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. 中國建材工業(yè)經(jīng)濟研究會水泥專業(yè)委員會，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. 中國建材工業(yè)經(jīng)濟研究會水泥專業(yè)委員會，北京100024

1號水泥聯(lián)合粉磨系統(tǒng)管磨機二倉應(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減少了40 t。應(yīng)用陶瓷研磨體的實際生產(chǎn)過程中，P·O42.5R成品質(zhì)量控制指標(biāo)比表面積達到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抗壓強度＞30 MPa，28 d抗壓強度＞50 MPa；出磨水泥溫度比應(yīng)用前至少降低25 ℃以上，管磨機滑履溫度平均小于70 ℃，運行正常；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

無機非金屬材料——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；莫氏硬度為9級（剛玉質(zhì)），僅次于自然界莫氏硬度最高的金剛石；抗壓強度≥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)過程應(yīng)用廣泛。

近兩年，一種由高強度、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，獲得了令人滿意的節(jié)電、降本效果。本文針對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雙閉路水泥聯(lián)合粉磨系統(tǒng)1號管磨機中的應(yīng)用進行總結(jié)。

1 輥壓機水泥聯(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擠壓的雙閉路水泥聯(lián)合粉磨系統(tǒng)，主要設(shè)備配置見表1。

輥壓機雙閉路水泥聯(lián)合粉磨工藝流程見圖1。

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

2 生產(chǎn)現(xiàn)場設(shè)備存在問題及改進

兩套輥壓機聯(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號水泥粉磨系統(tǒng)管磨機二倉應(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減少了40 t。

圖1 輥壓機雙閉路水泥聯(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)粉磨的輥壓機子系統(tǒng)效率的發(fā)揮；為此，對1號輥壓機損壞的軸承進行了更換，輥面進行維護；對稱重倉下料部位實施改進，同時采用了成都九泰科技有限公司研發(fā)的專利產(chǎn)品“輥壓機雙杠桿進料調(diào)節(jié)裝置”，確保輥壓機進料更加穩(wěn)定，擠壓效果明顯提高。對于磨內(nèi)存在的隔倉板、篦板堵塞問題及時處理；對磨機一倉研磨體徹底倒磨清理，去除雜質(zhì)，以防止堵塞隔倉板篦縫導(dǎo)致通風(fēng)、過料不暢。一倉清理出的雜質(zhì)見圖2。

圖2 水泥管磨機一倉清理出的雜物

改進后，經(jīng)打散分級機分級后的入磨物料細(xì)度測試數(shù)據(jù)見表2。

表2 打散分級機分級后的入磨物料細(xì)度

1號Φ3.8 m×13 m管磨機各倉技術(shù)參數(shù)見表3。

表3 1號Φ3.8 m×13 m管磨機技術(shù)參數(shù)

改造前后二倉的研磨體見圖3。

圖3 改造前后二倉的研磨體

生產(chǎn)P·O42.5R水泥，物料配比見表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)過程數(shù)據(jù)對比

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)用金屬研磨體時的對比數(shù)據(jù)見表5。

表4 P·O42.5R 水泥物料配比 %

正常生產(chǎn)過程中取樣，對成品選粉機分級性能進行測試，循環(huán)負(fù)荷及選粉效率結(jié)果見表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，說明選粉機的選粉效率高，能夠?qū)⒊瞿ノ锪现械某善纷畲笙薅确诌x出來，減少過粉磨現(xiàn)象；從測試數(shù)據(jù)來看，吉達Sepax3000高效渦流選粉機無論以80μm篩余或45μm篩余評價其選粉效率，都是比較高的，分級性能是優(yōu)良的，該選粉機初期選型時，已考慮到將配置的型號及選粉能力富裕量放大，為系統(tǒng)增產(chǎn)奠定了堅實的基礎(chǔ)。該系統(tǒng)下一步可通過循環(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、粉磨電耗對比

表6 成品選粉機循環(huán)負(fù)荷與選粉效率 %

應(yīng)用陶瓷研磨體的實際生產(chǎn)過程中，P·O42.5R成品質(zhì)量控制指標(biāo)比表面積達到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抗壓強度＞30 MPa，28 d抗壓強度＞50 MPa；出磨水泥溫度比應(yīng)用前至少降低25 ℃以上，管磨機滑履溫度平均小于70 ℃，運行正常；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)電機理探討

作為一種“萬能粉磨設(shè)備”，自管磨機問世以來，就被廣泛應(yīng)用于不同的粉磨領(lǐng)域?？紤]到實際生產(chǎn)過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（動載荷），這兩個負(fù)荷中嚴(yán)重影響到粉磨電耗的主要是管磨機主電機驅(qū)動研磨體的負(fù)荷。

管磨機設(shè)計過程中，雖然在主傳動電機功率選擇、配置上留有較大的富裕量，但管磨機的粉磨機理決定了其粉磨效率較低，在沒有高效率預(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適應(yīng)性相對較好，總體規(guī)律是：隨著管磨機直徑增大，產(chǎn)量也會相應(yīng)增大，相對而言磨內(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，這就是管磨機運行過程中效率低的主要原因。

陶瓷研磨體在水泥管磨機中應(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，原配置的主電機驅(qū)動研磨體的負(fù)荷大幅度下降，運行電流顯著降低。當(dāng)其他設(shè)備電耗相對不變時，管磨機主電機每小時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)磨倉內(nèi)陶瓷研磨體雖然實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；高的填充率也會導(dǎo)致研磨體運動軌跡有所變化，重心有偏移，滑動、滾蹭摩擦力增大，管磨機主電機運行電流降低。綜合分析認(rèn)為，應(yīng)用陶瓷研磨體主要是使管磨機主電機驅(qū)動負(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，年節(jié)電量達500萬kWh，以平均電價0.50元/kWh核算，年節(jié)電效益為250萬元，減去投入的陶瓷研磨體費用100余萬元，當(dāng)年可獲得凈利潤100多萬元，半年即可收回陶瓷研磨體投資。

5 結(jié)束語

（1）陶瓷研磨體重量輕、與金屬研磨體相比在相同填充率時，裝載量要比金屬研磨體低50%左右；相同裝載量時，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；但管磨機主電機驅(qū)動負(fù)荷顯著下降，運行電流大幅度降低，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)高等級水泥，節(jié)電幅度可達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，管磨機滑履溫度降低，粉磨系統(tǒng)運轉(zhuǎn)率提高；3μm～32μm顆粒含量提高3%左右，水泥強度增長良好。

（5）陶瓷研磨體的應(yīng)用是有條件的，并非簡單的更換。企業(yè)必須重視粉磨系統(tǒng)中的技術(shù)細(xì)節(jié)，尤其是管磨機內(nèi)部結(jié)構(gòu)對陶瓷研磨體應(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）國家強制性推行節(jié)能減排產(chǎn)業(yè)政策，水泥行業(yè)發(fā)展過程中將面臨巨大挑戰(zhàn)。陶瓷研磨體粉磨水泥實現(xiàn)節(jié)電效益，間接實現(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, 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,2012(3):2-12.

2016-10-10）

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10.16008/j.cnki.1008-0473.2016.06.006