提高節能球磨機產質量的技術途徑
　　水泥粉磨過程的高效率、低能耗運行，一直是生產企業追求的目標。“提高球磨機設備產量”，也是一個永恒的話題。十多年來，國內外為之進行了大量的研究，立式磨、擠壓磨等新型粉磨設備的應用，使這一進程大為加快。但從我國的國情看，水泥生產仍以中小型規模為主，粉磨設備也以結構相對簡單、操作和維護管理方便的球磨機占主導地位，并且不可能在短時間內得到根本改變。因此，提高球磨機的粉磨效率，最大幅度地達到高細、高產和低能耗運行，仍是一項長期工作。尤其是立窯水泥企業，隨著全面管理的技術進步使立窯熟料臺時產量不斷提高和水泥新標準的實施對水泥的細度、比表面積和顆粒組成都提出了更高的要求，因此目前提出“提高磨機產量”的課題，具有更重要的現實意義。
1.1熟料臺時產量的提高對生料需求量的增加
　　近年來，許多立窯水泥企業由于采用了新的配料方案、入窯生料合格率的提高、應用小料球煅燒技術、采用節能型配套耐火材料、選擇新型卸料篦子等，熟料臺時產量明顯提高。原先配套的生料磨機，已開始顯得生產能力不足，有些企業出現了“現磨現燒”的現象。這樣不僅限制了立窯熟料臺時產量的提高，而且因生料儲存量不足，無法搭配使用，嚴重地影響了立窯熱工制度的穩定，進而導致熟料質量的下降。
1.2水泥新標準實施要求水泥粉磨質量提高
　　水泥新標準實施后，水泥企業往往以降低混合材摻加量或提高水泥比表面積來提高水泥的強度。而要獲得較高比表面積最簡單的辦法是降低磨機的產量和增加研磨時間，但帶來的結果是出現“過粉磨現象”，使＜3μｍ的微粉增多且顆粒組成狀況不佳，強度提高不多，而粉磨電耗卻大幅度上升。這種采用提高水泥成品細度或增加熟料含量來提高水泥強度的作法，勢必會造成生產成本的上升。
1.3提高磨機產量是降低水泥綜合電耗的有效手段
　　生料粉磨和水泥粉磨是水泥生產過程中的兩個重要環節。每生產一噸水泥大約需要粉磨2.7噸的物料，用于粉磨作業的電耗也占水泥綜合電耗的三分之二以上。盡管目前水泥綜合電耗的數值與前二、三十年相比已經下降了30%左右，但不斷提高粉磨效率，降低粉磨電耗和生產成本仍然是我們不懈追求的重要目標。
1.4立窯水泥企業技術進步中不可忽視的環節
　　不少立窯水泥企業對水泥粉磨過程的控制與檢驗尚不完善，對粉磨后的成品只測(細度)篩余量而不測比表面積。企業在技術和產品質量管理方面，片面強調“以窯為中心”、“煅燒決定一切”，技改的投入亦往往集中在立窯的燒成系統。片面認為只要熟料質量好，水泥質量必然會好。從而有不少廠將水泥粉磨過程中產生的質量問題，卻要求從煅燒熟料方面去解決。總之，重視煅燒工藝，忽視粉磨工藝；重視配料，忽視磨機配球等等，這樣的指導思想和管理方法，都十分不利于水泥企業的技術進步，應予澄清和扭轉。
2粉磨工藝落后是水泥企業的突出問題 2.1粉磨能耗太高
　　立窯水泥企業的生料磨和水泥磨，主要采用的是球磨機。球磨機是依靠沖擊和研磨作用對物料實現粉碎和研磨的，這種作用通過研磨體表面傳遞給物料顆粒使其粉碎和研磨，單一顆粒的受力是偶然性的，而大量能量消耗在研磨體之間以及研磨體與襯板之間的碰撞與磨損，因此粉磨效率很低。一般來說，軸承、齒輪等純機械損失占12.3%，隨產品散失熱量占47.6%，從磨機筒體表面散失的輻射熱量占6.4%，空氣帶走的熱量占31.4%，而用于粉碎和研磨的理論能量不足3%。一般來說，水泥的綜合電耗中有60-70%用于生料和水泥粉磨，而其中的97%又作了無用功。因此，粉磨環節的節能依然是當前和今后相當長的時期內水泥企業的基本任務。
2.2水泥細度太粗
　　我國水泥細度太粗是同國外水泥質量差別的突出問題。上世紀八十年代初，對美、英、德、法、日、泰以及香港等國家和地區的實物水泥的質量進行了系統研究，發現它們的水泥細度基本上都＜1%，但未引起高度重視。八十年代末期，我國水泥大量出口，其質量引起強烈反映，其中一個很重要的原因在于水泥細度太粗，當時大多R0.08=3-5%。
1997-1999年，中國建材科學研究院在研究GB強度與ISO強度關系中發現，國外水泥和國內合資企業的水泥由GB強度過渡到ISO強度時下降很少，只有1-3MPa，而我國水泥則普遍下降10MPa，有的下降高達17 MPa。究其原因，細度太粗。若將合資企業的水泥熟料磨至比面積為300m2/kg，ISO強度與GB強度之差也要在6.5-11.4MPa之間，同我國水泥的兩者之差接近；而合資企業和外國的水泥產品，比面積在361-396m2/kg時，ISO強度與GB強度之差大大縮小，只有2.2-5.7 MPa，與外國水泥的兩者之差一樣。因此可以說，提高水泥細度是縮小ISO強度與GB強度的差距、提高水泥ISO強度的有效途徑。
2.3我國水泥粉磨技術落后的具體表現
我國水泥企業除少量新型干法生產線外，在粉磨技術方面大多還是相當落后的，主要體現在：
① 磨機規格太小。如Φ1.83×6.5m、Φ2.2×7.0m、Φ2.4×11m等都是普遍用的小型磨機，其粉磨效率比大磨低。
② 磨機內部結構落后，大多采用20世紀70年代以前的技術。
③ 粉磨工藝系統不完善，工藝條件不合理。
④ 從事粉磨工藝的技術力量薄弱。
3影響磨機產質量的主要因素
影響磨機產質量的因素很多，一般可分為工藝因素和機械因素兩大類。
3.1影響磨機產質量的工藝因素
3.1.1入磨物料粒度
　　由于磨機干法粉磨時的能量利用率僅為2~3%，國內外工程技術人員經過多年的科學研究和生產實踐，提出了“多破少磨、以破代磨”的預粉碎工藝，使磨機的產量大幅度提高，粉磨電耗也明顯降低，增產節能效果很好。
所謂“預粉碎工藝”，就是將入磨物料的粒度由原來的20-25mm縮小到3-5mm，將球磨機Ⅰ倉的工作內容轉移到破碎機中完成，從而實現提高磨機產量的目的。按產品粒度來分，一般將產品粒度小于3-5mm的破碎機稱之為細碎破碎機（簡稱為細碎機）。
磨機設計制造的銘牌產量（生產能力），是按入磨物料平均粒度為25mm時確定的，在其小于25mm的條件下，磨機產量可按
面的經驗公式換算：
Qb=Qa（Da/Db）x
式中Qa為入磨物料粒度在Da、（mm）時的球磨機產量，t／h；
Qb為入磨物料粒度為Db （mm）時的球磨機產量，t／h；
X為產量變化系數0.1~0.145。
生產實踐表明，當入磨物料平均粒度從25mm分別降至5、3和2mm時，則磨機產量可分別提高38%、53%和66%。
3.1.2入磨物料水分與溫度
　　物料的水分直接影響著配料的準確性和磨機的產量與電耗。其原因有二：首先，由于物料水分大而影響喂料的均勻性，并使喂料時間延長。實踐證明，干料與濕料（水分≥2.5%）相比，喂料時間相差20-30秒。其次，由于濕物料喂入過多，就有可能造成飽磨或將磨內襯板粘上厚厚一層濕料，只好被迫停磨處理。其次，由于濕物料喂入過多，就有可能造成磨內糊球、糊襯板的現象發生，甚至出現“飽磨”而被迫停磨處理。一般來說，入磨物料綜合水分每增加1%，磨機產量會降低8-10%；當水分大于5%時，干法磨機基本上無法進行粉磨作業了。
