统计学在水泥助磨剂中的应用

　　一、  水泥助磨剂的定义：
　　在水泥粉磨时加入的起助磨作用而又不损害水泥性能的外加剂，其加入量应不超过水泥质量1%。[GB/T4131-1997，定义4.17]

　　二、水泥助磨剂的主要作用：
　　1.在磨机状况不改变的条件下可提高磨机产量度10-30%，同时可有效减少过粉磨现象，优化水泥颗粒级配：

　　2.维持原磨机产量不变或小幅度增产的条件下，提高水泥粉磨细度及比表面积，使水泥强度提高3-5Mpa；

　　3.可改善磨内物料的分散性，有效消除水泥微细颗粒的静电吸附和包球糊磨现象；可改善水泥的流动性，有效解决水泥结拱问题，提高水泥的输送效率。

　　助磨剂是一种添加剂，适量地加入到被粉磨的物料中，能通过它对颗料表面的物理化学作用，发挥力学效能，得以提高物料的易碎性和分散性，从而提高粉磨细度和降低粉磨电耗。

　　三、水泥泥助磨剂的原理
　　据统计，水泥助磨剂的原理有很多种学说，但目前大家认可的有三种学说。

　　助磨剂的主要作用是促进物料裂纹的形成和扩展。

　　1.强度学说。助磨剂随物料加入磨内后，首先吸附在被磨固体物料的表面，降低其表面能。助磨剂分子吸附在固体物料的裂纹的内壁上，进一步进入到裂纹的人表面，随时着裂纹的形成和不断扩展，起到“楔子”作用，不仅阻止裂纹的闭合，而且促使裂纹的扩大，加速断开的产生，在粉磨的中后期，助磨剂主要起分散作用，延缓或减轻细物料的凝聚。

　　2.分散学说。助磨剂能在物料表面产生选择性吸附和电性中和，消除静电效应，减小微细的、颗粒聚集的能力和机会，从而减少磨内粘球和糊衬板的现象，提高细粉物料的分散度，提高机械能的利用率，因而可提高磨机的粉磨效率。

　　3.衬垫学说。助磨剂能消除或大大减小钢球和磨机内壁上粘附细粉所产生的衬垫，增强钢球对物料的撞击力，破坏磨机内部的吸引热力、化学力和机械力。

　　四、助磨剂经济效益分析
　　助磨剂在全国上百家水泥企业使用结果表明：使用助磨剂后，在不增加任何设备投资的前提下，产量有较大幅度的提高，增幅约10-30%；在保持磨机产量基本不变的条件下，水泥细度控制指标可下调2-4%筛余，相应混合材掺入量增加3-6%，产量的提高给水泥企业带来的直接经济效益是：单产水泥的电耗、研磨体消耗量、磨机衬板消耗量、维修费用均相应下降、劳动生产率提高、企业生产规模扩大，成本下降。同时，助磨剂的使用可增加水泥的流动性能，从而提高选粉机的效率，减少水泥结库现象，水泥装卸时间和费用均相应下降。因此，水泥助磨剂的使用，带来效益是多方面的，特别是ISO标准的实施，对水泥细度的要求越来越高，水泥助磨剂则时解决水泥细度问题的非常直接和有效的方法。

　　1、经济分析依据
　　(1)电价0.5元/度；
　　(2)水泥磨电耗38度/吨；
　　(3)水泥粉磨综合成本36元/吨水泥（包括电费、工人工资、修理费用、设备折旧、研磨体消耗、磨机衬板消耗、管理费用等）；
　　(4)A型助磨剂加量200 g/t水泥；
　　(5)A型助磨剂价格为9600元/吨；
　　(6)混合材与水泥离熟煌差价100元/吨。

　　2、经济效益分析
　　(1)增加产量时的经济效益：

　　水泥磨使用助磨剂后，在产量增加的条件下，车间的综合成本保持不变。假设使用助磨剂后产量增加a%，那么，使用助磨剂后粉磨综合成本为：

　　使用助磨剂前粉磨综合成本/（1+a%）+助磨剂成本=36/（1+a%）+9.6*0.2=36/（1+a%）+1.92 

　　提产后成本下降：

　　提产前吨水泥粉磨综合成本—提产后吨水泥综合成本=36-[36/（1+a%）+1.92]

