國內外水泥立磨的應用曆史、現狀與發展

      上世紀90年代，歐美國家水泥工業在生料立磨工業生產應用十分成功的基礎上開始試驗釆用立磨來磨製水泥，初期的生產實踐表明，除了預先已估計到的磨機結構強度、振動和磨耗等問題外，還發現了立磨水泥的施工性能與當時廣泛采用的圈流球磨的相比有所改變，主要表現是其標準稠度需水量稍高，水泥漿體流動度稍差，早期強度稍低等。......

一、水泥立磨的發展曆史與應用現狀

  上世紀90年代，歐美國家水泥工業在生料立磨工業生產應用十分成功的基礎上開始試驗釆用立磨來磨製水泥，初期的生產實踐表明，除了預先已估計到的磨機結構強度、振動和磨耗等問題外，還發現了立磨水泥的施工性能與當時廣泛采用的圈流球磨的相比有所改變，主要表現是其標準稠度需水量稍高，水泥漿體流動度稍差，早期強度稍低等。生產實踐中，人們很快就發現立磨水泥施工性能變化的原因主要源於其水泥平均粒徑與顆粒組成分布的變化所引起的。因為這種情況在30多年前的1960年前後曾經發生過，當時水泥粉磨係統正當由開流管磨進化提升為圈流球磨之際，曾經因圈流球磨水泥施工性能“稍差”，而在歐美水泥界引發了長達近10年的所謂水泥粉磨應采用開流抑或圈流之爭論與猶豫（筆者當時曾投稿國外發表拙見）。幾經水泥行業自身在工藝設備等方麵的改進，以及與混凝土施工方麵的協調合作，這個問題終於獲得妥善解決。水泥圈流粉磨係統由此取代了開流管磨而迅速發展推廣。基於這個經驗，1990年歐美再次遭遇所謂立磨水泥性能問題時，水泥行業和混凝土行業在心理上和技術上都比較“輕車熟路”，從容應對，很快解決了問題，為水泥立磨的順利推廣創造了有利條件。2015年歐美水泥立磨的選用率已達60%左右。

  隨著時間的推移，水泥立磨係統在機械結構強度、傳動減速機、磨機振動、襯板磨損、可靠性和運轉率，以及對其水泥性能靈活方便的調控等諸多方麵均有不斷的改進和逐漸完善。在歐美到2000年，水泥立磨已克服了各種難題，表現出其高效、經濟、節能、噪音小、占地少的優點，受到廣大用戶的歡迎。世界（除中國大陸外）新建水泥項目水泥粉磨係統中立磨的選用率，由2000年的15%提升到了2005年的45%，如圖1所示。之後在美國表仍保持這個勢頭，2015年其水泥立磨的選用率繼續上升到70%。但是全球（除中國大陸外）則微升到53%。根據德國溫斯頓（OneStone）谘詢公司的報告，2015年全球（除中國大陸外），投產的約有2610台套水泥粉磨係統，其中共有水泥立磨538台，約占當年水泥總產量的23%（4.14億噸）。

  我國水泥工業采用水泥立磨最先始於2005年，由雲南昆明東駿水泥廠引進史密斯公司的兩台OK 33-4立磨，用以生產水泥和細磨礦渣，開創了我國水泥立磨的先河，實現了零的突破。因為水泥立磿在東駿廠的成功應用及其良好的運行實踐，使水泥立磨在國內新建水泥項目中開始取得一席之地。到2010年水泥立磨係統在國內的選用率上升為8%。通過實踐，水泥立磨係統的優點逐漸獲得較多用戶的認可，略顯推廣之勢，2015年其選用率已達30%（圖1）。2000~2015年，各供應廠商在我國銷售立磨累計台數統計，如表1所列。2015年我國水泥廠投產的水泥（礦渣）立磨已有210台之多，約占當年水泥總產量的9% （2.16億噸）。

  二、水泥立磨在我國進一步推廣選用的主要障礙

  雖然國內外600多台水泥立磨長期生產的實踐業已表明，與輥壓機+球磨的粉磨係統相比，水泥立磨具有節電、省投資、生產成本低、噪音低、改變產品品種（水泥、礦渣粉）迅速方便、占地少、露天設置等諸多優點。但在不少中國水泥企業的心裏，多少仍有一些所謂立磨水泥性能或許不及半終係統的“擔憂”，唯恐殃及其水泥的市場銷路。回顧多年來與國外專家的交往，筆者發現國際上，無論是發達國家、興新國家或者較後進國家的同行們，他們似乎基本上沒有這種“擔憂”，對這事並不太在意。因為發達國家的同行們是“過來人”，有親身經曆，毋須“擔憂”。新興國家和較後進國家的同行們則在得知已有600多台水泥立磨成功運行的事實後，往往很快就會打消這種道聽途說的“擔憂”。唯獨我們中國的專家同行們何以仍有如此這般強烈的“擔憂”呢？

