????? 對水泥（熟料）的粒度控制在節(jié)約能源、降低原料消耗以及增加混合材摻量等方面的重要作用，目前只有少數(shù)企業(yè)開始有較深的正確認識。其實，通過改善水泥的粒度與級配，節(jié)能降耗的潛力是非常大的。
1.控制水泥粉磨的主要參數(shù)
水泥粉磨的控制，主要有細度、比表面積和SO3含量測定等。檢測水泥細度（包括比表面積）的作用是通過細度的變化調(diào)整水泥粉磨工藝參數(shù)，進而控制水泥產(chǎn)品的質(zhì)量，是一個工藝性控制參數(shù)或指標。由于我國水泥工業(yè)起步晚、工藝落后，粉磨細度粗，同時為了防止非粉磨原因造成的大顆粒進入成品，影響水泥的使用，我國在通用水泥產(chǎn)品標準中規(guī)定了80μm篩余的技術(shù)指標，并沿用至今。
1.1細度
水泥的細度就是水泥的粒度。它直接影響著水泥的凝結(jié)、水化、硬化和強度等一系列物理性能。在一定的粉磨工藝條件下，水泥強度與其有著一定關(guān)系：水泥的篩余量越小表示水泥越細，強度越高。
使用80μm篩余控制水泥質(zhì)量的不足之處：
①當水泥磨得很細時，如80μm篩篩余小于1％，控制意義就不大了；②當粉磨工藝發(fā)生變化時，細度值也隨之變化。如開流磨篩余值偏大，圈流磨篩余值偏小，很難根據(jù)細度來控制水泥強度；③用＞80μm顆粒含量對水泥質(zhì)量控制還不能全面反映水泥的真實活性。
1.2比表面積
水泥比表面積與水泥性能與細度相比，已存在著較好的關(guān)系。但用比表面積控制水泥質(zhì)量時，主要也有下述兩方面的不足：
①比表面積對水泥中細顆粒含量的多少反映很敏感，有時比表面積并不很高，但由于水泥顆粒級配合理，水泥強度卻很高。
②摻有混合材料的水泥比表面積不能真實反映水泥的總比表面積，如摻有火山灰質(zhì)混合材料，水泥比表面積往往會產(chǎn)生偏高現(xiàn)象。
1.3粒度分布與顆粒特征
水泥的粒度分布如接近于理想分布，則水泥強度可明顯提高，80μm篩余或比表面積均難以準確反映水泥的粒度分布，按GB/T17671-1999檢驗的水泥強度與水泥的比表面積在許多時候沒有明確的相關(guān)關(guān)系，30μm篩余或45μm篩余是水泥粉磨過程適宜的控制指標，在使32μm篩余或45μm篩余處于控制范圍的同時，還應(yīng)該對RRB分布曲線的特征粒徑和均勻性系數(shù)（n）進行控制，定期檢查和控制水泥的粒度分布是非常必要的。
我國實物水泥80μm篩余基本小于4%，甚至接近1%，已處于水泥顆粒分布的末端，偏離RRB直線，失去反映水泥顆粒組成的作用，對磨機工況的反應(yīng)不再敏感，因此80μm篩余無論從保證產(chǎn)品質(zhì)量的角度，還是從調(diào)整粉磨工藝參數(shù)、控制水泥性能的角度都失去了它應(yīng)有的作用。
2.幾個逐漸被認可的理論觀點
⑴水泥顆粒只有與水發(fā)生反應(yīng)，才有膠凝作用，沒有被水化的部分只起骨架作用。研究表明小于1μm的顆粒在與水的拌和過程中就完全水化，對混凝土澆筑體的強度沒有貢獻。水泥顆粒28天的水化深度為5.48μm，即大于11μm粗的顆粒均不能被完全水化，未被水化的內(nèi)核對混凝土的28天強度也沒有貢獻；⑵在相同條件下，粉磨能耗與顆粒的表面積成正比。因此，顆粒越小，單位重量所消耗的粉磨能量越多；⑶水泥的合理顆粒組成是指能最大限度地發(fā)揮熟料的膠凝性和具有最緊密的體積堆積密度。熟料膠凝性與顆粒的水化速度和水化程度有關(guān)，而堆積密度則由顆粒大小含量比例所決定。
