陶瓷研磨体在水泥行业中的应用现状及发展前景

2016/10/12 中国建材报 蒋永富 徐荣 陶瓷球陶瓷研磨体 评论0 0

近年来,水泥行业产能过剩严重,市场竞争激烈,水泥生产企业为提高竞争力不断通过各种途径实现降本增效。在此背景下,陶瓷研磨体用于水泥粉磨渐渐成为热点。......

  近年来,水泥行业产能过剩严重,市场竞争激烈,水泥生产企业为提高竞争力不断通过各种途径实现降本增效。在此背景下,陶瓷研磨体用于水泥粉磨渐渐成为热点。本文将就陶瓷研磨体在水泥行业中的应用现状及发展前景展开探讨。

  陶瓷研磨体应用现状

  陶瓷研磨体具有硬度高、密度大、磨损率低等优点,被广泛应用于白水泥、矿物、陶瓷、电子材料、磁性材料、涂料、油漆等行业的原材料的粉磨中。在水泥粉磨方面,国内上世纪50年代曾尝试用陶瓷研磨体磨水泥,但由于当时陶瓷研磨体生产工艺较差、韧性不足、水泥粉磨工艺粗犷等原因,未能推广普及。近年来,陶瓷研磨体制备工艺、产品性能日益提高,水泥粉磨工艺精细化特别是辊压机预粉磨系统的成熟应用,导致球磨机破碎功能需求弱化而主要以研磨功能为主,这也使得陶瓷研磨体在水泥粉磨中的应用成为可能。

  目前的水泥磨机用陶瓷研磨体适用于干法水泥终粉磨球磨机系统工艺流程,尤其是辊压机-球磨机联合粉磨系统。

  陶瓷研磨体相对于金属研磨体具有以下优点:

  1.节电。由于陶瓷研磨体较金属研磨体密度小,磨机研磨体装载量降低约20%、主机电流降幅超过20%、吨水泥节电普遍超过4kWh,最佳案例节电甚至接近10kWh。

  2.耐磨。陶瓷研磨体由于其特性,球耗比金属研磨体低50%左右,使用寿命是金属研磨体的2~3倍。

  3.颗粒优化。使用陶瓷研磨体后水泥颗粒组成更加合理,3~32μm颗粒含量提高2%以上,球形颗粒增多,标准稠度用水量下降1%~2%,与混凝土外加剂的相容性改善。

  4.降低水泥出磨温度,降幅超过20℃。

  5.环保。磨机噪音显著降低,不含重金属。

  6.磨机寿命延长。陶瓷研磨体比金属研磨体重量轻接近一半,因此其对磨机衬板、隔仓板、活化环等撞击、磨损小,磨机衬板、隔仓板、活化环等使用寿命延长。

  水泥磨机用陶瓷研磨体生产企业主要分布在山东,包括山东工业陶瓷研究设计院有限公司、淄博赛纳、淄博鼎美、聊城天汇、聊城众鑫等众多相关企业。水泥磨机用陶瓷研磨体主要化学成分为Al2O3,另外有添加氧化锆等改性增韧材料。其成型工艺主要分为两类:压制成型和滚制成型。原料上,通过选用超细高纯氧化铝粉作为原料,添加氧化锆等增韧材料制备的陶瓷研磨体强度及韧性均已满足水泥粉磨工况要求;成型工艺上,压制成型和滚制成型各有优点,一般来说压制成型破球率更低,滚制成型耐磨性更好。

  其中,山东工业陶瓷研究设计院有限公司早在2006年就已研发出适用于水泥粉磨的陶瓷研磨体产品,经过不断完善优化,近年来已在中材、海汇集团浮来水泥厂等成功应用。另外,山水、中联、南方、红狮等水泥集团及众多小型水泥企业均已应用不同陶瓷研磨体生产企业供应的陶瓷研磨体产品,这当中成功及失败的案例均有,究其原因主要是:两个行业相互较为陌生,没能做到“选好球”、“用好球”。失败的案例主要是由于选用了不符合水泥粉磨工况要求的低品质陶瓷研磨体,以及磨机粉磨工艺未能针对陶瓷研磨体作相应调整造成的。

  陶瓷研磨体现有不足及解析

  “破球”和“减产”是当前水泥磨机用陶瓷研磨体在实际应用失败案例中所表现出的两大不足,这还是和上文所提到的没能做到“选好球”、“用好球”有关。行业不景气的情况下,若能稳定运行,节能效果明显,即使小幅度减产(10%以内),对大多数水泥企业来说尚可接受,但若是因破球导致影响正常生产则是水泥企业最惧怕接受陶瓷研磨体的原因。水泥企业选用陶瓷研磨体时应注意以下事项:

