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陶瓷研磨体对水泥粉磨无球化的质疑

纯阅读 作者:贾华平
单位:中国硅酸盐学会自动化分会理事、全国水泥行业技术专家委员会委员
来源: 发布日期:2016-03-04
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。

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