　　需要指出的是并不是入磨物料越干越好，尤其是水泥磨。磨內研磨體對物料的沖擊和摩擦過程中產生靜電，使細小的顆粒帶有電荷，水泥粉中的最小顆粒粘附在研磨體和襯板表面，溫度越高、顆粒越小、研磨體越小，產生的靜電量就越大，吸附作用也就越強。入磨物料溫度超過80℃，磨內溫度就有可能超過120℃，過高的磨內溫度，較大的顆粒物料也會產生靜電吸附作用。由于靜電吸附作用，細磨倉中許多微小的顆粒會產生集聚現象，在研磨體的沖擊作用下，細小的物料顆粒會被撞擊在一起并壓實在不平整的研磨體或襯板表面上，形成細小的顆粒層，實際上是一個襯墊，對研磨體的沖擊和研磨起緩沖作用，這種現象很容易被誤認為是由于物料潮濕引起的，實際上愈干燥的物料糊球現象愈嚴重。另一方面，當入磨物料水分過小時，粉磨過程中產生的熱量無法通過水蒸氣帶出磨外，磨內溫度升高，相對濕度降低，空氣的導電性變差，靜電吸附作用加強。正常情況下，入磨熟料溫度≤60℃，入磨物料綜合水分以控制在1.0-1.5%比較合適。
3.1.3入磨物料的特征與易磨性
　　入磨物料的品種及其配比，直接關系到磨機的產、質量和單產電耗。目前水泥使用的任何混合材都會降低水泥的強度，只是混合材的活性不同，其降低的程度不同而已。在常用混合材中，礦渣的活性最好，但礦渣的比表面積在300m2/kg以下時，其對水泥強度的影響并沒有反映出它的優勢。
　　物料的易磨性對磨機產量和產品質量的影響是顯而易見的。這一點在立窯水泥企業，以往沒有得到重視。國家標準規定，物料的易磨性系數以粉碎功指數表示。由于大多數企業沒有專業檢測設備，一般以試驗小磨測物料與標準砂的相對易磨性系數，也能夠作為確定粉磨工藝參數的參考。我們使用的原、燃材料的相對易磨性系數測得后，球磨機研磨體的裝載量和級配設計計算及調整，就有了依據，提高磨機的產質量也就可以采用科學的手段和方法來調控。
　　相對易磨性的測定與計算方法：先取3kg老的標準砂(平潭砂)置于化驗室試驗小磨(Φ500×500mm)中粉磨至比表面積為300±10m2/kg，如耗時為t分鐘。再取3kg被測物料（如系大塊的物料，則必須預先破碎至≤7mm）置于上述試驗小磨中粉磨t分鐘，測定其比表面積并以其除以標準砂的比表面積所得的商即為該物料的相對易磨性系數。
　　易磨性系數與物料的結構有很大關系，即使是同一種物料，它們的易磨性系數也不盡相同。如結構致密、結晶好的石灰石，其易磨性系數就小，難磨。熟料的易磨性與其各礦物組成的含量、冷卻環境有關。實踐表明，熟料中KH和P值高、C3S量多、C4AF少、冷卻得快，其質地較脆，則易磨性系數就大；如KH和P值較低、C2S和C4AF含量、經冷卻緩慢或因還原氣氛而結成大塊的熟料必然致密，韌性大，易磨性系數小，很難磨。礦渣的易磨性系數相差也很大，剛出爐經水淬急冷處理的礦渣，疏松多孔，顆粒細小，其易磨性系數就大，約為1.2-1.3；如出爐礦渣明顯降溫后再水淬，則結晶顆粒致密，比重大，其易磨性系數就小，約為0.7-0.9，很難磨。
3.1.4粉磨工藝流程
　　不考慮磨前的預粉碎，粉磨工藝流程可分為開路流程和閉路流程（簡稱開流和圈流）。在相同條件下，后者的產量比前者約高20~30%；實行新標準后，要求水泥出磨的篩余大大降低，圈流粉磨的水泥也要求較高的比表面積和合理的顆粒級配，因此，開流粉磨的水泥早期強度高的優勢已經不很明顯了，所以，建議有條件的水泥廠，盡量采用圈流粉磨的工藝流程，這樣既可以避免開流粉磨的過粉磨現象，又能保證磨機的節能高產。
　　過去對圈流粉磨的工藝控制，常采用“循環負荷率”和“選粉效率”兩個技術參數來實現。實踐證明，在出磨細度和成品細度基本不變的情況下，采用出磨細度和回粉細度來調控圈流粉磨系統，更為快捷、方便。
3.1.5對粉磨成品的比表面積要求
　　不論是生料粉磨，還是水泥粉磨，成品的細度不同，對粉磨過程的產質量影響都很大。我們通過生產實踐統計、試驗、歸納和計算，得到了粉磨產品比表面積與磨機產量的經驗計算公式：
QB=QA（FA／FB）X
式中QA 球磨機原來的產量，t／h
FA 原來粉磨產品的比表面積，m2／kg
QB 球磨機改變比表面積后的產量，t／h
FB 后來粉磨產品的比表面積m2／kg
X 產量變化系數1.1－1.6（平均1.35）
按此公式計算，磨機產品比表面積為300m2/kg時產量若為10 t／h，如果將產品比表面積提高到350m2/kg，則磨機產量將降低至8.1 t／h。
3.2影響磨機產質量的機械因素
3.2.1磨機筒體內的通風
　　磨機內部通風狀況的好壞，直接影響到粉磨效率的發揮，這是開流磨及采取自然拔風的磨機比較普遍存在的問題。當物料水分偏大而磨機通風不良時，磨內水蒸汽排放困難，不僅潮濕細粉粘附堵篦縫，降低了單位時間內物料的通過量及流速。同時，這些研磨體在研磨物料時由于靜電原因還會在襯板工作表面附著形成“緩沖墊層”，從而導致研磨體對物料的沖擊破碎功能大大減弱。當襯板表層粘附細粉厚度達1mm時，能使研磨體對物料的沖擊力減至無料時的三分之一，進而導致磨機產量下降，粉磨電耗上升。比較簡捷的解決辦法是在 磨尾拔氣筒上部增設軸流風機，同時對磨機回轉篩、出料溜槽等部位進行密閉堵漏，防止因漏風而造成磨機通風短路。這樣磨機內部通風順暢，也徹底解決了磨頭冒灰的問題。
磨內通風良好有利于降低磨內溫度、排出水分、減少過粉磨現象和提高粉磨效率。經驗證明，圈流粉磨的球磨機，磨內風速應保持在0.8-1.0m／s左右，而開流粉磨時應控制在1.0-1.2m／s左右，這樣才能適應磨機節能高產的要求。我們也可以按磨機實際產量來進行通風機的選型，經驗公式如下：
Q=400G
式中Q為球磨機通風量，m３／h
G為球磨機產量， t／h
400為經驗系數。
3.2.2磨內結構
磨內結構是指磨機筒體內的襯板、篦板、隔倉板和進、出料裝置等。
　　磨機襯板主要是用來保護筒體，避免研磨體和物料對筒體的直接沖擊和摩擦的，其次是可以用不同型式的襯板來調整各倉內研磨體的運動狀態。物料在被粉磨過程中，由于第一倉物料粒度較大，要求研磨體以沖擊作用為主，研磨體應呈拋落狀態；而細磨倉物料較小，為使產品達到要求的粉磨細度，要求研磨體以研磨為主，研磨體應呈傾瀉狀態。研磨體的拋落狀態或傾瀉狀態取決于磨機不同的轉速，但磨機只有一個固定轉速，這就與研磨體要求的運動狀態發生了矛盾，為解決這個矛盾，就可以利用不同表面形狀的襯板（如平襯板、壓條板、突棱波形襯板、階梯襯板、螺旋襯板、溝糟襯板等），使與研磨體具有不同的摩擦系數來改變研磨體的運動形態，以適應物料粉磨過程的要求，從而提高粉磨效率。
