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綿土廠所采用，從此開始了它在中國長達一個多世紀的發(fā)展過程?？v觀其歷史，中國立窯在技術上有土立窯與普通立窯、機立窯、改進型機立窯等發(fā)展階段，在生產上有6個發(fā)展高潮，每個高潮都有各自的政治、經濟背景和技術特點。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一樣，正在按自己的軌跡逐步走向淘汰，被先進的新型干法所取代。 

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

    進入20世紀后，廣東士敏土廠繼澳門青洲英坭廠和唐山細綿土廠之后，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(尚處于初級階段的立窯設備)，其裝、卸料都是人工作業(yè)，往往只是在操作技術很高的條件下，才能生產出符合質量要求的產品。 

    1938年抗日戰(zhàn)爭全面爆發(fā)，日軍不斷蠶食中國領土，工廠紛紛內遷，戰(zhàn)事日趨嚴峻，敵后水泥奇缺。由于當地設備制造和采購條件極差，建設資金又十分短缺，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)采用的立窯設備都是由中國設計制造，技術比較落后，規(guī)模都很小。例如昆明水泥廠，該廠在王濤總工程師的領導下自行設計建造了1條人工裝、卸料的Φ2.5×12m鋼筒體立窯;在建設第2條生產線時，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設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，其生產技術都處在土立窯和普通立窯的水平，它們對當地經濟和國防建設發(fā)揮了重要作用。如昆明水泥廠，當時該廠生產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)事服務的各種設施建設，對抗日戰(zhàn)爭的勝利作出了貢獻。 

    在抗日戰(zhàn)爭時期的淪陷區(qū)內，除青島和濟南的兩個立窯廠外，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的機械裝、卸料的鋼筒體立窯，年產水泥3萬噸。這種機械化裝料和卸料的鋼筒體立窯，在中國稱為機械化立窯，簡稱機立窯。口泉水泥廠是中國第一個機立窯廠。 

    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里，立窯生產隨著技術進步和政治形勢變化而不斷發(fā)展和淘汰。唐山細綿土廠的立窯生產，于1906年在該廠重建時被淘汰，改用回轉窯生產。廣東士敏土廠的立窯在廣東西村士敏土廠回轉窯生產線建成后便停止生產，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)后不久就停產關閉。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條件不足，在抗戰(zhàn)勝利后未能繼續(xù)運行。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、山東省濟南水泥廠、山西省口泉水泥廠。 

    這些廠的年水泥生產能力總共為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。 

    二、共和國的小水泥 

    中華人民共和國成立后，水泥產品根據企業(yè)生產技術和隸屬關系的不同，分為大水泥和小水泥的不同稱謂。在計劃經濟時期，大水泥是指國家大中型水泥企業(yè)生產的，由中央人民政府統(tǒng)一分配銷售的水泥。這些企業(yè)都采用回轉窯技術進行生產，其水泥質量由國家檢驗機關進行統(tǒng)一例行檢驗和監(jiān)督，有可靠保證。小水泥是指地方小型水泥企業(yè)生產的由地方政府分配銷售或進入市場的水泥。這些企業(yè)的產品90%以上是采用立窯技術進行生產，約有6%～8%是采用小回轉窯生產，其水泥質量良莠不齊。在改革開放時期，隨著經濟體制改革的深化，水泥統(tǒng)配制度被撤銷，水泥工業(yè)統(tǒng)計方法也發(fā)生變化。進入20世紀90年代后，將年產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。現在大水泥一般是指回轉窯生產的水泥，小水泥是指立窯生產的水泥，也有一些人將小型回轉窯生產的水泥仍然視作小水泥。 

