陶瓷研磨体对水泥粉磨无球化的质疑

2016/03/04 水泥粉磨 评论3 0

尽管出于节能目的,对水泥粉磨新工艺、新设备的研究一直没有中断,而且已经取得了不小的进展,但时至今日采用者依然为数不多。在这种情况下,我们不禁要反问一句,我们强调了这么多年的“水泥无球化粉磨”到底有没有必要、“无球化粉磨水泥”的目的又是什么?......

  可能让读者感到意外,笔者在前几年也曾为水泥粉磨无球化推波助澜,现在又怀疑无球化的必要性。但这就是中庸之道、这就是辩证法,正所谓孔子的“叩其两端而竭焉”,同时向两个相反的方向探索,才能使我们的路子越走越宽。

  最近十多年来在市场需求的拉动下,所谓“新型干法”工艺在我国获得突飞猛进的发展,众多的新线高度集中在一个时间段建设,无需思考、无需论证、无需创新,抢的就是建设时间,绝大多数新线采用了现成的、成熟的东西。在水泥粉磨环节,“辊压机+球磨机”的双闭路联合粉磨工艺,事实上已成为目前国内水泥粉磨系统的主流工艺。

  由于球磨机具有结构简单可靠、对物料的适应性强、对产品的适应性广等诸多优点,所以一直被水泥行业广泛采用。即使在节能粉磨工艺、装备大发展的今天,包括现在主推的水泥联合粉磨系统、正在探索的辊压机半终粉磨系统,球磨机仍然是水泥粉磨系统的重要设备之一。

  尽管出于节能目的,对水泥粉磨新工艺、新设备的研究一直没有中断,而且已经取得了不小的进展,但时至今日采用者依然为数不多。人们对这些新的粉磨工艺还需要一个认识过程,还存在对水泥颗粒分布、颗粒形状、需水量大小、使用性能好坏等顾虑。

  在这种情况下,我们不禁要反问一句,我们强调了这么多年的“水泥无球化粉磨”到底有没有必要、“无球化粉磨水泥”的目的又是什么?

  一、水泥粉磨无球化的目的与必要性

  我们想淘汰球磨机的原因是其粉磨电耗高,目前多数专家将电耗高的原因归结为:“在球磨机粉磨系统中,对物料的粉磨是以无数次的冲击与摩擦混杂进行的,其中不乏钢球之间、钢球与磨体衬板之间的冲撞,做了不少无用功,原理上导致了粉磨效率低下、单位电耗高”。

  球磨机仍然未被淘汰出局的原因,是它的粉磨更适合水泥性能的要求,准确点说,是球磨机的粉磨原理更适合在辊压机预破碎、预粉碎之后对水泥的研磨,所以联合粉磨系统才有了今天的地位。既然是它更适合,就不该说它是落后的,那些“不乏钢球之间、钢球与磨体衬板之间的冲撞”起码也不是主要问题,谈不上“做了不少无用功”,其粉磨原理并不是粉磨效率低下的原因。

  那么球磨机电耗高的原因又是什么呢?我们把电耗细分一下就会发现,球磨机粉磨系统的电耗主要在主电机功率上。搞过球磨机管理的都知道,其主电机的运行功率受研磨体装载量的影响非常之大,说明球磨机的自重(包括筒体、衬板、隔仓板,主要是研磨体)才是电耗高的主要原因。

  如果有朝一日,在不改变球磨机结构和粉磨原理的情况下,能把球磨机的这些“自重”降下来,主要是把研磨体的重量降下来(其他自重影响的主要是启动电耗),球磨机的粉磨电耗(运行电耗和启动电耗)必将有一个大幅度的下降。应该强调的是,随着近几年新材料的井喷式发展,这不是没有可能!

  根据德国人对粉磨系统的研究,节电效果最好的辊压机终粉磨系统与辊压机联合粉磨系统相比,水泥粉磨电耗还能再降低5kW·h/t水泥左右。其实,这个目标并不算太高,根据目前新材料的发展情况,这个进步通过改变球磨机自身的材料,即使不包括球磨机筒体,也是有可能实现的。

  到了那个时候,辊压机联合粉磨系统将获得比辊压机终粉磨还低的电耗,我们还能说球磨机的效率低下吗?我们又不用担心水泥的性能问题,而且工艺、装备成熟,使用得心应手,我们还要强调“无球化”吗!

  事实上,这种轻质研磨体(对于超细粉研磨,由于其体积很小,也被称为陶瓷磨介),在水泥行业以外早已存在,但大部分用于价值较高产品的超细粉磨,而且球磨机的规格比水泥行业要小得多。国内某公司生产的几种陶瓷磨介及其性能如表01所列。

  据厂家介绍,这种陶瓷磨介由“经过超细研磨的亚微米级原料滚球成型再高温烧结而成”,适用于涂料、油墨、非金属矿、电子、釉料、造纸等行业,适用于卧式砂磨机、立式砂磨机、球磨机,具有磨耗低的特点,但没有提到水泥行业;其产品规格从直径0.2mm至60mm不等,一般最大可生产直径90mm的球体,而且可按用户的要求生产。从产品性能和规格来看,应该有可能找到适合水泥行业使用的产品,其不同规格的实物产品如图01所示。

图01 国内某公司生产的陶瓷磨介

  如图01所示,我们的第一感觉首先是它光滑漂亮,但马上会想到如此光滑的研磨体又怎么能研磨水泥呢?甚至能否被球磨机筒体带起来都是问题。

  对于水泥粉磨用大型球磨机的研磨体,需要具备“高强耐磨、高韧抗碎、表面粗糙磨削能力强、性价比能够被低利润的水泥行业所承受”这些特点,正是这些综合性能的同时要求,影响了陶瓷磨介向水泥行业的拓展。[Page]