　　磨機隔倉板的作用是：⑴將研磨體分隔開。在粉磨過程中，物料的粒徑向磨尾的方向減少，對研磨體的運動狀態的要求也由開始的以沖擊作用為主而逐漸變為以研磨作用為主，使用隔倉板就可以將沖擊作用為主的研磨體（如較大的鋼球）和以研磨為主的研磨體（如鋼段和小鋼球）進行分級。同時也可以將以沖擊作用為主的研磨體根據其沖擊作用的大小而進行粗略的分級（如三倉磨的一、二倉）；⑵防止大顆粒物料竄向出料端，隔倉板對物料有篩分作用，只允許小于篩孔的物料通過，防止過大顆粒進入沖擊力較弱的區域；⑶控制磨內物料的流速，隔倉板上篩孔的數量、大小、排列方式都可以影響物料的通過能力；⑷能控制和改善磨機通風狀況，因此也就決定了磨內物料的充填程度，控制了物料在磨內經受的粉磨時間，可起到統一產量和質量、穩定磨機正常生產的作用。
　　目前立窯水泥企業使用規格為φ2.2m及其以下的球磨機，盡管磨機是新購置的，但制造磨機所使用的圖紙，還在沿用二十世紀五、六十年代的設計資料。如：進料口為90°的直角進料、磨頭進料螺旋葉片角度為37°、隔倉板位置和襯板形式等一律照舊。因此，出現進料口有物料滯留區、進料速度慢、影響通風面積、對預粉碎后的物料各倉位產生粉磨不均衡、粉磨效率低等現象，限制了球磨機的優質、節能、高產。進行適當的磨機結構調整，無疑是十分必要的。
3.2.3合理調整研磨體裝載量與級配
　　由于粉磨工藝條件的變化，傳統的填充率設計和配球方法已很難適應目前磨機節能高產的需要。必須根據實際的入磨物料粒度、易磨性系數（或相對易磨性系數）、襯板及隔倉板的形式、安裝位置、磨機功率、轉速等，進行必要的各倉位研磨體動態試驗、計算確定。
①研磨體裝載量
　　磨機內研磨體（鋼球、鋼段）的裝載量一般根據磨機的有效直徑、有效長度、填充系數和研磨體的比重等計算確定，較麻煩。現特推薦一個由黃有豐教授提出并經生產實踐檢驗可使用的筒易公式：
研磨體裝載量G=D2L t
式中：D為磨機的有效直徑 m；
L為磨機的有效長度 m。
另還可根據研磨體裝載量的噸數大致確定應配多大功率的電機。即1噸研磨體量要求配備約10-12kW的電機功率。
研磨體的級配與入磨物料的粒度有著直接的關系，入磨物料的粒度一旦有變化，研磨體的級配則應作相應的調整。
磨機填充率（系數）
　　裝入磨內研磨體之容積占磨機有效容積的百分比稱為磨機的填充系數，又稱填充率。它是反映磨內研磨體裝載量多少的一種常用表示方法。其值與磨機的結構、轉速、粉磨形式、粗或細粉磨以及研磨體材質等因素有關。管磨機和球磨機較低，一般為0.40以下。
　　關于磨機各倉的填充率（系數）對磨機產量的影響己有許多文章、專著介紹，恕不在此贅述。但對每一臺磨機而言，在工藝條件相對穩定的情況下，都存在有一個最佳的填充率，此時產量最高而電耗又最低。我國設計的中小型磨機，產品說明書中給定的填充率取值偏低，包括研磨體級配基本不適用，而配套的電機又有較多的富余。
　　在粉磨容積不變的情況下，適當提高填充率（研磨體裝載量），增大研磨體對物料的粉磨概率，不失為磨機高產、穩產的有效方法。但相同規格的磨機因采用不同的粉磨工藝流程，其填充率也不同。如開流磨，為必須達到和穩定出磨產品的細度指標，故Ⅱ倉（細磨倉）的填充率應大于Ⅰ倉（粗磨倉）1-4%，以使物料在磨內流速不致太快；而圈流粉磨工藝則為發揮選粉設備對出磨物料的分級作用而要求物料在磨內流速必須加快，此時Ⅱ倉（細磨倉）的填充率應小于Ⅰ倉（粗磨倉）。如為了提高水泥粉的比表面積，有意識地加大Ⅱ倉（細磨倉）的填充率，則是例外。
③研磨體級配
　　為了使磨機的粉磨效率提高，不僅要考慮研磨體的裝載量，而且還必須確定用那幾種規格的研磨體及它們的用量，即研磨體的級配。
　　磨機在進行粉磨時，物料一方面受到研磨體的沖擊作用，另一方面也受到研磨體的研磨作用。顯然，在單位時間內，研磨體與物料接觸點越多，粉磨越容易完成。當磨機裝載量一定時，要增加物料與研磨體的接觸，則研磨體的尺寸越小越好。但另一方面，要想將較大物料塊擊碎，則研磨體必須有足夠的沖擊能力才行。磨機的任務是既要保證對較大的料塊進行破碎，而又要將物料研磨到一定的細度，因此，在其它條件一定的情況下（如磨機各倉長度、入磨物料粒度等），這個任務只有通過選擇大小適合的研磨體和將它們合理配比才能完成。
4球磨機優質節能高產的主要途徑
　　實踐證明：“磨前增加預粉碎工藝、磨內進行結構改進、磨后選擇高效選粉機”是實現球磨機優質、節能、高產的主要途徑。其中磨前細碎是“前提”，磨內改造是“根本”，磨后優選是“保證”。
4.1預粉碎工藝
4.1.1預粉碎設備
球磨機是一種能量利用率較低的粉磨設備，尤其是研磨體以拋落狀態為主的Ⅰ倉。用能量利用率較高的其它粉碎設備，來代替球磨機Ⅰ倉的工作，對磨機的優質節能高產是非常有效的。近十幾年來，國外許多先進的裝備技術被國內引進、消化、吸收，國產預粉碎設備出現一個新的制造高潮。先后用于立窯水泥企業的有：細碎顎式破碎機（PEX）、立軸反擊式破碎機（PCXL）、高細錘式破碎機（PCX）、立式沖擊式破碎機（PLJ）、篩分滾壓破碎機（SCP）、噴射式破碎機（PSL）等等。選擇細碎破碎機時，首先要看它的結構、工作原理是否先進？物料進入破碎機后，運動軌跡是否合理？能否在破碎腔內實現多功能復合粉碎？然后，還必須考慮其單產電耗是否經濟？金屬消耗量是否較低？環保指標能否達標？總之一句話，要使生產可靠性與技術先進性較好地統一起來。此外，擠壓機（輥壓機）、立式磨、棒磨機也都可以作為預粉碎設備，效果都很好。
4.1.2預粉碎工藝流程
　　根據預粉碎物料的情況來分，工藝流程可分為：單物料預粉碎和配合料預粉碎。前者是單一的減小某種物料的粒度；而后者不僅減小了物料粒度，而且使配合料的各組分進一步混合均化，有利于粉磨產品的優質高產。
　　無論是單物料還是配合料的預粉碎，都可以分為開路和閉路兩種流程。與普通粉磨工藝一樣，開路流程簡單，一次性投資省，但產品粒度波動大，對球磨機節能高產幅度有一定限制，使隔倉板的位置及研磨體的級配不可能始終處于十分合理的狀態；而閉路流程較復雜，設備投資較多，但產品粒度均齊，細度容易調節、控制，更有利于研磨體的級配優化和球磨機的優質、節能、高產。采用擠壓機（輥壓機）作預粉碎設備時，選擇閉路流程更為重要。因為，國產擠壓機出料中未被真正擠壓的漏料，約占總量的15%左右。這些漏料與擠壓機真正產品料餅的物理性能（粒度、易磨性等）差異很大，對球磨機的產、質量有明顯影響。所以，選用打散分級機與擠壓機組成預粉碎閉路流程十分必要。打散分級機可以將擠壓機的漏料和粒度不合格的粗料選出，待其返回擠壓機喂料倉后，既解決了擠壓機的邊緣效應（漏料）的負面影響，又緩解了擠壓機過飽和喂料的需求；同時，依靠打散分級機對預粉碎產品的把關，擠壓機可以采用“低壓大循環”的運行機制，以減輕輥面磨損、提高安全運轉率、延長設備使用壽命。
4.1.3球磨機工藝參數調整
當球磨機粉磨系統增加預粉碎工藝后，必須及時調節粉磨工藝參數。
　　①鋼球級配：在維持裝載量不變的情況下，要降低各倉的平均球徑。Ⅰ倉以60±5mm為宜。如果入磨物料粒度均齊，則應將大規格的鋼球揀出；如果入磨物料粒度不均齊，則也應減少大球，增補相同裝載量的小球。
　　②隔倉板位置：入磨物料粒度減小后，粉磨所需要的破碎能力與空間相應減小，因此根據磨內篩析曲線，適當向磨頭方向移動隔倉板位置，有利于保持粉磨速度的均衡和倉位的匹配。
