiān)督，有可靠保證。小水泥是指地方小型水泥企業(yè)生產(chǎn)的由地方政府分配銷售或進(jìn)入市場的水泥。這些企業(yè)的產(chǎn)品90%以上是采用立窯技術(shù)進(jìn)行生產(chǎn)，約有6%～8%是采用小回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)，其水泥質(zhì)量良莠不齊。在改革開放時期，隨著經(jīng)濟(jì)體制改革的深化，水泥統(tǒng)配制度被撤銷，水泥工業(yè)統(tǒng)計(jì)方法也發(fā)生變化。進(jìn)入20世紀(jì)90年代后，將年產(chǎn)20萬噸以上水泥的立窯廠都列入大中型企業(yè)，于是，大水泥和小水泥的含義略起變化?，F(xiàn)在大水泥一般是指回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)的水泥，小水泥是指立窯生產(chǎn)的水泥，也有一些人將小型回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)的水泥仍然視作小水泥。 

    新中國建國初期，小水泥產(chǎn)量很低。經(jīng)濟(jì)恢復(fù)期結(jié)束后的1953年，全國小水泥產(chǎn)量僅5萬噸，1955年為12萬噸，占水泥總產(chǎn)量的比例波動在1%～3%之間。1958年以后，小水泥產(chǎn)量開始發(fā)生劇烈變化。根據(jù)國家統(tǒng)計(jì)資料，1956年到1976年和1976年到1990年，我國小水泥產(chǎn)量變化情況分別示于圖1和圖2。由于小水泥中90%以上是由立窯生產(chǎn)，所以小水泥產(chǎn)量變化情況在很大程度上可表示立窯企業(yè)水泥生產(chǎn)的發(fā)展?fàn)顩r。按國家統(tǒng)計(jì)資料測算出的1990年到2002年立窯企業(yè)水泥產(chǎn)量變化情況示于圖3。 

    三、第二個發(fā)展高潮(“大躍進(jìn)”期間) 

    1958年到1960年有一個小水泥產(chǎn)量的高增長期，這是中國水泥史上立窯生產(chǎn)的第二個發(fā)展高潮。 

    1958年，全國掀起“大躍進(jìn)”運(yùn)動，工業(yè)大煉鋼鐵，農(nóng)業(yè)大搞農(nóng)田水利建設(shè)，工業(yè)、農(nóng)業(yè)都急需水泥，中央建材主管部門在中共中央關(guān)于“大、中、小并舉”和“土洋結(jié)合”等方針的指引下，發(fā)動全國各地建設(shè)立窯水泥企業(yè)，抽調(diào)工程技術(shù)人員分赴河北、河南、山東、浙江、安徽、廣東和甘肅等地幫助當(dāng)?shù)亟◤S。在河北省獲鹿縣建立立窯小水泥實(shí)驗(yàn)廠，作示范和培訓(xùn)地方辦廠人員。在河南鄭州召開全國水泥生產(chǎn)促進(jìn)會，推廣河南偃師和河北滿城等地用土立窯生產(chǎn)水泥的經(jīng)驗(yàn)。在短短的幾個月內(nèi)，土立窯廠在全國各地就遍地開花，數(shù)量達(dá)9000多個，工廠生產(chǎn)規(guī)模從日產(chǎn)10多公斤到100多噸的都有，真是“八仙過海”各顯神通。這些廠生產(chǎn)設(shè)備都非常簡陋，大都是磚砌的土立窯，規(guī)格五花八門，有的甚至用手拉風(fēng)箱燒熟料，用石碾子磨水泥。許多廠的產(chǎn)品質(zhì)量非常低劣，有的只能算作石灰燒黏土水泥，用于修筑公路后汽車一壓就碎。這是一場非常盲目的建設(shè)立窯水泥企業(yè)的群眾運(yùn)動，與大煉鋼鐵一樣，勞民傷財(cái)、得不償失。 

