國(guó)内外水泥立磨的应用(yòng)历史、现状与发展

      上世纪90年代，欧美國(guó)家水泥工(gōng)业在生料立磨工(gōng)业生产(chǎn)应用(yòng)十分(fēn)成功的基础上开始试验釆用(yòng)立磨来磨制水泥，初期的生产(chǎn)实践表明，除了预先已估计到的磨机结构强度、振动和磨耗等问题外，还发现了立磨水泥的施工(gōng)性能(néng)与当时广泛采用(yòng)的圈流球磨的相比有(yǒu)所改变，主要表现是其标准稠度需水量稍高，水泥浆體(tǐ)流动度稍差，早期强度稍低等。......

一、水泥立磨的发展历史与应用(yòng)现状

  上世纪90年代，欧美國(guó)家水泥工(gōng)业在生料立磨工(gōng)业生产(chǎn)应用(yòng)十分(fēn)成功的基础上开始试验釆用(yòng)立磨来磨制水泥，初期的生产(chǎn)实践表明，除了预先已估计到的磨机结构强度、振动和磨耗等问题外，还发现了立磨水泥的施工(gōng)性能(néng)与当时广泛采用(yòng)的圈流球磨的相比有(yǒu)所改变，主要表现是其标准稠度需水量稍高，水泥浆體(tǐ)流动度稍差，早期强度稍低等。生产(chǎn)实践中(zhōng)，人们很(hěn)快就发现立磨水泥施工(gōng)性能(néng)变化的原因主要源于其水泥平均粒径与颗粒组成分(fēn)布的变化所引起的。因為(wèi)这种情况在30多(duō)年前的1960年前后曾经发生过，当时水泥粉磨系统正当由开流管磨进化提升為(wèi)圈流球磨之际，曾经因圈流球磨水泥施工(gōng)性能(néng)“稍差”，而在欧美水泥界引发了長(cháng)达近10年的所谓水泥粉磨应采用(yòng)开流抑或圈流之争论与犹豫（筆(bǐ)者当时曾投稿國(guó)外发表拙见）。几经水泥行业自身在工(gōng)艺设备等方面的改进，以及与混凝土施工(gōng)方面的协调合作(zuò)，这个问题终于获得妥善解决。水泥圈流粉磨系统由此取代了开流管磨而迅速发展推广。基于这个经验，1990年欧美再次遭遇所谓立磨水泥性能(néng)问题时，水泥行业和混凝土行业在心理(lǐ)上和技(jì )术上都比较“轻車(chē)熟路”，从容应对，很(hěn)快解决了问题，為(wèi)水泥立磨的顺利推广创造了有(yǒu)利条件。2015年欧美水泥立磨的选用(yòng)率已达60%左右。

  随着时间的推移，水泥立磨系统在机械结构强度、传动减速机、磨机振动、衬板磨损、可(kě)靠性和运转率，以及对其水泥性能(néng)灵活方便的调控等诸多(duō)方面均有(yǒu)不断的改进和逐渐完善。在欧美到2000年，水泥立磨已克服了各种难题，表现出其高效、经济、节能(néng)、噪音小(xiǎo)、占地少的优点，受到广大用(yòng)户的欢迎。世界（除中(zhōng)國(guó)大陆外）新(xīn)建水泥项目水泥粉磨系统中(zhōng)立磨的选用(yòng)率，由2000年的15%提升到了2005年的45%，如图1所示。之后在美國(guó)表仍保持这个势头，2015年其水泥立磨的选用(yòng)率继续上升到70%。但是全球（除中(zhōng)國(guó)大陆外）则微升到53%。根据德(dé)國(guó)温斯顿（OneStone）咨询公(gōng)司的报告，2015年全球（除中(zhōng)國(guó)大陆外），投产(chǎn)的约有(yǒu)2610台套水泥粉磨系统，其中(zhōng)共有(yǒu)水泥立磨538台，约占当年水泥总产(chǎn)量的23%（4.14亿吨）。

  我國(guó)水泥工(gōng)业采用(yòng)水泥立磨最先始于2005年，由云南昆明东骏水泥厂引进史密斯公(gōng)司的两台OK 33-4立磨，用(yòng)以生产(chǎn)水泥和细磨矿渣，开创了我國(guó)水泥立磨的先河，实现了零的突破。因為(wèi)水泥立磿在东骏厂的成功应用(yòng)及其良好的运行实践，使水泥立磨在國(guó)内新(xīn)建水泥项目中(zhōng)开始取得一席之地。到2010年水泥立磨系统在國(guó)内的选用(yòng)率上升為(wèi)8%。通过实践，水泥立磨系统的优点逐渐获得较多(duō)用(yòng)户的认可(kě)，略显推广之势，2015年其选用(yòng)率已达30%（图1）。2000~2015年，各供应厂商(shāng)在我國(guó)销售立磨累计台数统计，如表1所列。2015年我國(guó)水泥厂投产(chǎn)的水泥（矿渣）立磨已有(yǒu)210台之多(duō)，约占当年水泥总产(chǎn)量的9% （2.16亿吨）。

