粉磨的合理控制是水泥工业节能减排的重要环节

粉磨的合理控制是水泥工业节能减排的重要环节在水泥生产行业，提起节能降耗，都非常重视新型干法窑的推广应用、重视节奶磨机及其系统的选用与优化、重视低温余热发电的建设，而对水泥（熟料）的粒度控制在节约能源、减少二氧化碳排放、降低原料消耗及增加混合材掺量等方面的重要作用，只有少数企业开始有较深的认识。

其实，改善水泥的粒度，节能减排与降耗的潜力是非常巨大的。

几个逐渐被认可的理论观点1、水泥颗粒只有与水发生反，才有胶凝作用和强度，没有被水化的部分只起骨架用用。

研究表时，小于1чm的颗粒在与水的拌和过程中就完全水化，对混凝土浇筑体的强度没有贡献。

28天水化浓度为5.48чm，即直径大于11чm的粗颗粒均不能被完全水化，未被水化的的内核对混凝土的28天强度也没有贡献。

2、在相同条件下，粉磨能耗与颗粒的表面积成正比。

因此，颗粒越小，单位重量所消耗的粉磨能量也越多。

3、水泥的合理颗粒组成是指能最大限度地发挥烹的胶凝性和具有最紧密的体积堆积密度。

熟料胶凝性与颗粒的水化速度和水化程度有关，而堆积密度则由颗粒大小含量所决定。

在水泥专业文献中经常看到两个相互矛盾的水泥颗粒级配指标：一个是关于水泥最佳性能的颗粒级配；一个是符合紧密堆积的Fuller曲线的水泥颗粒级配。

其矛盾在于：前者要求＜3чm颗粒小于10%，＜1чm颗粒最好没有，而后者则要求＜3чm颗粒要达到29%，＜1чm颗粒要达到19%。

两者相差甚远。

最理想的状况是：水泥中熟料颗粒级配应最佳性能的级配要求，而＜3чm特别是＜1чm的颗粒应是混合材（或矿物掺合料），如石灰石粉、粉煤灰、矿渣粉等。

这些＜3чm 的细粉状混合材填充于水泥填充于水泥熟料颗粒之间的间隙，使水泥颗粒的堆积趋向紧密，向Fuler 曲线靠拢。

另外，这些细粉状混合材的活性比熟料的低。

因此在早期水化慢或几乎不水化，不会对水泥的工作性能或混凝土拌合物的施工性能造成不利影响。

而在后期，这些细粉状的混合材又可与熟料颗粒水化所产生的Ca(OH)2起二次反应，生成具有胶凝性的C-S-H凝胶，从而使水泥石结构致密，有利于耐久性提高。

欧洲标准在27种水泥中都允许掺加0-5%的次要附加组分，主要是改善水尼颗粒级配和工作性，而对这些次要附加组分的活性无特殊要求，只要不增加水泥的标准稠度用水量，对混凝土和砂浆性能无害，对钢无锈蚀即可。

欧洲标准的这些内容可以给我们一些启迪。

4、根据水泥样品的实际粒度分布，可以计算28天的水化率（水泥或熟料颗粒被水化的体积与总体积之比）及消耗在1чm以下的（熟料）粉磨能耗占总能耗的比例。

没有被水化的部分，就是熟料的浪费部分；而颗粒被磨到1чm以下的部分，则熟料和粉磨能耗都被浪费了。

对目前水泥粉磨控制参数的剖析已有试验研究和生产实践表明，水泥的粒度分布与颗粒特征对水泥性能的影响是很大的。

通过调整使水泥的粒度分布接近于理想分布，则水泥强度可明显提高，80чm筛余或比表面积均难以准确反映水泥的精度分布，按GB/T17671-1999检验的水泥强度与水泥的比表面积在多数情况下没有明确的相关关系，30чm筛余或45чm筛余是水泥经粉磨过程适宜的控制指标，在使32чm筛余或45чm筛余处于曲线的特征粒径和均匀性系数（n）进行控制，定期检查和控制水泥的粒度分布是非常必要的。

我国实物水泥80чm筛余基本小于5%，甚至接近0，已处于水泥颗粒分布的末端，偏离RRB直线，推动反映水泥巴颗粒组成的作用，对梦魇机工况的反映不再敏感，因此80чm筛余无论从保证产品质量的角度，还是调整粉磨工艺参数、控制水泥性能的角度都推动了它应的作用。

