一、水泥立磨的發(fā)展歷史與應(yīng)用現(xiàn)狀

  上世紀(jì)90年代，歐美國(guó)家水泥工業(yè)在生料立磨工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用十分成功的基礎(chǔ)上開始試驗(yàn)釆用立磨來(lái)磨制水泥，初期的生產(chǎn)實(shí)踐表明，除了預(yù)先已估計(jì)到的磨機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、振動(dòng)和磨耗等問(wèn)題外，還發(fā)現(xiàn)了立磨水泥的施工性能與當(dāng)時(shí)廣泛采用的圈流球磨的相比有所改變，主要表現(xiàn)是其標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量稍高，水泥漿體流動(dòng)度稍差，早期強(qiáng)度稍低等。生產(chǎn)實(shí)踐中，人們很快就發(fā)現(xiàn)立磨水泥施工性能變化的原因主要源于其水泥平均粒徑與顆粒組成分布的變化所引起的。因?yàn)檫@種情況在30多年前的1960年前后曾經(jīng)發(fā)生過(guò)，當(dāng)時(shí)水泥粉磨系統(tǒng)正當(dāng)由開流管磨進(jìn)化提升為圈流球磨之際，曾經(jīng)因圈流球磨水泥施工性能“稍差”，而在歐美水泥界引發(fā)了長(zhǎng)達(dá)近10年的所謂水泥粉磨應(yīng)采用開流抑或圈流之爭(zhēng)論與猶豫（筆者當(dāng)時(shí)曾投稿國(guó)外發(fā)表拙見）。幾經(jīng)水泥行業(yè)自身在工藝設(shè)備等方面的改進(jìn)，以及與混凝土施工方面的協(xié)調(diào)合作，這個(gè)問(wèn)題終于獲得妥善解決。水泥圈流粉磨系統(tǒng)由此取代了開流管磨而迅速發(fā)展推廣。基于這個(gè)經(jīng)驗(yàn)，1990年歐美再次遭遇所謂立磨水泥性能問(wèn)題時(shí)，水泥行業(yè)和混凝土行業(yè)在心理上和技術(shù)上都比較“輕車熟路”，從容應(yīng)對(duì)，很快解決了問(wèn)題，為水泥立磨的順利推廣創(chuàng)造了有利條件。2015年歐美水泥立磨的選用率已達(dá)60%左右。

  隨著時(shí)間的推移，水泥立磨系統(tǒng)在機(jī)械結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、傳動(dòng)減速機(jī)、磨機(jī)振動(dòng)、襯板磨損、可靠性和運(yùn)轉(zhuǎn)率，以及對(duì)其水泥性能靈活方便的調(diào)控等諸多方面均有不斷的改進(jìn)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(xiàn)出其高效、經(jīng)濟(jì)、節(jié)能、噪音小、占地少的優(yōu)點(diǎn)，受到廣大用戶的歡迎。世界（除中國(guó)大陸外）新建水泥項(xiàng)目水泥粉磨系統(tǒng)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。之后在美國(guó)表仍保持這個(gè)勢(shì)頭，2015年其水泥立磨的選用率繼續(xù)上升到70%。但是全球（除中國(guó)大陸外）則微升到53%。根據(jù)德國(guó)溫斯頓（OneStone）咨詢公司的報(bào)告，2015年全球（除中國(guó)大陸外），投產(chǎn)的約有2610臺(tái)套水泥粉磨系統(tǒng)，其中共有水泥立磨538臺(tái)，約占當(dāng)年水泥總產(chǎn)量的23%（4.14億噸）。

  我國(guó)水泥工業(yè)采用水泥立磨最先始于2005年，由云南昆明東駿水泥廠引進(jìn)史密斯公司的兩臺(tái)OK 33-4立磨，用以生產(chǎn)水泥和細(xì)磨礦渣，開創(chuàng)了我國(guó)水泥立磨的先河，實(shí)現(xiàn)了零的突破。因?yàn)樗嗔⒋曉跂|駿廠的成功應(yīng)用及其良好的運(yùn)行實(shí)踐，使水泥立磨在國(guó)內(nèi)新建水泥項(xiàng)目中開始取得一席之地。到2010年水泥立磨系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)的選用率上升為8%。通過(guò)實(shí)踐，水泥立磨系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)逐漸獲得較多用戶的認(rèn)可，略顯推廣之勢(shì)，2015年其選用率已達(dá)30%（圖1）。2000~2015年，各供應(yīng)廠商在我國(guó)銷售立磨累計(jì)臺(tái)數(shù)統(tǒng)計(jì)，如表1所列。2015年我國(guó)水泥廠投產(chǎn)的水泥（礦渣）立磨已有210臺(tái)之多，約占當(dāng)年水泥總產(chǎn)量的9% （2.16億噸）。