  二、水泥立磨在我國(guó)进一步推广选用(yòng)的主要障碍

  虽然國(guó)内外600多(duō)台水泥立磨長(cháng)期生产(chǎn)的实践业已表明，与辊压机+球磨的粉磨系统相比，水泥立磨具(jù)有(yǒu)节電(diàn)、省投资、生产(chǎn)成本低、噪音低、改变产(chǎn)品品种（水泥、矿渣粉）迅速方便、占地少、露天设置等诸多(duō)优点。但在不少中(zhōng)國(guó)水泥企业的心里，多(duō)少仍有(yǒu)一些所谓立磨水泥性能(néng)或许不及半终系统的“担忧”，唯恐殃及其水泥的市场销路。回顾多(duō)年来与國(guó)外专家的交往，筆(bǐ)者发现國(guó)际上，无论是发达國(guó)家、兴新(xīn)國(guó)家或者较后进國(guó)家的同行们，他(tā)们似乎基本上没有(yǒu)这种“担忧”，对这事並不太在意。因為(wèi)发达國(guó)家的同行们是“过来人”，有(yǒu)亲身经历，毋须“担忧”。新(xīn)兴國(guó)家和较后进國(guó)家的同行们则在得知已有(yǒu)600多(duō)台水泥立磨成功运行的事实后，往往很(hěn)快就会打消这种道听途说的“担忧”。唯独我们中(zhōng)國(guó)的专家同行们何以仍有(yǒu)如此这般强烈的“担忧”呢(ne)？

  筆(bǐ)者分(fēn)析认為(wèi)，这显然与过去50多(duō)年来我國(guó)各省、地、市、県、村已经完全十分(fēn)习惯于使用(yòng)圈流球磨水泥和辊压机半终水泥有(yǒu)关；因其在我國(guó)作(zuò)為(wèi)唯一形态的水泥，应用(yòng)规模数量极大，达380亿吨：地域空间极广，遍布全國(guó)：延续时间极長(cháng)，超过半个世纪：累计建材建筑员工(gōng)数量极大，近两亿人。所以我國(guó)水泥混凝土建筑行业对其已养成了固定的习惯，心理(lǐ)上和生产(chǎn)操作(zuò)上的习惯定式极其顽強，短期内要它们接受新(xīn)来乍到的立磨水泥，首先在心理(lǐ)上就是一道障碍，要在全國(guó)范围消除这种心理(lǐ)障碍是须要一定时间的。这正是我國(guó)水泥工(gōng)业的发展历史所造成的特殊情况，也是水泥立磨在我國(guó)进一步推广，提高立磨水泥在水泥总产(chǎn)量的占比（例如由2015年的9%上升到2020年的15%左右）所面临的第一个障碍，亦是主要障碍。

  第二个障碍是传说的所谓水泥立磨系统复杂，难以操作(zuò)掌控。这个障碍比较简单，容易解释清楚。因為(wèi)它仅涉及水泥立磨系统生产(chǎn)操作(zuò)管理(lǐ)方面的技(jì )术问题。事实上，现今的水泥立磨系统已经具(jù)备完善的全面调控其水泥产(chǎn)品施工(gōng)性能(néng)的手段和方法，可(kě)以确保立磨水泥的粒径组成与分(fēn)布、特征粒径、均匀性系数 （RRB曲線(xiàn)斜率）、需水量、流动度、水泥早期强度等各项指标，即使不是优于，但至少不会逊于圈流球磨水泥的。完全可(kě)以实现水泥有(yǒu)关性能(néng)调控的全覆盖（图2），而且调控方便，及时精(jīng)确，响应迅速。其调控手段主要有(yǒu)四项，即挡料圈高度、磨内风量（风速）、粉磨压力和选粉机转速；各项手段的调控范围与精(jīng)度，及其对水泥性能(néng)的影响，如表2和表3所列。相应地，在不同挡料圈高度的情况下，粉磨压力与水泥粒径组成的均匀性系数的相互变化关系；以及在不同磨内风量（风速）情况下，选粉机转速与水泥均匀性系数的相关性，分(fēn)别如图3和图4所示。按照表3的操作(zuò)指南可(kě)以釆取单项或多(duō)项综合调控的手段，在生产(chǎn)实践中(zhōng)逐步掌控调节水泥成品的各项性能(néng)，完全可(kě)以达到满足市场需求的目的。

