1生料细度和水泥比面积的设定
1. 1生料细度
水泥生料的粉磨细度要满足熟料煅烧的要求。
熟料烧成基本上是一种固相反应。按反应动力学原理，反应速度与颗粒大小和温度有关。生料颗粒小，反应温度高，熟料容易烧成。换句话说，维持同样的反应速度，颗粒小烧成温度就可以适当低一些。但是磨细要大量耗能，而且颗粒过细容易使局部过早出现液相，增加扬尘，对烧成不利；过粗颗粒则难于完全反应。因此对于生料既要求合理细度，又要求均匀的粒度级配。
生料细度通常用一定筛孔的筛余来表示。过去用90μm筛，现在用80μm筛。控制指标过去经验一般为R90μm10 %～12 % ，按此换算到R80μm应为12 %～15 %。有些工厂基于习惯，未经换算仍用R80μm10 %～12 %作为控制指标，显然是白白浪费电能了。
生料中不同的原始组分，其分别要求的细度不尽相同。例如，硅质组分中有粗粒结晶石英，其反应速度慢，应该比石灰石磨得更细一些。但在混合粉磨条件下难于做到。在实践中，许多高硅配料的生料，筛余控制指标基本不变，同样满足烧成需要。某厂曾对生料中的筛余颗粒进行化学分析，也并未发现SiO2富集的不良情况。
实际上从限制粗颗粒来说，许多厂的经验表明，只要控制R200μm < 1. 5 %～2. 0 % ，对烧成不会带来不利的影响。过去我们在湿法棒球磨料浆试烧时，曾将R200μm放宽至3 % ，依然能烧出满意的熟料。
同样的细度，不同的流程其粒度组成也不相同。
开流磨成品粒度较分散，圈流磨成品粒度较均匀。有关的粒度分布，可以常用的RRB式来表示：式中：RD筛孔x的累计筛余值， % eD自然对数的底，2. 718 ；xD筛孔尺寸，μm x 0D特征粒径，相当于筛余为26. 8 %时的粒径，μm nD均匀性系数。
按式，以不同的n值代入可以计算出相应的R200μm、R90μm和R80μm对应关系。
由1可知：随着均匀性系数的增加，同样R200μm % ，其R90μm %和R80μm %均加大。过去的经验是以湿法开流和干法长磨圈流为基础，其成品粒度均匀性系数较小，一般n值为0. 7～0. 8。因此R200μm1. 5 %～2. 0 %相对应的R90μm为9 %～12 % ，R80μm为11 %～15 %。当今生料粉磨大多采用较短的烘干兼粉磨磨或立式辊磨，其成品的粒度均匀性系数大，一般可> 1 ，0。如以n = 1. 0为准，与R200μm1. 5 %～2. 0 %相对应的R90μm15 %～17 % ，R80μm18 %～20 %。
实际上国外大多数现代化工厂和国内不少合资水泥厂，生料细度控制指标达R90μm15 %.对于老厂改造来说，可大胆进行放宽生料细度的试验，定出合理的指标，一般来说R200μm在1. 5 %～2. 0 %左右，对烧成不会带来麻烦。生料每放宽1个细度，大约可增产或节电3 % ，这在生料粉磨系统技术改造中，是一个非常值得考虑的措施。
1. 2水泥比面积
水泥粉的任务是达到一定的比面积，而更为主要的是要提供一定粒度组成的成品。
水泥颗粒的水化速度随颗粒比面积的增大而加快，因此，水泥强度在一定范围内，也将随比面积的增加而增加。但是比面积增加，粉磨电耗增加，系统产量降低，因此正确设定水泥比面积，关系到粉磨系统的选择和设备的配置。
水泥强度首先决定于熟料的强度。熟料强度高，同样比面积的水泥强度高；同样熟料强度，水泥比面积高，强度也高。有关不同比面积水泥强度和熟料强度的对比关系，袁耀玉的试验具有参考价值。试验用的是小磨，但已经过Φ3m×11m磨、旋风选粉机圈流系统数据的验证。