  筆者分析認為，這顯然與過去50多年來我國各省、地、市、県、村已經完全十分習慣於使用圈流球磨水泥和輥壓機半終水泥有關；因其在我國作為唯一形態的水泥，應用規模數量極大，達380億噸：地域空間極廣，遍布全國：延續時間極長，超過半個世紀：累計建材建築員工數量極大，近兩億人。所以我國水泥混凝土建築行業對其已養成了固定的習慣，心理上和生產操作上的習慣定式極其頑強，短期內要它們接受新來乍到的立磨水泥，首先在心理上就是一道障礙，要在全國範圍消除這種心理障礙是須要一定時間的。這正是我國水泥工業的發展曆史所造成的特殊情況，也是水泥立磨在我國進一步推廣，提高立磨水泥在水泥總產量的占比（例如由2015年的9%上升到2020年的15%左右）所麵臨的第一個障礙，亦是主要障礙。

  第二個障礙是傳說的所謂水泥立磨係統複雜，難以操作掌控。這個障礙比較簡單，容易解釋清楚。因為它僅涉及水泥立磨係統生產操作管理方麵的技術問題。事實上，現今的水泥立磨係統已經具備完善的全麵調控其水泥產品施工性能的手段和方法，可以確保立磨水泥的粒徑組成與分布、特征粒徑、均勻性係數 （RRB曲線斜率）、需水量、流動度、水泥早期強度等各項指標，即使不是優於，但至少不會遜於圈流球磨水泥的。完全可以實現水泥有關性能調控的全覆蓋（圖2），而且調控方便，及時精確，響應迅速。其調控手段主要有四項，即擋料圈高度、磨內風量（風速）、粉磨壓力和選粉機轉速；各項手段的調控範圍與精度，及其對水泥性能的影響，如表2和表3所列。相應地，在不同擋料圈高度的情況下，粉磨壓力與水泥粒徑組成的均勻性係數的相互變化關係；以及在不同磨內風量（風速）情況下，選粉機轉速與水泥均勻性係數的相關性，分別如圖3和圖4所示。按照表3的操作指南可以釆取單項或多項綜合調控的手段，在生產實踐中逐步掌控調節水泥成品的各項性能，完全可以達到滿足市場需求的目的。

  在水泥立磨試生產的初期，采取上述各項調控手段和方法，同時通過與混凝土客戶方的溝通協調合作，一般在1~2個月之內就可以完成相互適應的過程，逐步趨於正常化。本人2005年下半年，在東駿廠OK 33-4水泥立磨的調試中就體驗了這個過程，這項工作水泥廠的一般生產技術人員均可以勝任。到2006年初，東駿廠的水泥頗受昆明市場青睞，售價稍高，客戶歡迎。OK 33-4水泥立磨從試生產到宣告立磨水泥在我國市場首獲成功，總共不到半年時間。至今這兩台水泥（礦渣）立磨已經順利運轉了12年，東駿廠甚表滿意。

  至於立磨水泥與球磨水泥各項性能指標的比較，國內外發布的實踐數據已多達百餘套，我國的合肥院、天津院和一些水泥廠都有不少這方麵的成果報導，所有的結論對立磨水泥都是肯定的，茲不一一列舉。這裏特別推舉江西亞東的數據就足以說明問題。2007年開始，江西亞東繼雲南東駿之後，成為我國第二位引進選用水泥立磨係統的廠家。如果說2003年東駿決定首先選用水泥立磨，的確具有“吃螃蟹”的遠見和勇氣，令人欽佩。那麽亞東2006年做出選用水泥立磨的決策則是十分清晰的、精明的。因為這是亞東通過全麵評估後所采取的胸有成竹的舉措，體現了其管理層科學前瞻的素養。另外，因江西亞東在同一個工廠既有輥壓機+球磨的半終水泥，又有立磨水泥，兩者都是采用相同的熟料、混合材、石膏共同粉磨成同樣品種和標號的水泥，對比條件十分完美（國外也有這樣的實例）；加之江西亞東的生產操作管理水平上佳，取樣化驗檢測嚴謹，數據準確可靠。故亞東的對比數據和結果必將具有更強的說服力，足以令人心悅誠服。

  表4是亞東2008年前後多次試驗，在正常生產運轉情況下，每次在1個月內節奏均勻地連續並行提取17個對比試樣檢測數據的平均值，具有高度的代表性和客觀性。

  通過上述對比試驗，亞東的結論是：“人們對立磨水泥所擔憂的需水量、水泥漿體流動度和水泥早期強度等指標均完全達標，並略優於一般傳統的球磨水泥。立磨水泥的單位電耗比輥壓機+球磨的節省4~6kWh/t，較圈流球磨的節電12 kWh/t以上”（《中國水泥》 2009年 第10期 49~52頁）。其實這個結論與當時國內外已有的對比試驗結果並無二致，我們現在慎審地重溫這個結論後，不知至今尚存這類擔憂的諸位同行們，此刻是否會開始重新思考打消顧慮，或將擔憂轉變為基本趨於可以放心了呢？！