　　③圈流磨出磨物料細度：入磨物料經過預粉碎后，不僅粒度減小，而且易磨性也不同程度地得到了改善，導致出磨物料中的細粉更細且含量更多。為此，應將出磨物料細度指標（篩余），由原來的R0.08=40±3%調整到R0.08=30±3%。
　　④系統循環負荷率：增加預粉碎工藝的圈流粉磨系統，應選擇高效選粉機來完成產品分級任務，盡量減少粗粉回料量，增加成品細粉量。系統循環負荷率應控制在100%以下，以較高的選粉效率實現球磨機的優質節能高產。
4.2磨機內部結構的改進
　　球磨機的機型、直徑、長度、轉速、內部結構和研磨體選擇都應根據物料特性來確定，最好事先通過模擬試驗找出最佳參數。對現有設備，由于機型、規格已經確定，可供優化選擇的除改變物料品種、粒度、水分外，主要是內部結構和研磨體等的優化，控制合適的物料流速。
4.2.1加強磨內通風
　　磨內通風對產質量都有明顯影響，通風好，不僅可將細粉及時排出磨機，以免形成過粉磨，而且還可以帶走粉磨熱量，降低磨內溫度，減少石膏脫水和尾倉糊球堵篦。一般圈流磨內風速為0.8-1.0m/s，而開流磨由于磨內溫度高，風速要比圈流磨的高些。有些廠采用的是90年代以前設計的球磨機，在結構上一般都存在風路不暢的問題，可以通過在進料口處開通風口、進料口螺旋的改進、下料溜子作成階梯形、放大隔倉板和出料篦板的中心孔以及卸料口加強鎖風等措施加以改進，不僅解決了堵料現象，而且加大了通風面積。
4.2.2隔倉板和出料篦板
早期設計的隔倉板及出料篦板，只是為了按功能劃分倉室、隔離大小鋼球和阻擋研磨體不被排出，而今則具有控制物料流速、平衡首尾倉的粉磨能力、提高料球比和防止反分級的作用，由此增大了研磨體動能的有效利用，從而提高了產量。對老式球磨機便可按物料特性選擇帶篩分功能的隔倉板和出料篦板。篩分隔倉板是一種能對通過隔倉板的物料進行粗細分級的新型隔倉板，其主要作用是對進入細磨倉的物料進行篩分，阻止粗顆粒進入細磨倉，為細磨倉使用比表面積大、粉磨效率高的微型研磨體創造了條件，即新型隔倉板不僅增加了控制料流及平衡各倉粉碎能力的功能，而且可以實現粗細顆粒的分級和強制提升物料的作用，使較細的物料及早進入細磨倉進行粉磨。
4.2.3活化裝置
　　為充分發揮磨機的粉磨潛力，磨內還可增設活化裝置，為微介質創造三維的運動條件，強化研磨能力，使研磨體的動能得以更充分利用，從而使粉磨效率大幅度地提高。活化裝置的主要結構是在磨機襯板上安裝與磨機軸向成一定角度的梯形裝置，其高度約為磨機筒體直徑的20-30%，厚度為40mm左右，寬度同襯板寬度。視產品的不同要求，沿磨機軸向安裝2-5道，縱向與磨機襯板每隔一塊安裝一塊。由于活化裝置的作用，研磨體在磨內除沿著磨機襯板作圓周運動外，還作軸向運動。與此同時，離筒體襯板較遠的研磨體因磨機襯板不能有效帶動而運動程度減弱的滯留區因活化裝置的作用可得到消除。
4.2.4襯板
　　襯板除起防護作用外主要是用來調節研磨體的動態分布和運動軌跡，它的形式要與磨機轉速、物料特性相匹配。各種新型襯板的使用，對研磨體運動狀態的調節以及對物料的適應性都有了較大的改善。磨機尾倉選用雙曲面襯板，在軸向和圓周方向均有傾斜曲面，不僅能夠增加鋼球的橫向分級，還能提高鋼段、鋼球的研磨效率。
分級襯板可使磨機內研磨體實現分級，形成大球打大料、小球打小料的理想狀態。
　 球磨機工況的最佳化，即是指磨內對物料的破碎能力與研磨能力相匹配與平衡。其關鍵在于磨內研磨體的填充率與級配。傳統的球磨機工藝參數，都是以當時的機、電條件和粉磨理論為依據而確定的。如今進相機、變頻調速器的使用和大型滾動軸承代替軸瓦，生產實踐早已突破了傳統的工藝規范：磨內填充率由29-31%提高到36-40%，磨機轉速也提高了5-10%，有的甚至接近臨界轉速，研磨體裝載量也相應增加等等，磨機優質、節能、高產十分明顯。
4.2.5適當加快磨機轉速
　　適當提高轉速對直徑較小的磨機比較有效，因為這些磨機由于直徑小，鋼球的沖擊力不強，加快轉速后可強化磨機的粉碎能力，這是因為：①加快轉速就是增加了磨內每個研磨介質的沖擊次數。②使磨內研磨介質之間、研磨介質與襯板之間的摩擦、研磨作用加強。

4.3圈流粉磨與高效選粉機
　　圈流粉磨工藝是球磨機優質、節高產的重要途徑。與之配套的選粉機也因技術進步的需要，由傳統的第一代離心式選粉機、第二代旋風式選粉機發展到第三代籠式高效選粉機。
通過對粉磨方法及粉磨工藝的研究可知，調節選粉機產品的粒度分布可以提高水泥的強度，而不一定要由提高粉磨細度來實現這個目的。因此通過對水泥細度與產品質量關系的研究及選擇性能更為優越的選粉機，可以探索更節能的粉磨方法。
4.3.1圈流粉磨工藝
　　圈流粉磨系統是利用選粉機將粉磨后的合格細粉分選出來，不合格的粗粉返回磨機重新粉磨，來進行粉磨作業的。在我國常用“循環負荷率”和“選粉效率”這兩個技術參數來調控圈流粉磨系統的工況。“循環負荷率”是指選粉機的回料量（粗粉）與成品量（細粉）之比；“選粉效率”是指選粉機選取的成品量與選粉機喂料中的細粉量之比；它們都可以用出磨物料細度、回料細度、成品細度的篩余檢測值，計算而得：

K=T/Q=（A－C）/（B－A）
E=[（100－C）/（100－A）][1/（1+K）]
式中 K 循環負荷率，%
T 選粉機回料量，t／h
Q 選粉機成品量，t／h
E 選粉效率，%
A 選粉機喂料（出磨物料）細度，R0.08%
B 選粉機回料細度，R0.08%
C 選粉機成品細度，R0.08%
從以上公式分析可得：
①當出磨物料細度A和選粉機成品細度C基本不變時，循環負荷率K越高，則選粉效率E越低；
②當出磨物料細度A和選粉機成品細度C基本不變時，選粉機回料細度B越大，則循環負荷率K越小，選粉效率E越高。
因此，在圈流粉磨工藝中，可以利用此結論，來調控系統工況和評價選粉機工作性能的優劣。即：維持出磨物料細度A和選粉機成品細度C基本不變，如果回料細度（篩余）越大，說明選粉機選粉效率越高，分級性能越好；反之如回料細度越小，則選粉效率越低。
4.3.2選粉機的結構優化
選粉機的關鍵技術是“分散”、“分級”和“收集”。“分散”是指進入選粉機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，撒料盤的結構、轉速、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間內，要充分利用氣流各種形式的分選功能，把物料的粗、細顆粒盡可能地分開，并送至各自的出口。因此，氣體流量、氣流速度、氣流方式、氣固交匯點和流場分布以及選粉室數量、結構等對分級效率影響很大；“收集”是捕捉粗粉和細粉的能力，這與收集方式和收集部件的結構形式有關。