    面對這一場群眾運(yùn)動，中央建材主管部門進(jìn)行了及時引導(dǎo)，并于1958年下半年在唐山市連續(xù)兩次召開全國小型水泥企業(yè)會議，提出“從土到洋”的技術(shù)改造意見。會議指出，建設(shè)企業(yè)要“四靠”、“三就”，即靠資源、靠水源、靠電源、靠交通;就地取材、就地生產(chǎn)、就地使用。還指出，工廠必須裝備破碎機(jī)、球磨機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)、成球機(jī)和煅燒窯等等。此時，水泥設(shè)計(jì)院參照云南昆明立窯水泥廠經(jīng)驗(yàn)，及時設(shè)計(jì)出Φ2×8m和Φ2.5×10m普通立窯及其生產(chǎn)線配套設(shè)備圖紙，并以此為基礎(chǔ)編制出我國第一個年產(chǎn)3.2萬噸水泥立窯廠定型設(shè)計(jì)。中央建材主管部門的引導(dǎo)和這個定型設(shè)計(jì)的普遍推廣，基本扭轉(zhuǎn)了盲目發(fā)展立窯水泥廠的混亂局面。到1960年，立窯水泥廠減少為665個，小水泥產(chǎn)量由1958年的27萬噸增加到463萬噸。 

    1960年冬，黨和政府對國民經(jīng)濟(jì)進(jìn)行調(diào)整，中央建材主管部門對不符合要求的立窯水泥企業(yè)一律實(shí)行“關(guān)、停、并、轉(zhuǎn)”。那時，中央政府命令十分有效，真正能做到令行禁止。從此，關(guān)停了一大批立窯水泥企業(yè)，到1962年只剩下30多家，小水泥產(chǎn)量由463萬噸下降到95萬噸，僅為1960年的1/5。 

    四、第三個發(fā)展高潮(“文化大革命”期間) 

    1962年到1966年間，小水泥產(chǎn)量一度增長，這是國民經(jīng)濟(jì)調(diào)整后得到穩(wěn)步提高的結(jié)果。1966年到1968年間，小水泥產(chǎn)量又一度回落，這是由于1966年開始了“文化大革命”，國民經(jīng)濟(jì)全面下滑，導(dǎo)致小水泥產(chǎn)量相應(yīng)下降。然而，從1968年開始到“文革”宣告結(jié)束的1976年，小水泥產(chǎn)量急劇大幅增長，這就是中國水泥史上立窯生產(chǎn)的第三個發(fā)展高潮。 

    “文革”開始后不久，中共中央發(fā)起“農(nóng)業(yè)學(xué)大寨”運(yùn)動，全國范圍內(nèi)再次掀起大興農(nóng)田水利建設(shè)的熱潮。當(dāng)時水泥奇缺，大水泥遠(yuǎn)不能滿足實(shí)際的需要。面對這樣的局面，中央建材主管部門決定采取“大躍進(jìn)”時期曾經(jīng)使用過的辦法，發(fā)動群眾大力興辦立窯小型水泥企業(yè)。自1968年11月在廣東東莞召開地方水泥工業(yè)發(fā)展經(jīng)驗(yàn)交流會后，連續(xù)3年，每年都召開一次現(xiàn)場交流會，對小水泥支農(nóng)進(jìn)行宣傳，對立窯水泥建設(shè)進(jìn)行發(fā)動和政策引導(dǎo)。如1971年的泰安會議，提出了“五個為主”的方針，即方向以農(nóng)業(yè)服務(wù)為主、資金以自籌和自己積累為主、原料以就地取材為主、設(shè)備以修舊利廢和自己制造為主、技術(shù)力量以自己培養(yǎng)為主。在中央建材主管部門的發(fā)動下，全國各地，從省到縣、鄉(xiāng)、村，各行各業(yè)凡有條件的地方和單位都紛紛興辦立窯水泥廠?！拔母铩鼻跋θ珖⒏G水泥廠僅200多家，到1976年立窯水泥廠發(fā)展到3000多家。1973年小水泥產(chǎn)量達(dá)到1965萬噸，首次超過大水泥產(chǎn)量，占總產(chǎn)量的53%;1976年小水泥產(chǎn)量已達(dá)到2911萬噸，占總產(chǎn)量的62%。 

