此前已有很多文章闡述了如何使用助磨劑或水泥添加劑來(lái)提高水泥生產(chǎn)效率，從而提高水泥生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)效益。這些化合物通常用于水泥生產(chǎn)之中，用來(lái)提高粉磨工藝設(shè)備的產(chǎn)量和效率，提高水泥成品的性能、質(zhì)量和易輸送性。

  助磨劑或水泥添加劑的使用量不斷增長(zhǎng)，過(guò)去20年間出現(xiàn)了顯著加快的勢(shì)頭，其主要原因在于水泥添加劑技術(shù)的進(jìn)步以及經(jīng)濟(jì)環(huán)境的變化。二氧化碳排放貿(mào)易體系的引入，也使得水泥添加劑技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)一步增加，這是因?yàn)樗嗵砑觿┘夹g(shù)可以降低水泥中的熟料含量，同時(shí)保持水泥的性能不變，從而可以降低噸水泥的二氧化碳排放量。

  顯而易見(jiàn)，合理地使用助磨劑，是工藝工程師可以用來(lái)提高粉磨工藝效率的諸多工具之一。由于有關(guān)助磨劑的工作機(jī)理在此前的文章中已有詳細(xì)的論述1，因此本文將不會(huì)重點(diǎn)闡述助磨劑如何直接提高粉磨效率，而是重點(diǎn)分析運(yùn)用這些工作機(jī)理優(yōu)化磨機(jī)循環(huán)負(fù)荷和粉磨介質(zhì)來(lái)提高磨機(jī)產(chǎn)量。

  球磨機(jī)的粉磨機(jī)理

  助磨劑的作用主要表現(xiàn)在減少顆粒團(tuán)聚、減少糊球；提高選粉機(jī)的選粉效率，選粉機(jī)的效率曲線更陡，旁通量更少；以及降低磨機(jī)的物料填充率。降低磨機(jī)的物料填充率這一點(diǎn)很重要，這是因?yàn)樵诜€(wěn)定狀態(tài)下，與裝球量相比，磨機(jī)的物料填充率存在一個(gè)最佳值，以確保最大限度地提高粉磨效率（即最佳球料比或物料的磨內(nèi)停留時(shí)間）。人們普遍認(rèn)為，大約85%的物料填隙率為最佳值2（物料填隙率是指物料體積除以粉磨介質(zhì)之間的空隙的比值）。不過(guò)，在實(shí)際情況下，最佳循環(huán)負(fù)荷往往導(dǎo)致物料填隙率超過(guò)85%這一比值，通常達(dá)到110%-120%，這是因?yàn)槟C(jī)物料總通過(guò)量（新鮮喂料和回料）的提高以及粉磨介質(zhì)的尺寸縮小（特別是2，3倉(cāng)），共同導(dǎo)致物料填隙率的增加。

  磨機(jī)循環(huán)負(fù)荷的優(yōu)化

  對(duì)于任何一個(gè)閉路球磨系統(tǒng)而言，均存在一個(gè)最佳循環(huán)負(fù)荷對(duì)應(yīng)最大磨機(jī)產(chǎn)量和最小功率消耗（kWh/t）。增加循環(huán)負(fù)荷可以減少入磨細(xì)粉量，減少細(xì)粉在磨內(nèi)團(tuán)聚的影響。不過(guò)，循環(huán)負(fù)荷的增加，會(huì)增加磨機(jī)的物料總通過(guò)量，和選粉機(jī)的負(fù)荷，從而降低選粉機(jī)的選粉的效率同時(shí)會(huì)增大磨機(jī)的物料填隙率，降低磨機(jī)的粉磨效率（當(dāng)超過(guò)85%的最佳填隙率時(shí)）。在一定循環(huán)負(fù)荷下，必須通過(guò)試驗(yàn)確定最佳物料填隙率，同時(shí)該值取決于很多參數(shù)，包括：磨機(jī)直徑；磨內(nèi)風(fēng)速；選粉機(jī)的效率；粉磨介質(zhì)大??；助磨劑，一倉(cāng)的破碎性能等。

  采用助磨劑可以提高物料分散效果，減少磨內(nèi)物料填隙率，從而提高粉磨效率。此外，助磨劑的這些助磨機(jī)理使得應(yīng)用助磨劑后可以有機(jī)會(huì)優(yōu)化磨機(jī)循環(huán)負(fù)荷。簡(jiǎn)單地說(shuō)，助磨劑可以讓選粉機(jī)和磨機(jī)在保持同樣效率的情況下提高磨機(jī)總通過(guò)量，從而可以在更高的循環(huán)負(fù)荷范圍內(nèi)優(yōu)化磨機(jī)循環(huán)負(fù)荷。