　　1979年日本小野田公司開發了O-Sepa選粉機，它不僅保留了旋風選粉機外循環的優點，而且采用籠型轉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稱之為高效選粉機，也被稱為繼離心式選粉機、旋風式選粉機之后的第三代選粉機。它的選粉效率一般在80%以上，但它不帶細粉收集裝置，需要配備處理風量較大的袋收塵器或電收塵器，這增加了設備投資和工藝布置復雜的程度，在一定程度上限制了它的推廣和應用。轉子式旋風選粉機也簡稱為轉子式選粉機。它是上世紀90年代，將籠型轉子選粉原理嫁接于旋風選粉機而形成的一種實用于立窯水泥廠的中、小型高效選粉機。針對“分散”、“分級”和“收集”三個關鍵技術，它在結構上比旋風式選粉機有了突破性的改進。
①采用高拋撒能力的撒料盤，使物料分散均勻、充分。主軸傳動選用了調速電機，可改變撒料盤轉速，調節產品細度更加方便。
　　②在撒料盤上方增加了一個籠形轉子，其倒錐形的表面旋轉產生的旋流及切向剪力，強化和穩定了離心力分級力場，增大了分散能力和提高了分級效率。
　　③采用高效低阻的旋風筒收集細粉，增大了進風渦旋角，延長了含塵氣流在旋風筒內的停留時間，從而提高了各級細粉和超細粉的收集量。
　　轉子式旋風選粉機在一臺設備中，串聯上、中、下三個選粉室，根據物料在選粉過程中的粗、細粉比例變化，合理安排分級氣流的方向、速度和流量，將渦流分級、慣性分級、離心分級等科學地組合于一體，更加適應新標準下的粉磨工藝要求，給球磨機優質、節能、高產提供了有效手段。
　　鹽城科行建材環保有限公司在選粉機進風管道上增設一旁路支鳳管作為二次風管，并設置一機外調節的調節風閥，二次風氣流切向進入選粉室內，再次進行分級，在風機風量不變的情況下，對產品細度的控制更加靈活方便，相同細度時，比表面積可提高30-40m2/kg，成品的顆粒組成得到改善，水泥早期強度也有所提高。
4.3.3新型圈流粉磨系統
　　借鑒圈流粉磨工藝特點，合肥水泥研究設計院于前年開始研究用開流高細高產磨和高效選粉機組成新型的圈流粉磨系統，經生產實踐表明，效果十分顯著，其增產節能可比開流粉磨系統和普通圈流粉磨系統提高30-80%，為水泥廠的粉磨增產節能提供了新的技術途徑
4.3.4開流改圈流粉磨后的工藝調整
開流改為圈流粉磨后應作必要的工藝調整，主要有：
①鋼球級配。一倉鋼球平均球徑要適當增大。
②隔倉板的篦孔孔隙尺寸應適當地放大，以增加物料在磨內的流動速度。
③加大磨頭中空軸的喂料絞刀，以增加喂料量。
　④細度控制，生料磨可適當放寬，80μｍ孔篩余可控制在10%以下。水泥磨細度要提高，比原開流粉磨時要細2-3%左右，以確保水泥的強度。

4.4合理調整研磨體級配
4.4.1研磨體合理調整的依據
研磨體的合理調整，主要根據被粉磨物料的物理化學性能、粉磨方式以及要求的產品細度等因素來確定。篩余曲線分析又是判斷研磨體級配是否合理的有效手段。研磨體合理調整的依據：
①入磨物料粒度
　 在鋼球裝載量一定時，小鋼球比大鋼球的總表面積大，與物料接觸的機會多，而單個大鋼球的能量大，沖擊粉碎大。被粉磨的物料平均粒度大、硬度大時，選用鋼球的平均球徑應當大些，反之應小些。磨機直徑小的，鋼球平均球徑也小些。另外生料磨比水泥磨的鋼球平均球徑要大些。
②入磨物料的易磨性
入磨物料的易磨性好，可選用小鋼球；易磨性差，則必須選用大鋼球。
③磨內單位容積物料通過量
　　選用鋼球直徑大小還與磨內單位容積物料通過量有一定的關系。閉路粉磨時，選粉機的回磨粗粉使磨內單位容積物料通過量增加，使鋼球在沖擊時受到一定的緩沖作用，循環回料量多，因此鋼球的直徑要選用得大些，反之則小。
④出磨物料的細度要求
對出磨物料的細度要求較細時，應適當選用小鋼球，反之則大。
⑤單倉磨一般都用鋼球而不用鋼段；二倉磨一般前倉用鋼球，后倉用鋼段。
⑥研磨體必須大小搭配，鋼球的規格通常用3-5級，鋼段一般用2-5級。
⑦各級鋼球的比例可按兩頭小，中間大的原則配合，用兩種鋼段時，各占一半即可。
⑧在滿足物料粒度要求的前提下，平均粒徑應竟盡可能小些，以增加接觸面積和單位時間的沖擊次數，鋼段的直徑與長度比要小些，因為徑向磨損快，鋼段長度與直徑之差以5mm為宜。
4.4.3合理調整回粉率和鋼段級配
　　一般在閉路粉磨中，為了減少過粉磨現象，往往填充率I倉高于Ⅱ倉，使物料在磨內流速加快，適當提高回粉率。回粉率為100-150％時，往往臺時產量最高。回粉率過高，雖然細度合格，但比表面積降低。這次改動時將Ⅱ倉的填充率高于Ⅰ倉，并適當降低鋼球平均球徑和鋼段直徑，減慢磨內流速，同時調整選粉機大、小風葉數量，從而降低了回粉率。仍以上述的水泥磨為例，在臺時產量和篩余值不變的情況下，僅僅調整鋼段級配和選粉機的回粉率，即能明顯提高了水泥比表面積和早期強度。
生產過程中，隨著鋼球、鋼段的磨損，填充率降低，首先觀察到的不是臺時產量的下降，而是回粉率的提高、水泥比表面積的減小、水泥3d抗壓強度的下降。當回粉率太高以后，會引起飽磨，此時才導致臺時產量的下降。所以，必須根據回粉率的多少、比表面積的大小來確定是否補充研磨體。一旦臺時產量下降很多，則應倒倉重新進行研磨體級配。
4.4.4水泥細磨倉的研磨體
　　研磨體是磨機優化的主要措施之一。目前國外水泥磨機在細磨倉趨向于使用小鋼球代替鋼段，因為使用鋼段的能耗較高，一般約高20-30%。優質小鋼球的磨耗比鋼段小得多，鋼球磨出的水泥顆粒形貌多呈球形，又比鋼段磨出的要好。但使用鋼段也有好的方面，如物料流速較快、能防止水泥在磨內結團。
　　 近年來，對于水泥細磨倉的研磨體究竟采用鋼段還是采用鋼球好，已有不少文章發表。有的主張用鋼段，有的主張用鋼球。對此不能一概而論，應從粉磨角度進行具體分析。
　　磨機的粉磨功能總體上包括破碎與研磨兩個部分，磨機工況的最優化即是使破碎與研磨能力達到平衡，從而提高粉磨效率，此時產量與成品細度均在較好水平，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，才是決定細磨倉的研磨體采用鋼段還是采用鋼球的判斷依據。
①球與段的研磨功能差異
　　磨機各倉實際上都具有破碎及研磨功能，只是主次及程度不同而已。細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之間，研磨效率的高低主要取決于研磨介質與物料之間的接觸表面積。若接觸表面積大，則研磨機會多，單位時間內的成品生成率就高。等質量的球與段相比，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料量，單位時間內鋼段倉的成品生成量比鋼球倉要高，這是粉磨理論及應用實踐所證明了的。需要指出的是，目前細磨倉的研磨介質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的高細磨都較好地解決了這一問題，在細磨倉成功地應用了微細鋼段，顯著地提高了研磨效率。當然采用高效能的篩分隔倉板及磨尾回段裝置是成功的關鍵。因此應當明確，對于細磨和超細磨，段比球的研磨效率要高。

②細磨倉選用小鋼球的必要充分條件
a.圈流粉磨
