分別粉磨作為一種提產(chǎn)降耗，優(yōu)化水泥品質(zhì)的有效生產(chǎn)方式，在國內(nèi)外的運行一直沒有停止，包括輥壓機、立磨、輥筒磨這些新裝備的出現(xiàn)也未能將其淘汰出局，分別粉磨的使用案例很多，這里僅就一些典型案例作一介紹。

  國外分別粉磨案例

  有一個向混凝土攪拌站供水泥的公司，為了滿足攪拌站對水泥的多種要求，也為了降低自己的生產(chǎn)成本，竟然開發(fā)了將近20個有針對性的水泥品種。為了實現(xiàn)不同水泥的生產(chǎn)，并進行方便的品種轉(zhuǎn)換，該公司采用了由三個子系統(tǒng)組成的分別粉磨系統(tǒng)，其系統(tǒng)流程如圖10-17所示。

圖10-17  由三個子系統(tǒng)組成的分別粉磨系統(tǒng)流程

  熟料粉子系統(tǒng)：（包括石膏、石灰石，有時加入粉煤灰），該系統(tǒng)可以根據(jù)混合材品種及摻量、SO₃的含量、粉磨細度要求的不同，生產(chǎn)3～5種熟料粉。

  該系統(tǒng)由輥壓機、球磨機和選粉機組成，輥壓機為邊料循環(huán)的預(yù)粉磨，球磨機和選粉機組成閉路系統(tǒng)，部分粉煤灰從選粉機加入。

  加入石膏是為了便于最終水泥的SO₃控制；是否加入石灰石和粉煤灰根據(jù)最終的水泥品種確定；粉煤灰加入選粉機是為了提前選出細粉，以提高系統(tǒng)的粉磨效率。

  球磨機的尾倉使用了直徑最小的研磨體（Φ15mm），有利于提高研磨能力和提高熟料顆粒的球形度。系統(tǒng)采用了高選粉效率的O—Sepa選粉機，以實現(xiàn)分別粉磨的顆粒窄分布（這一點不同于混合粉磨）。

  該系統(tǒng)生產(chǎn)的熟料粉顆粒分布接近最佳性能的RRSB方程，均勻性系數(shù)高達1.28，在加入石灰石和粉煤灰時，更多的細粉是石灰石和粉煤灰，熟料的均勻性系數(shù)會更高。

  礦渣粉子系統(tǒng)：由一個立磨子系統(tǒng)粉磨，生產(chǎn)比表面積為450m²/kg、600 m²/kg、800 m²/kg的三種礦渣粉。

  采用立磨主要為了降低粉磨電耗；加入使礦渣粉的SO₃含量接近于水泥的石膏，是為了讓最終水泥中的SO₃含量不受礦渣粉的加入量影響，也是為了便于最終水泥的SO₃控制。

  粉煤灰子系統(tǒng)：該系統(tǒng)為球磨機和選粉機組成的閉路粉磨系統(tǒng)，以根據(jù)水泥品種的要求，實現(xiàn)加入粉煤灰粒徑的最佳分布和均勻性。

  由于粉煤灰和熟料的容重不同，而且差別較大，選粉機對兩者的切割粒徑是不一樣的，兩者混合選粉將導(dǎo)致粉煤灰的粒徑偏大，而熟料的粒徑偏小，這不符合分別粉磨的最初愿望。