  截止2015年底，史密斯公司在全球水泥廠運轉的水泥管磨和球磨機約有400多台，水泥半終粉磨的輥壓機約80台，水泥（礦渣）立磨約135台。根據這些磨機實際生產運行的大數據分析，篩選出三種水泥粉磨係統的生產和維修費用等具有代表性的統計平均值，如表5所示。

  表5的數據完全源於史密斯公司現有的水泥粉磨機的大數據分析，係世界各國的代表性平均數，或可供粗略地相對定量參考。由此可知，水泥立磨的生產運行與維修費用、研磨介質的金屬磨損、相對噸投資均較水泥圈流球磨和輥壓機+球磨的半終粉磨係統的低。

  三、水泥立磨的發展

  水泥立磨的發展主要表現為大型化或超大型化。例如史密斯公司最大型的OK磨已發展為OK 62-6，水泥產能達750t/h，礦渣為550 t/h，磨盤直徑8.2m，6個磨輥，傳動功率12000~16000kW，如圖5和圖6所示。OK 62-6立磨適用於10000~12000 t/d 熟料（水泥）生產線和年產400萬噸的水泥（礦渣）粉磨站。

  水泥立磨發展的另一個表現就是智能化，立磨係統可以按照客戶對水泥性能，特別是施工性能的要求，將規定的指標預先設置於智能操作係統的內存中，在立磨的生產轉運中智能軟件會斷續地實時監檢各項指標，並及時進行自動調控與跟蹤檢測，使水泥性能始終處於監管生產之中。

  目前，立磨智能化係統，包括其運行經濟指標和產品性能質量監控與調節等功能，已進入工業規模的生產試驗和研發調試改進階段，不久或將投放市場。據有關研發專家反映，立磨智能係統相比於輥壓機+球磨的半終粉磨的享有較大的優勢。因為其設備少係統簡單，調控手段針對性強，目標準確，調控方便快捷，反饋響應迅速，研發技術難度較小，這對於立磨智能化係統早日投入實際應用是重要的有利條件。

  四、結語

  現今在世界水泥工業的水泥粉磨係統領域中，廣泛應用的主要有圈流球磨、輥壓機+球磨半終和立磨三種係統，開流管磨己很少再選用了，筒輥磨仍在努力試圖開拓中，輥壓機終粉磨可能是準備新嚐試的一個選項。

  關於水泥施工性能的問題，100年前，世界上就隻有一種水泥開流管磨，因別無選擇，當時人們對所謂水泥施工性能又知之甚少。所以就自然而然地接受了開流管磨。誰知這一接受就是半個多世紀，使水泥和混凝土行業對開流管磨水泥養成了根深蒂固的習慣。待到1960年前後，當開流管磨向圈流球磨進化轉型之際，歐美等發達國家卻對由此而引起的水泥施工性能的變化產生了強烈的“糾結”，甚至爭論猶豫了近10年， 最終還是圈流球磨取代了開流管磨，因為技術進步是永恒的主題。

  然而當時對於歐美的那種“糾結”，我們中國卻似乎沒有什麽感覺，因為我們那時還遠沒有發展到能有所感覺的階段。目前正當水泥立磨在我國逐漸推廣之際，卻因水泥性能變化，在我國水泥混凝土行業重演了一場1960年前後那種歐美式的“糾結”，產生了對推廣水泥立磨的心理障礙。曆史告訴我們，這種現象是有其根源的，是可以理解的。

  但是可以肯定的是，我國現今的“糾結猶豫”時間決不可能那麽長，最終的預期結果一定是樂觀的。事實上水泥立磨在我國已經形成潮流之勢，進入了逐漸推廣的軌道。因為各種水泥粉磨工藝裝備技術係統都在不斷地創新進化演變之中，每一家用戶都會按照現實的具體情況及其最重要的關注點來選擇最適合自己的水泥粉磨裝備，人們應該尊重每一位業主的自主選擇。

  誠然，各種水泥粉磨係統或多或少都各有所長和不足之處，何況各種創新和技術進步也是不斷發展的。作為業界專家傳播介紹新工藝、新技術、新設備時的主要聀責和操守是，結合當前實際，客觀、公正、公平、如實地將有關資料、數據和信息（含個人觀點建議）提供給公眾，供行業同好諸君參考評議，相互探討，共同提高。

本文章轉自中國水泥協會

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