統(tǒng)計學(xué)在水泥助磨劑中的應(yīng)用

　　一、  水泥助磨劑的定義：
　　在水泥粉磨時加入的起助磨作用而又不損害水泥性能的外加劑，其加入量應(yīng)不超過水泥質(zhì)量1%。[GB/T4131-1997，定義4.17]

　　二、水泥助磨劑的主要作用：
　　1.在磨機(jī)狀況不改變的條件下可提高磨機(jī)產(chǎn)量度10-30%，同時可有效減少過粉磨現(xiàn)象，優(yōu)化水泥顆粒級配：

　　2.維持原磨機(jī)產(chǎn)量不變或小幅度增產(chǎn)的條件下，提高水泥粉磨細(xì)度及比表面積，使水泥強(qiáng)度提高3-5Mpa；

　　3.可改善磨內(nèi)物料的分散性，有效消除水泥微細(xì)顆粒的靜電吸附和包球糊磨現(xiàn)象；可改善水泥的流動性，有效解決水泥結(jié)拱問題，提高水泥的輸送效率。

　　助磨劑是一種添加劑，適量地加入到被粉磨的物料中，能通過它對顆料表面的物理化學(xué)作用，發(fā)揮力學(xué)效能，得以提高物料的易碎性和分散性，從而提高粉磨細(xì)度和降低粉磨電耗。

　　三、水泥泥助磨劑的原理
　　據(jù)統(tǒng)計，水泥助磨劑的原理有很多種學(xué)說，但目前大家認(rèn)可的有三種學(xué)說。

　　助磨劑的主要作用是促進(jìn)物料裂紋的形成和擴(kuò)展。

　　1.強(qiáng)度學(xué)說。助磨劑隨物料加入磨內(nèi)后，首先吸附在被磨固體物料的表面，降低其表面能。助磨劑分子吸附在固體物料的裂紋的內(nèi)壁上，進(jìn)一步進(jìn)入到裂紋的人表面，隨時著裂紋的形成和不斷擴(kuò)展，起到“楔子”作用，不僅阻止裂紋的閉合，而且促使裂紋的擴(kuò)大，加速斷開的產(chǎn)生，在粉磨的中后期，助磨劑主要起分散作用，延緩或減輕細(xì)物料的凝聚。

　　2.分散學(xué)說。助磨劑能在物料表面產(chǎn)生選擇性吸附和電性中和，消除靜電效應(yīng)，減小微細(xì)的、顆粒聚集的能力和機(jī)會，從而減少磨內(nèi)粘球和糊襯板的現(xiàn)象，提高細(xì)粉物料的分散度，提高機(jī)械能的利用率，因而可提高磨機(jī)的粉磨效率。

　　3.襯墊學(xué)說。助磨劑能消除或大大減小鋼球和磨機(jī)內(nèi)壁上粘附細(xì)粉所產(chǎn)生的襯墊，增強(qiáng)鋼球?qū)ξ锪系淖矒袅?，破壞磨機(jī)內(nèi)部的吸引熱力、化學(xué)力和機(jī)械力。

　　四、助磨劑經(jīng)濟(jì)效益分析
　　助磨劑在全國上百家水泥企業(yè)使用結(jié)果表明：使用助磨劑后，在不增加任何設(shè)備投資的前提下，產(chǎn)量有較大幅度的提高，增幅約10-30%；在保持磨機(jī)產(chǎn)量基本不變的條件下，水泥細(xì)度控制指標(biāo)可下調(diào)2-4%篩余，相應(yīng)混合材摻入量增加3-6%，產(chǎn)量的提高給水泥企業(yè)帶來的直接經(jīng)濟(jì)效益是：單產(chǎn)水泥的電耗、研磨體消耗量、磨機(jī)襯板消耗量、維修費(fèi)用均相應(yīng)下降、勞動生產(chǎn)率提高、企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大，成本下降。同時，助磨劑的使用可增加水泥的流動性能，從而提高選粉機(jī)的效率，減少水泥結(jié)庫現(xiàn)象，水泥裝卸時間和費(fèi)用均相應(yīng)下降。因此，水泥助磨劑的使用，帶來效益是多方面的，特別是ISO標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，對水泥細(xì)度的要求越來越高，水泥助磨劑則時解決水泥細(xì)度問題的非常直接和有效的方法。