  表格中的范例概述了對(duì)采用第三代選粉機(jī)Sepax選粉機(jī)和第2倉(cāng)應(yīng)用小粉磨介質(zhì)（15-30mm，20mm）的FLS磨機(jī)開(kāi)展的一系列測(cè)試情況。在第一種條件下，高物料填隙率限制了最佳循環(huán)負(fù)荷的大小，強(qiáng)行提高循環(huán)負(fù)荷（第2種條件）不能帶來(lái)效益。第3種條件是在現(xiàn)有的最佳循環(huán)負(fù)荷下采用傳統(tǒng)助磨劑的情況，在這種條件下，助磨劑所帶來(lái)的好處相對(duì)不大（提高6%）。不過(guò)，使用助磨劑改善了一系列磨機(jī)條件，降低了磨機(jī)物料填隙率，提高了選粉機(jī)的選粉效率，減少了糊球。因此得到利用高循環(huán)負(fù)荷和應(yīng)用助磨劑帶來(lái)的好處（第4種條件）。因此，采用助磨劑以及重新確定最佳循環(huán)負(fù)荷，可以顯著提高效益，提產(chǎn)達(dá)到15%。

  第二倉(cāng)粉磨介質(zhì)的優(yōu)化

  有關(guān)球磨機(jī)的最佳粉磨介質(zhì)尺寸和級(jí)配，此前很多年已有大量的文章進(jìn)行過(guò)論述。其中一個(gè)一致的結(jié)論是，降低粉磨介質(zhì)的尺寸，有利于提高粉磨細(xì)顆粒的效率。在典型的球磨機(jī)系統(tǒng)中，只要滿足下列的先決條件，就可以通過(guò)降低粉磨介質(zhì)的平均尺寸，提高第2倉(cāng)的粉磨效率，這些先決條件是：

  -  一倉(cāng)有充足的破碎能力-目標(biāo)是95%的顆粒小于1mm

  -  磨機(jī)內(nèi)部無(wú)過(guò)度的糊球

  -二倉(cāng)物料不過(guò)多（即填隙率不高）

  有關(guān)最佳破碎介質(zhì)尺寸的早期研究工作主要是由Austin公司在1970年代和1980年代開(kāi)展的。顯而易見(jiàn)，一旦顆粒的尺寸低于1mm，大的粉磨介質(zhì)（如超過(guò)25mm）就無(wú)法再提供最高的粉磨效率。下圖顯示的是此前"藍(lán)圈公司水泥研究中心"（Blue Circle Research Division）對(duì)類似研究進(jìn)行的匯總。在水泥粉磨中，一旦將進(jìn)料的尺寸降至1mm以下，15-25mm的粉磨介質(zhì)則是用于提高粉磨效率的最佳選擇。因此，在第1倉(cāng)運(yùn)行情況良好的情況下，可以為二倉(cāng)裝配小的粉磨介質(zhì)，以便提高粉磨效率。

  粗略估算，將粉磨介質(zhì)的平均尺寸從25mm降至15mm，可望提高20%的粉磨效率。不過(guò)，其假定條件是所有其它重要參數(shù)保持不變。然而事實(shí)上，這種情況并不存在，這是因?yàn)槭褂贸叽绺〉姆勰ソ橘|(zhì)往往會(huì)導(dǎo)致粉磨介質(zhì)（球體）總數(shù)的大幅增長(zhǎng)，增加對(duì)物料流動(dòng)的阻力，從而導(dǎo)致磨機(jī)內(nèi)物料填充率的提高（提填隙率）。如果填隙率超過(guò)85%的最佳值，粉磨效率就會(huì)下降。如果磨內(nèi)糊球嚴(yán)重，粉磨效率會(huì)進(jìn)一步降低。此前"藍(lán)圈水泥技術(shù)中心"也對(duì)平均球徑（第二倉(cāng)）對(duì)填隙率的影響開(kāi)展過(guò)研究。

  研究結(jié)果表明，如果將平均球徑從25mm降至15mm，填隙率將增加10%-20%，從而導(dǎo)致粉磨效率下降5%-7%左右。因此，采用尺寸小的介質(zhì)所帶來(lái)的凈效果受到損害。此外，如果存在粗顆粒，如果糊球很嚴(yán)重時(shí)，利用更小粉磨介質(zhì)的粉磨效率將進(jìn)一步被削弱。

  正是由于這些因素，導(dǎo)致了我們采用更小的粉磨介質(zhì)并不一定能帶來(lái)粉磨效率的改進(jìn)以及更高的磨機(jī)產(chǎn)量和更低的單位能耗。。

  值得慶幸的是，采用適宜的助磨劑可以降低填隙率，減少顆粒團(tuán)聚，并減輕磨內(nèi)糊球。這樣，通過(guò)采用助磨劑可以大大提高更小粉磨的介質(zhì)在二倉(cāng)中發(fā)揮的積極作用。

  小結(jié)

  要對(duì)水泥球磨機(jī)的粉磨效率進(jìn)行優(yōu)化，必須認(rèn)真考慮所涉及的諸多參數(shù)，包括最佳循環(huán)負(fù)荷以及在粉磨區(qū)（二倉(cāng)）采用尺寸更小的粉磨介質(zhì)等。采用適宜的助磨劑或水泥添加劑，還可顯著改善粉磨工藝狀況。不過(guò)，從涉及的這些機(jī)理來(lái)看，顯而易見(jiàn)，如要充分發(fā)揮每個(gè)方面的最大效益，必須同時(shí)對(duì)這些方面進(jìn)行優(yōu)化。