張德強 喬富東

摘 要：鋯鋁耐磨陶瓷研磨體是佛山市陶瓷研究所集團股份有限公司（以下簡稱“佛山陶瓷研究所”）針對不同行業(yè)不同工藝類型磨機生產(chǎn)實踐，特別研制開發(fā)的一種以氧化鋁材料為主料、并添加改性增韌的氧化鋯加工生產(chǎn)的一種高硬度無機非金屬研磨介質(zhì)——85鋯鋁耐磨陶瓷研磨體（以下簡稱“金剛85鋯鋁球石”）。金剛85鋯鋁球石引入氧化鋯等對陶瓷球改性增韌，克服了陶瓷球本身固有的脆性特征，提高了球石整體韌性，減小了破碎。目前金剛85鋯鋁球石廣泛應(yīng)用在水泥、玻璃、建陶釉料、建陶原料、水煤漿制備、加氣磚、滑石等行業(yè)的濕法、干法、連續(xù)磨、間歇磨不同工藝的粉體加工領(lǐng)域。

關(guān)鍵詞：金剛85鋯鋁球石;優(yōu)質(zhì);高產(chǎn);高效

1 前 言

耐磨氧化鋁球是目前國際上公認的高新技術(shù)陶瓷產(chǎn)品。它以其優(yōu)良的耐磨性、耐腐蝕、高機械強度、高研磨效率等特性倍受青睞，廣泛應(yīng)用于陶瓷行業(yè)的坯釉料制備、電子、化工、冶金、煤礦等行業(yè)的超細粉磨。有效縮短研磨時間，提高研磨效率，逐漸被客戶接納為提高產(chǎn)品質(zhì)量的理想研磨介質(zhì)材料。

金剛85鋯鋁球石是依托佛山陶瓷研究所技術(shù)，在耐磨氧化鋁球的基礎(chǔ)上，研制開發(fā)的陶瓷材料領(lǐng)域的一種耐磨抗碎的新型球石——鋯鋁系耐磨陶瓷球。近年來，陶瓷研究所立足陶瓷行業(yè)球磨制備，積累了大量的生產(chǎn)應(yīng)用實踐經(jīng)驗，生產(chǎn)、研發(fā)團隊不斷改進迭代升級，目前鋯鋁系產(chǎn)品擁有75鋯鋁系、85鋯鋁系、同時開發(fā)的還有80鋯鋁系和93鋯鋁系，種類齊全，已成功應(yīng)用在水泥、玻璃、加氣磚、滑石、建陶等不同行業(yè)的不同粉磨工藝中。優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、高效，得到每一個行業(yè)粉體制備客戶的青睞和推崇。

筆者以金剛85鋯鋁球石在廣西某進陶瓷的五段式連續(xù)濕法原料磨中的應(yīng)用案例進行探討。

2 產(chǎn)品概述

金剛85鋯鋁球石是根據(jù)耐磨氧化鋁球的特性，結(jié)合不同行業(yè)、不同工藝類型磨機特點開發(fā)研制的耐磨抗碎陶瓷研磨體。

（1）金剛85鋯鋁球石與92高鋁球主要參數(shù)對比見表1。

（2）金剛85鋯鋁球石與92高鋁球微觀結(jié)構(gòu)分析。

通過掃描電鏡SEM同倍率（2K）掃描分析，92高鋁球晶相單一，耐磨性好，較穩(wěn)定，通過少量熔劑結(jié)合剛玉相，相對較脆;而85鋯鋁球石是多晶結(jié)構(gòu)，耐磨性好，利用鋯的相變增韌，強度和韌性較高。

（3）金剛85鋯鋁球石與鋼球/鍛主要參數(shù)對比見如下表2。

3 產(chǎn)品功能

金剛85鋯鋁球石產(chǎn)品，引入ZrO2改性增韌，克服了氧化鋁陶瓷基球石的固有脆性，改善了陶瓷基耐磨氧化鋁球石的韌性。因此，金剛85鋯鋁球石相比純氧化鋁材質(zhì)的球石具有如下突出功能：

（1）耐磨、抗碎;

（2）球形度好;

（3）研磨效率高。

4 產(chǎn)品優(yōu)勢

（1）節(jié)能降耗：金剛85鋯鋁球石替代高鉻鋼鍛能夠降低磨機裝載量，起到節(jié)能降耗效果，替代高鋁球石能降低球磨時間、提高研磨效率，節(jié)能降耗;

（2）提質(zhì)增效：經(jīng)實踐，金剛85鋯鋁球石粉磨的水泥產(chǎn)品和加氣磚硅質(zhì)砂，能夠改善產(chǎn)品整形效果，球形顆粒增多，顆粒組成更加合理;

