耐磨陶瓷研磨體在水泥聯(lián)合粉磨系統(tǒng)中的應(yīng)用

崔 洪鄒偉斌

1. 山東淄博賽納新材料科技有限公司，山東 淄博 255100；2. 中國(guó)建材工業(yè)經(jīng)濟(jì)研究會(huì)水泥專業(yè)委員會(huì)，北京100024

耐磨陶瓷研磨體在水泥聯(lián)合粉磨系統(tǒng)中的應(yīng)用

崔 洪1鄒偉斌2

1. 山東淄博賽納新材料科技有限公司，山東 淄博 255100；2. 中國(guó)建材工業(yè)經(jīng)濟(jì)研究會(huì)水泥專業(yè)委員會(huì)，北京100024

1號(hào)水泥聯(lián)合粉磨系統(tǒng)管磨機(jī)二倉(cāng)應(yīng)用Φ20 mm～Φ11 mm五種規(guī)格的高抗磨氧化鋁陶瓷研磨體，填充率40%，裝載量86 t，比使用金屬研磨體時(shí)減少了40 t。應(yīng)用陶瓷研磨體的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，P·O42.5R成品質(zhì)量控制指標(biāo)比表面積達(dá)到330～360 m2/kg，R45穩(wěn)定在7%～9%，滿足要求；3μm～32μm顆粒含量提高3%左右，水泥3 d抗壓強(qiáng)度＞30 MPa，28 d抗壓強(qiáng)度＞50 MPa；出磨水泥溫度比應(yīng)用前至少降低25 ℃以上，管磨機(jī)滑履溫度平均小于70 ℃，運(yùn)行正常；水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量只有25%～26%，與外加劑相容性良好。

耐磨陶瓷研磨體 聯(lián)合粉磨系統(tǒng) 應(yīng)用 節(jié)電效果

0 引言

無(wú)機(jī)非金屬材料——氧化鋁耐磨陶瓷材料重量輕，其密度只有3.6～3.8 g/cm3；具有硬度高（HRA85-90）、抗磨性能優(yōu)良的特點(diǎn)；莫氏硬度為9級(jí)（剛玉質(zhì)），僅次于自然界莫氏硬度最高的金剛石；抗壓強(qiáng)度≥850 MPa，耐磨性是ZGMn13的266倍，是高鉻鑄鐵的171.5倍；適用于高速氣流沖刷、高粉塵濃度環(huán)境以及沖擊能量載荷小的濕法或干法粉磨工藝中的抗磨場(chǎng)合，由于其不含鐵、鉻等有色、有害金屬元素，在非金屬粉體、陶瓷坯、釉料制備等生產(chǎn)過(guò)程應(yīng)用廣泛。

近兩年，一種由高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨性的氧化鋁耐磨陶瓷制成的研磨體應(yīng)用于水泥粉磨系統(tǒng)管磨機(jī)，獲得了令人滿意的節(jié)電、降本效果。本文針對(duì)山東淄博賽納新材料科技有限公司研發(fā)的高抗磨氧化鋁陶瓷研磨體在四川永祥水泥有限公司輥壓機(jī)雙閉路水泥聯(lián)合粉磨系統(tǒng)1號(hào)管磨機(jī)中的應(yīng)用進(jìn)行總結(jié)。

1 輥壓機(jī)水泥聯(lián)合粉磨系統(tǒng)設(shè)備配置

該公司有兩套相同配置的帶有輥壓機(jī)擠壓的雙閉路水泥聯(lián)合粉磨系統(tǒng)，主要設(shè)備配置見(jiàn)表1。

輥壓機(jī)雙閉路水泥聯(lián)合粉磨工藝流程見(jiàn)圖1。

表1 輥壓機(jī)雙閉路水泥聯(lián)合粉磨系統(tǒng)設(shè)備配置

2 生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備存在問(wèn)題及改進(jìn)