  該公司的分別粉磨獲得了如下好處：

  （1）熟料粉的粒度分布接近最佳性能RRSB方程，影響水泥和混凝土性能的熟料細顆粒很少，影響水化速率的熟料粗顆粒也很少；

  （2）混合材的細度顯著比熟料細，與熟料粉混合后水泥的粒度分布接近Fuller曲線，保證了水泥具有較低的孔隙率；

  （3）不同粒度分布的熟料粉與不同粒度分布的混合材，按一定比例組合，可以實現(xiàn)水泥的顆粒級配設(shè)計，生產(chǎn)預(yù)期性能的水泥；

  （4）不但水泥的早期強度高，而且后期的、長期的強度發(fā)展良好；

  （5）水化熱特別是早期的水化熱低，與減水劑相容性好，而且混凝土具有良好的工作性；

  （6）可以摻入多種混合材生產(chǎn)多元組合的水泥，從而發(fā)揮不同種類、不同顆粒分布的性能互補和疊加效應(yīng)，優(yōu)化水泥性能；

  （7）可以靈活多變的組織生產(chǎn)多品種水泥，改產(chǎn)過程迅速便捷，滿足了不同顧客的不同需求；

  （8）即使摻有難磨的高細礦渣粉，生產(chǎn)比表面積在350～420m²/kg的水泥，水泥的綜合電耗也只有31～35kWh/t水泥。

  國內(nèi)建設(shè)的分別粉磨案例

  目前，聯(lián)合粉磨系統(tǒng)可挖的潛力已經(jīng)不多，為了進一步的節(jié)能降耗，分別粉磨在國內(nèi)又逐步被重視起來，在國內(nèi)的水泥廠、粉磨站，都已經(jīng)有了設(shè)計、改造、運行的案例。

[Page]   這里有一個關(guān)于拉法基瑞安東駿公司的水泥分別粉磨情況介紹。

  東駿公司擁有一條4000t/d的預(yù)分解窯水泥生產(chǎn)線，于2005年6月點火生產(chǎn)，設(shè)計年生產(chǎn)水泥148萬噸。水泥粉磨采用分別粉磨工藝，粉磨設(shè)備采用兩臺史密斯的OK33-4立磨，其熟料（熟料＋石膏）粉磨系統(tǒng)、混合材（礦渣＋石灰石）粉磨系統(tǒng)分別如圖10-18、圖10-19所示。

圖10-18   熟料粉磨系統(tǒng)

圖10-19    混合材粉磨系統(tǒng)

  熟料和石膏用一臺立磨粉磨，礦渣和石灰石用一臺立磨粉磨，分別送入相對應(yīng)的粉料庫儲存。然后，根據(jù)市場對水泥品種的需求，經(jīng)沖板流量計計量按比例配合后，喂入兩臺KM3000D型混合攪拌機，經(jīng)過攪拌混合（見圖10-20）后送入水泥儲存庫儲存及出廠。

圖10-20  混合攪拌系統(tǒng)

  立磨設(shè)計生產(chǎn)能力為：礦粉比表面積＞420m²/kg，臺時84t/h；熟料粉比表面積＞330m²/kg ，臺時150t/h。其中熟料磨可以粉磨熟料粉或者直接生產(chǎn)水泥成品，礦渣磨可以在礦粉庫滿時先用熟料洗磨，然后調(diào)入熟料粉庫粉磨熟料粉，可以根據(jù)生產(chǎn)情況和市場需求靈活多變地組織生產(chǎn)。表10-15 是2009年該系統(tǒng)電耗情況的統(tǒng)計，2009年水泥粉磨系統(tǒng)綜合平均電耗為31.13 kWh∕t，各品種水泥電耗見表10-16。

  表10-15   2009年系統(tǒng)電耗情況統(tǒng)計

  通過以上數(shù)據(jù)我們可以清楚的看到，該公司選用立磨進行水泥的分別粉磨是具有極大優(yōu)勢的。在當前的行業(yè)局勢下，在原材料價格一路攀升的情況下，它可以有效降低水泥的粉磨電耗。需要指出的是，東駿公司水泥磨系統(tǒng)的大型電機采用的是已淘汰的水電阻啟動方式，如果采用先進的變頻調(diào)速技術(shù)，水泥粉磨電耗還能進一步降低。

  國內(nèi)改造的分別粉磨案例

  為了解決水泥混合材摻量偏低的問題，進一步降低粉磨電耗和熟料消耗，降低生產(chǎn)成本，也為了消納更多的礦渣外排，減輕資源浪費和環(huán)境污染對集團的壓力。