最理想的狀況是：水泥中熟料的顆粒級配應(yīng)滿足最佳性能的級配要求，而<3μm特別是<1μm的顆粒則為混合材（或礦物摻合料），如石灰石粉、粉煤灰、礦渣粉等。這些<3μm的細粉狀混合材填充于水泥熟料顆粒之間的空隙，使水泥顆粒的堆積趨向緊密，向Fuller曲線靠攏。
3.措施
3.1比表面積與45μm篩余相結(jié)合,可有效控制水泥的合理顆粒組成。水泥細度的提高是在大多數(shù)企業(yè)粉磨工藝比較落后和采用80μm方孔篩篩余控制細度的條件下取得的，因此可以認為多數(shù)水泥企業(yè)的水泥顆粒組成處于不合理的狀態(tài)。
如前所述，水泥的合理顆粒組成是指能最大限度地發(fā)揮熟料的膠凝性和具有最緊密的體積堆積密度。熟料膠凝性與顆粒的水化速度和水化程度有關(guān)，而堆積密度則由顆粒大小含量比例所決定。采用45μm篩余可以使企業(yè)了解水泥中有效顆粒的含量，而使用比表面積可及時掌握與水泥需水性等密切相關(guān)的微細顆粒的含量。二者相結(jié)合進行粉磨工藝參數(shù)控制，將使水泥性能達到最優(yōu)化。
3.2顆粒特征與粒度分布的合理控制
與水泥的物理性能（特別是強度）密切相關(guān)的當屬水泥中熟料及混合材的粒度分布。熟料的粒度分布會影響熟料的水化速度、一定時間內(nèi)的水化程度、標準稠度需水量、混凝土的水灰比。熟料與混合材的粒度分布共同決定了水泥顆粒的最緊密堆積密度。如前所述，我國多數(shù)水泥廠的現(xiàn)實情況是，使用80μm篩余或比表面積作為粉磨過程例行控制的依據(jù)，對水泥的粒度分布較少關(guān)注，80μm篩余或比表面積與顆粒分布均沒有很好的相關(guān)關(guān)系。
經(jīng)驗表明，在粉磨設(shè)備及其運轉(zhuǎn)參數(shù)沒有明顯改變時，32μm篩余或45μm篩余能夠很好地反映顆粒分布。使用32μm篩余或45μm篩余為粉磨過程例行控制的依據(jù)，在粉磨設(shè)備及其運轉(zhuǎn)參數(shù)稍有改變時，可以通過簡單的調(diào)節(jié)，比如選粉機的轉(zhuǎn)數(shù)（風(fēng)量），使32μm篩余或45μm篩余還保持在控制目標之內(nèi)，因此，使用32μm篩余或45μm篩余可作為粉磨過程例行控制的依據(jù)，但若粉磨設(shè)備及其運轉(zhuǎn)參數(shù)發(fā)生明顯改變時則不能很好反映粒度分布。
有一種比較簡便的方法可以大致判斷粒度分布是否正常，如果使用32μm篩余或45μm篩余作為粉磨過程例行控制的依據(jù)，并且32μm篩余或45μm篩余處于正常控制范圍，可以增加測定另一個63μm的篩余，將測得的篩余與以往粒度分布正常的數(shù)據(jù)進行比較，如果增加測定的篩余數(shù)據(jù)與以往粒度分布正常的數(shù)據(jù)具有明顯區(qū)別，則提示粒度分布可能具有明顯變化。
3.3優(yōu)化水泥顆粒級配的技術(shù)途徑
水泥顆粒的級配應(yīng)從兩方面改善。一是<3μm顆粒既要滿足最佳性能級配的要求，又要盡量滿足Fuller曲線緊密堆積的要求；二是要減少＞60μm的顆粒。
⑴熟料與易磨性好的混合材共同粉磨。在熟料中加入一些易磨性好的混合材如石灰石、粉煤灰等共同粉磨。由于這些混合材易磨性好，因此在水泥顆粒中，混合材的粒徑比熟料的小。可以期望，共同粉磨工藝中的石灰石或粉煤灰應(yīng)該能提供更多的<3μm顆粒，從而優(yōu)化水泥的顆粒級配。