可知，提高水泥比面积对早期强度增长作用更大。当水泥比面积达3200～3300cm2/ g时水泥强度与熟料强度相当，当水泥比面积在3300cm 2 / g以上时，水泥强度将超过熟料强度。
大多数工厂普通水泥的强度由28天抗压强度决定，R型水泥大多由3天耐压强度决定。为保证质量，一般出厂水泥强度应比标准提高0. 75个标号。
生产P. O525R型水泥其比面积控制值一般要比P. O525高约200cm 2 / g。
P. O和PⅡ型水泥均允许掺加石灰石，掺后将会降低强度，如掺入量以5 %计，估计降低3 %～4 % ，为补偿强度损失，需增加比面积100～150cm 2 / g。此外由于石灰石易磨，粉磨后比面积值高，将会造成水泥比面积增长的“假象”
，从而可能使表观比面积总共增加200cm2/ g。在确定该种水泥比面积的控制指标时应该予以考虑。但是由于石灰石有助磨作用，一般每增加1 % ，电耗降低1 % ，为此增加比面积后消耗的电能可以相抵。在计算单位产品电耗时可以不计比面积的增加值。
目前国内新型干法生产的熟料强度，2000t / d以上的厂，一般> 620号； 1000t / d以下的厂，一般< 600号。在确定水泥比面积时应根据熟料强度。采用旋风式选粉机圈流生产水泥的比面积可参照3.
实际上粉磨流程不同、选粉机型式不同，即使比面积相同，强度也会有所差别。圈流粉磨、高效选粉机生产的成品与开流粉磨、普通选粉机生产的成品相比，同样比面积强度高；同样强度则比面积低。其原因在于颗粒级配不同。研究表明：3～30μm的颗粒是担负检验期龄强度增长的主要颗粒。笔者曾据此并根据三代不同型式选粉机生产的成品均匀性系数n值不同的情况，
与旋风式相比，离心式增加100cm 2 / g ，高效选粉机降低100cm 2 / g。开流磨，其产品的n值低于离心式选粉机，相应的比面积还要增加。
今后实行新标准，水泥质量要达到国际先进水平，如果熟料强度不提高，维持现行的620号，水泥比面积按高效选粉机产品计，可能将达3500～3600cm 2 / g。
以上这些指标可作为水泥粉磨系统技改中的基本参考数据。
2预破碎和预粉磨的增产效果
预破碎和预粉磨总称为预粉碎。它是球磨系统大幅度增产的主要措施。然而在粉碎机理上两者还是有所差别。预粉碎是单颗粒粉碎，能耗低，效率高；但产品粒度不可能太小，单位吸收功率也较少。预粉磨则是料床粉碎，能耗高，效率低，产品粒度可以很小，单位吸收功率可较大。当然，它们也服从共同的粉碎规律。
2. 1预破碎
预破碎一般是指在磨前增设一台细碎机，使入磨粒度大幅度降低。在五、六十年代，国内许多工厂采用这一措施，取得了磨机增产，单耗降低的工艺效果。但由于当时材质的局限，使用寿命短。当前有些机械厂又推出了新一代细碎机，锤头寿命提高，据报导，有达1个月以上的，增加了“多破少磨”的吸引力。但锤头磨损带来出料粒度变大，降低增产效果的问题仅是得到了改善，有些厂用增设筛机圈流生产来保证粒度均匀，而筛机耐磨又成为新的困难。
无疑“多破少磨”从机理上来说是合理的。但毕竟细碎机仅能吸收单位电耗1～2kWh/ t ，破碎产品粒度目前也只做到5mm左右，因此要期望其达到预粉磨那样成倍地增产是不现实的。
预破碎对磨机的增产效果，国内*早提出量化计算式的是50年代浙江大学的王仁东教授。其经验式为：