　　1、經(jīng)濟(jì)分析依據(jù)
　　(1)電價0.5元/度；
　　(2)水泥磨電耗38度/噸；
　　(3)水泥粉磨綜合成本36元/噸水泥（包括電費(fèi)、工人工資、修理費(fèi)用、設(shè)備折舊、研磨體消耗、磨機(jī)襯板消耗、管理費(fèi)用等）；
　　(4)A型助磨劑加量200 g/t水泥；
　　(5)A型助磨劑價格為9600元/噸；
　　(6)混合材與水泥離熟煌差價100元/噸。

　　2、經(jīng)濟(jì)效益分析
　　(1)增加產(chǎn)量時的經(jīng)濟(jì)效益：

　　水泥磨使用助磨劑后，在產(chǎn)量增加的條件下，車間的綜合成本保持不變。假設(shè)使用助磨劑后產(chǎn)量增加a%，那么，使用助磨劑后粉磨綜合成本為：

　　使用助磨劑前粉磨綜合成本/（1+a%）+助磨劑成本=36/（1+a%）+9.6*0.2=36/（1+a%）+1.92 

　　提產(chǎn)后成本下降：

　　提產(chǎn)前噸水泥粉磨綜合成本—提產(chǎn)后噸水泥綜合成本=36-[36/（1+a%）+1.92]

　　通過上述分析可得到如表1所列的不同提產(chǎn)幅度時經(jīng)濟(jì)效益：

　　表1.細(xì)度保持不變，產(chǎn)量提高時使用助磨劑的經(jīng)濟(jì)效益

　　注：其它費(fèi)用的下降是指使用助磨劑后因提產(chǎn)而帶來的折舊費(fèi)、修理費(fèi)、研磨體消耗、管理等費(fèi)用的下降 。

　　助磨劑增加成本1.92元/噸水泥，從表1可以看出，當(dāng)電費(fèi)以0.5元/度計算時，增產(chǎn)10%左右，單電費(fèi)降低一項就可收回成本，此時的綜合成本降低 1.35元/噸。當(dāng)提產(chǎn)幅度超過12%時，使用分散劑就有利潤。

　　(2)產(chǎn)量不變，細(xì)度提高，強(qiáng)度增加時的經(jīng)濟(jì)效益
　　隨著水泥細(xì)度的提高，水泥強(qiáng)度增加，混合材摻量相應(yīng)增加?；旌喜呐c水泥熟料差價100元/噸，因此，每增加1%的混合材摻量，生產(chǎn)成本下降1元/噸，除去助磨劑成本，則為助磨劑使用的凈增效益，表2列出了除去助磨劑成本后，混合才摻量提高不同幅度時經(jīng)濟(jì)效益。

表2、混合材摻量提高時，使用助磨劑的經(jīng)濟(jì)效益

　　表2可見，使用助磨劑后只要混合材摻量提高2 %即可收回成本。

　　五、根據(jù)目前水泥生產(chǎn)企業(yè)的現(xiàn)狀，我根據(jù)銷售旺、淡季節(jié)，以及窯、磨產(chǎn)量匹配情況和粉磨站的特點(diǎn)以據(jù)現(xiàn)象發(fā)展的速度及現(xiàn)象變支的趨勢，總結(jié)分析出使用助磨劑的三種方案，方案如下：

　　方案一：
　　背景    銷售旺季、工廠熟料充足，磨機(jī)產(chǎn)量不足。
　　方案    添加助磨劑，在保證水泥細(xì)度不變（比表面積不變、篩余略低）的條件下，大幅提高水泥磨臺時產(chǎn)量（10-30%）
　　效果    增加水泥產(chǎn)量10-30%。，同時降低水泥成本3元/噸水泥以上。　　　　　　

