水泥顆粒是一種人工粒體，水泥的群體顆粒具有高比表面積（單位質(zhì)量物質(zhì)的二相界面面積）與多分散性（某一樣品中每一顆粒都不盡相同）的兩大特征。 

　　水泥的粉體狀態(tài)的一般表達(dá)：磨細(xì)程度（細(xì)度和比表面積）、顆粒分布和顆粒形貌。

　　1、水泥細(xì)度 

　　水泥的粒度就是水泥的細(xì)度。水泥細(xì)度直接影響著水泥的凝結(jié)、水化、硬化和強(qiáng)度等一系列物理性能。

　　我國水泥標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定水泥產(chǎn)品的細(xì)度80μm方孔篩篩余不得超過10%?？刂萍?xì)度的方法簡單易行，在一定的粉磨工藝條件下，水泥強(qiáng)度與其細(xì)度有著一定關(guān)系。水泥的篩余量越小表示水泥越細(xì)，強(qiáng)度越高。但用這一方法進(jìn)行水泥質(zhì)量控制還存在較多問題：
　　⑴當(dāng)水泥磨得很細(xì)時(shí)，如80μm方孔篩篩余小于1%，控制意義就不大了。國外水泥普遍磨得很細(xì)，所以在國外水泥標(biāo)準(zhǔn)中幾乎全部取消了這一指標(biāo)。
　?、飘?dāng)粉磨工藝發(fā)生變化時(shí)，細(xì)度值也隨之變化。如開流磨篩余值偏大，圈流磨篩余值偏小，有時(shí)很難根據(jù)細(xì)度來控制水泥強(qiáng)度。
　?、羌?xì)度值是指0.08mm篩的篩余量，即水泥中≥80μm顆粒含量（%）。眾所周知，≥64μm的水泥顆粒的水化活性已很低了，所以用≥80μm顆粒含量多少進(jìn)行水泥質(zhì)量控制還不能全面反映水泥的真實(shí)活性。

　　2、水泥的平均粒度

　　在水泥粉磨過程中，不是均勻的單顆粒，而是包含不同粒徑的顆粒體—粒群，所以在評述水泥細(xì)度時(shí)若只用篩余這一簡單的表示方法，差不多有90%多的水泥顆粒都通過篩孔成了篩下物，然而這些篩下物的顆粒大小并不清楚，故篩余量相同時(shí)比表面積也會(huì)出現(xiàn)很懸殊的現(xiàn)象。平均粒度有幾種表示法，如算術(shù)平均直徑、幾何平均直徑、調(diào)和平均直徑等。

　　水泥顆粒的平均粒度是表征水泥顆粒體系的重要幾何參數(shù)，但所能提供的粒度特性信息則非常有限，因?yàn)閮蓚€(gè)平均粒度相同的粒群，完全可能有不一樣的粒度組成（顆粒級配）。

　　3、水泥比表面積

　　國外水泥標(biāo)準(zhǔn)大多規(guī)定比表面積指標(biāo)，一般都采用勃氏比表面積儀測定水泥比表面積，我國的硅酸鹽水泥和熟料的國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定已與國外標(biāo)準(zhǔn)一致。水泥比表面積與水泥性能已存在著較好的關(guān)系。但用比表面積控制水泥質(zhì)量時(shí)，主要還有下述兩方面的不足：

　　⑴比表面積對水泥中細(xì)顆粒含量的多少反映很敏感，有時(shí)比表面積并不很高，但由于水泥顆粒級配合理，水泥強(qiáng)度卻很高。

　　⑵摻有混合材料的水泥比表面積不能真實(shí)反映水泥的總外表面積，如摻有火山灰質(zhì)混合材料，水泥比表面積往往會(huì)產(chǎn)生偏高現(xiàn)象。

　　4、水泥的顆粒級配（粒度分布）

　　眾所周知，即使篩分細(xì)度相同或比表面積相近，水泥的性能有時(shí)也會(huì)表現(xiàn)出較大的差異，其原因是粒度分布可能不同（顆粒形狀的因素也很重要），因此研究水泥粒度的表征、探索與水泥強(qiáng)度更精確的定量關(guān)系，有著非常重要的意義。 

　　國內(nèi)外長期試驗(yàn)研究證明，水泥顆粒級配是水泥性能的決定因素，目前比較公認(rèn)的水泥最佳顆粒級配為：3-32μm顆粒對強(qiáng)度的增長起主要作用，其粒度分布是連續(xù)的，總量應(yīng)不低于65%；16-24μm的顆粒對水泥性能尤為重要，含量愈多愈好；小于3μm的細(xì)顆粒，易結(jié)團(tuán)，不要超過10%；大于64μm的顆?；钚院苄?，最好沒有。

　　此外，水泥粒度分布（顆粒級配）不當(dāng)還會(huì)影響水泥水化時(shí)的需水量（和易性），若為了達(dá)到水泥砂漿的標(biāo)準(zhǔn)稠度而提高了用水量，則最終會(huì)降低硬化后的水泥或混凝土的強(qiáng)度。因此掌握水泥顆粒級配的指標(biāo)是很重要的。表示水泥粒度分布即顆粒級配的方法有列表法、作圖法、矩陣法和函數(shù)法。

　　20世紀(jì)90年代，人們開始研究水泥顆粒形貌對水泥性能的影響。水泥顆粒如果放在電子顯微鏡下觀察，它的形貌并不是圓的，猶如破碎堆積的石灰石，有棱角小的，有棱角大的，有片狀的，有針狀的。水泥顆粒的形貌與粉磨工藝有關(guān)。水泥顆粒形貌通常用圓度系數(shù)(f)表示，圓形顆粒的圓度系數(shù)等于1，其它形狀則都小于1。國外水泥的圓度系數(shù)，大多在0.67左右。中國建材科學(xué)研究院測定的我國部分大、中型水泥企業(yè)水泥的圓度系數(shù)平均值為0.63，波動(dòng)在0.51-0.73之間。同時(shí)在對水泥顆粒形貌的研究中還發(fā)現(xiàn)：水泥磨機(jī)的研磨能力愈強(qiáng)，f值愈大；高細(xì)磨水泥f最大；帶輥壓機(jī)預(yù)粉碎的磨機(jī)磨制的水泥f值也較大。