　　開流粉磨，磨機內物料一次性通過，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量，無論采用離心或高效選粉機，磨尾卸料的細度篩余（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。為保證成品細度，開流磨的細磨倉一般應采用鋼段。圈流磨的細磨倉可采用小鋼球，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。但這是總的選擇原則，還視具體工況而定。
b.預粉碎
　　磨前的預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。目前高效細碎機、輥壓機等可明顯降低入磨粒度，甚至80%左右的物料在2mm以下，這實際上已完成了磨機Ⅰ倉的大部分功能，緩解了磨機的負擔。預破碎效果好，則鋼球的平均球徑可下降，研磨功能增強，進入細磨倉的物料篩余降低，從而細磨倉的研磨負擔減輕。若入料粒度穩定在很好的水平上，則開流磨的細磨倉也可采用小鋼球，既能保證細度，又提高了產量。相反，若預粉碎環節很差，磨機Ⅰ倉完全成了破碎倉，則細磨倉的研磨負擔加重，即使圈流磨也不能輕易使用小鋼球。盡管調節選粉機能控制細度，但可能因研磨能力不足而無形中犧牲了產量。
c.磨機長度
　　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不少，一般分三至四倉。磨機長度決定了物料的粉磨路徑即粉磨時間的長短，長磨機內物料的有效粉磨時間自然要長。況且較雙倉短磨，長磨機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。由于細磨倉的負擔減輕，對研磨要求降低。若預破碎好，則采用小鋼球為宜。如此時再使用鋼段，一方面會減緩物料流速，降低產量；另一方面容易造成過粉磨現象，產生糊段及逆粉碎效應，反而降低研磨效率。而開流短磨一般首選鋼段。
d.倉長比例
　　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倉細磨能力不足。Ⅰ倉的鋼球級配不可能過多，這就制約了其研磨能力，此時Ⅱ倉的研磨負擔加重。若再使用小鋼球，則Ⅱ倉在相對減少的粉磨容積中難以完成所需的研磨任務，最后導致產量下降。出現這種情況，應在Ⅱ倉中換上鋼段，同時加強預粉碎，盡可能降低Ⅰ倉的鋼球直徑。必要時根據磨內篩余曲線分析，調整隔倉板的位置，挪動一塊或半塊襯板的距離，加強Ⅱ倉的研磨。對細度要求高的水泥，應多選用小鋼段。
e.粉磨水泥的品種
　　這主要針對水泥而言。水泥的品種不同，則對粉磨的細度要求也不同。茲舉兩種：快硬（或超細）水泥和多混合材摻量水泥。前者要求水泥水化快、早強高。除礦物組成有要求外，對水泥的細度控制也很嚴格。這也對磨機的粉磨提出了更高要求。此時無論開流長磨還是圈流磨都應考慮在細磨倉使用小鋼段，而對鋼球的使用一定要慎重。從目前的應用實踐看，用鋼段磨制的超細水泥效果較好。對于第二種水泥，為降低生產成本，工廠盡可能地多摻混合材，礦渣甚至達到40-50%的比例。礦渣的易磨性差，因此已有采用單獨粉磨的工藝。對于共同粉磨時，磨機的研磨功能必須很強。若摻量很高，則喂料中細礦渣及循環回磨的細料之和比例很高，而粗磨倉對這些料的研磨作用有限，主要在細磨倉中完成。很明顯細磨倉應優先使用小鋼段，否則即使高效選粉機也難以提高產量，因為磨機研磨能力不足，磨尾卸料中成品量有限，若再提高磨機循環負荷，則磨機更適應不了。
f.水泥顆粒的球形化
如前所述，水泥顆粒的球形化程度越高，則水泥的強度越高。隨著水泥新標準的實施，對強度尤其是早期強度的要求更高。為此應創造條件，在水泥磨的細磨倉提倡使用小鋼球。
4.4.5研磨體的合理補充
確定研磨體補充量的方法一般為：
①用單位產品的研磨體磨損量（同類研磨體年耗量/磨機年產量）乘以磨機階段產量；
②用單位時間的研磨體磨損量（同類研磨體年耗量/磨機年運轉時間）乘以磨機階段運轉時間；
　　③在必要的空磨后停磨，測量磨內球（段）面距磨機中心線的高度除以磨機有效內徑可簡易算得當時的填充率，與原配球時填充率對比，計算補球量。
　　此外還有根據空磨時的主電動機電流表值與經驗值比較確定研磨體補充量等多種方法。以上的各種方法事實上都有一定的局限性，這是因為磨機的運轉過程是一個不斷變化的復雜過程，影響因素很多，容易出現判斷失誤而造成盲目補球，反而影響磨機的產量。因此，管理較好的水泥企業是采用定期清倉的傳統辦法。
4.4.6研磨體填充率和級配合理與否的判斷依據和方法
　　研磨體裝載量和級配雖有些公式可以參考，但一般還是靠經驗調配。鋼球級配還是以多級配球較多，在使用分級襯板時，磨倉長度各點處的物料平均粒徑是逐漸降低的，鋼球在各點處的平均球徑也應該是逐漸降低，兩條曲線的走勢應該是一致的。調整鋼球級配時要考慮到鋼球尺寸的減小并不是一致的。例如有文獻介紹，通過試驗和計算得出，當90mm的鋼球磨損至80mm時，80mm的鋼球變為71.11mm，70mm的鋼球變為63.20mm，60mm的鋼球變為56.20mm。顯然，若只補大球，則平均球徑必然有變大的趨勢。
研磨體裝載量和級配是否合理，可通過下述四種方法在生產實踐中進行檢驗和調整。
a.當磨機出現產量低、產品細度粗時，說明研磨體裝載量不足或研磨體磨耗太大，此時應添加研磨體。
　　b.當磨機出現產量高、產品細度粗時，說明磨內研磨體的沖擊力太強，研磨能力不足，物料的流速過快所致。此時應適當減少大球，增加小球和鋼段以提高研磨能力，同時減少研磨體之間的空隙，使物料在磨內的流速減慢，延長物料在磨內的停留時間，以便得到充分的研磨。
　　c.如磨機出現產量低、產品細度細時，其原因可能是：小鋼球太多，大鋼球太少，致使磨內沖擊破碎作用減弱，而相對研磨能力增強。
d.若磨機產量高、產品細度又細時，說明研磨體的裝載量和級配都是合理的。
②根據磨音判斷
　　在正常喂料的情況下，一倉鋼球的沖擊較強，有嘩嘩的聲音。若第一倉鋼球的沖擊聲音特別洪亮時，說明第一倉鋼球的平均球徑過大或填充率較大，若聲音發悶，說明第一倉鋼球的平均球徑過小或填充率過低了，此時應提高鋼球的平均球徑和填充率，第二倉正常時應能聽到研磨體的唰唰聲。
③檢查磨內物料情況
　　在磨機正常運轉、正常喂料的情況下，根據生產經驗，球倉中的鋼球應露出半個鋼球于料面上。如鋼球外露太多，說明裝載量偏多或鋼球平均球徑太大；反之，說明裝載量偏少或鋼球平均球徑太小。在細磨倉，研磨體應以覆蓋著10-20mm的薄料層為宜。若蓋料過厚，說明研磨體裝載量不足或研磨體尺寸太小。
④根據篩析曲線判斷