　　方案二：
　　背景    銷售旺季、熟料量不足，且熟料量與磨機(jī)產(chǎn)量基本平衡。
　　方案    添加助磨劑，在提高水泥細(xì)度（比表面增加25m²/kg、篩余降低0.5-1.5%）的前提下，增加2-4%的混合材，且小幅增加水泥產(chǎn)量5-8%
　　效果    增加水泥產(chǎn)量5%。，同時降低水泥成本3元/噸水泥。    

　　方案三： 
　　背景     銷售淡季，生產(chǎn)能力大于銷量
　　方案     添加助磨劑 ，在大幅提高水泥細(xì)度（比表面積增加25m²/kg、篩余降低0.5-1.5%以上）的前提下，增加6-8%的混合材
　　效果    多摻混合材以此降低水泥成本（6元/噸水泥）

　　結(jié)論：
　　采用水泥助磨劑后，根據(jù)生產(chǎn)旺、淡季節(jié)靈活安排生產(chǎn)，若一年共生產(chǎn)10個月，5個月淡季，5個月旺季，年產(chǎn)20萬噸的生產(chǎn)線一年新增效益約70萬元左右。

　　具體應(yīng)用舉例：
　　一年產(chǎn)20萬噸的水泥生產(chǎn)線（水泥磨311m開路），根據(jù)市場具體情況，分別安排三種方案進(jìn)行生產(chǎn)，具體如下：

　　方案一：
　　背景  銷售旺季、工廠熟料充足，磨機(jī)產(chǎn)量不足
　　方案  添加助磨劑，在保證水泥細(xì)度不變（比表面積不變、篩余略低）的條件下，大幅提高水泥磨機(jī)臺時產(chǎn)量（15—25%）

　　效益分析：
　?。?）水泥成本
　　增加成本部分：1.92元/噸水泥（9600元/噸助磨劑）
　　減少成本部分：節(jié)電6度，3元/噸、另外因水泥產(chǎn)量增加20%，水泥粉磨的其它成本（設(shè)備折舊、管理費(fèi)用、研磨消耗等）約下降2.5元/噸

　?。?）成本下降：3+2.5-1.92=3.58元/噸水泥
　　若每噸水泥10元利潤，新增產(chǎn)量所獲利潤（3900噸）：3.9 萬元。（每月27天計）

　　小結(jié)：
　　月產(chǎn)量從1.94萬噸增至2.33萬噸，成本下降的效益：每月8.3萬，增產(chǎn)增加的銷售利潤3.9  萬元，共計每月新增效益 12.1萬元。

　　方案二：
　　背景  銷售旺季、熟料量不足，且熟料量與磨機(jī)產(chǎn)量基本平衡
　　方案  添加助磨劑，在提高水泥細(xì)度（比表面積增加25m²/kg 、篩余降低1.5%）的前提下，增加2-4%的混合材，且小幅增加水泥產(chǎn)量（5-8%）

　　效益分析：
　?。?）成本方面：
　　增加成本部分：1.92元/噸水泥（9600元/噸助磨劑）
　　減少成本部分：節(jié)電2度，1.0元/噸水泥，其它0.6元
　　混合材增加3%，下降成本3元/噸水泥
　　成本下降：    3+1.4-1.92元=2.48元

　?。?）  增產(chǎn)5%，每噸水泥利潤10元計，增產(chǎn)獲利（ 18900噸增18900噸）0.9萬元。

　　小結(jié)：
　　水泥產(chǎn)量從18000噸增至18900噸，成本下降2.48元/噸水泥，新增利潤:2.481.89+0.9=5.59萬元

　　方案三：
　　背景  銷售淡季，生產(chǎn)能力大于銷量
　　方案  添加助磨劑，在大幅提高水泥細(xì)度（比表面積60 m²/kg、篩余降低 3%以上）的前提下，增加6-8%的混合材

　　效益分析：
　　水泥成本
　　增加成本部分：1.92元/噸水泥、電耗上升3度：1.5元
　　減少成本部分：混合材多摻6%，成本下降6元，
　　成本下降：6-1.92-1.5=2.58元