    新中國建國初期，小水泥產量很低。經濟恢復期結束后的1953年，全國小水泥產量僅5萬噸，1955年為12萬噸，占水泥總產量的比例波動在1%～3%之間。1958年以后，小水泥產量開始發(fā)生劇烈變化。根據國家統(tǒng)計資料，1956年到1976年和1976年到1990年，我國小水泥產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，所以小水泥產量變化情況在很大程度上可表示立窯企業(yè)水泥生產的發(fā)展狀況。按國家統(tǒng)計資料測算出的1990年到2002年立窯企業(yè)水泥產量變化情況示于圖3。 

    三、第二個發(fā)展高潮(“大躍進”期間) 

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

    1958年，全國掀起“大躍進”運動，工業(yè)大煉鋼鐵，農業(yè)大搞農田水利建設，工業(yè)、農業(yè)都急需水泥，中央建材主管部門在中共中央關于“大、中、小并舉”和“土洋結合”等方針的指引下，發(fā)動全國各地建設立窯水泥企業(yè)，抽調工程技術人員分赴河北、河南、山東、浙江、安徽、廣東和甘肅等地幫助當地建廠。在河北省獲鹿縣建立立窯小水泥實驗廠，作示范和培訓地方辦廠人員。在河南鄭州召開全國水泥生產促進會，推廣河南偃師和河北滿城等地用土立窯生產水泥的經驗。在短短的幾個月內，土立窯廠在全國各地就遍地開花，數量達9000多個，工廠生產規(guī)模從日產10多公斤到100多噸的都有，真是“八仙過?！备黠@神通。這些廠生產設備都非常簡陋，大都是磚砌的土立窯，規(guī)格五花八門，有的甚至用手拉風箱燒熟料，用石碾子磨水泥。許多廠的產品質量非常低劣，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立窯水泥企業(yè)的群眾運動，與大煉鋼鐵一樣，勞民傷財、得不償失。 

    面對這一場群眾運動，中央建材主管部門進行了及時引導，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”的技術改造意見。會議指出，建設企業(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、就地使用。還指出，工廠必須裝備破碎機、球磨機、鼓風機、成球機和煅燒窯等等。此時，水泥設計院參照云南昆明立窯水泥廠經驗，及時設計出Φ2×8m和Φ2.5×10m普通立窯及其生產線配套設備圖紙，并以此為基礎編制出我國第一個年產3.2萬噸水泥立窯廠定型設計。中央建材主管部門的引導和這個定型設計的普遍推廣，基本扭轉了盲目發(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，黨和政府對國民經濟進行調整，中央建材主管部門對不符合要求的立窯水泥企業(yè)一律實行“關、停、并、轉”。那時，中央政府命令十分有效，真正能做到令行禁止。從此，關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，小水泥產量一度增長，這是國民經濟調整后得到穩(wěn)步提高的結果。1966年到1968年間，小水泥產量又一度回落，這是由于1966年開始了“文化大革命”，國民經濟全面下滑，導致小水泥產量相應下降。然而，從1968年開始到“文革”宣告結束的1976年，小水泥產量急劇大幅增長，這就是中國水泥史上立窯生產的第三個發(fā)展高潮。 

    “文革”開始后不久，中共中央發(fā)起“農業(yè)學大寨”運動，全國范圍內再次掀起大興農田水利建設的熱潮。當時水泥奇缺，大水泥遠不能滿足實際的需要。面對這樣的局面，中央建材主管部門決定采取“大躍進”時期曾經使用過的辦法，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)展經驗交流會后，連續(xù)3年，每年都召開一次現場交流會，對小水泥支農進行宣傳，對立窯水泥建設進行發(fā)動和政策引導。如1971年的泰安會議，提出了“五個為主”的方針，即方向以農業(yè)服務為主、資金以自籌和自己積累為主、原料以就地取材為主、設備以修舊利廢和自己制造為主、技術力量以自己培養(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年小水泥產量達到1965萬噸，首次超過大水泥產量，占總產量的53%;1976年小水泥產量已達到2911萬噸，占總產量的62%。 