　　試驗(yàn)研究表明，將水泥顆粒的圓度系數(shù)由0.67提高到0.85時(shí)，水泥砂漿28d抗壓強(qiáng)度可提高20-30%。 實(shí)施ISO強(qiáng)度方法后，水泥細(xì)度的提高是在大多數(shù)企業(yè)粉磨工藝比較落后和采用80μm方孔篩篩余控制細(xì)度的條件下取得的，其顆粒組成多數(shù)處于不合理的狀態(tài)。

　　水泥的合理顆粒組成是指該組成能最大限度地發(fā)揮水泥熟料的膠凝性和具有最緊密的體積堆積密度。熟料膠凝性與顆粒的水化速度和水化程度有關(guān)，而堆積密度則由顆粒大小含量比例所決定。采用45μm篩余可以使企業(yè)了解水泥中有效顆粒的含量，而使用比表面積可以及時(shí)掌握與水泥需水性等密切相關(guān)的微細(xì)顆粒的含量。二者相結(jié)合進(jìn)行粉磨工藝參數(shù)控制，將使水泥性能達(dá)到最優(yōu)化。1 ＞45μm的熟料顆粒全水化時(shí)間很長，對水泥強(qiáng)度貢獻(xiàn)很小熟料與水作用生成的水化產(chǎn)物是水泥產(chǎn)生膠凝性的根本原因。水泥顆粒的水化程度決定水泥膠凝性的發(fā)揮。熟料的水化程度與礦物種類和顆粒大小有關(guān)。根據(jù)研究，硅酸鹽水泥的水化深度與時(shí)間的關(guān)系可用下式表達(dá)：

　　X=2t0.25
　　式中：X-水化深度，μm；
　　　　　t-水化時(shí)間，d 。

　　20μm的顆粒全部水化需要1年多的時(shí)間，而2μm的顆粒全水化只需1.5h，45μm顆粒28d大約水化了50%，＞45μm的顆粒對水泥性能的貢獻(xiàn)也就更小了。

　　目前比較公認(rèn)的水泥最佳性能的顆粒級配為：3-32μm顆?？偭坎荒艿陀?5%，<3μm細(xì)顆粒不要超過10%，＞65μm顆粒最好為0，<1μm的顆粒最好沒有。因?yàn)?-32μm顆粒對強(qiáng)度增長起主要作用，特別是16-24μm顆粒對水泥性能尤為重要，含量越多越好；<3μm的細(xì)顆粒容易結(jié)團(tuán)，<1μm的小顆粒在加水?dāng)嚢柚泻芸炀退?，對混凝土?qiáng)度作用很小，且影響水泥與外加劑的適應(yīng)性，易影響水泥性能而導(dǎo)致混凝土開裂，嚴(yán)重影響混凝土的耐久性；＞65μm的顆粒水化很慢，對28d強(qiáng)度貢獻(xiàn)很小。

　　2、比表面積數(shù)值主要反映5μm以下的顆粒含量

　　把1個(gè)直徑為80μm假定為球形的水泥顆粒的表面積當(dāng)作1，然后將其變成直徑分別為45、30、20μm、……的顆粒，其總體積不變，但相應(yīng)的表面積卻發(fā)生了很大的變化。 1個(gè)80μm的顆粒全部變成5μm時(shí)，已變成4096顆，表面積也增加至80μm時(shí)的16倍。因此水泥比表面積的變化主要與5μm以下的顆粒含量有關(guān)。3 用45μm篩余和比表面積控制細(xì)度操作簡便、控制有效、無需大量試驗(yàn)投資

　　以球形顆粒推算出來的，與水泥顆粒的實(shí)際情況有差別，但可以看出，在固定的工藝條件下，使水泥的45μm篩余量和比表面積控制在一個(gè)合理的水平上時(shí)，可限制3μm以下和45μm以上的顆粒，以此獲得良好的水泥性能和較低的生產(chǎn)成本。這種細(xì)度控制方法與其它方法相比，具有操作簡便、控制有效的優(yōu)點(diǎn)。只要取樣進(jìn)行篩析試驗(yàn)和比表面積測定，就可以為磨機(jī)的操作提供依據(jù)。

　　水泥粉磨系統(tǒng)提高產(chǎn)量、降低電耗歷來是人們關(guān)注的焦點(diǎn)，尤其是ISO標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施后，對于多數(shù)水泥企業(yè)來說，都感到既要使產(chǎn)品適應(yīng)新標(biāo)準(zhǔn)的質(zhì)量要求，又不影響磨機(jī)產(chǎn)量、增加生產(chǎn)成本，對水泥粉磨系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造無疑是首選措施。

　　1、粉磨工藝改造的原則

　　以往進(jìn)行粉磨工藝的研究主要注重提高磨機(jī)產(chǎn)量和降低粉磨電耗。事實(shí)上，粉磨工藝對產(chǎn)品的質(zhì)量有著很大影響，因此今后在研究和進(jìn)行粉磨工藝改造時(shí)，應(yīng)全面考慮產(chǎn)量、質(zhì)量和能耗的關(guān)系。

　?、殴?jié)能原則

　　由于傳統(tǒng)的球磨機(jī)粉磨工藝能源利用率太低，水泥生產(chǎn)中70%的電耗都用于生料和水泥的粉磨，因此節(jié)能是改造粉磨工藝的基本任務(wù)。

　?、聘弋a(chǎn)原則

　　提高粉磨設(shè)備的產(chǎn)量是改造和完善粉磨工藝的基本目標(biāo)。

　　⑶優(yōu)質(zhì)原則

　　產(chǎn)品不僅達(dá)到一定細(xì)度和比表面積，并有合理的顆粒級配和盡可能高比例的球形顆粒，是改造和完善粉磨工藝的重要任務(wù)。

　　2、采用預(yù)粉碎技術(shù) 