　　小結(jié)：
　　月產(chǎn)18000噸，節(jié)約成本2.581.8=4. 6萬元

　　總結(jié)：
　　采用助磨劑后，根據(jù)生產(chǎn)旺、淡季節(jié)靈活安排生產(chǎn)，若一年生產(chǎn)10個月，5個月淡季（安排方案三），5個月旺季（安排方案一），該條生產(chǎn)線一年新增效益：12.15+4.65=83.5萬元

　　六、下面取樣了一些水泥廠的水泥磨使用情況作以統(tǒng)計并具體分析
　　1、助磨劑在陜西秦嶺水泥股份有限公司干法分廠的使用數(shù)據(jù)統(tǒng)計及經(jīng)濟(jì)效益分析

表一助磨劑在試驗過程的有關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計

表二 磨機(jī)臺時產(chǎn)量和質(zhì)量對比情況

　　從表二可以看出，在質(zhì)量指標(biāo)相當(dāng)?shù)那闆r下，加入助磨劑后磨機(jī)臺時產(chǎn)量提高了10 t/h，提高了24%。

　　經(jīng)濟(jì)效益分析
　　使用助磨劑后,雖然每噸水泥成本會因助磨劑的支出增加3.60元/噸水泥，但磨機(jī)臺地產(chǎn)量提高了24%。我測算噸水泥成本中的電耗、折舊費(fèi)、工資費(fèi)用、維修費(fèi)用等會降低8.52元/噸水泥，故使用助磨劑后水泥綜合成本會降低4.92元/噸水泥。

　　2、助磨劑在吉林化纖集團(tuán)水泥廠的使用數(shù)據(jù)統(tǒng)計及制造楊本分析
　　根據(jù)文獻(xiàn)〖1〗在式（1）和（2）可求得：△C=7.0～8.0%
　　式（1）△R₃=－0.44△C
　　式（2）△R₂₈=－0.51△C
　　式中△R₃和△R₂₈--水泥3天和28天抗壓強(qiáng)度的增量，Mpa。此數(shù)據(jù)由企業(yè)化驗室提供出?！鱎₃=-3.1Mpa  △R₂₈=-4.1 Mpa
　　△C—混合材摻量的增量，%。

　　隨著混合材摻量的提高，增鈣渣的烘干電耗、其設(shè)備磨損等消耗有所增加，但熟料摻量隨之降低。熟料破碎電耗、設(shè)備磨損等消耗的所降低，兩者互相抵消。但仍考慮烘干煤耗增加的因素。由于水泥磨臺時產(chǎn)量不變，所以水泥粉磨電耗、粉磨設(shè)備和研磨體磨損等基本不變。

　　通過相關(guān)分析及統(tǒng)計綜合分析與評價，采用助磨劑前后此廠水泥制造成本的變化情況詳見表三。

表三  采用助磨劑前后水泥單位制造成本的變化

　　從表三可以看出，采用助磨劑后的水泥的噸水泥制造成本可降低成本14.85元，按年產(chǎn)8萬噸水泥計算，每年可降低成本118.8萬元。而且增鈣渣已超過30%，根據(jù)國家稅務(wù)總局的相關(guān)文件，可享受免征增值稅（110萬元/年）和五年所得稅（78.39萬元/年）優(yōu)惠政策。另外，由于熟料單耗降低，采購原料的流動資金貸款及利息（財務(wù)費(fèi)用）也相應(yīng)降低（32.11萬元/年）。因此，采用助磨劑后每年可為此廠創(chuàng)效益340萬元。

　　致謝：本文作者得到了洛陽萬順建材有限公司、陜西秦嶺水泥股份有限公司、吉林化纖集團(tuán)水泥廠等企業(yè)及各位導(dǎo)師的大力支持，在此特表感謝！

參考文獻(xiàn)：

　　1、 統(tǒng)計學(xué)原理教材
　　2、水泥助磨劑
　　3、〖1〗趙東鎬，等.增強(qiáng)渣和混合材與水泥比表面積的關(guān)系.水泥技術(shù).