中國(guó)粉體網(wǎng)訊 近年來(lái)，部分院校和企業(yè)出于節(jié)能降耗的目的，在通用硅酸鹽水泥粉磨系統(tǒng)，進(jìn)行了利用陶瓷球代替鋼球、鋼鍛的系列研究與開(kāi)發(fā)，取得了明顯效果。但目前陶瓷球應(yīng)用技術(shù)還沒(méi)有被大多數(shù)水泥企業(yè)認(rèn)可，主要是因?yàn)樵谔沾汕虻恼J(rèn)識(shí)上仍顯不足。一些陶瓷球供應(yīng)商對(duì)水泥生產(chǎn)工藝缺乏了解，盲目地一哄而上，夸大其詞。然而，過(guò)多的“破球”和“減產(chǎn)”問(wèn)題，不僅給水泥企業(yè)帶來(lái)經(jīng)濟(jì)損失，而且使其對(duì)陶瓷球應(yīng)用的可行性產(chǎn)生質(zhì)疑。對(duì)此，濟(jì)南大學(xué)教授陳紹龍以其親臨現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，解析了兩大難題的相應(yīng)對(duì)策。
■陳紹龍
“破球”和“減產(chǎn)”是陶瓷球在通用硅酸鹽水泥應(yīng)用中最常見(jiàn)的兩大難題。盡管陶瓷球容重輕、運(yùn)行節(jié)電、磨內(nèi)發(fā)熱少、磨溫低，有利于提高粉磨效率和水泥產(chǎn)品對(duì)混凝土外加劑的適應(yīng)性，備受許多水泥企業(yè)集團(tuán)青睞，但這兩大難題又使許多有心人望而卻步、心有余悸，成為陶瓷球推廣應(yīng)用中的潛在障礙�！皽p少陶瓷球的破損，是推廣陶瓷球的必備前提；遏制球磨機(jī)減產(chǎn)，是水泥企業(yè)的必然要求�！碑�(dāng)前，急需大家齊心協(xié)力、規(guī)范市場(chǎng)，推進(jìn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，為水泥企業(yè)用好陶瓷球、實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，獻(xiàn)計(jì)獻(xiàn)策。
1.降低陶瓷球“破損率”的途徑
根據(jù)一年來(lái)陶瓷球應(yīng)用技術(shù)研發(fā)工作的體會(huì)，簡(jiǎn)介如下：
（1）配料方案中添加“增韌”元素：陶瓷球?qū)贌o(wú)機(jī)非金屬材料，當(dāng)它的硬度、耐磨性達(dá)到一定程度后，韌性不足的弱點(diǎn)就顯現(xiàn)無(wú)疑了。球磨機(jī)內(nèi)部的襯板和構(gòu)件，目前都是鑄鋼材質(zhì)，其研磨體和粉磨物料的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，也是在滾動(dòng)、滑動(dòng)、沖擊、碰撞等錯(cuò)綜復(fù)雜、變換交替的環(huán)境下進(jìn)行著。因此，陶瓷球在粉磨物料的同時(shí)，本身也受到了不同形式、不同方向、不同大小的反作用力。此時(shí)，除耐磨、抗蝕之外，抗沖擊的韌性，就顯得十分重要。而專(zhuān)門(mén)針對(duì)干法水泥粉磨而開(kāi)發(fā)的陶瓷球產(chǎn)品，必須加入微量元素（如氧化鋯等）改性增韌，才能保證它不僅強(qiáng)度高，而且還具備較好的韌性。
（2）優(yōu)選成型方法：陶瓷球成型方法常見(jiàn)壓制球和滾制球兩種。由于工藝過(guò)程的差異，導(dǎo)致成型、焙燒后的球石內(nèi)部晶體結(jié)構(gòu)不同，密實(shí)程度和抗沖擊的能力也不一樣。通過(guò)多次、反復(fù)地破壞性試驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)：在研磨水泥物料的過(guò)程中，相同材質(zhì)、相同規(guī)格的陶瓷球，壓制球破損率低于滾制球。