　　預(yù)粉碎是球磨機(jī)粉磨系統(tǒng)大幅度提高產(chǎn)量的主要措施，按粉碎理論可分為預(yù)破碎和預(yù)粉磨。

　　2.1 預(yù)破碎 

　　預(yù)破碎一般是指在球磨機(jī)前設(shè)置一臺細(xì)碎機(jī)，使入磨粒度降低，將原來球磨機(jī)粗磨倉坦負(fù)的部分粗碎任務(wù)交由效率較高的細(xì)碎機(jī)來完成，即所謂的“多破少磨”。國內(nèi)采用水泥磨前加細(xì)碎機(jī)的措施已有數(shù)十年歷史，但受設(shè)備材質(zhì)的局限，該技術(shù)一直未能得到大量使用。當(dāng)前有些機(jī)械廠推出了新一代細(xì)碎機(jī)，使用壽命有一定提高，但關(guān)鍵部件磨損的問題仍沒有根本改善。

　　出庫物料的除鐵問題必須重視，往往是鐵塊或其它金屬雜質(zhì)對細(xì)碎機(jī)造成致命的傷害。增設(shè)預(yù)破碎后，球磨機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)也要進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，尤其是一倉應(yīng)以提高研磨能力為目標(biāo)。有的廠曾嘗試過提高磨機(jī)轉(zhuǎn)速來提高產(chǎn)量，但效果不好。從理論上分析，加預(yù)破碎后入磨物料粒度降低，一倉的破碎作用與研磨作用已退居次要地位。磨速提高，研磨體提升高度增加，破碎能力增大而研磨能力降低，這顯然不符合要求。

　　采用預(yù)破碎系統(tǒng)進(jìn)行提高磨機(jī)產(chǎn)量的改造，低投資是其最大優(yōu)勢，它主要適合于磨機(jī)輔助設(shè)備和輸送設(shè)備富裕能力有限，以及大幅度升級成本效益不合理的廠家。

　　2.2 預(yù)粉磨    

　　預(yù)粉磨是指球磨機(jī)前增設(shè)一臺粉磨設(shè)備，使原有的粉磨系統(tǒng)大幅度增產(chǎn)的措施。

　　用于預(yù)粉磨的設(shè)備主要有短球磨、輥磨、輥壓機(jī)、筒輥磨等。上述四種預(yù)粉磨設(shè)備的能量利用率由低到高依次為短球磨、輥磨、筒輥磨、輥壓機(jī)。

　　采用球磨機(jī)作為預(yù)粉磨設(shè)備，建議采用半終粉磨流程，即預(yù)粉磨球磨機(jī)與選粉機(jī)組成閉路系統(tǒng)，使進(jìn)入后續(xù)球磨機(jī)的物料粒度更加均勻，一般<2mm的占90%左右，最大粒度控制在<5mm，可縮短物料在磨內(nèi)的停留時(shí)間，避免出現(xiàn)“飽磨”現(xiàn)象。球磨機(jī)預(yù)粉磨工藝提高產(chǎn)量的幅度可達(dá)50%以上，不過節(jié)能效果較差，對于有閑置設(shè)備的廠家較為適宜。

　　對于采用輥磨、輥壓機(jī)、筒輥磨作預(yù)粉磨設(shè)備，由于投資大，工藝相對復(fù)雜，一般在立窯水泥企業(yè)很少采用。

　　3、開流磨的技術(shù)改造

　　開流高細(xì)、高產(chǎn)磨技術(shù)主要用于水泥粉磨。對原有磨機(jī)進(jìn)行改造時(shí)，應(yīng)具備以下工況條件：
　?、拍C(jī)直徑可大可小，即Φ1.5-3.8m均可，但磨機(jī)的長徑比至少要＞2.5；
　　⑵入磨物料綜合水分<2%；
　?、侨肽ノ锪狭６取⒀心ンw裝載量、磨機(jī)運(yùn)行等正常穩(wěn)定；
　?、饶C(jī)通風(fēng)良好，收塵與計(jì)量設(shè)備完好。

　　3.1 開流磨技術(shù)改造的主要內(nèi)容

　?、乓r板  

　　經(jīng)過長期生產(chǎn)實(shí)踐的檢驗(yàn)，目前仍在使用的球磨機(jī)筒體襯板主要有11種形式。國外公司推出的襯板有逐漸統(tǒng)一的趨勢。一倉一般采用提升襯板即所謂的階梯襯板，二倉則采用分級襯板。但這種分級襯板不是國內(nèi)常見的錐形分級襯板或平襯板加錐形分級襯板，而是兩種甚至三種襯板的組合或復(fù)合體。經(jīng)過優(yōu)化組合或復(fù)合，一種襯板可發(fā)揮不同形式襯板的優(yōu)勢，從而保證了最大限度地將能量輸入裝球區(qū)，并盡量消除磨內(nèi)死區(qū)。建議有關(guān)單位加大研究力度，為水泥廠提供性能更優(yōu)越的襯板。在目前開流磨進(jìn)行技術(shù)改造時(shí)，段倉一般都安裝活化襯板，有效地消除了“滯留帶”，激發(fā)和強(qiáng)化了研磨體的運(yùn)動(dòng)。

　?、聘魝}板  

　　對于隔倉裝置的改進(jìn)，國內(nèi)企業(yè)仍關(guān)注于篦板的耐磨、耐沖擊及防堵等方面，而對于隔倉裝置對磨內(nèi)料、氣流的影響和控制作用重視不夠。以Φ2.2m球磨機(jī)為例，隔倉板有效通風(fēng)面積為0.38m2，中心件面積0.33m2，中心件有效通風(fēng)面積0.03m2，可見僅中心件的面積就相當(dāng)于隔倉裝置有效通風(fēng)面積的87%，同時(shí)也表明此形式的中心件有效通風(fēng)面積是相當(dāng)小的。通過分析比較，加大中心件通風(fēng)面積對于加大整個(gè)隔倉裝置通風(fēng)面積的影響最大，也是最可行的方案。因?yàn)闊o論加大篦板孔尺寸或增加開孔數(shù)量，都將對篦板強(qiáng)度及其對料球的控制作用產(chǎn)生較大影響。此外，改造老式中心件的另一個(gè)目的在于通過它來實(shí)現(xiàn)對物料流速的控制，從而方便靈活地調(diào)節(jié)磨內(nèi)各倉中的料球比，控制物料磨內(nèi)停留時(shí)間。

　　開流磨進(jìn)行技術(shù)改造時(shí)，尾倉更換帶內(nèi)篩分裝置的隔倉板，嚴(yán)格控制進(jìn)入尾倉的小顆粒，使前倉的鋼球和尾倉的小段各自最大限度地發(fā)揮破碎和研磨作用。