　　研磨體級配合理、操作良好的磨機，其篩析曲線的變化應當是：在第一倉比較陡，靠近卸料端應平滑下降。如曲線中出現斜度不大或有較長的一段接近水平線，則表明磨機的作業情況不良，物料在這一段較長距離過程中細度變化不大。其原因可能是研磨體的級配、裝載量和平均球徑大小等不合適，應適當改變研磨體級配或清倉剔除碎、小球段；如果隔倉板前后的篩余百分數相差很大，說明兩倉能力不平衡，此時應首先檢查隔倉板篦孔寬度是否符合要求，若過寬且超過規定數值2mm以上時，即應更換或堵補；若有堵塞現象，應剔除堵物。也可能由于磨機各倉的長度比例不當，前后倉破碎與研磨能力不匹配。先調研磨體的級配、裝載量和平均球徑，若無效，則應改變倉的長度、比例。
4.4.7出磨物料中的“粒子”現象
　　在磨機產量、質量正常時出磨物料中含有少量顆粒，如每班有10kg以下，則是正常現象。如粒子過多，則應分析原因并采取相應措施。其原因一般為：
　　①一倉沖擊能力不夠。解決的辦法是向一倉加部分直徑比較大的鋼球一加Φ80或Φ90mm的鋼球200-500kg即可，粒子多時加多些。
　　②一倉的填充系數較二倉大很多。一倉的填充系數較二倉大很多，使物料流速過快，料塊來不及被擊碎就進入了第二倉，未被充分破碎的顆粒就很多，這時，應考慮增加二倉的填充系數，如總裝載量有限，則應適當減少一倉的球裝載量，使一倉的填充系數降低，保持物料在磨內的流速適當。

③入磨物料水分太大。
④磨內通風不良。
⑤隔倉板篦縫太寬。
4.5助磨劑在水泥粉磨中的應用
　　在粉磨過程中，加入少量的外加劑，以消除細粉粘附和聚集現象，加快物料的粉磨速度，提高粉磨效率，還能提高3-30μm含量10-20%，有利于球磨機優質、節能、高產。這類外加劑統稱為“助磨劑”。使用助磨劑在大多數情況下能提高磨機產量，特別是水泥需要細磨的情況下更顯重要。在國外助磨劑的應用十分普遍，95%的水泥磨機都使用助磨劑。在國內有些水泥廠，以前也使用過助磨劑，如：三乙醇胺、乙二醇、丙二醇、石油酸鈉皂等一類化工廠下腳料，但由于來源短缺、價格增漲，漸漸停用。
　　從外加劑作用機理看，我們可以把助磨劑分為兩類：工藝型助磨劑和功能型助磨劑。工藝型助磨劑是降低物料表面能、減弱分子引力所產生的聚合作用、幫助外力作功時顆粒裂紋的加速擴展，從而提高粉磨效率和產品的比表面積，實現球磨機優質、節能、高產；功能型助磨劑則是利用化學物質特有的功能，激發材料活性、提高水泥強度、縮短凝結時間等實現磨機高產。因此，后者含有一部分堿性物質。在建筑施工中，如果再使用混凝土外加劑，容易產生不兼容現象，造成水泥制品、水泥構件質量下降，特別在鋼筋銹蝕、混凝土開裂等方面，危害較為嚴重。
　　由此可見，在使用助磨劑時，盡量選擇工藝型助磨劑，如：HY-1高效水泥助磨劑等，該助磨劑是由石油精煉所得磺化芳烴的醇酸鹽、植物油等原材料，經特殊工藝加工而成的中性物質，不含Cl－、K+、Na+等對混凝土耐久性不利的成分，摻量0.6~0.8%，提高產量10~30%，增加比表面積20~80 m2/kg。如果粉磨工藝不得不添加功能型助磨劑時，那么，就在小磨試驗前、后，都應該請權威部門嚴格檢驗認定，方可投入批量使用。
使用助磨劑，可以獲得比表面積較高的粉磨產品，并減少過粉磨現象。同時，物料在磨內的流速會加快，在磨內停留時間縮短，引起出磨細度（篩余）的變化。對于開流粉磨來說，必須調節磨內工況，適應粉磨產品的細度要求；對于圈流粉磨則要控制出磨細度（篩余）在正常范圍之內，決不允許有篩余值逐漸增大的現象發生。否則，不僅磨機產量會降低，而且，還會引起循環負荷率增加、磨尾提升機過載、堵塞，甚至造成停產事故。總之，選擇和使用助磨劑是一項科學嚴謹的技術工作，必須認真做到以下五點：
①考慮入磨物料性質，進行小磨比較試驗：由助磨機理所決定，助磨劑對物料的適應性是各有差異的，要想得到最佳助磨效果，必須按要求的技術條件，先進行小磨試驗，然后優選方案到大磨實施。
　　②注意粉磨工藝條件，選擇不同種類的助磨劑：助磨劑有氣、固、液三種狀態、幾十個品種；除了對物料適應性、助磨功能不同之外，對干法磨、濕法磨、開流磨、圈流磨、烘干磨等使用的要求都不完全一樣，需要仔細試驗、使用。
　　③使用助磨劑，應對下續作業無不良影響：在生料磨使用助磨劑時，要考慮對燒成工藝的影響；在水泥磨使用助磨劑時，要考慮對包裝、散裝工藝以及建筑施工、水泥制品構件質量的影響。
　　④要重視助磨劑來源和成本：助磨劑給用戶帶來的經濟效益與其價位、市場供應有著密切關系，企業可通過綜合評估、核算后，再進行優化選擇。
　⑤助磨劑必須滿足環保要求：許多外加劑都是利用化工廠的下腳料配制的，經常殘留著一些不利于環境保護的物質。在選用助磨劑時，不要被低價位所迷惑，必須保證使用的助磨劑不污染環境，不危害員工身體健康。
5水泥粉體狀態與控制方法
　　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（單位質量物質的二相界面面積）與多分散性（某一樣品中每一顆粒都不盡相同）的兩大特征。
水泥的粉體狀態包括：磨細程度（細度和比表面積）、顆粒分布和顆粒形貌。
5.1水泥細度
水泥的粒度就是水泥的細度，水泥細度直接影響著水泥的凝結、水化、硬化和強度等一系列物理性能。
　　我國水泥標準規定水泥產品的細度80μm方孔篩篩余不得超過10%。控制細度的方法簡單易行，在一定的粉磨工藝條件下，水泥強度與其細度有著一定關系。水泥的篩余量越小表示水泥越細，強度越高。但用這一方法進行水泥質量控制還存在較大問題：
① 當水泥磨得很細時，如小于1%，控制意義就不大了。國外水泥普遍磨得很細，所以在國外水泥標準中幾乎全部取消了這一指標。
② 當粉磨工藝發生變化時，細度值也隨之變化。如開流磨篩余值偏大，圈流磨篩余值偏小，有時很難根據細度來控制水泥強度。
③細度值是指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，
以用80μm顆粒含量多少進行水泥質量控制還不能全面反映水泥的真實活性。
建議與國外一樣，用45μm篩篩余進行內部質量控制。
5.2水泥的平均粒度
　　在水泥粉磨過程中，不是單顆粒的粉碎而是包含不同粒徑的顆粒體—粒群，所以在評述水泥細度時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，故篩余量相同時比表面積也會出現很懸殊的現象，所以采用“平均粒徑”是另一種表示水泥細度的方法。它是描述水泥群體顆粒的一項指標，可用統計數學的方法求得，即將粒群分為若干個窄級別，任意一粒級的粒度為d，設該粒級的個數為n或占總粒群的質量比為w，再用加權平均法得總粒群的平均粒度。
　　平均粒度有幾種表示法，如算術平均直徑、幾何平均直徑、調和平均直徑等。水泥工業常用的是中位徑，即是對應粒度函數曲線50%處顆粒直徑，用D50或Dmod表示。通常用篩分法求出各級粒徑的累積百分數，然后在對數概率紙上用作圖法很容易求出平均粒度。
　　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，但所能提供的粒度特性信息則非常有限，因為兩個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）。