欧美克公司张福根先生等曾对10多个上的多家水泥厂的水泥产品进行了巡回检测，发现水泥颗粒分布很不合理；最好样品、最差样品、全部平均样＞32чm（在28天内未能水化发挥强辩匠水泥颗粒）分别为10.92%、27.94%、18.81%。

最好样品、最差样品、全部平均样的过磨率（小于1чm的过细粒消耗的粉磨能量占粉磨总能量的比例）分别为23.3%、33.0%、36.0%。

显然，如果我国水泥的粉磨技术都能达到优质企业（即较好样品）的水平，那么熟料的未化率就可降低近8%，粉磨能耗降低10%。

熟料的未化率降低，相当于节约了熟料，即节约了原燃材料。

如果全车水泥的平均未化率都以此比例下降，仅此一项，节能降耗潜力就非常大。

以我国年产水泥14亿吨、熟料掺加量为65%计算，熟料未化率降低取8%，由此可计算出年节约熟料量为7280万吨。

以1吨熟料消耗1.3吨石灰石，吨熟料平均消耗120千克标煤进行计划处，年节约石灰石9464万吨，节约标煤874万吨，减排二氧化碳6400万吨，可见合理控制水泥粒度分布能带来巨大的经济效益及节约资源、保护环境的社会效益。

如减少过磨率，则不仅可以大大降低粉磨能耗，而且因为＜1чm颗粒对水泥强度基本没有贡献，若能降低10%的熟料过磨率，则可进一步有利于水泥工业的节能减排。

值得指出的是：目前混合材的添加量远未达到理想的水平。

进一步增加添加量的途径是混合材的粒度分布要更加合理（比如让混合材颗粒与熟料颗粒形成最佳堆积）。

可见在粉磨过程中，利用颗粒检测与控制技术、优化颗粒级配在节能降耗中的还有巨大的潜力可以挖掘。

对粉磨合理控制的措施1、有效水泥的合理颗粒组成水泥细度的提高是在大多数企业粉磨工艺比较落后和采用80чm方孔筛筛余控制细度的条件下取得的，因此多数水泥企业的水泥颗粒组成处于不合理的状态。

目前比较公认的水泥最佳性能的颗粒级配为：3чm～32чm颗粒总量不能低于65%，＜3чm细颗粒不要超过10%，＞65чm颗粒最好为0，＜1чm的颗粒希望没有。

因为3чm～32чm颗粒对强度增长起主要作用，特别是16чm～24чm颗粒对水泥性能尤为重要，含量越多越好；＜3чm的细颗粒容易结团，＜1чm的小关加水搅拌中很快就水化，对混凝土强度作用很小，且影响水泥与外加剂的适应性，易影响水泥性能而导致混凝土开裂，严重影响混凝土的耐久性；＞65чm的颗粒水化很慢，对28天强度贡献很小。

用45чm筛余和比表面积控制细度操作简便、控制有效。

在固定的工艺条件下，使水泥的45чm筛余量和比表面积控制在一个合理的水平上时，可限制3чm以下和45чm以上的颗粒，以此良好的水泥性能和较低的生产成本。

这咱细度控制方法与其他方法相比，具有操作简便、控制有效的优点。

只要取样进行筛析试验和比表面积测定，就可以为磨机的操作提供依据。

2、颗粒特征与粒度分布的合理控制与水泥的物理性能（特别是强度）密切相关的当属水泥中熟料及混合材的粒度分布。

熟料的粒度分布会影响熟料的水化速度、一定时间内的水化程度、标准稠度需水、混凝土的水灰比。

熟料与混合材的粒度分布共责骂决定了水泥颗粒的最紧密堆积密度。

如前所述，我国多数水泥厂的现实情况是，使用80чm筛余或比表面积作为粉磨过程例行控制的依据，对水泥的粒度分布较少关注，80筛余或比表面积与颗粒分布均没有很好的相关关系。

经验表明，在粉磨设备及其运转参数没有明显改变时，32筛余或45筛余筛余能够很好的挂帅颗粒分布。

使用32筛余或45筛余为粉磨过程例行控制的依据，在粉磨设备及其运转参数稍改变时，可以通过简单的调节，比如选粉机的转数（风量），使32筛余或45筛余还保持在控制目标之内，因此，使用32筛余或45筛余可作为粉磨过程例行控制的依据，但若粉磨设备及其运转参数发生明显改变时则不能很好地反映粒度分布。