  二、水泥立磨在我國(guó)進(jìn)一步推廣選用的主要障礙

  雖然國(guó)內(nèi)外600多臺(tái)水泥立磨長(zhǎng)期生產(chǎn)的實(shí)踐業(yè)已表明，與輥壓機(jī)+球磨的粉磨系統(tǒng)相比，水泥立磨具有節(jié)電、省投資、生產(chǎn)成本低、噪音低、改變產(chǎn)品品種（水泥、礦渣粉）迅速方便、占地少、露天設(shè)置等諸多優(yōu)點(diǎn)。但在不少中國(guó)水泥企業(yè)的心里，多少仍有一些所謂立磨水泥性能或許不及半終系統(tǒng)的“擔(dān)憂”，唯恐殃及其水泥的市場(chǎng)銷路。回顧多年來(lái)與國(guó)外專家的交往，筆者發(fā)現(xiàn)國(guó)際上，無(wú)論是發(fā)達(dá)國(guó)家、興新國(guó)家或者較后進(jìn)國(guó)家的同行們，他們似乎基本上沒有這種“擔(dān)憂”，對(duì)這事並不太在意。因?yàn)榘l(fā)達(dá)國(guó)家的同行們是“過(guò)來(lái)人”，有親身經(jīng)歷，毋須“擔(dān)憂”。新興國(guó)家和較后進(jìn)國(guó)家的同行們則在得知已有600多臺(tái)水泥立磨成功運(yùn)行的事實(shí)后，往往很快就會(huì)打消這種道聽途說(shuō)的“擔(dān)憂”。唯獨(dú)我們中國(guó)的專家同行們何以仍有如此這般強(qiáng)烈的“擔(dān)憂”呢？

  筆者分析認(rèn)為，這顯然與過(guò)去50多年來(lái)我國(guó)各省、地、市、県、村已經(jīng)完全十分習(xí)慣于使用圈流球磨水泥和輥壓機(jī)半終水泥有關(guān)；因其在我國(guó)作為唯一形態(tài)的水泥，應(yīng)用規(guī)模數(shù)量極大，達(dá)380億噸：地域空間極廣，遍布全國(guó)：延續(xù)時(shí)間極長(zhǎng)，超過(guò)半個(gè)世紀(jì)：累計(jì)建材建筑員工數(shù)量極大，近兩億人。所以我國(guó)水泥混凝土建筑行業(yè)對(duì)其已養(yǎng)成了固定的習(xí)慣，心理上和生產(chǎn)操作上的習(xí)慣定式極其頑強(qiáng)，短期內(nèi)要它們接受新來(lái)乍到的立磨水泥，首先在心理上就是一道障礙，要在全國(guó)范圍消除這種心理障礙是須要一定時(shí)間的。這正是我國(guó)水泥工業(yè)的發(fā)展歷史所造成的特殊情況，也是水泥立磨在我國(guó)進(jìn)一步推廣，提高立磨水泥在水泥總產(chǎn)量的占比（例如由2015年的9%上升到2020年的15%左右）所面臨的第一個(gè)障礙，亦是主要障礙。