兩套輥壓機(jī)聯(lián)合粉磨系統(tǒng)的配置完全相同，經(jīng)雙方協(xié)商確認(rèn)，決定在1號(hào)水泥粉磨系統(tǒng)管磨機(jī)二倉(cāng)應(yīng)用Φ20 mm～Φ11 mm五種規(guī)格的高抗磨氧化鋁陶瓷研磨體，填充率40%，裝載量86 t，比使用金屬研磨體時(shí)減少了40 t。

圖1 輥壓機(jī)雙閉路水泥聯(lián)合粉磨工藝

眾所周知，水泥聯(lián)合粉磨系統(tǒng)屬于分段粉磨，第一段“磨前處理是關(guān)鍵”[1]，必須重視磨前預(yù)粉磨的輥壓機(jī)子系統(tǒng)效率的發(fā)揮；為此，對(duì)1號(hào)輥壓機(jī)損壞的軸承進(jìn)行了更換，輥面進(jìn)行維護(hù)；對(duì)稱重倉(cāng)下料部位實(shí)施改進(jìn)，同時(shí)采用了成都九泰科技有限公司研發(fā)的專利產(chǎn)品“輥壓機(jī)雙杠桿進(jìn)料調(diào)節(jié)裝置”，確保輥壓機(jī)進(jìn)料更加穩(wěn)定，擠壓效果明顯提高。對(duì)于磨內(nèi)存在的隔倉(cāng)板、篦板堵塞問(wèn)題及時(shí)處理；對(duì)磨機(jī)一倉(cāng)研磨體徹底倒磨清理，去除雜質(zhì)，以防止堵塞隔倉(cāng)板篦縫導(dǎo)致通風(fēng)、過(guò)料不暢。一倉(cāng)清理出的雜質(zhì)見(jiàn)圖2。

圖2 水泥管磨機(jī)一倉(cāng)清理出的雜物

改進(jìn)后，經(jīng)打散分級(jí)機(jī)分級(jí)后的入磨物料細(xì)度測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 打散分級(jí)機(jī)分級(jí)后的入磨物料細(xì)度

1號(hào)Φ3.8 m×13 m管磨機(jī)各倉(cāng)技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表3。

表3 1號(hào)Φ3.8 m×13 m管磨機(jī)技術(shù)參數(shù)

改造前后二倉(cāng)的研磨體見(jiàn)圖3。

圖3 改造前后二倉(cāng)的研磨體

生產(chǎn)P·O42.5R水泥，物料配比見(jiàn)表4。

成品質(zhì)量控制指標(biāo)：比表面積330～370 m2/kg，R45≤10%。

3 生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)對(duì)比

應(yīng)用陶瓷研磨體生產(chǎn)P·O42.5R水泥，系統(tǒng)產(chǎn)量、粉磨電耗與應(yīng)用金屬研磨體時(shí)的對(duì)比數(shù)據(jù)見(jiàn)表5。

表4 P·O42.5R 水泥物料配比 %

正常生產(chǎn)過(guò)程中取樣，對(duì)成品選粉機(jī)分級(jí)性能進(jìn)行測(cè)試，循環(huán)負(fù)荷及選粉效率結(jié)果見(jiàn)表6。

“磨內(nèi)磨細(xì)是根本”。由表6可以看出：出磨物料篩余小，說(shuō)明出磨物料細(xì)粉比例多，磨內(nèi)研磨體磨細(xì)做功能力好，出磨物料中的成品含量高；“磨后選粉是保證”[2]，回料細(xì)度粗，說(shuō)明選粉機(jī)的選粉效率高，能夠?qū)⒊瞿ノ锪现械某善纷畲笙薅确诌x出來(lái)，減少過(guò)粉磨現(xiàn)象；從測(cè)試數(shù)據(jù)來(lái)看，吉達(dá)Sepax3000高效渦流選粉機(jī)無(wú)論以80μm篩余或45μm篩余評(píng)價(jià)其選粉效率，都是比較高的，分級(jí)性能是優(yōu)良的，該選粉機(jī)初期選型時(shí)，已考慮到將配置的型號(hào)及選粉能力富裕量放大，為系統(tǒng)增產(chǎn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。該系統(tǒng)下一步可通過(guò)循環(huán)負(fù)荷的調(diào)整，仍有較大的增產(chǎn)、節(jié)電空間。

