耐磨陶瓷研磨體在水泥聯合粉磨系統中的應用

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. 中國建材工業經濟研究會水泥專業委員會，北京100024

耐磨陶瓷研磨體在水泥聯合粉磨系統中的應用

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. 中國建材工業經濟研究會水泥專業委員會，北京100024

1號水泥聯合粉磨系統管磨機二倉應用Φ20 mm～Φ11 mm五種規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。應用陶瓷研磨體的實際生產過程中，P·O42.5R成品質量控制指標比表面積達到330～360 m2/kg，R45穩定在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；水泥標準稠度需水量只有25%～26%，與外加劑相容性良好。

耐磨陶瓷研磨體 聯合粉磨系統 應用 節電效果

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）、抗磨性能優良的特點；莫氏硬度為9級（剛玉質），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、釉料制備等生產過程應用廣泛。

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用于水泥粉磨系統管磨機，獲得了令人滿意的節電、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合粉磨系統1號管磨機中的應用進行總結。

1 輥壓機水泥聯合粉磨系統設備配置

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合粉磨系統，主要設備配置見表1。

輥壓機雙閉路水泥聯合粉磨工藝流程見圖1。

表1 輥壓機雙閉路水泥聯合粉磨系統設備配置

2 生產現場設備存在問題及改進

兩套輥壓機聯合粉磨系統的配置完全相同，經雙方協商確認，決定在1號水泥粉磨系統管磨機二倉應用Φ20 mm～Φ11 mm五種規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合粉磨工藝

眾所周知，水泥聯合粉磨系統屬于分段粉磨，第一段“磨前處理是關鍵”[1]，必須重視磨前預粉磨的輥壓機子系統效率的發揮；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的專利產品“輥壓機雙杠桿進料調節裝置”，確保輥壓機進料更加穩定，擠壓效果明顯提高。對于磨內存在的隔倉板、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，以防止堵塞隔倉板篦縫導致通風、過料不暢。一倉清理出的雜質見圖2。

圖2 水泥管磨機一倉清理出的雜物

改進后，經打散分級機分級后的入磨物料細度測試數據見表2。

表2 打散分級機分級后的入磨物料細度

1號Φ3.8 m×13 m管磨機各倉技術參數見表3。

表3 1號Φ3.8 m×13 m管磨機技術參數

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P·O42.5R水泥，物料配比見表4。

成品質量控制指標：比表面積330～370 m2/kg，R45≤10%。

3 生產過程數據對比

應用陶瓷研磨體生產P·O42.5R水泥，系統產量、粉磨電耗與應用金屬研磨體時的對比數據見表5。

表4 P·O42.5R 水泥物料配比 %

正常生產過程中取樣，對成品選粉機分級性能進行測試，循環負荷及選粉效率結果見表6。

“磨內磨細是根本”。由表6可以看出：出磨物料篩余小，說明出磨物料細粉比例多，磨內研磨體磨細做功能力好，出磨物料中的成品含量高；“磨后選粉是保證”[2]，回料細度粗，說明選粉機的選粉效率高，能夠將出磨物料中的成品最大限度分選出來，減少過粉磨現象；從測試數據來看，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，為系統增產奠定了堅實的基礎。該系統下一步可通過循環負荷的調整，仍有較大的增產、節電空間。

表5 P·O42.5R水泥系統產量、粉磨電耗對比

表6 成品選粉機循環負荷與選粉效率 %

應用陶瓷研磨體的實際生產過程中，P·O42.5R成品質量控制指標比表面積達到330～360 m2/kg，R45篩余穩定在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；水泥標準稠度需水量只有25%～26%，與外加劑相容性良好，深受預拌混凝土企業青睞。

4 應用陶瓷研磨體粉磨系統節電機理探討

作為一種“萬能粉磨設備”，自管磨機問世以來，就被廣泛應用于不同的粉磨領域?？紤]到實際生產過程中需要處理的物料特性以及要求的粉磨細度等技術指標，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整等影響眾多因素，尤其是筒體襯板重量負荷（靜載荷）與研磨體裝載負荷大（動載荷），這兩個負荷中嚴重影響到粉磨電耗的主要是管磨機主電機驅動研磨體的負荷。

管磨機設計過程中，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，在沒有高效率預粉磨技術應用之前，所有物料的破碎、磨細必須全部在磨內完成，除了粉磨粒徑較小的片狀物料及粉狀物料時適應性相對較好，總體規律是：隨著管磨機直徑增大，產量也會相應增大，相對而言磨內研磨體產生的“滯留帶”（粉磨死區）也越大，導致粉磨效率下降，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用，首先解決了影響系統粉磨電耗的主要因素，由于裝載量明顯減少，原配置的主電機驅動研磨體的負荷大幅度下降，運行電流顯著降低。當其他設備電耗相對不變時，管磨機主電機每小時少消耗幾百度甚至上千度的電能分攤給系統產能，這就是系統穩定節電的第一要因；其次，在細磨倉內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。綜合分析認為，應用陶瓷研磨體主要是使管磨機主電機驅動負荷（出力）顯著降低而節電，是粉磨電耗下降的根本原因。

以本系統為例：100萬噸規模水泥生產線，應用陶瓷研磨體后，按噸水泥平均節電5 kWh計，年節電量達500萬kWh，以平均電價0.50元/kWh核算，年節電效益為250萬元，減去投入的陶瓷研磨體費用100余萬元，當年可獲得凈利潤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的區別，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）適應被磨物料的細度要求；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；但管磨機主電機驅動負荷顯著下降，運行電流大幅度降低，節電效果凸顯，在5 kWh/t以上。

（3）根據不同物料的易磨性以及生產不同的水泥品種，采用陶瓷研磨體的粉磨系統，一般節電幅度在4～6 kWh/t，生產高等級水泥，節電幅度可達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，粉磨系統運轉率提高；3μm～32μm顆粒含量提高3%左右，水泥強度增長良好。

（5）陶瓷研磨體的應用是有條件的，并非簡單的更換。企業必須重視粉磨系統中的技術細節，尤其是管磨機內部結構對陶瓷研磨體應用的影響不容忽視。

（6）陶瓷研磨體替代金屬研磨體粉磨水泥，節電效益明顯，投資回收快。

（7）國家強制性推行節能減排產業政策，水泥行業發展過程中將面臨巨大挑戰。陶瓷研磨體粉磨水泥實現節電效益，間接實現減排CO2。

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

[2] 鄒偉斌. 水泥聯合粉磨系統故障原因與解決措施[J].新世紀水泥導報,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