使用RRB公式可以很好地对水泥颗粒分布进行拟合，控制RRB公式中的两个参数；特征粒径和均匀性系数（n）即可达珐控制粒度分布的目的。

如测定15чm、20чm、45чm、63чm筛余，可通过回归分析求得特征粒径和粒度分布。

有一种比较简便的方法可以大致判断粒度分布是否正常，如果使用32筛余或45筛余作为粉磨过程例行控制的依据，并且32筛余或45筛余处于正常控制范围，可以增加测定另一个63чm的筛余，将测得的筛余与以往粒度分布正常的数据进行比较，如果增加测定的筛余数据与以往粒度分布正常的数据具有明显区别，则提示粒度分布可能具有明显变化。

3、优化水泥颗粒级配的技术途径由以上分析可知，水泥颗粒的级配应从两方面改善：一是＜3чm颗粒既要满足最佳性能给配的要求，又要尽量满足Fuller曲线紧密堆积的要求；二是要减少＞60чm的颗粒。

减少＞60чm颗粒的方法要主有降低人磨粒度、改造磨机内部结构、调整磨内研磨体级配、采用新型选粉机和对老式选粉机进行改造等。

熟料与易磨性好的混合材共同粉磨。

在熟料中加入一铁磨性好的混合材如石灰石、粉煤灰等黄同粉磨。

由于这些混合材易磨性好，因此在水泥颗粒中，混合材粒径比熟料的小。

可以期望，共同粉磨工艺中的石灰石或粉煤灰应该能提供更多的颗粒，从而优化水泥的颗粒级配。

难磨的混合材与熟料分别粉磨再混合。

对比熟料难磨的混合材宜采用分别粉高枕而卧然后混合的方法。

例如矿渣的粉磨功指数为23kwh/h，比熟料的16.4 kwh/h高。

若用共同粉磨的方法，矿渣的粒径比熟料的粗。

共同粉磨时，水泥的比表面积为350㎡/㎏～280㎡/㎏，因此分别粉磨，再与熟料共同粉磨，但效果不如分别粉磨好。

在预拌混凝土时加入磨细矿物掺合料改善胶凝材料（或水泥）的颗粒级配。

在预拌混凝土生产中已广泛采用掺矿物掺合料的技术，主要是为了节约水泥、降低成本和提高混凝土的耐久性。

但对掺矿物掺合料改善水泥颗粒级配、减少混凝土拌合物单方用水量和提高和易性的认识还不足。

要改善水泥的线杨，矿物掺合料的粒径必须比水泥的粒径小，最好为水泥粒径的0.414倍或更小。

就目前所常用的矿物掺合料来看，矿渣粉的比表面积最好在450㎡/㎏或45чm筛余＜12%。

否则不易达到改善水泥颗粒级配的目的。

4、合理使用助磨剂在粉磨过程中，加量的外加剂，以消除细粉黏附和聚集现象，加快物料的粉磨速度，提高粉磨效率，还能提高3чm～30чm含量10%～20%，有利于实现球磨机优质、节能、高产。

这类外加剂统称为“助磨剂”。

使用助高枕而卧剂在大多数情况下能提高磨机产量，特别是水泥需要细磨的情况下更显重要。

在国外助磨剂的应用十分普遍，95%的水泥磨机都使用助磨剂。

在办内有些水泥厂，以前也使用过助磨剂，如：三乙醇胺、乙二醇、丙二醇、石油酸钠皂等一类化工厂下脚料，但由于来源短缺、价格增涨，渐渐停用。

从外加剂作用机理看，我们可以把助磨剂分为两类：工艺型助磨剂和功能型助磨剂。

工艺型助磨剂是降低物料表面能、减弱分子引力所产生的聚合作用、帮助外力作功时颗粒裂纹的加速扩展，从而提高粉磨效率和产品的比表面积，实现球磨机优质、节能、高产；功能型助磨剂则是利用化学物质特有的功能，激发材料活性、提高水泥强度、缩短时间等实现磨机高产。

因上经，后者含有一部分碱性物质。

在建筑施工中，如果再使用混凝土外加剂，容易产生不兼容现象，造成水泥制品、水泥构件质量下降，特别在钢锈蚀、混凝土开裂等方面，危害较为严重。