    這一時期新建的立窯水泥廠，其技術(shù)特點(diǎn)除極少數(shù)廠以外，絕大多數(shù)屬土立窯與普通立窯范疇，而且都是由各地政府在中央建材主管部門“五個為主”方針引導(dǎo)下，采用因陋就簡、“土法上馬”的辦法建設(shè)起來的。一般都是先建一臺磚砌的土立窯和一臺球磨機(jī)，既磨生料又磨水泥，然后再增加一臺磨機(jī)，將生料和水泥在各自的磨機(jī)內(nèi)制備，以后再增添各種儲庫和包裝設(shè)備，逐步提升到水泥設(shè)計(jì)院編制的年產(chǎn)3.2萬噸水泥的普通立窯定型設(shè)計(jì)的水平。許多廠的技術(shù)非常落后，化驗(yàn)室不規(guī)范，少數(shù)廠甚至沒有化驗(yàn)室，生料配方是從別廠抄來的，一年四季都不變，水泥強(qiáng)度檢驗(yàn)采用土辦法，產(chǎn)品質(zhì)量得不到保證。在這個時期，有少數(shù)省、市地方政府所建的小水泥廠，甚至還采用比立窯更為落后的鴨蛋窯燒水泥熟料，其產(chǎn)品質(zhì)量很低、勞動條件極差、燃煤浪費(fèi)很大、環(huán)境污染更加嚴(yán)重。這種窯型往往在“土法上馬”時采用，或者為盡快滿足需要而采取應(yīng)急措施時采用，在全國小水泥廠中并未廣泛應(yīng)用。 

    在“文革”期間，中央綜合經(jīng)濟(jì)管理部門提倡搞小鋼鐵、小化肥和小水泥等的所謂五小工業(yè)，有些人甚至錯誤地認(rèn)為小水泥可取代大水泥，因此造成大水泥的國家建設(shè)投資極低，使其產(chǎn)量增長很慢，到“文革”結(jié)束時小水泥產(chǎn)量已超出大水泥產(chǎn)量的12%。中國水泥界有識之士對這樣的發(fā)展形勢感到十分憂慮。當(dāng)時，水泥設(shè)計(jì)院何奇?zhèn)ジ痹洪L從“五七”干校勞動鍛練后回到工作崗位，發(fā)表了主張發(fā)展大水泥的文章，講出了廣大水泥技術(shù)干部和管理干部的心聲，大家對他實(shí)事求是、敢于直言的精神深表欽佩。 

    在有關(guān)政府部門倡導(dǎo)下，我國小水泥企業(yè)迅速發(fā)展起來了，而且小水泥產(chǎn)量超過了大水泥。這種不合理局面的產(chǎn)生，一方面由于“文革”“極左”思潮的影響，小水泥發(fā)展一度被提高到不恰當(dāng)?shù)牡匚?，水泥工業(yè)在發(fā)展方向上產(chǎn)生了偏差;另一方面由于我國人口多，底子薄，經(jīng)濟(jì)不發(fā)達(dá)，缺乏發(fā)展現(xiàn)代水泥工業(yè)所需大量資金，但又要加速發(fā)展經(jīng)濟(jì)，急需大量水泥，只得發(fā)展技術(shù)落后、投資少、見效快的小水泥。因此，中國水泥工業(yè)形成了小水泥產(chǎn)量多于大水泥的結(jié)構(gòu)模式。 

    小水泥作為大水泥的一個補(bǔ)充，對我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)揮了重要作用，在第二次和第三次發(fā)展高潮中，小水泥廣泛應(yīng)用于農(nóng)村的各種建設(shè)，如水利基本建設(shè)的小型水庫、水渠、揚(yáng)水站和防洪閘等等;農(nóng)業(yè)建設(shè)的曬場、糧囤、畜舍、沼氣池、道路和橋梁等等，滿足了農(nóng)村建設(shè)的需要。 