　　通过上述分析可得到如表1所列的不同提产幅度时经济效益：

　　表1.细度保持不变，产量提高时使用助磨剂的经济效益

　　注：其它费用的下降是指使用助磨剂后因提产而带来的折旧费、修理费、研磨体消耗、管理等费用的下降 。

　　助磨剂增加成本1.92元/吨水泥，从表1可以看出，当电费以0.5元/度计算时，增产10%左右，单电费降低一项就可收回成本，此时的综合成本降低 1.35元/吨。当提产幅度超过12%时，使用分散剂就有利润。

　　(2)产量不变，细度提高，强度增加时的经济效益
　　随着水泥细度的提高，水泥强度增加，混合材掺量相应增加。混合材与水泥熟料差价100元/吨，因此，每增加1%的混合材掺量，生产成本下降1元/吨，除去助磨剂成本，则为助磨剂使用的净增效益，表2列出了除去助磨剂成本后，混合才掺量提高不同幅度时经济效益。

表2、混合材掺量提高时，使用助磨剂的经济效益

　　表2可见，使用助磨剂后只要混合材掺量提高2 %即可收回成本。

　　五、根据目前水泥生产企业的现状，我根据销售旺、淡季节，以及窑、磨产量匹配情况和粉磨站的特点以据现象发展的速度及现象变支的趋势，总结分析出使用助磨剂的三种方案，方案如下：

　　方案一：
　　背景    销售旺季、工厂熟料充足，磨机产量不足。
　　方案    添加助磨剂，在保证水泥细度不变（比表面积不变、筛余略低）的条件下，大幅提高水泥磨台时产量（10-30%）
　　效果    增加水泥产量10-30%。，同时降低水泥成本3元/吨水泥以上。　　　　　　

　　方案二：
　　背景    销售旺季、熟料量不足，且熟料量与磨机产量基本平衡。
　　方案    添加助磨剂，在提高水泥细度（比表面增加25m²/kg、筛余降低0.5-1.5%）的前提下，增加2-4%的混合材，且小幅增加水泥产量5-8%
　　效果    增加水泥产量5%。，同时降低水泥成本3元/吨水泥。    

　　方案三： 
　　背景     销售淡季，生产能力大于销量
　　方案     添加助磨剂 ，在大幅提高水泥细度（比表面积增加25m²/kg、筛余降低0.5-1.5%以上）的前提下，增加6-8%的混合材
　　效果    多掺混合材以此降低水泥成本（6元/吨水泥）

　　结论：
　　采用水泥助磨剂后，根据生产旺、淡季节灵活安排生产，若一年共生产10个月，5个月淡季，5个月旺季，年产20万吨的生产线一年新增效益约70万元左右。

　　具体应用举例：
　　一年产20万吨的水泥生产线（水泥磨311m开路），根据市场具体情况，分别安排三种方案进行生产，具体如下：

　　方案一：
　　背景  销售旺季、工厂熟料充足，磨机产量不足
　　方案  添加助磨剂，在保证水泥细度不变（比表面积不变、筛余略低）的条件下，大幅提高水泥磨机台时产量（15—25%）

　　效益分析：
　　（1）水泥成本
　　增加成本部分：1.92元/吨水泥（9600元/吨助磨剂）
　　减少成本部分：节电6度，3元/吨、另外因水泥产量增加20%，水泥粉磨的其它成本（设备折旧、管理费用、研磨消耗等）约下降2.5元/吨

　　（2）成本下降：3+2.5-1.92=3.58元/吨水泥
　　若每吨水泥10元利润，新增产量所获利润（3900吨）：3.9 万元。（每月27天计）

　　小结：
　　月产量从1.94万吨增至2.33万吨，成本下降的效益：每月8.3万，增产增加的销售利润3.9  万元，共计每月新增效益 12.1万元。

　　方案二：
　　背景  销售旺季、熟料量不足，且熟料量与磨机产量基本平衡
　　方案  添加助磨剂，在提高水泥细度（比表面积增加25m²/kg 、筛余降低1.5%）的前提下，增加2-4%的混合材，且小幅增加水泥产量（5-8%）