  在水泥立磨试生产(chǎn)的初期，采取上述各项调控手段和方法，同时通过与混凝土客户方的沟通协调合作(zuò)，一般在1~2个月之内就可(kě)以完成相互适应的过程，逐步趋于正常化。本人2005年下半年，在东骏厂OK 33-4水泥立磨的调试中(zhōng)就體(tǐ)验了这个过程，这项工(gōng)作(zuò)水泥厂的一般生产(chǎn)技(jì )术人员均可(kě)以胜任。到2006年初，东骏厂的水泥颇受昆明市场青睐，售价稍高，客戶欢迎。OK 33-4水泥立磨从试生产(chǎn)到宣告立磨水泥在我國(guó)市场首获成功，总共不到半年时间。至今这两台水泥（矿渣）立磨已经顺利运转了12年，东骏厂甚表满意。

  至于立磨水泥与球磨水泥各项性能(néng)指标的比较，國(guó)内外发布的实践数据已多(duō)达百余套，我國(guó)的合肥院、天津院和一些水泥厂都有(yǒu)不少这方面的成果报导，所有(yǒu)的结论对立磨水泥都是肯定的，兹不一一列举。这里特别推举江西亞东的数据就足以说明问题。2007年开始，江西亚东继云南东骏之后，成為(wèi)我國(guó)第二位引进选用(yòng)水泥立磨系统的厂家。如果说2003年东骏决定首先选用(yòng)水泥立磨，的确具(jù)有(yǒu)“吃螃蟹”的遠(yuǎn)见和勇气，令人钦佩。那么亚东2006年做出选用(yòng)水泥立磨的决策则是十分(fēn)清晰的、精(jīng)明的。因為(wèi)这是亚东通过全面评估后所采取的胸有(yǒu)成竹的举措，體(tǐ)现了其管理(lǐ)层科(kē)學(xué)前瞻的素养。另外，因江西亚东在同一个工(gōng)厂既有(yǒu)辊压机+球磨的半终水泥，又(yòu)有(yǒu)立磨水泥，两者都是采用(yòng)相同的熟料、混合材、石膏共同粉磨成同样品种和标号的水泥，对比条件十分(fēn)完美（國(guó)外也有(yǒu)这样的实例）；加之江西亚东的生产(chǎn)操作(zuò)管理(lǐ)水平上佳，取样化验检测严谨，数据准确可(kě)靠。故亚东的对比数据和结果必将具(jù)有(yǒu)更強的说服力，足以令人心悦诚服。

  表4是亞东2008年前后多(duō)次试验，在正常生产(chǎn)运转情况下，每次在1个月内节奏均匀地连续并行提取17个对比试样检测数据的平均值，具(jù)有(yǒu)高度的代表性和客观性。

  通过上述对比试验，亚东的结论是：“人们对立磨水泥所担忧的需水量、水泥浆體(tǐ)流动度和水泥早期强度等指标均完全达标，并略优于一般传统的球磨水泥。立磨水泥的单位電(diàn)耗比辊压机+球磨的节省4~6kWh/t，较圈流球磨的节電(diàn)12 kWh/t以上”（《中(zhōng)國(guó)水泥》 2009年 第10期 49~52页(yè)）。其实这个结论与当时國(guó)内外已有(yǒu)的对比试验结果并无二致，我们现在慎审地重温这个结论后，不知至今尚存这类担忧的诸位同行们，此刻是否会开始重新(xīn)思考打消顾虑，或将担忧转变為(wèi)基本趋于可(kě)以放心了呢(ne)？！

  截止2015年底，史密斯公(gōng)司在全球水泥厂运转的水泥管磨和球磨机约有(yǒu)400多(duō)台，水泥半终粉磨的辊压机约80台，水泥（矿渣）立磨约135台。根据这些磨机实际生产(chǎn)运行的大数据分(fēn)析，筛选出三种水泥粉磨系统的生产(chǎn)和维修费用(yòng)等具(jù)有(yǒu)代表性的统计平均值，如表5所示。

  表5的数据完全源于史密斯公(gōng)司现有(yǒu)的水泥粉磨机的大数据分(fēn)析，系世界各國(guó)的代表性平均数，或可(kě)供粗略地相对定量参考。由此可(kě)知，水泥立磨的生产(chǎn)运行与维修费用(yòng)、研磨介质(zhì)的金属磨损、相对吨投资均较水泥圈流球磨和辊压机+球磨的半终粉磨系统的低。