　?、茄心ンw

　　研磨體尺寸基于粉磨能力和喂料粒度，比較通用的是“兩頭小，中間大”的級配方案。因?yàn)楦鲝S實(shí)際情況不同，磨內(nèi)研磨體和物料運(yùn)動(dòng)情況極為復(fù)雜，以及物料性能的差異，很難找出普遍不平適用的規(guī)律，長期在實(shí)踐中摸索才是獲得合適級配的有效途徑。穩(wěn)定的粉磨工藝條件在很大程度上取決于研磨體的材質(zhì)。由于磨損消耗，研磨體的級配在磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中是不斷變化的，不同尺寸研磨體的磨損規(guī)律也不同。補(bǔ)球（段）只能保持裝載量相對平衡，不能保持級配始終如一。如果研磨體的硬度和耐磨性能差，在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中易發(fā)生變形和碎裂，不但影響粉磨效率，碎塊還會(huì)堵塞篦板孔，使隔倉裝置排料困難，磨內(nèi)運(yùn)行狀況惡化，因此，提高研磨體的質(zhì)量才是磨機(jī)長期穩(wěn)定工作的有力保證，否則，再合理的級配方案也是難于始終能達(dá)到預(yù)期效果的。從經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，研磨體損耗大，不僅影響粉磨能力，頻繁的停機(jī)補(bǔ)球?qū)е孪到y(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)率低和工況不穩(wěn)定，還會(huì)直接造成粉磨成本提高。國內(nèi)粉磨1t水泥，普通鋼球的損耗最大達(dá)1000g/t，補(bǔ)球周期多為半個(gè)月；耐磨球如軸承鋼球、高鉻球、低合金球等，可將損耗降至30-40g/t，僅為普通鋼球的1/25-1/30，補(bǔ)球周期可延長至半年以上；普通鋼球4000元/t，耐磨球7000-8000元/t，使用耐磨球雖說一次性投資較高，但其優(yōu)異的性能可大大減輕清倉補(bǔ)球的工作強(qiáng)度，提高磨機(jī)粉磨能力，顯著降低粉磨成本，進(jìn)而帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

　　在目前開流磨進(jìn)行技術(shù)改造時(shí)，采用微型研磨體以強(qiáng)化尾倉的研磨能力。直徑8-12mm的小段，單位質(zhì)量的個(gè)數(shù)是普通鋼段的20倍，總表面積是普通鋼段的2.5倍。研磨效率與研磨體的表面積的0.5-0.7次方成正比。小段的應(yīng)用起到了提高產(chǎn)量、增加產(chǎn)品比表面積、適當(dāng)改善微粉顆粒組成的至關(guān)重要的作用。

　?、攘隙畏蛛x裝置  對于微型研磨體，有必要設(shè)計(jì)一個(gè)讓細(xì)粉順利出磨，但微型研磨體不致跑出磨外的出料篦板裝置。

　?、珊侠淼墓に噮?shù)設(shè)置  

　　改造后的高細(xì)高產(chǎn)磨，其工藝參數(shù)應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)的水泥品種、熟料的易磨性、混合材的品種和摻加比例、磨機(jī)規(guī)格等來設(shè)計(jì)磨機(jī)的倉位、研磨體的級配和確定細(xì)度的控制。

　　3.2 開流磨技術(shù)改造后的技術(shù)指標(biāo)    
　　⑴增產(chǎn)20-35%，節(jié)電17-25%；    
　?、扑啾缺砻娣e可達(dá)300-350m2/kg；
　?、茄心ンw消耗可降低25%以上。

　　3.3 微型研磨體消除了在高細(xì)粉磨時(shí)的“惡性粉磨現(xiàn)象”

　?、拧皭盒苑勰ガF(xiàn)象”的形成

　　在開流水泥磨中粉磨時(shí),在磨倉內(nèi)的料球(段)率(物料占研磨體的百分率)隨著臺時(shí)產(chǎn)量降低而下降。粉磨比表面積越高，臺時(shí)產(chǎn)量就越低，其間料球(段)率就越低，即磨倉內(nèi)的存料越少，研磨體的能力顯得越大。于是球與球、段與段、球與襯板之間，在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，碰撞狀態(tài)越是劇烈。

　　如果硅酸鹽水泥磨至320m2/kg以上比表面積時(shí)，水泥粉體里就有類似于小的魚鱗片狀體出現(xiàn)。若進(jìn)一步提高至350-400m2/kg比表面積時(shí)，臺時(shí)產(chǎn)量較大幅度地下降，水泥中的似魚鱗片狀體增大增多，阻礙水泥細(xì)度的發(fā)展和比表面積的增長，磨內(nèi)溫度急劇升高。若磨至400-500m2/kg時(shí)，即使在磨體淋水條件下，出磨水泥溫度仍可高達(dá)200℃以上，石膏脫水為30-50%。水泥的流動(dòng)性能和顆粒大小的分級性能顯著減弱，流速減慢，使物料在磨內(nèi)停留時(shí)間過長，在單位時(shí)間內(nèi)粉磨沖擊次數(shù)成倍地增多，因此水泥微小顆粒在過長時(shí)間內(nèi)，在強(qiáng)大的研磨體的機(jī)械外力沖擊下，反復(fù)粉磨、壓縮，引起水泥結(jié)團(tuán)、集聚、速凝及在磨內(nèi)出現(xiàn)水泥包裹球、段和粘糊襯板、篦板等＂惡性粉磨現(xiàn)象＂。

　?、莆⑿脱心ンw可有效消除“惡性粉磨現(xiàn)象”

　　我國高細(xì)、高產(chǎn)磨的發(fā)明人-已故水泥粉磨專家、合肥水泥研究設(shè)計(jì)院蔣永燦教授在研究開流高細(xì)磨時(shí)，在粉磨比表面積高達(dá)400-500m2/kg的硅酸鹽水泥時(shí)，磨內(nèi)也沒有出現(xiàn)＂惡性粉磨現(xiàn)象＂。其段倉的最佳參數(shù)：料段率為12%，填充率23%，微型段的平均尺寸12mm，粉磨情況正常良好。