⑵難磨的混合材與熟料分別粉磨。混合比熟料難磨的混合材宜采用分別粉磨然后混合的方法。例如礦渣的粉磨功指數(shù)為23kWh/t，比熟料的16.4kWh/t高。若用共同粉磨的方法，礦渣的粒徑比熟料的粗。共同粉磨時，水泥的比表面積為350m2/kg時，礦渣的比表面積只有230~280m2/kg。因此要分別粉磨。也可先對難磨的礦渣進行預(yù)粉磨，再與熟料共同粉磨，但效果不如分別粉磨好。
⑶在預(yù)拌混凝土?xí)r加入磨細礦物摻合料，改善膠凝材料（或水泥）的顆粒級配。在預(yù)拌混凝土生產(chǎn)中已廣泛采用摻入礦物摻合料的技術(shù)，主要是為了節(jié)約水泥、降低成本和提高混凝土的耐久性。但對摻入礦物摻合料改善水泥顆粒級配、減少混凝土拌合物單方用水量和提高和易性的認識還不足。要改善水泥的級配，礦物摻合料的粒徑必須比水泥的粒徑小，最好為水泥粒徑的0.414倍或更小。就目前所常用的礦物摻合料來看，礦渣粉的比表面積最好在450m2/kg或45μm篩余<12%，否則不易達到改善水泥顆粒級配的目的。
3.4合理使用助磨劑
很多助磨劑是集助磨、增強、改善性能、降低成本為一體的高科技產(chǎn)品，是生產(chǎn)綠色高性能水泥的重要技術(shù)措施。其作用原理是：通過助磨功能提高磨機產(chǎn)量，提高比表面積，從而提高水泥強度。水泥增強劑的增強功能主要是添加劑中的化學(xué)物質(zhì)與水泥及混合材中的鈣、硅、鋁等進行化學(xué)反應(yīng)形成有助水泥增強的水化產(chǎn)物，同時造成水泥中氧化物的晶格缺陷，提高其反應(yīng)活性。應(yīng)用高效復(fù)合水泥功能添加劑技術(shù)在不增加固定資產(chǎn)投資、不改變生產(chǎn)工藝的情況下，達到提高水泥產(chǎn)質(zhì)量、降低成本、生產(chǎn)綠色高性能環(huán)保水泥的目的。北京PG水泥廠就是在采用分別粉磨和合理使用山東宏藝科技有限公司生產(chǎn)的高效助磨劑后，用一噸熟料生產(chǎn)出了3噸水泥。
3.5粉磨系統(tǒng)磨機的圈流改造已逐漸成為水泥行業(yè)技術(shù)升級的技術(shù)趨勢。
圈流系統(tǒng)比開流系統(tǒng)具有6點優(yōu)勢：
⑴圈流磨內(nèi)過粉磨現(xiàn)象少。磨機的產(chǎn)量比同規(guī)格開流粉磨系統(tǒng)高；⑵單位電耗低。產(chǎn)品細度要求越細，圈流粉磨系統(tǒng)的單位電耗越低。⑶成品的細度穩(wěn)定和調(diào)節(jié)容易。當其他條件不變時，0.08mm篩篩余一般波動范圍在±1%以內(nèi)。當水泥的品種變更或細度指標作大的改動時，只需調(diào)節(jié)分級設(shè)備，相當方便；⑷能進行選擇性粉磨。在選粉機的作用下，易磨及活性低的組分（如易磨混合材和燒結(jié)不足的熟料）由于比重小，一旦粒度合格，即被作為細粉選出；而難磨且活性高的熟料組分，由于比重大，不易被作為成品選出而磨得較細，從而有利于水泥強度的發(fā)揮。由于具有選擇性粉磨作用，圈流粉磨系統(tǒng)對粉磨易磨性差別大的混合物料更為適用；⑸成品的粒度較均齊，過粗和過細的顆粒均較少，顆粒組成比較理想。磨制水泥時，成品中3～30μm顆粒的比例較大；⑹散熱面積大，磨內(nèi)溫度低。圈流粉磨系統(tǒng)的料球比小，研磨體彼此沖擊產(chǎn)生的熱量少；磨內(nèi)物料通過量大，風(fēng)速高，在選粉和輸送過程中已散發(fā)了大量的熱。由于上述原因，磨內(nèi)溫度比開流粉磨系統(tǒng)低20℃～30℃。