　　效益分析：
　　（1）成本方面：
　　增加成本部分：1.92元/吨水泥（9600元/吨助磨剂）
　　减少成本部分：节电2度，1.0元/吨水泥，其它0.6元
　　混合材增加3%，下降成本3元/吨水泥
　　成本下降：    3+1.4-1.92元=2.48元

　　（2）  增产5%，每吨水泥利润10元计，增产获利（ 18900吨增18900吨）0.9万元。

　　小结：
　　水泥产量从18000吨增至18900吨，成本下降2.48元/吨水泥，新增利润:2.481.89+0.9=5.59万元

　　方案三：
　　背景  销售淡季，生产能力大于销量
　　方案  添加助磨剂，在大幅提高水泥细度（比表面积60 m²/kg、筛余降低 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/吨水泥、电耗上升3度：1.5元
　　减少成本部分：混合材多掺6%，成本下降6元，
　　成本下降：6-1.92-1.5=2.58元

　　小结：
　　月产18000吨，节约成本2.581.8=4. 6万元

　　总结：
　　采用助磨剂后，根据生产旺、淡季节灵活安排生产，若一年生产10个月，5个月淡季（安排方案三），5个月旺季（安排方案一），该条生产线一年新增效益：12.15+4.65=83.5万元

　　六、下面取样了一些水泥厂的水泥磨使用情况作以统计并具体分析
　　1、助磨剂在陕西秦岭水泥股份有限公司干法分厂的使用数据统计及经济效益分析

表一助磨剂在试验过程的有关数据的统计

表二 磨机台时产量和质量对比情况

　　从表二可以看出，在质量指标相当的情况下，加入助磨剂后磨机台时产量提高了10 t/h，提高了24%。

　　经济效益分析
　　使用助磨剂后,虽然每吨水泥成本会因助磨剂的支出增加3.60元/吨水泥，但磨机台地产量提高了24%。我测算吨水泥成本中的电耗、折旧费、工资费用、维修费用等会降低8.52元/吨水泥，故使用助磨剂后水泥综合成本会降低4.92元/吨水泥。

　　2、助磨剂在吉林化纤集团水泥厂的使用数据统计及制造杨本分析
　　根据文献〖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天抗压强度的增量，Mpa。此数据由企业化验室提供出。△R₃=-3.1Mpa  △R₂₈=-4.1 Mpa
　　△C—混合材掺量的增量，%。

　　随着混合材掺量的提高，增钙渣的烘干电耗、其设备磨损等消耗有所增加，但熟料掺量随之降低。熟料破碎电耗、设备磨损等消耗的所降低，两者互相抵消。但仍考虑烘干煤耗增加的因素。由于水泥磨台时产量不变，所以水泥粉磨电耗、粉磨设备和研磨体磨损等基本不变。

　　通过相关分析及统计综合分析与评价，采用助磨剂前后此厂水泥制造成本的变化情况详见表三。

表三  采用助磨剂前后水泥单位制造成本的变化

　　从表三可以看出，采用助磨剂后的水泥的吨水泥制造成本可降低成本14.85元，按年产8万吨水泥计算，每年可降低成本118.8万元。而且增钙渣已超过30%，根据国家税务总局的相关文件，可享受免征增值税（110万元/年）和五年所得税（78.39万元/年）优惠政策。另外，由于熟料单耗降低，采购原料的流动资金贷款及利息（财务费用）也相应降低（32.11万元/年）。因此，采用助磨剂后每年可为此厂创效益340万元。

　　致谢：本文作者得到了洛阳万顺建材有限公司、陕西秦岭水泥股份有限公司、吉林化纤集团水泥厂等企业及各位导师的大力支持，在此特表感谢！

参考文献：

　　1、 统计学原理教材
　　2、水泥助磨剂
　　3、〖1〗赵东镐，等.增强渣和混合材与水泥比表面积的关系.水泥技术.