　　與普通開流磨不同的是因?yàn)槠胀ㄩ_流磨僅僅使用了大尺寸的研磨體，大多為Φ18X22mm、Φ20X25mm、Φ25X30mm，它們的單個(gè)重量與微型段相比要高出10-20倍，甚至30倍。

　　3.4 圈流磨的技術(shù)改造

　　隨著磨機(jī)規(guī)格的增大和現(xiàn)有磨機(jī)對節(jié)能、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的迫切要求，采用圈流粉磨是水泥粉磨工藝的必然趨勢。

　　4.1 選粉機(jī)

　　圈流粉磨的必要設(shè)備是選粉機(jī)。選粉機(jī)的功能是通過將出磨料中達(dá)到一定粒徑的顆粒及時(shí)選出，減少磨內(nèi)過粉磨量，從而提高磨機(jī)粉磨系統(tǒng)效率。但選粉機(jī)本身并不產(chǎn)生細(xì)粉，選粉機(jī)的選用和改造應(yīng)與磨機(jī)的改造結(jié)合起來進(jìn)行。當(dāng)然，一般說來，選粉機(jī)的效率高，系統(tǒng)產(chǎn)量也高。

　　選粉機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)是“分散”、“分級”和“收集”?！胺稚ⅰ笔侵高M(jìn)入選粉機(jī)的物料要盡可能地拋撒開來，物料顆粒之間要形成一定的空間距離。因此，撒料盤的結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)速、撒料空間大小、物料水分及物料流量都直接影響著布料的分散率；“分級”是指物料分散后，在選粉室停留的有限時(shí)間內(nèi)，要充分利用氣流各種形式的分選功能，把物料的粗、細(xì)顆粒盡可能地分開，并送至各自的出口。因此，氣體流量、氣流速度、氣流方式、氣固交匯點(diǎn)和流場分布以及選粉室數(shù)量、結(jié)構(gòu)等對分級效率影響很大；“收集”是捕捉粗粉和細(xì)粉的能力，這與收集方式和收集部件的結(jié)構(gòu)形式有關(guān)。

　　1979年日本小野田公司開發(fā)了O-Sepa選粉機(jī)，它不僅保留了旋風(fēng)選粉機(jī)外循環(huán)的優(yōu)點(diǎn)，而且采用籠型轉(zhuǎn)子平面螺旋氣流選粉原理，從而大幅度提高了選粉效率。以它為代表的籠式選粉機(jī)稱之為高效渦流選粉機(jī)，也被稱為繼離心式選粉機(jī)、旋風(fēng)式選粉機(jī)之后的第三代選粉機(jī)。它的選粉效率一般在80%以上，與離心式或旋風(fēng)式的選粉機(jī)相比，渦流式高效選粉機(jī)可提高磨機(jī)產(chǎn)量15-40%，節(jié)電10-20%，體積小、重量輕、布置靈活，產(chǎn)品可在300-600m2/kg的比表面積內(nèi)任意調(diào)節(jié)，系統(tǒng)負(fù)壓操作，無粉塵污染。 

　　由于O-Sepa選粉機(jī)不帶細(xì)粉收集裝置，需要配備與其處理風(fēng)量相匹配的大規(guī)格的袋收塵器或電除塵器用于收集成品，這無疑較大幅度地增加了系統(tǒng)投資,也使工藝布置復(fù)雜，操作控制困難，在一定程度上限制了它的推廣和應(yīng)用。上世紀(jì)90年代南京化工學(xué)院張少明教授等研究、開發(fā)的轉(zhuǎn)子式旋風(fēng)選粉機(jī)，簡稱為轉(zhuǎn)子式選粉機(jī)。將籠型轉(zhuǎn)子選粉原理嫁接于旋風(fēng)選粉機(jī)而形成的一種實(shí)用于立窯水泥廠的中、小型高效選粉機(jī)。針對“分散”、“分級”和“收集”三個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，它在結(jié)構(gòu)上比旋風(fēng)式選粉機(jī)有了突破性的改進(jìn)。在相同產(chǎn)量的情況下，與高效渦流選粉機(jī)相比效率相當(dāng)，但可降低系統(tǒng)投資20-30%；與旋風(fēng)式及高效離心式選粉機(jī)相比，不但可減少設(shè)備規(guī)格，而且可提高效率20-40%。

　　隨著水泥新標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，各水泥企業(yè)普遍提高產(chǎn)品細(xì)度和比表面積，對水泥磨使用的轉(zhuǎn)子選粉機(jī)提出了更高的要求，因而制造廠商也都在不斷改進(jìn)。如今年三月通過江蘇省級技術(shù)和產(chǎn)品鑒定的江蘇科行公司研制的內(nèi)循環(huán)選粉機(jī)，集德國動(dòng)態(tài)選粉機(jī)懸浮分離、日本O-Sepa選粉機(jī)籠形分離、轉(zhuǎn)子選粉機(jī)旋風(fēng)分離、旁路除塵分離和輔助進(jìn)風(fēng)分離為一體的五級分離的高效選粉機(jī)，其分散、分級及收集機(jī)理非常明確，尤其分級機(jī)理與離心式、旋風(fēng)式包括轉(zhuǎn)子式選粉機(jī)相比有突破性的改變，選粉機(jī)的各環(huán)節(jié)均達(dá)到了相當(dāng)高的水平，因而分級效率高達(dá)85%；從結(jié)構(gòu)上徹底解決了傳統(tǒng)選粉機(jī)的磨損、振動(dòng)、分風(fēng)不勻、水泥早期強(qiáng)度低等缺點(diǎn)；對高產(chǎn)磨、高細(xì)磨、短磨、長磨及高水分物料有較強(qiáng)的適應(yīng)性。是具有明顯優(yōu)勢的分級設(shè)備。

　　4.2開流改圈流粉磨后的工藝調(diào)整：開流改為圈流粉磨后應(yīng)作必要的工藝調(diào)整，主要有：
　?、配撉蚣壟洹Ｒ粋}鋼球平均球徑要適當(dāng)增大。
　?、聘魝}板的篦孔孔隙尺寸應(yīng)適當(dāng)?shù)胤糯螅栽黾游锪显谀?nèi)的流動(dòng)速度。
　?、羌哟竽ヮ^中空軸的喂料絞刀，以增加喂料量。
　　⑷細(xì)度控制，生料磨可適當(dāng)放寬，80μｍ孔篩余可控制在10%以下。水泥磨細(xì)度要提高，比原開流粉磨時(shí)要細(xì)2-3%左右，以確保水泥的強(qiáng)度。