  三、水泥立磨的发展

  水泥立磨的发展主要表现為(wèi)大型化或超大型化。例如史密斯公(gōng)司最大型的OK磨已发展為(wèi)OK 62-6，水泥产(chǎn)能(néng)达750t/h，矿渣為(wèi)550 t/h，磨盘直径8.2m，6个磨辊，传动功率12000~16000kW，如图5和图6所示。OK 62-6立磨适用(yòng)于10000~12000 t/d 熟料（水泥）生产(chǎn)線(xiàn)和年产(chǎn)400万吨的水泥（矿渣）粉磨站。

  水泥立磨发展的另一个表现就是智能(néng)化，立磨系统可(kě)以按照客户对水泥性能(néng)，特别是施工(gōng)性能(néng)的要求，将规定的指标预先设置于智能(néng)操作(zuò)系统的内存中(zhōng)，在立磨的生产(chǎn)转运中(zhōng)智能(néng)软件会断续地实时监检各项指标，并及时进行自动调控与跟踪检测，使水泥性能(néng)始终处于监管生产(chǎn)之中(zhōng)。

  目前，立磨智能(néng)化系统，包括其运行经济指标和产(chǎn)品性能(néng)质(zhì)量监控与调节等功能(néng)，已进入工(gōng)业规模的生产(chǎn)试验和研发调试改进阶段，不久或将投放市场。据有(yǒu)关研发专家反映，立磨智能(néng)系统相比于辊压机+球磨的半终粉磨的享有(yǒu)较大的优势。因為(wèi)其设备少系统简单，调控手段针对性强，目标准确，调控方便快捷，反馈响应迅速，研发技(jì )术难度较小(xiǎo)，这对于立磨智能(néng)化系统早日投入实际应用(yòng)是重要的有(yǒu)利条件。

  四、结语

  现今在世界水泥工(gōng)业的水泥粉磨系统领域中(zhōng)，广泛应用(yòng)的主要有(yǒu)圈流球磨、辊压机+球磨半终和立磨三种系统，开流管磨己很(hěn)少再选用(yòng)了，筒辊磨仍在努力试图开拓中(zhōng)，辊压机终粉磨可(kě)能(néng)是准备新(xīn)尝试的一个选项。

  关于水泥施工(gōng)性能(néng)的问题，100年前，世界上就只有(yǒu)一种水泥开流管磨，因别无选择，当时人们对所谓水泥施工(gōng)性能(néng)又(yòu)知之甚少。所以就自然而然地接受了开流管磨。谁知这一接受就是半个多(duō)世纪，使水泥和混凝土行业对开流管磨水泥养成了根深蒂固的习惯。待到1960年前后，当开流管磨向圈流球磨进化转型之际，欧美等发达國(guó)家却对由此而引起的水泥施工(gōng)性能(néng)的变化产(chǎn)生了强烈的“纠结”，甚至争论犹豫了近10年， 最终还是圈流球磨取代了开流管磨，因為(wèi)技(jì )术进步是永恒的主题。

  然而当时对于欧美的那种“纠结”，我们中(zhōng)國(guó)却似乎没有(yǒu)什么感觉，因為(wèi)我们那时还遠(yuǎn)没有(yǒu)发展到能(néng)有(yǒu)所感觉的阶段。目前正当水泥立磨在我國(guó)逐渐推广之际，却因水泥性能(néng)变化，在我國(guó)水泥混凝土行业重演了一场1960年前后那种欧美式的“纠结”，产(chǎn)生了对推广水泥立磨的心理(lǐ)障碍。历史告诉我们，这种现象是有(yǒu)其根源的，是可(kě)以理(lǐ)解的。

  但是可(kě)以肯定的是，我國(guó)现今的“纠结犹豫”时间决不可(kě)能(néng)那么長(cháng)，最终的预期结果一定是乐观的。事实上水泥立磨在我國(guó)已经形成潮流之势，进入了逐渐推广的轨道。因為(wèi)各种水泥粉磨工(gōng)艺装(zhuāng)备技(jì )术系统都在不断地创新(xīn)进化演变之中(zhōng)，每一家用(yòng)户都会按照现实的具(jù)體(tǐ)情况及其最重要的关注点来选择最适合自己的水泥粉磨装(zhuāng)备，人们应该尊重每一位业主的自主选择。

  诚然，各种水泥粉磨系统或多(duō)或少都各有(yǒu)所長(cháng)和不足之处，何况各种创新(xīn)和技(jì )术进步也是不断发展的。作(zuò)為(wèi)业界专家传播介绍新(xīn)工(gōng)艺、新(xīn)技(jì )术、新(xīn)设备时的主要聀责和操守是，结合当前实际，客观、公(gōng)正、公(gōng)平、如实地将有(yǒu)关资料、数据和信息（含个人观点建议）提供给公(gōng)众，供行业同好诸君参考评议，相互探讨，共同提高。

本文(wén)章转自中(zhōng)國(guó)水泥协会

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