1.控制水泥粉磨的主要參數(shù)
水泥粉磨的控制，主要有細度、比表面積和SO3含量測定等。檢測水泥細度（包括比表面積）的作用是通過細度的變化調(diào)整水泥粉磨工藝參數(shù)，進而控制水泥產(chǎn)品的質(zhì)量，是一個工藝性控制參數(shù)或指標。由于我國水泥工業(yè)起步晚、工藝落后，粉磨細度粗，同時為了防止非粉磨原因造成的大顆粒進入成品，影響水泥的使用，我國在通用水泥產(chǎn)品標準中規(guī)定了80μm篩余的技術(shù)指標，并沿用至今。
1.1細度
水泥的細度就是水泥的粒度。它直接影響著水泥的凝結(jié)、水化、硬化和強度等一系列物理性能。在一定的粉磨工藝條件下，水泥強度與其有著一定關(guān)系：水泥的篩余量越小表示水泥越細，強度越高。
使用80μm篩余控制水泥質(zhì)量的不足之處：
①當水泥磨得很細時，如80μm篩篩余小于1％，控制意義就不大了；②當粉磨工藝發(fā)生變化時，細度值也隨之變化。如開流磨篩余值偏大，圈流磨篩余值偏小，很難根據(jù)細度來控制水泥強度；③用＞80μm顆粒含量對水泥質(zhì)量控制還不能全面反映水泥的真實活性。
1.2比表面積
水泥比表面積與水泥性能與細度相比，已存在著較好的關(guān)系。但用比表面積控制水泥質(zhì)量時，主要也有下述兩方面的不足：
①比表面積對水泥中細顆粒含量的多少反映很敏感，有時比表面積并不很高，但由于水泥顆粒級配合理，水泥強度卻很高。
②摻有混合材料的水泥比表面積不能真實反映水泥的總比表面積，如摻有火山灰質(zhì)混合材料，水泥比表面積往往會產(chǎn)生偏高現(xiàn)象。
1.3粒度分布與顆粒特征
水泥的粒度分布如接近于理想分布，則水泥強度可明顯提高，80μm篩余或比表面積均難以準確反映水泥的粒度分布，按GB/T17671-1999檢驗的水泥強度與水泥的比表面積在許多時候沒有明確的相關(guān)關(guān)系，30μm篩余或45μm篩余是水泥粉磨過程適宜的控制指標，在使32μm篩余或45μm篩余處于控制范圍的同時，還應(yīng)該對RRB分布曲線的特征粒徑和均勻性系數(shù)（n）進行控制，定期檢查和控制水泥的粒度分布是非常必要的。
我國實物水泥80μm篩余基本小于4%，甚至接近1%，已處于水泥顆粒分布的末端，偏離RRB直線，失去反映水泥顆粒組成的作用，對磨機工況的反應(yīng)不再敏感，因此80μm篩余無論從保證產(chǎn)品質(zhì)量的角度，還是從調(diào)整粉磨工藝參數(shù)、控制水泥性能的角度都失去了它應(yīng)有的作用。
2.幾個逐漸被認可的理論觀點
⑴水泥顆粒只有與水發(fā)生反應(yīng)，才有膠凝作用，沒有被水化的部分只起骨架作用。研究表明小于1μm的顆粒在與水的拌和過程中就完全水化，對混凝土澆筑體的強度沒有貢獻。水泥顆粒28天的水化深度為5.48μm，即大于11μm粗的顆粒均不能被完全水化，未被水化的內(nèi)核對混凝土的28天強度也沒有貢獻；⑵在相同條件下，粉磨能耗與顆粒的表面積成正比。因此，顆粒越小，單位重量所消耗的粉磨能量越多；⑶水泥的合理顆粒組成是指能最大限度地發(fā)揮熟料的膠凝性和具有最緊密的體積堆積密度。熟料膠凝性與顆粒的水化速度和水化程度有關(guān)，而堆積密度則由顆粒大小含量比例所決定。