　　4.3 提高圈流磨水泥的比表面積

　　水泥成品的比表面積與其物理力學(xué)強(qiáng)度之間具有良好的相關(guān)性，某種意義上說，提高水泥的比表面積，增大其磨細(xì)程度是提高水泥強(qiáng)度的有效途徑之一。由于圈流粉磨工藝的特殊性及選粉機(jī)自身的分級精度，研磨體級配等方面的原因，其成品比表面積一般都不很高，制約了水化活性的發(fā)揮。實(shí)際生產(chǎn)過程中，可采取以下技術(shù)措施，將水泥比表面積提高至350m2/kg以上。

　?、欧e極采用磨前物料預(yù)處理技術(shù)，嚴(yán)格控制入磨物料最大粒度小于5mm，減輕磨機(jī)一倉負(fù)擔(dān)，適當(dāng)縮短一倉長度。延長二倉長度。

　?、聘鶕?jù)入磨物料粒度優(yōu)化研磨體級配，縮小研磨體平均尺寸，增加研磨體與物料的接觸面積，創(chuàng)造更多的微粉。

　　⑶磨機(jī)一倉填充率應(yīng)低于二倉2～3%，并在二倉內(nèi)對襯板實(shí)施活化排列，如使用分級襯板等，對研磨體進(jìn)行“激活”，充分發(fā)揮研磨體的細(xì)度作用。 

　?、冗m當(dāng)降低粉磨系統(tǒng)循環(huán)負(fù)荷，宜控制≤150%。同時(shí)還可適當(dāng)降低選粉機(jī)的循環(huán)風(fēng)量，使其能夠?qū)⒏?xì)的成品分選出來。

　?、刹扇?qiáng)力通風(fēng)除塵措施，磨內(nèi)風(fēng)速宜控制1.0～1.5m/s。借鑒圈流粉磨工藝特點(diǎn)，近年已開始研究用開流高細(xì)高產(chǎn)磨和高效選粉機(jī)組成新型的圈流粉磨系統(tǒng)，經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐表明，效果十分顯著，其增產(chǎn)節(jié)能可比開流粉磨系統(tǒng)和普通圈流粉磨系統(tǒng)提高30-80%，為水泥廠的粉磨增產(chǎn)節(jié)能提供了新的技術(shù)途徑。由于許多圈流水泥磨使用的是老式的選粉系統(tǒng)，生產(chǎn)出的水泥比表面積偏低，水泥微粉量少，早期強(qiáng)度不足。另因磨機(jī)的倉長比不合理，加之隔倉板和出料篦板篦縫大，破碎倉未能細(xì)碎的物料涌入研磨倉，致使研磨倉研磨能力不足，磨尾吐渣嚴(yán)重，既污染了環(huán)境，又增加了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，而且水泥產(chǎn)量還低。為此合肥水泥研究設(shè)計(jì)院已利用高產(chǎn)高細(xì)磨技術(shù)對現(xiàn)有圈流水泥磨進(jìn)行技術(shù)改造。圈流磨內(nèi)的物料流量大，而且隨著物料的波動(dòng)而波動(dòng)。因此要求在破碎倉與研磨倉之間的篩分裝置必須適應(yīng)這一工況，既要控制粒度，又要保證流量。在確定篩分方案時(shí)，圍繞提高水泥比表面積和產(chǎn)量的目標(biāo)，適當(dāng)調(diào)整倉位、優(yōu)化研磨體級配和填充率，同時(shí)采用特殊的出料裝置。根據(jù)通過篩分裝置的物料粒度已得到有效控制的情況，在研磨倉內(nèi)主要使用微型研磨體，強(qiáng)化研磨能力，以增加水泥中的微粉量及提高出磨細(xì)度合格率。經(jīng)改造后一般能使5-25μm的微粉量增加10-15%，水泥三天抗壓強(qiáng)度提高3.9MPa，水泥比表面積增加20m2/kg，磨機(jī)產(chǎn)量提高10-15%。

　　1、老式磨機(jī)存在的缺陷

　　1.采用滑動(dòng)軸承：摩擦系數(shù)大，起動(dòng)困難，運(yùn)行阻力大，運(yùn)行過程中主軸承產(chǎn)生大量的摩擦熱，缺油短水易產(chǎn)生事故，導(dǎo)致磨機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)率低，維修量大，操作人員多。

　　2.電耗高：老式磨機(jī)滑動(dòng)軸承的摩擦系數(shù)在0.04—0.08，主軸承能耗占裝機(jī)容量的11—15%，磨內(nèi)研磨結(jié)構(gòu)的影響，粉磨效率低，水泥噸電耗在25—30KWh，生料在14—18KWh。

　　3.耗油高：滑動(dòng)軸承潤滑油在軸瓦與中空軸的正壓力和高溫的影響下易產(chǎn)生劣變，潤滑油消耗高，有些磨機(jī)密封不良油耗會(huì)進(jìn)一步加大，老式2.2m磨機(jī)年耗油在1—2噸。大型磨機(jī)需配套潤滑站，投資增加，運(yùn)行中產(chǎn)生費(fèi)用，設(shè)備安全運(yùn)行受其影響大，需經(jīng)常維護(hù)維修。稀油產(chǎn)生的油漬還會(huì)影響文明生產(chǎn)。

　　4.產(chǎn)量低：滑動(dòng)軸承摩擦系數(shù)大，磨機(jī)起動(dòng)困難，起動(dòng)電流高，致使多數(shù)磨機(jī)達(dá)不到額定裝載量；受落后的粉磨工藝的影響，其磨機(jī)內(nèi)部研磨結(jié)構(gòu)技術(shù)落后，研磨效率低；不合理的研磨體的級配，這些都會(huì)導(dǎo)致磨機(jī)產(chǎn)量低。水泥廠常用的Ф2.2x7m和Ф2.4x13m水泥磨閉路產(chǎn)量多為10--13t/h和28—30t/h，現(xiàn)代磨機(jī)已達(dá)18—22t/h和32—36t/h。