Q∝1/ d x A
式中：QD磨机产量，t / h d AD喂料粒度，mm （一般用80 %通过粒径表示） ；xD指数，等于0. 25。
过去我们在统计进料粒度对磨机产量的影响时，发现x值随物料性质，粉磨流程变化很大。对于水泥磨、圈流大磨，x值接近于0. 1 ；对于生料磨、开流小磨、x值接近于0. 15、少数达0. 20。
实际上进料粒度对磨机产量和能耗的影响，应该与其他工艺参数联系起来考虑。
Bond公式及其一系列的校正值，对计算更全面，其中与喂料粒度有关的是过大物料修正系数为不降低效率时粉碎物料的极限粒径，μm ；QD磨机产量，t / h ND磨机需用功率，kW从上述公式中可以看到：
喂料粒度对能耗的影响至少涉及到成品粒度、粉碎比、功指数。
按照公式，并设定原喂料粒度20mm ；熟料W i = 15 ，生料W i = 11 ；成品粒度P. O525为35μm ，P. O425为50μm ，生料为65μm ；预破碎后入磨喂料粒度分别为4、6、8mm。分别计算增产或节能幅度，列于4。并附有按公式，x为0. 1、0. 15、0. 20的计算值。
预破碎增产节能的计算亦可以和预粉磨计算相统一，更有对比价值，在以下进行讨论。
2. 2预粉磨
预粉磨是指磨前增设一台料床粉磨设备，使原有球磨系统大幅度增产节能的措施。
单颗粒粉碎是外力直接作用于单颗粒层，形成破坏应力而粉碎。而料床粉碎时，被粉碎颗粒聚合在一起，形成颗粒床（多层颗粒） ，各个颗粒均被邻近颗粒所限。外力施于颗粒层，直接接触外力的颗粒很少，应力的传递主要是靠颗粒本身，颗粒相互作用，产生裂缝、断裂、劈裂而粉碎。
单颗粒粉碎的功耗主要消耗于粉碎能，而料床粉碎除了粉碎能外，还要附加料床压缩、流动的能，所以其功耗更大。但是要达到粉磨粒度的范围，单颗粒粉碎是办不到的。根据料床特征的分析，球磨机中料床四周不受限，很不稳定。辊式磨、筒辊磨是部分受限，侧面自由。辊压机则是基本全部受限。能量利用率将随料床受限程度提高而提高。以施力方式来说，辊压机、筒辊磨则主要是压力，辊式磨是压力和剪切力，球磨机则主要是剪切力。压力的能量利用率大于剪切力。
增设短球磨和棒磨作为预粉磨设备，虽然亦能提高产量，但由于料床性质未变，节能很少，为此不作讨论。
辊压机、辊式磨预粉磨系统的流程很多。应用较多的是循环预粉磨和联合粉磨。前者辊压机或辊式磨单独操作，部分料饼再循环，产品直接入后续球磨，单位吸收功率< 6～7kWh/ t。后者辊压机或辊式磨与粗选粉机组成圈流，生产出粒度均匀的半成品，喂入后续球磨，单位吸收功率较大，可达10kWh/ t以上。
关于预粉磨对磨机的增产节能计算，过去曾作过探讨。在此介绍一个比较简单、适于技改的实用方法。它也可用于预粉碎。
k值决定于预粉碎设备的性能和吸收的单位功率。以上已经讨论了料床特性对能量利用率的影响。此外辊压机压力大，不仅使粒度减小，还将破坏内部结构，改善易磨性；辊式磨压力较小，主要作用是减小粒度，易磨性稍有改善；细碎机是冲击，仅能减小粒度，而且减小不大。
粉碎设备的共同规律是能量利用率随供能水平的提高而降低，也就是说随预粉碎设备吸收功率的增加而降低。根据实际生产数据及有关资料分析，k值可按1求得。
现根据相关的k值和不同的情况，将计算得出的增产效果列于5。
