中国已经进入高速城市化和工业化过程阶段，为保障大规模的基础设施建设需要供应大量的建设材料，而水泥是这些基础建设材料中的重要一种。高能耗和高排放的水泥行业迫切要求进行一场节能减排的技术革命，否则将对中国的经济发展和人民生活水平的提高造成约束。为了达到磨机节能减排的目的，本文研究了水泥熟料经CKP磨机破碎前后的特性变化。根据CKP磨机无内部循环物料的特性，以及一般水泥厂水泥熟料闭路磨机回路可看作只有一个节点的回路，设计了现场工业磨机的入料、出料和返料的实时同步采样方法。运用一种新型筛分程序和测定方法，获得水泥熟料破碎前后的颗粒粒度分布曲线。在试验开展过程中，实验与理论研究相结合，对磨机内部的动力学行为和循环负荷进行了深入的数值分析计算研究。建立水泥熟料闭路系统循环负荷与循环挡板的非线性模型，同时通过平行样品数据的稳定性分析和CKP磨机的动态质量平衡探讨数学模型的可靠性，研究水泥熟料的破碎速率函数并分析其在磨机内的破碎行为，为解决实际破碎理论研究提供基础及事实依据。主要研究内容分为如下三个部分：（1）在实验室筛分分析的基础上，建立了水泥熟料的颗粒特性方程，可以直接反映质量累积产率为80%时的特征粒径和均匀性系数。其中，颗粒特征粒径体现水泥熟料的细度，均匀性系数可以说明物料的性质。试验数据结果显示：均匀性系数与两种试验物料属性相吻合，且与试验条件关系无关；按照物料细度从粗到细依次为入料、返料和出料，出料特征粒径在1.40-2.70mm。在相同入料下，出料颗粒特征粒径一般和均匀性系数成反比，且得到CKP磨机破碎水泥熟料的破碎比在6-10，属于低破碎比。这部分是研究内容的基础。（2）以上共设计了6组试验，分别记为甲、乙直到己工况。此外，另有1组代号为“试验09”的测试实验。根据物料的颗粒特性方程，通过入料和出料的各个粒级粉磨前后进行粒度分析，得到CKP磨机的粉磨效率和动力学方程，结果甲的效率最高，乙的效率最低；且采用多元回归模型发现，其他条件相同的情况下新给矿量和磨机循环负荷的增加会提高粉磨效率，但会增加磨机能耗。在分析循环负荷为零的丙工况后，发现该工况6个平行样的破碎速率函数极其相似；因此，根据质量平衡模型计算各个工况的循环负荷，除丙以外的5组工况的循环负荷依次为9%、15%、20%、12%和12%，并建立了一阶破碎速率函数，+0.125mm物料的破碎速率随着粒级的增大而减小。（3）采用CKP磨机能耗数据的离散数据建立最优化模型，并得到CKP磨机破碎水泥熟料的能耗分形模型，且破碎能耗分形维数为3。同时，CKP磨机的出料粒度完美匹配了球磨机的入料粒度，所以两者的联用流程可以达到整体能耗最低。最后通过数据包络分析（DEA）评价了6个采样工况的整体磨机效率，并运用矩阵模型模拟了整个CKP磨机破碎水泥熟料的过程，为CKP磨机产品粒度预测和在线监测提供了支撑数据。但此模型对试验数据要求较高，在实际使用过程需要进一步研究。综上所述，本文在采样实验和数据分析的基础上，运用数学模型和数学模拟手段对于CKP磨机破碎水泥熟料的过程中的粉磨效率、磨矿动力学和能耗等问题进行了系统而细致地研究，给水泥产品质量的提高和磨机的节能减排奠定基础。