（3）陶瓷球不宜用在球磨機(jī)的沖擊粉碎倉(cāng)：在水泥粉磨過(guò)程中，當(dāng)入磨物料粒度≥5mm時(shí)，球磨機(jī)的第一倉(cāng)需要研磨體處于拋落狀態(tài)，以沖擊粉碎作用為主，將大塊物料粉碎成細(xì)顆粒；此時(shí)，研磨體不僅受到強(qiáng)大的反作用力，而且也難免碰撞到磨內(nèi)密布的鑄鋼襯板、隔倉(cāng)板及其他構(gòu)件上；所以，這樣的工況，不適合韌性有限的陶瓷球工作，否則會(huì)出現(xiàn)較高的破損率。
（4）空倉(cāng)裝磨時(shí)，先加料、后加球：我國(guó)水泥行業(yè)已經(jīng)強(qiáng)制性地淘汰了Φ3米以下的球磨機(jī)，各企業(yè)在研磨體裝磨時(shí)，都采用電動(dòng)葫蘆吊裝卸球，此時(shí)的落差都在3米以上，陶瓷球卸落到鑄鋼襯板上，會(huì)使球體內(nèi)部產(chǎn)生不同程度的微裂紋，影響陶瓷球的使用壽命。所以，空倉(cāng)裝磨時(shí)應(yīng)先加進(jìn)2～3噸物料（或散裝水泥），以緩解沖撞力、保護(hù)陶瓷球。
2.解決粉磨系統(tǒng)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量降低的途徑
在水泥企業(yè)，許多人都錯(cuò)誤地認(rèn)為：“陶瓷球應(yīng)用沒(méi)什么技術(shù)，不就是把球磨機(jī)尾倉(cāng)的鋼鍛倒出來(lái)?yè)Q上陶瓷球嗎？”實(shí)際上，這么做的后果，就是只能把粉磨系統(tǒng)的臺(tái)時(shí)產(chǎn)量一降再降。原因很簡(jiǎn)單，不降低產(chǎn)量，出磨物料中合格的水泥成品含量太少，要保證水泥產(chǎn)品質(zhì)量（細(xì)度、比表面積）達(dá)到內(nèi)控指標(biāo)，就得降低產(chǎn)量。好多在水泥粉磨車(chē)間工作十幾年或幾十年的員工，開(kāi)始都不相信這個(gè)現(xiàn)實(shí)，按使用鋼球、鋼鍛的經(jīng)驗(yàn)對(duì)待陶瓷球的應(yīng)用，球磨機(jī)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量一下子就降了20%～30%，再多加陶瓷球，問(wèn)題也得不到解決。只有此時(shí)，各位才不得不承認(rèn)：應(yīng)用陶瓷球，既要粉磨系統(tǒng)節(jié)電，又不能降低水泥的產(chǎn)、質(zhì)量，同志還需努力！而這也正是陶瓷球應(yīng)用技術(shù)的科技含量所在。
陶瓷球的硬度、耐磨性能，都不亞于鋼球。我們通過(guò)多次小磨試驗(yàn)，都證實(shí)了這一點(diǎn)：在相同規(guī)格、相同裝載量、相同粉磨時(shí)間的條件下，陶瓷球與鋼球粉磨水泥的產(chǎn)、質(zhì)量，基本持平。為什么進(jìn)了大磨，差異就顯現(xiàn)出來(lái)了呢？究其原因，主要有以下兩點(diǎn)：
（1）陶瓷球容重為2.2t/m3，而鋼球容重為4.5t/m3，在球磨機(jī)同一倉(cāng)位內(nèi)，陶瓷球一般做不到與鋼球、鋼鍛有相同裝載量，如果裝載量相同，陶瓷球的體積（或填充率）就得是鋼球、鋼鍛的2倍。然而，球磨機(jī)磨內(nèi)填充率的限值要求是，必須小于50%。所以，容重輕，是陶瓷球節(jié)電的本錢(qián)，同時(shí)又是“不可超限”的弊端。