（3）降溫減噪：金剛85鋯鋁球石為無機材質(zhì)共價鍵結(jié)構(gòu)，自發(fā)熱少且導(dǎo)熱系數(shù)小，替代金屬質(zhì)研磨體，磨內(nèi)溫度可降低15℃以上，磨機噪音降低15 db以上;

（4）耐磨抗碎：金剛85鋯鋁球石的莫氏硬度為9.0，僅次于金剛石，且引入ZrO2改性增韌，既保證了金剛85鋯鋁球石有較高的強度，同時又大大的降低了破碎率和磨耗;

（5）綠色環(huán)保：金剛85鋯鋁球石不含重金屬鉻，可以有效減少重金屬污染，同時節(jié)能低碳減少溫室效應(yīng)，切實改善工作環(huán)境，保障工人的職業(yè)健康，也減少終端客戶受六價鉻離子的危害。

5 產(chǎn)品節(jié)電機理

金剛85鋯鋁球石的節(jié)電機理，最主要的是在不改變球磨機結(jié)構(gòu)和粉磨原理的情況下，把研磨體的裝載量降下來，從而使整體負荷下降;其次，金剛85鋯鋁球石的應(yīng)用，填充率的增加，使研磨體整體重心上移，在球磨機帶球高度不變的情況下克服重力做功減少;另外，應(yīng)用金剛85鋯鋁球石后，磨內(nèi)溫度會下降，減少了不必要的熱能轉(zhuǎn)化損失;再者金剛85鋯鋁球石質(zhì)輕，堆積密度較為松散，物料流速快，物料通行阻力降低。

金剛85鋯鋁球石的應(yīng)用將粉磨系統(tǒng)粉碎與研磨功能實現(xiàn)了再平衡、再分配。充分發(fā)揮球磨機的研磨與整形功能，實現(xiàn)整個粉磨系統(tǒng)的效率最大化。

6 應(yīng)用場景

廣西某進陶瓷廠原料車間新建五段式濕法連續(xù)磨機，生產(chǎn)仿古磚料，7月份投產(chǎn)調(diào)試5臺磨機全部使用金剛85鋯鋁球石，調(diào)試較為順利，具體應(yīng)用探索如下：

（1）產(chǎn)品種類為仿古磚料，入磨干料量為43 t/h，料漿水分為33% ～35%。主要設(shè)備工藝參數(shù)見表3。

（2）球石裝載量的優(yōu)化選擇

調(diào)試中分別對5臺磨機裝載量按5%比例增加調(diào)整，通過實際應(yīng)用探索磨機裝載量的最優(yōu)配置，具體實驗數(shù)據(jù)見表4。

通過以上實驗對比，確定第二組（方案二）為裝載量的最優(yōu)選擇，增減5%的裝載量比例均出現(xiàn)臺時產(chǎn)量降低的情況，最終確定方案二作為裝載量方案。

（3）磨機轉(zhuǎn)速（頻率）的優(yōu)化確定

調(diào)試中分別對5臺磨機轉(zhuǎn)速按1 Hz比例增加調(diào)整，通過實際應(yīng)用探索磨機的最佳轉(zhuǎn)速，具體裝載量見表5。

通過以上實驗對比，確定第二組（方案二）為磨機的最佳，增減1 Hz來調(diào)節(jié)磨機轉(zhuǎn)速均出現(xiàn)臺時產(chǎn)量降低的情況，最終確定方案二對應(yīng)的頻率作為磨機最佳轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)參考頻率。

（4）應(yīng)用效果分析

2019年7月，金剛85鋯鋁球石在廣西某陶瓷連續(xù)球磨機投入使用。經(jīng)過調(diào)試和試生產(chǎn)，臺時產(chǎn)量達到42 t ～ 43 t干粉;運行中每段磨每小時添加球石16 kg，五臺磨每小時共添加球石80 kg，平均消耗球石約為1.9 kg/t ～ 2 kg/t干料，運行效果較好。

7 結(jié) 語

金剛集團專心致力于新材料的研究、開發(fā)和應(yīng)用， 萍鄉(xiāng)金剛配備先進的生產(chǎn)線，專業(yè)生產(chǎn)氧化鋁球石、襯磚，目前金剛85鋯鋁球石在建陶行業(yè)釉料制備、原材料加工、水煤漿制備等粉體加工領(lǐng)域應(yīng)用效果較好。產(chǎn)品優(yōu)異的性價比使其在不同行業(yè)各種球磨中得到廣泛使用，在節(jié)能、降耗、增產(chǎn)方面得到消費者的認可。