表5 P·O42.5R水泥系統(tǒng)產(chǎn)量、粉磨電耗對(duì)比

表6 成品選粉機(jī)循環(huán)負(fù)荷與選粉效率 %

應(yīng)用陶瓷研磨體的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，P·O42.5R成品質(zhì)量控制指標(biāo)比表面積達(dá)到330～360 m2/kg，R45篩余穩(wěn)定在7%～9%，滿足要求；3μm～32μm顆粒含量提高3%左右，水泥3 d抗壓強(qiáng)度＞30 MPa，28 d抗壓強(qiáng)度＞50 MPa；出磨水泥溫度比應(yīng)用前至少降低25 ℃以上，管磨機(jī)滑履溫度平均小于70 ℃，運(yùn)行正常；水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量只有25%～26%，與外加劑相容性良好，深受預(yù)拌混凝土企業(yè)青睞。

4 應(yīng)用陶瓷研磨體粉磨系統(tǒng)節(jié)電機(jī)理探討

作為一種“萬(wàn)能粉磨設(shè)備”，自管磨機(jī)問(wèn)世以來(lái)，就被廣泛應(yīng)用于不同的粉磨領(lǐng)域?？紤]到實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中需要處理的物料特性以及要求的粉磨細(xì)度等技術(shù)指標(biāo)，在其筒體上配用不同形狀、重量的襯板及篦板與研磨體裝載量的調(diào)整等影響眾多因素，尤其是筒體襯板重量負(fù)荷（靜載荷）與研磨體裝載負(fù)荷大（動(dòng)載荷），這兩個(gè)負(fù)荷中嚴(yán)重影響到粉磨電耗的主要是管磨機(jī)主電機(jī)驅(qū)動(dòng)研磨體的負(fù)荷。

管磨機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中，雖然在主傳動(dòng)電機(jī)功率選擇、配置上留有較大的富裕量，但管磨機(jī)的粉磨機(jī)理決定了其粉磨效率較低，在沒(méi)有高效率預(yù)粉磨技術(shù)應(yīng)用之前，所有物料的破碎、磨細(xì)必須全部在磨內(nèi)完成，除了粉磨粒徑較小的片狀物料及粉狀物料時(shí)適應(yīng)性相對(duì)較好，總體規(guī)律是：隨著管磨機(jī)直徑增大，產(chǎn)量也會(huì)相應(yīng)增大，相對(duì)而言磨內(nèi)研磨體產(chǎn)生的“滯留帶”（粉磨死區(qū)）也越大，導(dǎo)致粉磨效率下降，這就是管磨機(jī)運(yùn)行過(guò)程中效率低的主要原因。

陶瓷研磨體在水泥管磨機(jī)中應(yīng)用，首先解決了影響系統(tǒng)粉磨電耗的主要因素，由于裝載量明顯減少，原配置的主電機(jī)驅(qū)動(dòng)研磨體的負(fù)荷大幅度下降，運(yùn)行電流顯著降低。當(dāng)其他設(shè)備電耗相對(duì)不變時(shí)，管磨機(jī)主電機(jī)每小時(shí)少消耗幾百度甚至上千度的電能分?jǐn)偨o系統(tǒng)產(chǎn)能，這就是系統(tǒng)穩(wěn)定節(jié)電的第一要因；其次，在細(xì)磨倉(cāng)內(nèi)陶瓷研磨體雖然實(shí)際裝載量少于金屬研磨體，但其填充率并不低，研磨能力并不差；高的填充率也會(huì)導(dǎo)致研磨體運(yùn)動(dòng)軌跡有所變化，重心有偏移，滑動(dòng)、滾蹭摩擦力增大，管磨機(jī)主電機(jī)運(yùn)行電流降低。綜合分析認(rèn)為，應(yīng)用陶瓷研磨體主要是使管磨機(jī)主電機(jī)驅(qū)動(dòng)負(fù)荷（出力）顯著降低而節(jié)電，是粉磨電耗下降的根本原因。