    這一時期新建的立窯水泥廠，其技術特點除極少數廠以外，絕大多數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”方針引導下，采用因陋就簡、“土法上馬”的辦法建設起來的。一般都是先建一臺磚砌的土立窯和一臺球磨機，既磨生料又磨水泥，然后再增加一臺磨機，將生料和水泥在各自的磨機內制備，以后再增添各種儲庫和包裝設備，逐步提升到水泥設計院編制的年產3.2萬噸水泥的普通立窯定型設計的水平。許多廠的技術非常落后，化驗室不規(guī)范，少數廠甚至沒有化驗室，生料配方是從別廠抄來的，一年四季都不變，水泥強度檢驗采用土辦法，產品質量得不到保證。在這個時期，有少數省、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，其產品質量很低、勞動條件極差、燃煤浪費很大、環(huán)境污染更加嚴重。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急措施時采用，在全國小水泥廠中并未廣泛應用。 

    在“文革”期間，中央綜合經濟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為小水泥可取代大水泥，因此造成大水泥的國家建設投資極低，使其產量增長很慢，到“文革”結束時小水泥產量已超出大水泥產量的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。當時，水泥設計院何奇?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干部和管理干部的心聲，大家對他實事求是、敢于直言的精神深表欽佩。 

    在有關政府部門倡導下，我國小水泥企業(yè)迅速發(fā)展起來了，而且小水泥產量超過了大水泥。這種不合理局面的產生，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的地位，水泥工業(yè)在發(fā)展方向上產生了偏差;另一方面由于我國人口多，底子薄，經濟不發(fā)達，缺乏發(fā)展現代水泥工業(yè)所需大量資金，但又要加速發(fā)展經濟，急需大量水泥，只得發(fā)展技術落后、投資少、見效快的小水泥。因此，中國水泥工業(yè)形成了小水泥產量多于大水泥的結構模式。 

    小水泥作為大水泥的一個補充，對我國經濟建設發(fā)揮了重要作用，在第二次和第三次發(fā)展高潮中，小水泥廣泛應用于農村的各種建設，如水利基本建設的小型水庫、水渠、揚水站和防洪閘等等;農業(yè)建設的曬場、糧囤、畜舍、沼氣池、道路和橋梁等等，滿足了農村建設的需要。 

    五、機立窯技術的發(fā)展 

    20世紀50年代末，水泥設計院設計出普通立窯設備后，緊接著就參照山西大同口泉水泥廠機立窯資料，設計出Φ2.5×10m機立窯及其配套設備，相應地提供了年產水泥8.8萬噸的機立窯水泥廠定型設計，從此在我國開始發(fā)展水泥機立窯的技術和生產。 

    機立窯的關鍵部件是機械卸料裝置。我國機立窯卸料設備先是采用按口泉水泥廠德國立窯仿制的盤式卸料器，后是采用按原蘇聯機立窯仿制的塔式蓖子卸料器，此后各地科研單位和機械廠又陸續(xù)開發(fā)出往復式爐篦子卸料器、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行密封，其結構復雜、價格貴、容易磨損、維修不便。1972年水泥設計院楊大華工程師參照原蘇聯機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，漏風小、設備簡單、投資省、維修容易和便于除塵處理。1臺Φ2.5×10m機立窯將三道閘門改料封管可節(jié)省設備費用1/8，漏風量可減少到入窯風量的2‰～3‰。在采用高壓鼓風提高產量時，料封管更能顯示其不漏風的優(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立窯。 

    料封卸料器正常運行的關鍵是管內料位的控制，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有嚴格要求。曾發(fā)生過這樣一件事，一個機立窯廠由于經營不善被迫停產，一年多后發(fā)現該廠γ射線同位素源不知去向，廠長非常緊張，感到責任重大，一面報警，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，一場虛驚才告結束，好在尚未發(fā)現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全國，規(guī)定機立窯廠關閉時首先要將γ射線同位素源交當地有關部門妥善處置。 

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