最理想的狀況是：水泥中熟料的顆粒級配應(yīng)滿足最佳性能的級配要求，而<3μm特別是<1μm的顆粒則為混合材（或礦物摻合料），如石灰石粉、粉煤灰、礦渣粉等。這些<3μm的細粉狀混合材填充于水泥熟料顆粒之間的空隙，使水泥顆粒的堆積趨向緊密，向Fuller曲線靠攏。
3.措施
3.1比表面積與45μm篩余相結(jié)合,可有效控制水泥的合理顆粒組成。水泥細度的提高是在大多數(shù)企業(yè)粉磨工藝比較落后和采用80μm方孔篩篩余控制細度的條件下取得的，因此可以認為多數(shù)水泥企業(yè)的水泥顆粒組成處于不合理的狀態(tài)。
如前所述，水泥的合理顆粒組成是指能最大限度地發(fā)揮熟料的膠凝性和具有最緊密的體積堆積密度。熟料膠凝性與顆粒的水化速度和水化程度有關(guān)，而堆積密度則由顆粒大小含量比例所決定。采用45μm篩余可以使企業(yè)了解水泥中有效顆粒的含量，而使用比表面積可及時掌握與水泥需水性等密切相關(guān)的微細顆粒的含量。二者相結(jié)合進行粉磨工藝參數(shù)控制，將使水泥性能達到最優(yōu)化。
3.2顆粒特征與粒度分布的合理控制
與水泥的物理性能（特別是強度）密切相關(guān)的當屬水泥中熟料及混合材的粒度分布。熟料的粒度分布會影響熟料的水化速度、一定時間內(nèi)的水化程度、標準稠度需水量、混凝土的水灰比。熟料與混合材的粒度分布共同決定了水泥顆粒的最緊密堆積密度。如前所述，我國多數(shù)水泥廠的現(xiàn)實情況是，使用80μm篩余或比表面積作為粉磨過程例行控制的依據(jù)，對水泥的粒度分布較少關(guān)注，80μm篩余或比表面積與顆粒分布均沒有很好的相關(guān)關(guān)系。
經(jīng)驗表明，在粉磨設(shè)備及其運轉(zhuǎn)參數(shù)沒有明顯改變時，32μm篩余或45μm篩余能夠很好地反映顆粒分布。使用32μm篩余或45μm篩余為粉磨過程例行控制的依據(jù)，在粉磨設(shè)備及其運轉(zhuǎn)參數(shù)稍有改變時，可以通過簡單的調(diào)節(jié)，比如選粉機的轉(zhuǎn)數(shù)（風(fēng)量），使32μm篩余或45μm篩余還保持在控制目標之內(nèi)，因此，使用32μm篩余或45μm篩余可作為粉磨過程例行控制的依據(jù)，但若粉磨設(shè)備及其運轉(zhuǎn)參數(shù)發(fā)生明顯改變時則不能很好反映粒度分布。
有一種比較簡便的方法可以大致判斷粒度分布是否正常，如果使用32μm篩余或45μm篩余作為粉磨過程例行控制的依據(jù)，并且32μm篩余或45μm篩余處于正常控制范圍，可以增加測定另一個63μm的篩余，將測得的篩余與以往粒度分布正常的數(shù)據(jù)進行比較，如果增加測定的篩余數(shù)據(jù)與以往粒度分布正常的數(shù)據(jù)具有明顯區(qū)別，則提示粒度分布可能具有明顯變化。
3.3優(yōu)化水泥顆粒級配的技術(shù)途徑
水泥顆粒的級配應(yīng)從兩方面改善。一是<3μm顆粒既要滿足最佳性能級配的要求，又要盡量滿足Fuller曲線緊密堆積的要求；二是要減少＞60μm的顆粒。
⑴熟料與易磨性好的混合材共同粉磨。在熟料中加入一些易磨性好的混合材如石灰石、粉煤灰等共同粉磨。由于這些混合材易磨性好，因此在水泥顆粒中，混合材的粒徑比熟料的小。可以期望，共同粉磨工藝中的石灰石或粉煤灰應(yīng)該能提供更多的<3μm顆粒，從而優(yōu)化水泥的顆粒級配。