（2）干法粉磨水泥的球磨機(jī)，是磨頭加料、磨尾出料的連續(xù)性工作設(shè)備。物料從進(jìn)口到出口，一般在磨內(nèi)停留時(shí)間只有18～20分鐘，大型球磨機(jī)的尾倉(cāng)長(zhǎng)度為8～9米，物料最長(zhǎng)的停留時(shí)間都在10～15分鐘之內(nèi)。陶瓷球受填充率所限，裝載量無(wú)法增加，粉磨時(shí)間又不可能延長(zhǎng)，要想把物料磨細(xì)、符合企業(yè)內(nèi)控指標(biāo)要求，這就是難題。即，陶瓷球的研磨能力與鋼球、鋼鍛不在一個(gè)數(shù)量級(jí)上。換句話說(shuō)，陶瓷球不能與鋼球、鋼鍛在同一起跑線上比賽，必須要向前倉(cāng)的鋼球、甚至延伸到磨前的預(yù)粉碎（輥壓機(jī)）系統(tǒng)借力，讓進(jìn)入尾倉(cāng)的物料比裝鋼球、鋼鍛時(shí)更細(xì)，沒(méi)有前面的幫助，它在尾倉(cāng)必然“掉鏈子”。應(yīng)用陶瓷球之前，如果這兩點(diǎn)沒(méi)看清、沒(méi)想通，球磨機(jī)“減產(chǎn)”，那就在意料之中了。
在陶瓷球應(yīng)用之前，我們一定要打開(kāi)磨門(mén)，進(jìn)入球磨機(jī)內(nèi)，測(cè)量一下各倉(cāng)研磨體的實(shí)際填充率（計(jì)算實(shí)際裝載量），做到心中有數(shù)。經(jīng)過(guò)多次大磨試驗(yàn)，在入磨粒度≤5mm的水泥粉磨系統(tǒng)，我們摸索出一套簡(jiǎn)單的解決辦法——空高操作法。即，在使用陶瓷球的前一倉(cāng)（鋼球倉(cāng)）內(nèi)補(bǔ)球，直至倉(cāng)內(nèi)的高徑比H/Di（研磨體表面的空間高度H與有效內(nèi)徑Di之比）達(dá)到適宜的目標(biāo)范圍：0.55（上限）～0.60（下限）。它所對(duì)應(yīng)的填充率上限約為43%，下限約為37%；過(guò)低無(wú)力，過(guò)高無(wú)益。這樣之后，只要尾倉(cāng)陶瓷球的裝載量達(dá)到原來(lái)尾倉(cāng)鋼鍛（或小鋼球）裝載量的60%～70%，預(yù)期目標(biāo)就會(huì)實(shí)現(xiàn)，水泥粉磨系統(tǒng)的臺(tái)時(shí)產(chǎn)量就不會(huì)降低或僅僅略有降低（≤5%原產(chǎn)量）。
有些水泥企業(yè)反映，他們的球磨機(jī)鋼球填充率超過(guò)30%后，球加不進(jìn)去。那怎么辦呢？原因在于：部分國(guó)產(chǎn)球磨機(jī)和大型的滑履磨的設(shè)計(jì)參數(shù)中，都是以金屬研磨體（鋼球、鋼鍛）為參照物，一倉(cāng)裝載量要服從沖擊粉碎的需要，填充率一般都不超過(guò)30%，否則鋼球形不成拋落狀態(tài)，沖擊力達(dá)不到工藝要求。因此，沒(méi)有考慮今后填充率提高的需要，磨頭進(jìn)料口設(shè)計(jì)尺寸偏大。如果是這樣的磨機(jī)，那么就應(yīng)該在使用陶瓷球之前，對(duì)進(jìn)料口適當(dāng)進(jìn)行改造，增加一段進(jìn)料螺旋，縮小進(jìn)料口尺寸，就可以加進(jìn)鋼球了。
對(duì)水泥企業(yè)來(lái)說(shuō)，目前陶瓷球應(yīng)用技術(shù)闖出了一條水泥粉磨節(jié)能的新途徑。在創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的新形勢(shì)下，遇到一點(diǎn)小波折，也是難免的。只要我們精心操作、認(rèn)真總結(jié)，一定能在最短的時(shí)間內(nèi)，把這項(xiàng)經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的技術(shù)學(xué)會(huì)、弄懂、掌握好，為企業(yè)節(jié)支降耗貢獻(xiàn)力量。