  第二個(gè)障礙是傳說(shuō)的所謂水泥立磨系統(tǒng)復(fù)雜，難以操作掌控。這個(gè)障礙比較簡(jiǎn)單，容易解釋清楚。因?yàn)樗鼉H涉及水泥立磨系統(tǒng)生產(chǎn)操作管理方面的技術(shù)問(wèn)題。事實(shí)上，現(xiàn)今的水泥立磨系統(tǒng)已經(jīng)具備完善的全面調(diào)控其水泥產(chǎn)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、均勻性系數(shù) （RRB曲線斜率）、需水量、流動(dòng)度、水泥早期強(qiáng)度等各項(xiàng)指標(biāo)，即使不是優(yōu)于，但至少不會(huì)遜于圈流球磨水泥的。完全可以實(shí)現(xiàn)水泥有關(guān)性能調(diào)控的全覆蓋（圖2），而且調(diào)控方便，及時(shí)精確，響應(yīng)迅速。其調(diào)控手段主要有四項(xiàng)，即擋料圈高度、磨內(nèi)風(fēng)量（風(fēng)速）、粉磨壓力和選粉機(jī)轉(zhuǎn)速；各項(xiàng)手段的調(diào)控范圍與精度，及其對(duì)水泥性能的影響，如表2和表3所列。相應(yīng)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系數(shù)的相互變化關(guān)系；以及在不同磨內(nèi)風(fēng)量（風(fēng)速）情況下，選粉機(jī)轉(zhuǎn)速與水泥均勻性系數(shù)的相關(guān)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(xiàng)或多項(xiàng)綜合調(diào)控的手段，在生產(chǎn)實(shí)踐中逐步掌控調(diào)節(jié)水泥成品的各項(xiàng)性能，完全可以達(dá)到滿足市場(chǎng)需求的目的。

  在水泥立磨試生產(chǎn)的初期，采取上述各項(xiàng)調(diào)控手段和方法，同時(shí)通過(guò)與混凝土客戶方的溝通協(xié)調(diào)合作，一般在1~2個(gè)月之內(nèi)就可以完成相互適應(yīng)的過(guò)程，逐步趨于正?；１救?005年下半年，在東駿廠OK 33-4水泥立磨的調(diào)試中就體驗(yàn)了這個(gè)過(guò)程，這項(xiàng)工作水泥廠的一般生產(chǎn)技術(shù)人員均可以勝任。到2006年初，東駿廠的水泥頗受昆明市場(chǎng)青睞，售價(jià)稍高，客戶歡迎。OK 33-4水泥立磨從試生產(chǎn)到宣告立磨水泥在我國(guó)市場(chǎng)首獲成功，總共不到半年時(shí)間。至今這兩臺(tái)水泥（礦渣）立磨已經(jīng)順利運(yùn)轉(zhuǎn)了12年，東駿廠甚表滿意。

  至于立磨水泥與球磨水泥各項(xiàng)性能指標(biāo)的比較，國(guó)內(nèi)外發(fā)布的實(shí)踐數(shù)據(jù)已多達(dá)百余套，我國(guó)的合肥院、天津院和一些水泥廠都有不少這方面的成果報(bào)導(dǎo)，所有的結(jié)論對(duì)立磨水泥都是肯定的，茲不一一列舉。這里特別推舉江西亞?wèn)|的數(shù)據(jù)就足以說(shuō)明問(wèn)題。2007年開始，江西亞?wèn)|繼云南東駿之后，成為我國(guó)第二位引進(jìn)選用水泥立磨系統(tǒng)的廠家。如果說(shuō)2003年?yáng)|駿決定首先選用水泥立磨，的確具有“吃螃蟹”的遠(yuǎn)見和勇氣，令人欽佩。那么亞?wèn)|2006年做出選用水泥立磨的決策則是十分清晰的、精明的。因?yàn)檫@是亞?wèn)|通過(guò)全面評(píng)估后所采取的胸有成竹的舉措，體現(xiàn)了其管理層科學(xué)前瞻的素養(yǎng)。另外，因江西亞?wèn)|在同一個(gè)工廠既有輥壓機(jī)+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(biāo)號(hào)的水泥，對(duì)比條件十分完美（國(guó)外也有這樣的實(shí)例）；加之江西亞?wèn)|的生產(chǎn)操作管理水平上佳，取樣化驗(yàn)檢測(cè)嚴(yán)謹(jǐn)，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。故亞?wèn)|的對(duì)比數(shù)據(jù)和結(jié)果必將具有更強(qiáng)的說(shuō)服力，足以令人心悅誠(chéng)服。

  表4是亞?wèn)|2008年前后多次試驗(yàn)，在正常生產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)情況下，每次在1個(gè)月內(nèi)節(jié)奏均勻地連續(xù)并行提取17個(gè)對(duì)比試樣檢測(cè)數(shù)據(jù)的平均值，具有高度的代表性和客觀性。