⑵難磨的混合材與熟料分別粉磨。混合比熟料難磨的混合材宜采用分別粉磨然后混合的方法。例如礦渣的粉磨功指數(shù)為23kWh/t，比熟料的16.4kWh/t高。若用共同粉磨的方法，礦渣的粒徑比熟料的粗。共同粉磨時，水泥的比表面積為350m2/kg時，礦渣的比表面積只有230~280m2/kg。因此要分別粉磨。也可先對難磨的礦渣進行預(yù)粉磨，再與熟料共同粉磨，但效果不如分別粉磨好。
⑶在預(yù)拌混凝土?xí)r加入磨細礦物摻合料，改善膠凝材料（或水泥）的顆粒級配。在預(yù)拌混凝土生產(chǎn)中已廣泛采用摻入礦物摻合料的技術(shù)，主要是為了節(jié)約水泥、降低成本和提高混凝土的耐久性。但對摻入礦物摻合料改善水泥顆粒級配、減少混凝土拌合物單方用水量和提高和易性的認識還不足。要改善水泥的級配，礦物摻合料的粒徑必須比水泥的粒徑小，最好為水泥粒徑的0.414倍或更小。就目前所常用的礦物摻合料來看，礦渣粉的比表面積最好在450m2/kg或45μm篩余<12%，否則不易達到改善水泥顆粒級配的目的。
3.4合理使用助磨劑
很多助磨劑是集助磨、增強、改善性能、降低成本為一體的高科技產(chǎn)品，是生產(chǎn)綠色高性能水泥的重要技術(shù)措施。其作用原理是：通過助磨功能提高磨機產(chǎn)量，提高比表面積，從而提高水泥強度。水泥增強劑的增強功能主要是添加劑中的化學(xué)物質(zhì)與水泥及混合材中的鈣、硅、鋁等進行化學(xué)反應(yīng)形成有助水泥增強的水化產(chǎn)物，同時造成水泥中氧化物的晶格缺陷，提高其反應(yīng)活性。應(yīng)用高效復(fù)合水泥功能添加劑技術(shù)在不增加固定資產(chǎn)投資、不改變生產(chǎn)工藝的情況下，達到提高水泥產(chǎn)質(zhì)量、降低成本、生產(chǎn)綠色高性能環(huán)保水泥的目的。北京PG水泥廠就是在采用分別粉磨和合理使用山東宏藝科技有限公司生產(chǎn)的高效助磨劑后，用一噸熟料生產(chǎn)出了3噸水泥。
3.5粉磨系統(tǒng)磨機的圈流改造已逐漸成為水泥行業(yè)技術(shù)升級的技術(shù)趨勢。
圈流系統(tǒng)比開流系統(tǒng)具有6點優(yōu)勢：
⑴圈流磨內(nèi)過粉磨現(xiàn)象少。磨機的產(chǎn)量比同規(guī)格開流粉磨系統(tǒng)高；⑵單位電耗低。產(chǎn)品細度要求越細，圈流粉磨系統(tǒng)的單位電耗越低。⑶成品的細度穩(wěn)定和調(diào)節(jié)容易。當其他條件不變時，0.08mm篩篩余一般波動范圍在±1%以內(nèi)。當水泥的品種變更或細度指標作大的改動時，只需調(diào)節(jié)分級設(shè)備，相當方便；⑷能進行選擇性粉磨。在選粉機的作用下，易磨及活性低的組分（如易磨混合材和燒結(jié)不足的熟料）由于比重小，一旦粒度合格，即被作為細粉選出；而難磨且活性高的熟料組分，由于比重大，不易被作為成品選出而磨得較細，從而有利于水泥強度的發(fā)揮。由于具有選擇性粉磨作用，圈流粉磨系統(tǒng)對粉磨易磨性差別大的混合物料更為適用；⑸成品的粒度較均齊，過粗和過細的顆粒均較少，顆粒組成比較理想。磨制水泥時，成品中3～30μm顆粒的比例較大；⑹散熱面積大，磨內(nèi)溫度低。圈流粉磨系統(tǒng)的料球比小，研磨體彼此沖擊產(chǎn)生的熱量少；磨內(nèi)物料通過量大，風(fēng)速高，在選粉和輸送過程中已散發(fā)了大量的熱。由于上述原因，磨內(nèi)溫度比開流粉磨系統(tǒng)低20℃～30℃。