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    我国硫铁矿和硫磺资源贫乏，石膏资源丰富，发展高浓度磷复肥副产大量的磷石膏，同时消耗大量的硫酸，燃煤电厂脱硫也副产大量的石膏。用石膏生产硫酸水泥，可缓解硫资源贫乏而影响磷复肥发展的矛盾。解决磷石膏及脱硫石膏占地大、污染环境这一难题，生产的水泥满足社会发展的需要，其综合效益显著。所以，石膏法硫酸联产水泥技术在我国有很强的生命力，是废弃物综合利用的有效途径。
    生料配比是该技术的重要环节，合理的配料比例和生料组成是保证水泥煅烧窑长周期运行，生产高标号熟料、硫酸正常运行的关键。
    1  对生料成分的要求
    以石膏为原料配制的生料既满足水泥生产的要求，又使煅烧的尾气达到硫酸生产的技术和经济指标。按目前工艺，生料中的S03，含量必须>36％～38％，否则硫酸生产热难平衡。由于石膏生料与石灰石生料分解机理不同，热工制度也不同，生、熟料的成分也有区别。表1列举的是石膏法硫酸与水泥生料、熟料的成分和率值。表2、3是石膏法水泥与石灰石水泥生、熟料成分的比较。
    从有关资料看：尽管石膏法硫酸与水泥工业化生产时间较长．但仍存在一些问题，由于熟料中存在着CaS、S03，、P205、F-等物质，生产的熟料标号低，一般为325～425号，回转窑有结圈现象，尾气中S02浓度低，热耗高。我国在攻克该技术后，通过十几年的探索，总结出了石膏制硫酸与水泥的经验，使回转窑长周期运行而不结圈，尾气S02浓度较国外提高30％以上，热耗降低25％左右。生产的熟料为425～525号以上。回转窑连续运转天数达300多天，预热器回转窑出口S02浓度为ll％以上，熟料热耗<6000KJ/kg，达到国际先进水平，国外熟料热耗为7520～8360kJ/kg。鲁北生料指标较为合理，工人操作水平高，有解决异常问题的方法。用磷石膏为原料生料的率值为:
    KH=0.95~1.15; SM=3.2±0.2；IM=2.5±0.2；
    C/S03=0.75±0.05
    表1  世界各国石膏法水泥硫酸生（熟）料率值及成分表(％)
   
    表2  石膏与石灰石水泥熟料成分表(/ ％)
   
    表3  石膏与石灰石水泥熟生料成分表(％)
    
     2  石膏法水泥生料的特点对熟料成分的影响
    硅酸盐水泥熟料的主要成分为C3S、C2S、C3A和C4AF，一般高标号石灰石水泥熟料中C4AF含量为10％～20％，C3A 6％～ll％，C3S约50％，C2S l5％～30％，由石膏与石灰石的反应机理不同。生料的成分也不一样，生成的熟料成分也有一些差异。石膏生料煅烧有以下不同：
    (1)分解温度高，热耗大，并需要用碳做还原剂参加反应。在回转窑中分解带的温度范围为900～1200℃，存在着分解还没有完全完成就开始出现液相进入烧成带。
    (2)反应机理复杂。CaSO4分解时中间产物多，还存在副反应，如控制不当，中间产物和副反应产物会带到熟料中去．影响熟料质量和其它指标。
    (3)反应时间长。物料在窑内停留时间一般在3～4h，比石灰石生料长得多。
    由以上不同给石膏煅烧水泥带来很多的麻烦，控制难度大;耗煤量多；窑的能力低；投资高；对生料的要求严格。所以石膏法水泥熟料有如下特点：
    (1)C3A含量高，C4AF含量低。这是由于石膏法水泥耗热大、CaSO4分解温度高，CaSO4还未完全分解液相开始出现，必须减少溶融温度低的C4AF含量，否则液相出现得更早，直接影响CaSO4分解。但为了烧出高标号熟1料，在1450℃时保持总液相量与通常的一致，须提高一下C3A的含量。熟料中控制C3A含量为6％～ll％，C4AF 5％～7％．相应生料中AI2O3为1.5％～2.0％，Fe2O3  0.6％～1.0％为宜。
    (2) C2S含量高，C3S含量偏低。这是因硅率提高造成的。为避免石膏生料在煅烧中早期出现过多的液相量，降低了Al2O3与Fe2O3的含量，相对提高了SiO2的含量，故使C3S形成少。另外生料中的P2O5与CaO作用形成C3P，占用部分CaO，所以熟料中的C3S含量偏低，而C2S含量就很多了。一般来说熟料的硅率，对磷石膏的原料为3.2左右，天然石膏的原料为2．2～2．5为宜。脱硫石膏与天然石膏相似。
    (3)含有CaS、SO3、P2O5、F-等物质。由于在煅烧中仍存在少量的CaSO4和CaS，其含量的高低与烧成有密切关系，一般情况，CaS与SO3的含量均<2％，如操作得好，生料均匀，率值合理，则熟料中的CaS与SO3几乎不存在。P2O5与F-是由磷石膏带入，二者对熟料质量和烧成条件影响较大。由于以上物质的存在，占用了熟料中的CaO，造成生料的KH提高，而熟料的KH低。磷石膏生料KH为0.95～1.15，天然石膏KH为0.85～1.0，表4为Coswig厂用天然无水石膏和二水磷石膏为原料生产的水泥熟料组成对比。同时因含有以上物质，也使水泥熟料强度较石灰石熟料的早期强度降低。
    3  生料中的碳硫比
    石膏在回转窑中分解是按以下步骤进行的：
   