  通過(guò)上述對(duì)比試驗(yàn)，亞?wèn)|的結(jié)論是：“人們對(duì)立磨水泥所擔(dān)憂的需水量、水泥漿體流動(dòng)度和水泥早期強(qiáng)度等指標(biāo)均完全達(dá)標(biāo)，并略優(yōu)于一般傳統(tǒng)的球磨水泥。立磨水泥的單位電耗比輥壓機(jī)+球磨的節(jié)省4~6kWh/t，較圈流球磨的節(jié)電12 kWh/t以上”（《中國(guó)水泥》 2009年 第10期 49~52頁(yè)）。其實(shí)這個(gè)結(jié)論與當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)外已有的對(duì)比試驗(yàn)結(jié)果并無(wú)二致，我們現(xiàn)在慎審地重溫這個(gè)結(jié)論后，不知至今尚存這類擔(dān)憂的諸位同行們，此刻是否會(huì)開始重新思考打消顧慮，或?qū)?dān)憂轉(zhuǎn)變?yōu)榛沮呌诳梢苑判牧四?？?

  截止2015年底，史密斯公司在全球水泥廠運(yùn)轉(zhuǎn)的水泥管磨和球磨機(jī)約有400多臺(tái)，水泥半終粉磨的輥壓機(jī)約80臺(tái)，水泥（礦渣）立磨約135臺(tái)。根據(jù)這些磨機(jī)實(shí)際生產(chǎn)運(yùn)行的大數(shù)據(jù)分析，篩選出三種水泥粉磨系統(tǒng)的生產(chǎn)和維修費(fèi)用等具有代表性的統(tǒng)計(jì)平均值，如表5所示。

  表5的數(shù)據(jù)完全源于史密斯公司現(xiàn)有的水泥粉磨機(jī)的大數(shù)據(jù)分析，系世界各國(guó)的代表性平均數(shù)，或可供粗略地相對(duì)定量參考。由此可知，水泥立磨的生產(chǎn)運(yùn)行與維修費(fèi)用、研磨介質(zhì)的金屬磨損、相對(duì)噸投資均較水泥圈流球磨和輥壓機(jī)+球磨的半終粉磨系統(tǒng)的低。

  三、水泥立磨的發(fā)展

  水泥立磨的發(fā)展主要表現(xiàn)為大型化或超大型化。例如史密斯公司最大型的OK磨已發(fā)展為OK 62-6，水泥產(chǎn)能達(dá)750t/h，礦渣為550 t/h，磨盤直徑8.2m，6個(gè)磨輥，傳動(dòng)功率12000~16000kW，如圖5和圖6所示。OK 62-6立磨適用于10000~12000 t/d 熟料（水泥）生產(chǎn)線和年產(chǎn)400萬(wàn)噸的水泥（礦渣）粉磨站。

  水泥立磨發(fā)展的另一個(gè)表現(xiàn)就是智能化，立磨系統(tǒng)可以按照客戶對(duì)水泥性能，特別是施工性能的要求，將規(guī)定的指標(biāo)預(yù)先設(shè)置于智能操作系統(tǒng)的內(nèi)存中，在立磨的生產(chǎn)轉(zhuǎn)運(yùn)中智能軟件會(huì)斷續(xù)地實(shí)時(shí)監(jiān)檢各項(xiàng)指標(biāo)，并及時(shí)進(jìn)行自動(dòng)調(diào)控與跟蹤檢測(cè)，使水泥性能始終處于監(jiān)管生產(chǎn)之中。

  目前，立磨智能化系統(tǒng)，包括其運(yùn)行經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和產(chǎn)品性能質(zhì)量監(jiān)控與調(diào)節(jié)等功能，已進(jìn)入工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)試驗(yàn)和研發(fā)調(diào)試改進(jìn)階段，不久或?qū)⑼斗攀袌?chǎng)。據(jù)有關(guān)研發(fā)專家反映，立磨智能系統(tǒng)相比于輥壓機(jī)+球磨的半終粉磨的享有較大的優(yōu)勢(shì)。因?yàn)槠湓O(shè)備少系統(tǒng)簡(jiǎn)單，調(diào)控手段針對(duì)性強(qiáng)，目標(biāo)準(zhǔn)確，調(diào)控方便快捷，反饋?lái)憫?yīng)迅速，研發(fā)技術(shù)難度較小，這對(duì)于立磨智能化系統(tǒng)早日投入實(shí)際應(yīng)用是重要的有利條件。