　　5.安裝維修困難：巴氏合金瓦安裝時(shí)需要長時(shí)間的刮研、磨合，維修量大。

　　6.磨內(nèi)研磨結(jié)構(gòu)落后：老式磨機(jī)多數(shù)采用階梯襯板、有些采用環(huán)溝襯板和雙曲面；隔倉板也多采用單隔倉，二倉也不設(shè)置活化裝置，倉尾也沒有排料控置裝置，這些大大影響了磨機(jī)的研磨效率。

　　2、老式磨機(jī)改造

　　1.主軸承改造
　　2.磨內(nèi)改造：襯板、隔倉板、料球平衡裝置。
　　3.磨機(jī)工藝改造：根據(jù)物料特性重新確定倉長比，調(diào)整研磨體級配和物料流速，磨前預(yù)粉碎技術(shù)。
　　4.擴(kuò)徑改造：對Φ1.83m、Φ2.2m、Φ2.4m的短磨的筒體加粗，前題是主軸承改造，原電機(jī)、減速機(jī)、大小齒輪、基礎(chǔ)不變，產(chǎn)量可增加25%以上。
　　5.加長改造：將筒體較短的水泥磨加長，以適應(yīng)水泥新標(biāo)準(zhǔn)，提高產(chǎn)量。
　　6.提速改造：老式磨機(jī)轉(zhuǎn)速較低，大部分研磨體沒處于最佳工作狀態(tài)，提速后增加了研磨次數(shù)，增加了動(dòng)能。改造方法：主軸承更換為滾動(dòng)軸承，滿足功率需求后改變減速機(jī)的速比。

　　1、球與段的研磨功能差異

　　磨機(jī)各倉實(shí)際上都具有破碎及研磨功能，只是主次及程度不同而已。細(xì)磨倉的主要功能是研磨，而小鋼球與小鋼段的研磨能力是不同的。物料填充在研磨介質(zhì)之間，研磨效率的高低主要取決于研磨介質(zhì)與物料之間的接觸表面積。若接觸表面積大，則研磨機(jī)會(huì)多，單位時(shí)間內(nèi)的成品生成率就高。等質(zhì)量的球與段相比，由于段的線接觸方式，從而明顯比球具有更高的接觸表面積。對于單倉而言，同樣的研磨體裝載量和同樣的喂入細(xì)料量，單位時(shí)間內(nèi)鋼段倉的成品生成量比鋼球倉要高，這是粉磨理論及應(yīng)用實(shí)踐所證明了的。需要指出的是，目前細(xì)磨倉的研磨介質(zhì)尺寸相對物料而言都太大，這里有篦縫寬度限制等原因。丹麥的康必登磨和我國開發(fā)的高細(xì)磨都較好地解決了這一問題，在細(xì)磨倉成功地應(yīng)用了微細(xì)鋼段，顯著地提高了研磨效率。當(dāng)然采用高效能的篩分隔倉板及磨尾回段裝置是成功的關(guān)鍵。因此應(yīng)當(dāng)明確，對于細(xì)磨和超細(xì)磨，段比球的研磨效率要高。

　　2、水泥細(xì)磨倉的研磨體改用小鋼球的原因

　　目前國外水泥磨機(jī)在細(xì)磨倉趨向于使用小鋼球代替鋼段，其原因?yàn)?
　?、攀褂眯′撉虻哪芎谋刃′摱蔚停?nbsp;
　?、苾?yōu)質(zhì)小鋼球的磨耗比鋼段小得多；
　?、切′撉蚰コ龅乃囝w粒形貌呈球形的比鋼段磨出的要多，但使用鋼段可使磨內(nèi)物料流速較快、能防止水泥在磨內(nèi)結(jié)團(tuán)。

　　磨機(jī)的粉磨功能總體上包括破碎與研磨兩個(gè)部分，磨機(jī)工況的最優(yōu)化即是使破碎與研磨能力達(dá)到平衡，從而提高粉磨效率，此時(shí)產(chǎn)量與成品細(xì)度均在較好水平，這也是解決粉磨問題的最基本原則。正確分析不同工況下破碎與研磨能力的匹配情況，才是決定細(xì)磨倉的研磨體采用鋼段還是采用鋼球的判斷依據(jù)。

　　3、細(xì)磨倉選用小鋼球的必要充分條件

　?、湃α鞣勰?

　　開流粉磨，磨機(jī)內(nèi)物料一次性通過，出磨料即為成品，因此對研磨的能力要求較高。圈流粉磨則需保證一定的物料循環(huán)量，無論采用離心或高效選粉機(jī)，磨尾卸料的細(xì)度篩余（80μm）一般控制在30-40%，所以對研磨能力的要求相對低于開流磨。為保證成品細(xì)度，開流磨的細(xì)磨倉一般應(yīng)采用鋼段。圈流磨的細(xì)磨倉可采用小鋼球，一方面可加快物料流速，增加通過量；另一方面入細(xì)磨倉的物料篩余（200μm）要比開流磨高，對保證有一定的小鋼球沖擊有好處。 

　?、祁A(yù)粉碎

　　磨前的預(yù)粉碎有一級或多級和開流或圈流，它決定了入磨物料的粒度。目前高效細(xì)碎機(jī)、輥壓機(jī)等可明顯降低入磨粒度，甚至80%左右的物料在2mm以下，這實(shí)際上已完成了磨機(jī)Ⅰ倉的大部分功能，緩解了磨機(jī)的負(fù)擔(dān)。預(yù)破碎效果好，則Ⅰ倉的長度要縮短，且鋼球的平均球徑可下降。而鋼球的平均球徑的下降則使Ⅰ倉的研磨功能增強(qiáng)，進(jìn)入細(xì)磨倉的物料篩余相對降低，從而細(xì)磨倉的研磨負(fù)擔(dān)減輕。若入料粒度穩(wěn)定在很好的水平上，則開流磨的細(xì)磨倉也可采用小鋼球，既能保證細(xì)度，又提高了產(chǎn)量。相反，若預(yù)粉碎環(huán)節(jié)很差，磨機(jī)Ⅰ倉完全成了破碎倉，則細(xì)磨倉的研磨負(fù)擔(dān)加重，即使圈流磨也不能輕易使用小鋼球。盡管調(diào)節(jié)選粉機(jī)能控制細(xì)度，但可能因研磨能力不足而無形中犧牲了產(chǎn)量。