    在第二步反应的同时，生成熟料的矿化反应也在进行，生料中碳含量的多少影响生成物。从反应式中可知：CaSO4在C作用下可以完全分解，每2mol的CaSO4需要1mol的碳，即C/SO3=0.5。由于生料在回转窑及预热器内预热煅烧时，有一部分碳未参加反应就被煅烧掉，因此需在生料中配备较多的碳。另外为减少碳在窑内氧化，回转窑的操作气氛要恰当，还原气氛时会生成CO，增加CaS的量，还会发生S02+CO → COS+CO2反应，不仅损失S02，对硫酸转化也有危害。
    表4  Coswig厂用天然无水石膏和磷石膏为原料生成熟料对比
      
    中性气氛时会发生CaS+CaSO2 → CaO+S反应，降低了SO2的浓度，生成升华硫使硫酸堵塞。一般控制在弱氧化气氛下操作，这样既不出现以上两种情况．又使生料中的碳不被大量烧掉。通常控制C/SO3=0.65~0.75。如果生料中C/SO3比值偏高或偏低不大时，可以调节回转窑的煤、风、料比例，保证CaSO4完全分解并生产合格的熟料。如生料中的碳很不稳定时，就难以控制了，只能控制氧化气氛操作，出现部分氧化料，待生料合格后达到正常。
    4  生料中的碱含量
    国家标准中要求水泥中的Na2O与0.658K2O之和不大于0.6％。如果生料中的碱含量高，极大降低了液相开始出现的温度．造成窑内结圈，还会堵塞尾气收尘设备．降低水泥强度．使水泥凝结时间不正常。波兰Wizow厂在这一点有很大的教训。鲁北厂在用盐石膏制水泥时，因R：O(Na：O+K：0)含量高，尾气重力、旋风除尘器堵塞严重，每班要清理一次，工作量较大。如采用窑尾预热技术时．R，O的含量应有更严格的限制。生料中R20的含量旋风预热器窑<0．6％，中空窑<0．85％。
    5  生料中的MgO含量
    生料中有少部分的MgO对烧成有利，它可以降低熟料的融熔温度，但含量过高时，使水泥安定性不良，因MgO水化速度极慢，较长时间才能显露出危害，要求水泥中的MgO不能>5％，一般生料中的MgO要<2.5％。
    6  生料中的P205与F-的要求
    因磷石膏中存在少量的P2O5和F-，它对水泥质量有较大影响。
    (1)熟料中存在P2O5，减少了C3S、C2S的生成量，形成了C2S+C3P等多种固溶体，当P2O5<0.5％时可以完全溶于C3S和C2S的晶格之中，熟料的早、后期强度均较高。但P2O5含量增加， C3P增多，C3S减少，fCaO增多，熟料强度下降，当P2O5含量达到3％时很难生产合格的熟料。
    (2)C2S+C3P固溶体形成的温度低，造成烧成中液相量增多．对未分解的石膏形成包裹，使窑内结圈，降低烧成温度，水泥熟料不合格，运行周期短。
    (3)生料中的氟，在烧成中起矿化作用，含量高烧成液相量增大，影响熟料质量，使窑内结圈。它不仅影响烧成中液相组成，还与各种矿物形成中间相而影响熟料性能。氟的存在使熟料中的磷硅酸钙固熔体减少或消失，fCaO随之降低，C3S含量提高，能提高水泥早期强度。但氟还固熔于C3S形成C11S4·CaF2，降低了C3S早期水化强度，凝结时间提高，当熟料中A1203低或烧成温度低时，形成较多的氟铝酸钙(C4A7·CaF2)，而使熟料快凝或后期强度倒缩。
    因此，要求磷石膏中的P2O5含量在0.5％~ l％，F-含量控制在0.15％左右，生料中P2O5含量在0.8％～l.8％，F-含量低于0.2％。
    7  生料中的CnHm挥发分
    焦碳中的挥发分为碳氢化合物，带人生料中在烧成时，不能完全燃烧而带入硫酸系统中，在净化中不易除掉，进入转化器形成水和CO2。使出转化器的气体水分增高，露点温度提高。形成大量酸雾，还会腐蚀设备。考斯维希厂测的转化后气体中水分为进转化器气体的50～100倍。因此。要求焦碳的挥发分低于5％，并对回转窑的长度有一定要求，使挥发分尽量在回转窑内燃烧掉。
    8  生料的细度
    生料细度越高，此表面积越大，生料中各种物质接触的机会就多，对分解、烧成都有利；但是细度太高，生料颗粒太小，回转窑飞灰过多，焦碳也越容易被燃烧掉，因此生料的细度一般控制在0.O8方孔筛余物为6％～10％，生料颗粒为30µm～ll0µm，比表面积为2000cm2/g为宜。使用磷石膏和脱硫石膏为原料时，不必再进行粉磨，与粉磨后的黏土、焦碳、铝土等掺混均匀即可。一般磷石膏颗粒组成如下：
    单位µm：7～10  110～80  80～40  40～10  <10
    组成％：  3      48．5    25      21     2．5
    9  生料的均化
    生料的均匀性是保证回转窑烧成正常运行的关键，所以必须保证入窑生料质量稳定均匀，各率值波动不能太大。措施是(1)保证配料设备的精确度，达到一次配料合格。(2)加强均化措施，采用均化库进行均化。目前水泥厂采用多种型式的均化库，均化效果达到H >8~12，有的达30．都能满足生产的需要。目前国内工程采用的机械倒库，其效果不好，须改进。
    总之，由于石膏法水泥技术存在许多的特点，对生料的要求比通常的要高，在使用该技术中，对使用的原料进行调查，是否达到生料配制的要求，同时在生产管理中，对生料工序的管理要与烧成工序一样的重视程度。