  四、結(jié)語(yǔ)

  現(xiàn)今在世界水泥工業(yè)的水泥粉磨系統(tǒng)領(lǐng)域中，廣泛應(yīng)用的主要有圈流球磨、輥壓機(jī)+球磨半終和立磨三種系統(tǒng)，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(jī)終粉磨可能是準(zhǔn)備新嘗試的一個(gè)選項(xiàng)。

  關(guān)于水泥施工性能的問(wèn)題，100年前，世界上就只有一種水泥開流管磨，因別無(wú)選擇，當(dāng)時(shí)人們對(duì)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(shuí)知這一接受就是半個(gè)多世紀(jì)，使水泥和混凝土行業(yè)對(duì)開流管磨水泥養(yǎng)成了根深蒂固的習(xí)慣。待到1960年前后，當(dāng)開流管磨向圈流球磨進(jìn)化轉(zhuǎn)型之際，歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家卻對(duì)由此而引起的水泥施工性能的變化產(chǎn)生了強(qiáng)烈的“糾結(jié)”，甚至爭(zhēng)論猶豫了近10年， 最終還是圈流球磨取代了開流管磨，因?yàn)榧夹g(shù)進(jìn)步是永恒的主題。

  然而當(dāng)時(shí)對(duì)于歐美的那種“糾結(jié)”，我們中國(guó)卻似乎沒有什么感覺，因?yàn)槲覀兡菚r(shí)還遠(yuǎn)沒有發(fā)展到能有所感覺的階段。目前正當(dāng)水泥立磨在我國(guó)逐漸推廣之際，卻因水泥性能變化，在我國(guó)水泥混凝土行業(yè)重演了一場(chǎng)1960年前后那種歐美式的“糾結(jié)”，產(chǎn)生了對(duì)推廣水泥立磨的心理障礙。歷史告訴我們，這種現(xiàn)象是有其根源的，是可以理解的。

  但是可以肯定的是，我國(guó)現(xiàn)今的“糾結(jié)猶豫”時(shí)間決不可能那么長(zhǎng)，最終的預(yù)期結(jié)果一定是樂(lè)觀的。事實(shí)上水泥立磨在我國(guó)已經(jīng)形成潮流之勢(shì)，進(jìn)入了逐漸推廣的軌道。因?yàn)楦鞣N水泥粉磨工藝裝備技術(shù)系統(tǒng)都在不斷地創(chuàng)新進(jìn)化演變之中，每一家用戶都會(huì)按照現(xiàn)實(shí)的具體情況及其最重要的關(guān)注點(diǎn)來(lái)選擇最適合自己的水泥粉磨裝備，人們應(yīng)該尊重每一位業(yè)主的自主選擇。

  誠(chéng)然，各種水泥粉磨系統(tǒng)或多或少都各有所長(zhǎng)和不足之處，何況各種創(chuàng)新和技術(shù)進(jìn)步也是不斷發(fā)展的。作為業(yè)界專家傳播介紹新工藝、新技術(shù)、新設(shè)備時(shí)的主要聀責(zé)和操守是，結(jié)合當(dāng)前實(shí)際，客觀、公正、公平、如實(shí)地將有關(guān)資料、數(shù)據(jù)和信息（含個(gè)人觀點(diǎn)建議）提供給公眾，供行業(yè)同好諸君參考評(píng)議，相互探討，共同提高。

  編者按：由本網(wǎng)主辦的“2017第九屆國(guó)際粉磨峰會(huì)”將于7月27-29日在江蘇徐州舉行，本屆峰會(huì)以“挑戰(zhàn)20度粉磨能耗”為主題，邀請(qǐng)行業(yè)專家深度探討生料制備分別粉磨、水泥聯(lián)合（半終）粉磨、立磨終粉磨系統(tǒng)、陶瓷球應(yīng)用等課題，并舉行互動(dòng)論壇，現(xiàn)場(chǎng)解答疑問(wèn)、交流經(jīng)驗(yàn)。

  附件：2017第九屆國(guó)際粉磨峰會(huì)紅頭文件及報(bào)名表