　?、悄C(jī)長度

　　這主要針對開流磨而言。目前水泥廠使用十幾米開流長磨的為數(shù)不少，一般分三至四倉。磨機(jī)長度決定了物料的粉磨路徑即粉磨時(shí)間的長短，長磨機(jī)內(nèi)物料的有效粉磨時(shí)間自然要長。況且較雙倉短磨，長磨機(jī)的合理多倉使粉磨功能更加明確，研磨體級配易于合理，粉磨效率大為提高，則采用小鋼球?yàn)橐?。如此時(shí)再使用鋼段，既會(huì)減緩物料流速，降低產(chǎn)量，又容易造成過粉磨現(xiàn)象，產(chǎn)生糊段及逆粉碎效應(yīng)，反而降低研磨效率。

　?、葌}長比例

　　這主要針對圈流磨而言。目前雙倉圈流磨的Ⅰ、Ⅱ倉長度各廠并非完全相同。有比例為1:2的，也有接近1:1的。1:2的比例為正常范圍，此時(shí)Ⅱ倉選用小鋼球比較合適。若兩倉長度相近，則易造成Ⅰ倉粗磨能力過剩而Ⅱ倉細(xì)磨能力不足。若再使用小鋼球，則Ⅱ倉在相對減小的粉磨容積中難以完成所需的研磨任務(wù)，最后導(dǎo)致產(chǎn)量下降。

　?、煞勰ニ嗟钠贩N

　　這主要針對水泥而言。水泥的品種不同，則對粉磨的細(xì)度要求也不同。茲舉兩種：
　　a.快硬（或超細(xì)）水泥  

　　要求水泥水化快、早強(qiáng)高。除礦物組成有要求外，對水泥的細(xì)度控制也很嚴(yán)格。這也對磨機(jī)的粉磨提出了更高要求。此時(shí)無論開流長磨還是圈流磨都應(yīng)考慮在細(xì)磨倉使用小鋼段，而對鋼球的使用一定要慎重。從目前的應(yīng)用實(shí)踐看，用鋼段磨制的超細(xì)水泥效果較好。
　　b.多混合材摻量水泥  

　　為降低生產(chǎn)成本，工廠盡可能地多摻混合材，如有的企業(yè)礦渣甚至摻到40-50%的比例。礦渣的易磨性差，對于共同粉磨時(shí)，磨機(jī)的研磨功能必須很強(qiáng)。摻量高時(shí)，喂料中礦渣及循環(huán)回磨的細(xì)料之和比例很高，而粗磨倉對這些料的研磨作用很有限。細(xì)磨倉應(yīng)優(yōu)先使用小鋼段，否則即使高效選粉機(jī)也難以提高產(chǎn)量，因?yàn)槟C(jī)研磨能力不足，磨尾卸料中成品量有限，若再提高磨機(jī)循環(huán)負(fù)荷，則磨機(jī)更適應(yīng)不了。

　?、仕囝w粒的球形化

　　如前所述，水泥顆粒的球形化程度越高，則水泥的強(qiáng)度越高。為提高水泥強(qiáng)度和充分發(fā)揮熟料的作用，對水泥顆粒的球形化要求高的，應(yīng)創(chuàng)造條件，在水泥磨的細(xì)磨倉使用小鋼球。

　　4、橢圓球在水泥粉磨中的應(yīng)用

　　從棒球磨降低粉磨電耗中得到啟迪，出現(xiàn)了橢圓球，它具有圓形球所不具備的優(yōu)點(diǎn)，已開始應(yīng)用于水泥粉磨中。

　　⑴橢圓球與同直徑的圓球相比，質(zhì)量增加，沖擊力增強(qiáng)；與同重量的圓球相比，橢圓球重心低，斜面穩(wěn)定性好，提升高度比圓球高，破碎能力大，而其較好的穩(wěn)定性又使得研磨體作瀉落運(yùn)動(dòng)時(shí)的剪切作用大大增強(qiáng)。

　?、茩E圓球表面各點(diǎn)曲率半徑不同，可形成不同粒徑的接觸角，與不同粒徑的物料同時(shí)接觸的機(jī)會(huì)大于圓球。計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)表明：橢圓球與物料的有效接觸面積比圓球大30%，且在接觸角內(nèi)對不同粒徑的物料產(chǎn)生弧形鉗制，因而對物料具有選擇性粉磨和良好的篩分作用，使水泥的顆粒級配和顆粒形貌得到有效改善。

　?、腔⌒毋Q制使得橢圓球的點(diǎn)接觸在粉磨物料時(shí)不再是幾何意義上的點(diǎn)接觸，其接觸作用已向曲線和曲面延伸。橢圓球特殊的幾何形狀和設(shè)計(jì)參數(shù)增加了磨機(jī)的粉磨能力，增大了成品的比表面積，提高了水泥的實(shí)物質(zhì)量。實(shí)踐已經(jīng)證明，橢圓球作研磨介質(zhì)時(shí)，比圓球提高水泥比表面積20m2/kg以上。

　?、入姾捎屑舛朔烹娞匦?，電荷富集橢圓球的兩端，可減輕橢圓球大粉磨面的微粉吸附，從而提高了粉磨效率。

　?、捎捎跈E圓球之間、橢圓球與襯板之間接觸物料的面積增加，使得鋼球和襯板的損耗減少，噪音降低。

　　5、球段混裝

　　已有報(bào)道，在圈流水泥磨的尾倉中采用球段混裝比單純使用小鋼球（Φ20-40mm）或單純使用鋼段的效果要好，既保證了合理的水泥比表面積，又提高了磨機(jī)的產(chǎn)量。而單獨(dú)使用小鋼球研磨，水泥水泥比表面積、抗壓強(qiáng)度下降；單獨(dú)用鋼段磨機(jī)產(chǎn)量下降。另從顆粒圖象觀測儀觀察發(fā)現(xiàn)，水泥顆粒的圓度系數(shù)也得到較大提高。