  酒鋼宏達公司立項對水泥混合粉磨系統(tǒng)進行分別粉磨改造，2008年8月建成投入使用,并取得了很好的效果。

  酒鋼集團宏達建材有限責任公司，原建設(shè)有兩套“熟料＋礦渣＋粉煤灰＋石膏”混合粉磨的“輥壓機預(yù)粉磨＋閉路球磨機”系統(tǒng)，P·O42.5水泥混合材摻加量為13％，P·C 32.5水泥混合材摻加量為30％，作為水泥混合材年消納礦渣量僅為15萬t。而酒鋼集團自有?；郀t礦渣年產(chǎn)出量達85萬t以上，大量的礦渣因無法利用堆棄于戈壁灘上，既污染了環(huán)境又浪費了資源。

  為了解決水泥混合材摻量偏低的問題，進一步降低粉磨電耗和熟料消耗，降低生產(chǎn)成本，也為了消納更多的礦渣外棄，減輕資源浪費和環(huán)境污染對集團的壓力。酒鋼宏達公司立項對水泥混合粉磨系統(tǒng)進行分別粉磨改造，并列入甘肅省科技計劃資助項目，方案為通過新增兩臺礦渣粉立磨將原有混合粉磨工藝改造為分別粉磨工藝，項目于2008年8月建成投入使用。改造后的水泥粉磨系統(tǒng)流程如圖10-21所示。

圖10-21  酒鋼宏達改造后的水泥分別粉磨系統(tǒng)流程

  改造完成以后，從2009年2月到2009年11月，進行了大量的小磨試驗和大磨調(diào)整，獲得了比較滿意的效果，生產(chǎn)的P·C42.5水泥混合材摻量達到27％，P·S·B32.5水泥混合材摻量突破60％大關(guān)，P·S·A42.5水泥混合材摻量突破了30％大關(guān)。截止到2009年11月25日，包括調(diào)整期在內(nèi)，全年混合材平均摻加量由2008年的18％提高到24％，同比降低熟料配比6%，僅節(jié)約熟料5.1萬t一項，就獲得約1530萬元的效益。

  值得一提的是酒鋼宏達公司在摸索調(diào)整期間的一系列試驗，對說明分別粉磨的意義和其他公司的借鑒具有一定的參考價值，不妨摘錄如下：

[Page]   研究表明，混合粉磨的礦渣粉粒徑大部分在60μm以上，其潛在的水硬活性難以得到正常發(fā)揮，在水泥水化過程中僅作為填充材料使用，摻量必然受到限制；而分別粉磨能夠有效解決礦渣不能磨細的生產(chǎn)“瓶頸”，能提高礦渣微粉中20μm以下高活性顆粒比例，從而為提高礦渣摻量創(chuàng)造條件。

  （1）關(guān)于單摻與雙摻的試驗

  酒鋼宏達自有足量的礦渣資源、周邊具有豐富的粉煤灰資源，礦渣和粉煤灰都是水泥生產(chǎn)中常用的混合材，但其對水泥性能的影響不盡相同，為了最大限度地摻入混合材且確保水泥各項性能合格，首先進行了 “礦渣單摻”、 “礦渣、粉煤灰雙摻”的“分別粉磨”小磨試驗。

  試驗所用原料：熟料為宏達公司1號水泥窯熟料，礦渣為酒鋼宏興煉鐵?；V渣，粉煤灰為酒鋼宏晟熱電粉煤灰，石膏為SO₃含量≥40％的赤金石膏。

  試驗用Φ500 mm×500mm化驗室統(tǒng)一小磨作為粉磨設(shè)備，將熟料磨細至比表面積350±10m²/kg、細度80μm篩余≤4.0％，將礦渣磨細至比表面積440±10m²/kg，石膏、粉煤灰分別單獨磨細至全部通過80μm方孔篩。根據(jù)設(shè)計方案對熟料粉、礦渣粉、粉煤灰、石膏進行摻配，按照GB175-2007進行全套物理性能檢驗，結(jié)果見表10-17，以及圖10-22、圖10-23。

  表10-17 分別粉磨及混合材單摻、雙摻試驗

圖10-22  單摻礦渣粉強度變化趨勢

圖10-23  雙摻（礦渣粉＋粉煤灰）強度變化趨勢

  由表10-17、圖10-22可見，在單摻礦渣粉時，水泥的3天抗壓強度隨著摻量的提高呈明顯下降趨勢，從純熟料粉到摻20％礦渣粉，3天抗壓強度由24.5 MPa下降到19.7MPa，當單摻量達到30％時，3天抗壓強度進一步下降到15.9MPa，當單摻量達到40％時，3天抗壓強度已下降到13.6MPa。