5.3水泥比表面積
　　國外水泥標準大多規定比表面積指標，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準規定已與國外標準一致。其方法是根據一定量的空氣透過含有一定孔隙率和設定厚度試樣層時所受到的阻力，經計算而得。粉料越細，比表面積值越大，空氣透過時的阻力也越大。水泥比表面積與水泥性能已存在著較好的關系。但用比表面積控制水泥質量時，主要還有下述兩方面的不足：
①比表面積對水泥中細顆粒含量的多少反映很敏感，有時比表面積并不很高，但由于水泥顆粒級配合理，水泥強度卻很高。
②摻有混合材料的水泥比表面積不能真實反映水泥的總外表面積，如摻有火山灰質混合材料，水泥比表面積往往會產生偏高現象。
5.4水泥的顆粒級配（粒度分布）
眾所周知，即使篩分細度相同或比表面積相近，水泥的性能有時也會表現出較大的差異，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、探索與水泥強度更精確的定量關系，有著非常重要的意義。
國內外長期試驗研究證明，水泥顆粒級配是水泥性能的決定因素，目前比較公認的水泥最佳顆粒級配為：
　　3-32μm顆粒對強度的增長起主要作用，其粒度分布是連續的，總量應不低于65%；16-24μm的顆粒對水泥性能尤為重要，含量愈多愈好；小于3μm的細顆粒，易結團，不要超過10%；大于64μm的顆粒活性很小，最好沒有。
　　此外，水泥粒度分布（顆粒級配）不當還會影響水泥水化時的需水量（和易性），若為了達到水泥砂漿的標準稠度而提高了用水量，則最終會降低硬化后的水泥或混凝土的強度。因此掌握水泥顆粒級配的指標是很重要的。
水泥顆粒級配的測定方法，上世紀80年代以前大多采用沉降法，由于它的測定時間長，精度低，比重不同的混合料不適應，所以80年代以后大多采用激光粒度分析儀測定水泥顆粒級配，這種方法測定時間短、精度高、適應性強，已被廣泛采用。
表示水泥粒度分布，即水泥顆粒級配的方法有列表法、作圖法、矩陣法和函數法。
5.5水泥顆粒形貌
　　20世紀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。
水泥顆粒形貌通常用圓度系數(f)表示，圓形顆粒的圓度系數等于1，其它形狀則都小于1。
　　國外水泥的圓度系數，大多在0.67左右。中國建材科學研究院測定的我國部分大、中型水泥企業水泥的圓度系數平均值0.63，波動在0.51-0.73之間。同時在對水泥顆粒形貌的研究中還發現：水泥磨機的研磨能力愈強，f值愈大；高細磨水泥f最大；帶輥壓機預粉碎的磨機磨制的水泥f值也較大。
　　日本北村昌彥等試驗研究表明，將水泥顆粒的圓度系數由0.67提高到0.85時，水泥砂漿28d抗壓強度可提高20-30%，配制砼的水灰比可降低6-8%，達到相同坍落度時的單位體積用水量可減少14-30%，減水劑摻量也減少三分之一，水泥早期水化熱約降低25%。
　　1999年黃有豐等將水泥圓度系數由0.47提高到0.73時，28d抗壓強度可由49.8MPa提高到66.4MPa；2001年王昕等將水泥圓度系數由0.65提高到0.73時，28d和60d抗壓強度提高值為6-10MPa。
6水泥粉體狀態與水泥性能的關系
6.1磨制細度與磨機產量和水泥強度的關系
當篩余由8.5%降至2.4%時，28dISO強度由38.5MPa提高到58.2MPa，升了近兩個強度等級，而磨機產量則由30t/h降至20t/h。
6.2水泥顆粒級配與水泥性能的關系
水泥顆粒級配對水泥性能產生的各種影響，主要是因為不同大小顆粒的水化速度不同。
中國建材科學研究院施娟英的測定結果是：0-10μm 顆粒，1d水化達75%，28d接近完全；10-30μm顆粒，7d水化接近一半；30-60μm顆粒， 28d水化接近一半；大于60μm顆粒，3個月水化還不到一半。
學者Meric認為，1μm以內的小顆粒，在加水拌和中就很快水化了，對強度作用影響很小，反而造成混凝土較大收縮。而一個 32μm的水泥顆粒加水拌和后一個月，只水化了 54%，水化深度才5.48μm，余留的熟料核只能起骨架作用，其潛在活性還沒有充分發揮。
　　對我國部分大、中、小型企業不同粉磨工藝情況下的實物水泥進行了顆粒級配測定后發現3-32μm顆粒含量偏少，3264μm顆粒含量偏多，因此大多數水泥企業都有提高水泥活性即強度的很大潛力。
6.3水泥粉體狀態與混合材料摻加量的關系
　　混合材料在水泥中主要起三個作用：活化效應，與混合材料的活性和細度有關；填料作用，與水泥水化產物結合在一起，起骨架作用；最緊密堆積效應，當混合材料的粒徑很小如＜5μm，可以明顯提高水泥石的密實度，改善水泥混凝土的性能和提高強度。
如何提高水泥中混合材料的摻加量，其關鍵技術即是大幅度地提高水泥熟料和所摻用混合材的細度。
①提高熟料粉磨細度
　　早在上世紀六十年代，中國建材科學研究院為了提高礦渣水泥的強度，將熟料比表面積磨制到450-550m2/kg，熟料顆粒＜30μm含量達到 80%以上，在礦渣摻加量為35%和45%的條件下，可以生產出早期和后期強度都很高的礦渣水泥。上世紀70-80年代，中國建材科學研究院在研究沸石—石灰石水泥和粉煤灰—石灰石水泥中，將熟料比表面積磨制到400m2/kg，粒徑＜20μm的含量達60-70%時，混合材摻量為30%時，仍能生產出早期和后期強度都較高的優質水泥，獲得了節能10%、增產水泥20%的效果。
②提高礦渣的細度
　　1999年中國建材科學研究院在制訂GB/T18046-2000“用于水泥和混凝土中的礦渣粉”國家標準的試驗研究中發現，將礦渣細磨到400-600 m2/kg比表面積后，大量摻入到水泥中時，不但不降低水泥強度，反而能大幅度提高水泥強度。
③提高鋼渣的細度
　 眾所周知，鋼渣是一種活性不太高的混合材料，用它生產的鋼渣水泥早期和后期強度都較低。近年來，中國建材科學研究院將鋼渣細磨成鋼渣粉，然后再與熟料粉制成水泥，試驗結果表明鋼渣粉磨得愈細，活性愈高；當鋼渣的比表面積達到460-800m2/kg、摻量為30%時，水泥早期和后期強度基本達到了純水泥的強度，特別是3d強度，即使鋼渣粉摻量達到50%，鋼渣水泥的強度還超過了純水泥強度。

④提高粉煤灰細度
　　粉煤灰的特點是早期活性很低，后期活性很高，因此在通常水泥細度的情況下，限制了粉煤灰混合材料的摻入量。如果將粉煤灰細磨，也可以提高粉煤灰的早期活性，采用振動磨細磨粉煤灰后的試驗結果表明粉煤灰經超細化后，其活性有顯著提高，并隨著比表面積的增加，早期活性也明顯提高。粉煤灰的比表面積提高到466-700m2/kg后，即使水泥中粉煤灰摻量高達30%，仍可獲得很高的早期和后期強度。
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