    五、機(jī)立窯技術(shù)的發(fā)展 

    20世紀(jì)50年代末，水泥設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)出普通立窯設(shè)備后，緊接著就參照山西大同口泉水泥廠機(jī)立窯資料，設(shè)計(jì)出Φ2.5×10m機(jī)立窯及其配套設(shè)備，相應(yīng)地提供了年產(chǎn)水泥8.8萬噸的機(jī)立窯水泥廠定型設(shè)計(jì)，從此在我國開始發(fā)展水泥機(jī)立窯的技術(shù)和生產(chǎn)。 

    機(jī)立窯的關(guān)鍵部件是機(jī)械卸料裝置。我國機(jī)立窯卸料設(shè)備先是采用按口泉水泥廠德國立窯仿制的盤式卸料器，后是采用按原蘇聯(lián)機(jī)立窯仿制的塔式蓖子卸料器，此后各地科研單位和機(jī)械廠又陸續(xù)開發(fā)出往復(fù)式爐篦子卸料器、輥式卸料器、擺輥式卸料器和盤塔式卸料器等等，采用最廣泛的是塔式篦子卸料器。 

    機(jī)立窯卸料器的密封裝置十分重要，通常采用三道閘門裝置進(jìn)行密封，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格貴、容易磨損、維修不便。1972年水泥設(shè)計(jì)院楊大華工程師參照原蘇聯(lián)機(jī)立窯大口徑管的料封出料器圖紙，開發(fā)出小口徑管的料封卸料器。此種料封管與三道閘門相比，漏風(fēng)小、設(shè)備簡單、投資省、維修容易和便于除塵處理。1臺Φ2.5×10m機(jī)立窯將三道閘門改料封管可節(jié)省設(shè)備費(fèi)用1/8，漏風(fēng)量可減少到入窯風(fēng)量的2‰～3‰。在采用高壓鼓風(fēng)提高產(chǎn)量時，料封管更能顯示其不漏風(fēng)的優(yōu)越性。小口徑料封管密封裝置開發(fā)成功后立即得到廣泛使用，很受工廠歡迎，有力地推動了普通立窯改造成機(jī)立窯。 

    料封卸料器正常運(yùn)行的關(guān)鍵是管內(nèi)料位的控制，常用控制方法有3種:γ射線控制、電容式控制和壓差式控制。用得最多的是壓差式控制，γ射線控制時放射性防護(hù)有嚴(yán)格要求。曾發(fā)生過這樣一件事，一個機(jī)立窯廠由于經(jīng)營不善被迫停產(chǎn)，一年多后發(fā)現(xiàn)該廠γ射線同位素源不知去向，廠長非常緊張，感到責(zé)任重大，一面報(bào)警，一面發(fā)動大家各處尋找，后在一個廢品回收站找到了這個同位素源，一場虛驚才告結(jié)束，好在尚未發(fā)現(xiàn)在丟失過程中又造成不良后果。針對這一事件，中央建材主管部門特將此事通報(bào)全國，規(guī)定機(jī)立窯廠關(guān)閉時首先要將γ射線同位素源交當(dāng)?shù)赜嘘P(guān)部門妥善處置。 

    20世紀(jì)的60年代，建材研究院等單位在天津水泥廠曾進(jìn)行機(jī)立窯擴(kuò)徑試驗(yàn)，將1臺機(jī)立窯的直徑由2.5m擴(kuò)大到3.6m。在短期內(nèi)進(jìn)行精心操作的情況下，收到了提高產(chǎn)量的效果。在正常操作情況下，過分?jǐn)U大直徑帶來的窯截面溫度不均勻問題難以解決，會使熟料質(zhì)量下降。然而在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，將窯徑適當(dāng)擴(kuò)大到3.0m左右時，可達(dá)到熟料質(zhì)量不降低的條件下增加產(chǎn)量。此后，不少立窯廠將立窯直徑由2.5m擴(kuò)大到3.0m。于是，在機(jī)立窯規(guī)格系列中增加了Φ3.0×10m的一個規(guī)格。