以本系統(tǒng)為例：100萬(wàn)噸規(guī)模水泥生產(chǎn)線，應(yīng)用陶瓷研磨體后，按噸水泥平均節(jié)電5 kWh計(jì)，年節(jié)電量達(dá)500萬(wàn)kWh，以平均電價(jià)0.50元/kWh核算，年節(jié)電效益為250萬(wàn)元，減去投入的陶瓷研磨體費(fèi)用100余萬(wàn)元，當(dāng)年可獲得凈利潤(rùn)100多萬(wàn)元，半年即可收回陶瓷研磨體投資。

5 結(jié)束語(yǔ)

（1）陶瓷研磨體重量輕、與金屬研磨體相比在相同填充率時(shí)，裝載量要比金屬研磨體低50%左右；相同裝載量時(shí)，填充率要比金屬研磨體高6%～10%。

（2）陶瓷研磨體與金屬研磨體最大的不同就是材質(zhì)的區(qū)別，其作用相同，都是用來(lái)研磨物料，也都能夠做成不同的形狀（可以是球狀，也可以是段狀、橢圓狀或膠囊狀）適應(yīng)被磨物料的細(xì)度要求；雖然陶瓷研磨體裝載量減少，但填充率高，研磨能力并未降低；但管磨機(jī)主電機(jī)驅(qū)動(dòng)負(fù)荷顯著下降，運(yùn)行電流大幅度降低，節(jié)電效果凸顯，在5 kWh/t以上。

（3）根據(jù)不同物料的易磨性以及生產(chǎn)不同的水泥品種，采用陶瓷研磨體的粉磨系統(tǒng)，一般節(jié)電幅度在4～6 kWh/t，生產(chǎn)高等級(jí)水泥，節(jié)電幅度可達(dá)6～8 kWh/t。

（4）出磨水泥溫度顯著降低（一般在25 ℃以上），水泥使用性能明顯改善；同時(shí)，管磨機(jī)滑履溫度降低，粉磨系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)率提高；3μm～32μm顆粒含量提高3%左右，水泥強(qiáng)度增長(zhǎng)良好。

（5）陶瓷研磨體的應(yīng)用是有條件的，并非簡(jiǎn)單的更換。企業(yè)必須重視粉磨系統(tǒng)中的技術(shù)細(xì)節(jié)，尤其是管磨機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)陶瓷研磨體應(yīng)用的影響不容忽視。

（6）陶瓷研磨體替代金屬研磨體粉磨水泥，節(jié)電效益明顯，投資回收快。

（7）國(guó)家強(qiáng)制性推行節(jié)能減排產(chǎn)業(yè)政策，水泥行業(yè)發(fā)展過(guò)程中將面臨巨大挑戰(zhàn)。陶瓷研磨體粉磨水泥實(shí)現(xiàn)節(jié)電效益，間接實(shí)現(xiàn)減排CO2。

[1] 鄒偉斌. 水泥粉磨系統(tǒng)異常案例分析及解決措施(二)[J].新世紀(jì)水泥導(dǎo)報(bào), 2016(2):27-31.

[2] 鄒偉斌. 水泥聯(lián)合粉磨系統(tǒng)故障原因與解決措施[J].新世紀(jì)水泥導(dǎo)報(bào),2012(3):2-12.

2016-10-10）

TQ172.632

B

1008-0473(2016)06-0025-04

10.16008/j.cnki.1008-0473.2016.06.006