  二、强磨削轻质陶瓷研磨体的节电原理

  应该说明一下,用于水泥粉磨的“陶瓷研磨体”是有特指的,与通常水泥行业所说的“陶瓷球”和超细粉行业所说的“陶瓷磨介”是有区别的。某公司生产的水泥磨用陶瓷研磨体如图02所示,至少从外观上没那么光滑。

图02 某公司生产的水泥磨用陶瓷研磨体

  由于要引进水泥粉磨系统的新研磨体,具有陶瓷材质、重量轻可以节电、表面粗糙磨削能力强的特点,而且由于规格较大再称为“陶瓷磨介”已经不太合适,从功能和特性上应该定义为“强磨削轻质陶瓷研磨体”。但为了叙述方便、以及水泥行业的已有习惯,将其简称为“陶瓷研磨体”,下同。

  钢球的密度约为7.8g/cm3左右,现用陶瓷研磨体的密度一般为3.8~3.9g/cm3,密度约减轻了一半。密度小了一半、在球磨机填充率不变的情况下,研磨体的重量就轻了一半,球磨机的负荷势必减小、电流势必下降,如果球磨机的粉磨效率不变、磨机台时产量不减,粉磨电耗势必降低。

  我们知道,球磨机是靠研磨体的冲击力做功的,那么,研磨体重量轻了冲击力势必小了,粉磨效率和磨机的台时产量会不会降低呢?这就成为轻质研磨体能否节电的关键问题。但对球磨机来讲,粉磨功能又进一步分解为粉碎功能和研磨功能,两者对冲击力的依赖程度是不同的,粉碎功能需要更大的冲击力,研磨功能需要的冲击力要小得多。

  问题的前提是在辊压机联合粉磨系统上应用陶瓷研磨体,由于辊压机闭路系统的存在,使球磨机的入磨粒度大幅度减小并得到有效控制,由此对球磨机粉碎功能的需求大幅度降低,粉磨功能更多的依赖于研磨功能,只要球磨机的研磨功能不降低就有节电的可能性。

  为了使陶瓷研磨体在冲击力减小的情况下不减小研磨功能,陶瓷研磨体在高韧性陶瓷结构中置入了磨削能力极强的微晶矿物,从而大大强化了对物料的磋磨作用、加大了对物料的研磨能力,更适合辊压机联合粉磨系统的功能需求。也因此,通常只换球磨机细磨仓的研磨体,其效果会更好。

  从表01可见,加入氧化硅对提高研磨体的磨削作用是必要的,而且氧化硅加入得越多其磨削作用就越强。加入氧化硅虽然能显着提高研磨体的磨削作用,但同时也增加了研磨体的脆性,导致研磨体易碎裂;虽然多加氧化锆可以平衡其脆性的增加,但氧化锆又太贵了,成本提高的太多。

  从表01可见,凡事加入了氧化硅的研磨体,确实都加入了较多的氧化锆,而且氧化硅含量越高加入的氧化锆也越多,其作用就是要平衡加入氧化硅增加的脆性。如此,成本必然上升、价格必然上升,水泥行业能接受吗?这又是一个质价的平衡问题。

  由于置入陶瓷研磨体的微晶矿物具有仅次于金刚石的硬度,不但研磨体的消耗低,而且研磨体的功能不会受到磨蚀的影响,这是金属研磨体所不具备的。即使陶瓷研磨体在使用一段时间后,其表面看起来已经磨得很圆滑了,但在显微镜下还能见到有粗糙的微晶存在。

  同时,由于研磨体重量的减轻,为适当的提高球磨机的研磨体填充率奠定了主机负荷基础;由于研磨体的做功机理由冲击为主转变为磋磨为主,不再过多的依赖于研磨体的规则性抛落,也为提高填充率从研磨机理上奠定了基础,从而使通过提高填充率以提高磨机产能成为可能。实践也表明,陶瓷研磨体的最佳填充率要高于金属研磨体。

  同时,由于陶瓷研磨体是非金属材质,大大降低了研磨过程中的静电影响;由于陶瓷研磨体重量轻了、提升研磨体的用电少了、粉磨效率高了、磨内发热少了,磨内的粉磨温度也低了。这都有利于提高粉磨效率,还可以减少对助磨剂的依赖而降低粉磨成本、提高水泥对混凝土外加剂的适应性。

(责任编辑:马佳燕)

文章来源: ,如若转载,请注明出处:http://www.ccement.com/

发言 3 人参与评论
插入表情

最新评论

查看更多评论 >>
微信关注

免责声明

① 凡本网注明"来源:中国水泥网www.ccement.com"的所有文字、图片和音视频稿件,版权均为"中国水泥网 www.ccement.com"独家所有,任何媒体、网站或个人在转载使用时必须注明来源"中国水泥网www.ccement.com"。违反者本网将依法追究责任。

② 本网转载并注明其他来源的稿件,是本着为读者传递更多信息之目的,并不意味着赞同其观点或证实其内容的真实性。 其他媒体、网站或个人从本网转载使用时,必须保留本网注明的稿件来源,禁止擅自篡改稿件来源,并自负版权等法律责任。违反者本网也将依法追究责任。

③ 如本网转载稿涉及版权等问题,请作者一周内来电或来函联系。

联系我们

会员咨询:400-8888-870

24小时热线:0571-85999833

杭州总部:0571-85300321

商务合作:0571-85871612

北京信息总部:010-57811203

微信服务

中国水泥网

水泥观察

水泥价格

水泥技术

©2017 中国水泥网版权所有 | ICP证:浙B2-20040232 | 经营许可证编号:027202001042000202 | 法律顾问:哲鼎律师事务所