从5可知：细碎机吸收的单位功率较小，增产幅度较小。要大幅度产只能是预粉磨。无论是辊压机还是辊式磨要达到增产50 %的目的应用循环预粉磨的流程就行。如用联合粉磨的流程则可达到成倍的增长。以上计算值只说明主机增产的可能。能否完全实现还得看系统中其他辅机的匹配。首要的是选粉机。
3选粉机能力的适应范围
选粉机是粉磨系统的主要辅机，其能力是否匹配将影响整个系统的产量。对于技术改造，它将关系到可能的增产效果能否实现。
对于选粉机能力，过去，我们以选粉浓度为基础，分别提出了离心式和旋风式选粉机的计算公式。
如式。
选粉机以喂料浓度为基础。笔者提出以喂料浓度和选粉浓度两个指标来计算较为合适。
过去曾探讨过循环负荷、选粉效率和相对生产率的关系。一个系统在设备已定的基础上，以操作角度来说，在合宜的循环负荷和与之相应的选粉效率时，相对生产率*高。不同的选粉机，合宜循环负荷也不同。我们论述的选粉机能力，一般是指一定的喂料能力，适当的循环负荷和选粉效率时的能力。单纯从处理能力来说，选粉浓度、成品能力相同条件下，循环负荷可以适当变化，即喂料能力可以适当变化；相反，同样喂料能力，也可改变选粉浓度或成品能力，只是这两种情况将改变选粉效率，从而影响整个系统的能力。
对于新的系统，当然应该选择其能力与系统匹配的选粉机，以保证系统发挥*高的产量。对于老厂改造，系统增产，原有选粉机能否适应或者适当降效能否被接受
这是本文所要探讨的内容。至于对原有选粉机进行技术改造，那是另一个课题，在此不作研究。
2列举了一组试验数据。其中曲线1 2 1是青岛水泥厂Φ1. 5m旋风式选粉机正常生产时的循环负荷，选粉效率曲线。系统生产矿渣水泥，细度4 % ，能力9. 5t / h ，风量约20 000m 3 / h。曲线2到6是Φ0. 4m模型旋风式选粉机不同产量，0. 2～0. 8t / h ，风量约1100m 3 / h时的循环负荷、选粉效率曲线。分选矿渣水泥，细度2 %～4 %。
2不同选粉浓度时C1 2 E曲线为了分析不同操作情况对系统生产能力的影响。我们可应用比生产率公式来计算。
选粉机的公称能力和系统产量基本匹配，选粉能力、选粉浓度基本不变。当改变出磨细度，使循环负荷改变，即选粉机喂料量、喂料浓度改变，此时选粉效率改变，对系统的实际产量变化和计算的比生产率变化值，列于6。
从6可知：在选粉机正常的成品能力范围内，选粉浓度基本不变的情况下，改变喂料能力对系统能力的影响较小，当循环负荷从1变到3. 0产量波动值< 5 %。
进一步研究选粉能力或选粉浓度改变的情况。
如曲线2至6所示：随着选粉浓度的增加，C1 2 E曲线下移。即同样的C1 ， E降低；或保持同样的E ，C1只能减小。因此同一台选粉机如要求选粉能力扩大，超过公称能力较多，会使系统能力降低较多。如果在技改中因增设预粉碎设备，粉磨能力大幅度提高，而原有选粉机不改造，单是从操作角度来调整，结果会怎样呢
曲线4和6 ，选粉浓度相差1倍。由于模型试验与工业生产选粉机相比，选粉效率较低，为此参照4和6的关系，将4提升至1 2 1 ，线6则可提升到3。假定原有能力为1 ，循环负荷分别是2和3。当选粉能力增加1倍，调整操作参数，维持原先的选粉机喂料量，则循环负荷将是0. 5和1。在3线找出E为0. 77和0. 65。以此类推，在1 2 1和3之间，找出不同增产能力条件下的E值，并计算出相应的比生产率Kc和其比值。并列入出磨和选粉机回料的细度a和g。
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