  28天抗壓強度卻不盡相同，呈現(xiàn)先升后降的趨勢，在單摻礦渣粉20％時28天抗壓強度甚至超過了純熟料粉，但當?shù)V渣粉的摻量超過25％后28天抗壓強度隨著摻量的增加開始降低，當摻量達到30％時28天抗壓強度已由46.6 MPa下降到44.1 MPa，已不能滿足普硅42.5水泥28天的富裕強度，超過40％時已達不到普硅42.5水泥28天的商品強度了。

  由表10-17、圖10-23可見，雙摻（礦渣粉＋粉煤灰）時，在混合材摻加量一定的條件下，雙摻的3天抗壓強度比單摻平均低了0.6MPa；在混合材摻量同為20％時，粉煤灰代替的礦渣粉越多3天抗壓強度越低。

  28天抗壓強度的變化趨勢與3天抗壓強度基本相當，在雙摻達到同樣摻加量時，28天抗壓強度低了3～6 MPa，并且粉煤灰替代的礦渣粉愈多，強度下降愈大。即在同樣摻加量的情況下，“雙摻”（礦渣粉＋粉煤灰）強度低于“單摻”（礦渣粉）強度。

  試驗同時作了強度增進率和抗壓活性的比較，分別見圖10-24和圖10-25。從圖10-24明顯看出，水泥強度增進率隨著混合材摻量的提高而成線性增長，單摻礦渣粉的增長幅度更加劇烈一些，雙摻（礦渣粉+粉煤灰）后的增長趨勢則較為平緩，礦渣粉表現(xiàn)出了良好的后期增長率高的性能；由圖10-25可見，當用一定量的粉煤灰來代替礦渣粉時，強度活性會有所下降。

圖10-24  “單摻”與“雙摻”抗壓強度增進率的比較

圖10-25  “單摻”與“雙摻”抗壓活性的比較

  由此可見，從降低熟料消耗的角度考慮，要完成同樣的質(zhì)量指標，可以多摻礦渣粉而少摻粉煤灰；從降低粉磨電耗的角度考慮，雖然粉煤灰的活性不如礦渣粉，但在和熟料粉共同粉磨時粉煤灰有一定的的助磨作用，可有效提高熟料粉的臺時產(chǎn)量而降低電耗。在具體的生產(chǎn)控制上，雙摻時礦渣粉與粉煤灰的比例各占多少，還需要根據(jù)效益最大化的原則作出平衡。

  （2）關(guān)于熟料粉和礦渣粉比表面積的控制

  為了獲取分別粉磨生產(chǎn)中，對熟料粉和礦渣粉的合理的細度控制指標，基于粉磨細度對物料活性的不同貢獻，在固定一組分比表面積為400m²/kg的情況下，對另一組分做了比表面積與最終水泥強度的試驗，試驗結(jié)果如圖10-26所示。

圖10-26  熟料粉或礦渣粉比表面積對水泥強度的貢獻

  由圖10-26可見，當?shù)V渣粉的比表面積固定在400m²/kg變更熟料的比表面積時，超過350～400m²/kg以后，混合料水泥的強度基本不再增加；相反，當熟料粉的比表面積固定在400 m²/kg時，改變礦渣的比表面積，超過350～400 m²/kg以后直至500m²/kg，混合料水泥的后期抗壓強度長勢不減，而且早期強度開始加速增長。

  由此可見，礦渣粉的細磨比熟料粉的細磨更有利于強度增長?；诖?，該公司經(jīng)過一段摸索，將熟料粉的比表面積控制逐漸降低到360m²/kg，后期基本穩(wěn)定在了340m²/kg；而將礦渣粉的比表面積控制，由投產(chǎn)初期的380m²/kg逐漸加大，到2009年3月以后已調(diào)整至420 m²/kg。