 1.选好球

  (1)陶瓷球属无机非金属材料,它的硬度、耐磨性较金属研磨体高,但韧性不足。特别是当陶瓷研磨体与磨机金属衬板发生碰撞时,质量不高的陶瓷研磨体就会出现破球现象。一旦破球率达到一定程度,产生的高强度碎片棱角与好球相互碰撞会导致连锁反应,进一步加剧破球现象。水泥磨机用陶瓷研磨体选用高纯超细氧化铝粉作为原料,才能为其品质提供基本保障。此外,还可通过加入微量元素(如氧化锆等)实现改性增韧,使其不仅强度高,而且还具备足够的韧性。需要注意的是,由于氧化锆等增韧原料成本较高及生产工艺的差别,各家产品掺加比例不尽相同。

  (2)陶瓷研磨体成型方法常见压制成型和滚制成型两种。由于工艺过程的差异,导致成型、焙烧后的内部晶体结构不同,密实程度和抗冲击的能力也不一样。一般情况下,相同材质、相同规格的陶瓷球,压制成型破损率低于滚制成型,但由于烧成工艺控制差别,有的滚制成型产品破损率也较低,不可一概而论。

  2.用好球

  (1)目前情况下,球磨机一仓不太适用陶瓷研磨体。

  当入磨物料粒度≥5mm时,球磨机一仓需要研磨体处于抛落状态,以冲击粉碎作用为主,将大块物料粉碎成细颗粒。这一过程难免会发生研磨体与衬板及物料等的剧烈相互碰撞,对韧性低于金属研磨体的陶瓷研磨体会造成破球率较高现象的发生。

  (2)首次装填陶瓷研磨体时,应防止陶瓷研磨体直接撞击衬板。

  可先在磨机中装填部分水泥,防止陶瓷研磨体从较高高度直接冲击衬板出现微裂纹,影响陶瓷球的使用寿命。

  (3)避免按金属研磨体使用经验来使用陶瓷研磨体。

  从目前成功的案例来看,直径3米以内的磨机较适合使用陶瓷研磨体。随着陶瓷研磨体技术的不断完善,不久的将来大直径磨机应用陶瓷研磨体也将不成问题;拥有工况良好的辊压机预粉磨系统的水泥磨更适合使用陶瓷球,通过降低入磨粒度,充分发挥陶瓷研磨体擅长的研磨能力,弱化冲击破碎需求,预粉磨越完全,整体节电效果越明显,产量降幅也较小。

  陶瓷研磨体因其密度低于金属研磨体的50%,在球磨机同一仓位内,陶瓷球一般做不到与钢球、钢锻有“相同装载量”;如果装载量相同,陶瓷球的体积(或填充率)就得是钢球、钢锻的2倍以上。由于现阶段一仓依然使用金属研磨体,为保证走料顺畅,陶瓷研磨体填充率应比金属研磨体略高,但不可能达到2倍。这就导致陶瓷研磨体在节电的同时,不可避免地带来产量的下降,降低幅度约在10%左右,目前最成功的案例已将降幅控制在4%以内。同时,使用陶瓷研磨体时,磨机衬板、隔仓板、转速、通风量等也都需做相应调整,通过系统整体优化,可减小产量降幅。

  推广面临的阻碍

  1.行业间存在信息孤岛

  以目前的技术条件,陶瓷研磨体企业生产出符合水泥粉磨需求的产品已不成问题。但两个行业间互相缺乏了解沟通,陶瓷研磨体生产企业对水泥粉磨工艺缺乏足够的认识;水泥企业对陶瓷研磨体这一新的研磨材料缺乏足够的了解,应用陶瓷研磨体后,磨机等生产工艺需做的调整及具体操作要求不甚清楚,导致该技术的优点不能最大限度发挥,相互间仍处于相互了解、相互磨合阶段。

  2.标准缺乏

  水泥磨机用陶瓷研磨体标准目前仍在制定过程中,具体的抗压强度、耐磨性、韧性等指标及与水泥粉磨工艺的契合没有统一标准。不同企业的产品各有所长又各有不足,仍处于探索总结阶段。

  3.市场仍需规范

  陶瓷球生产企业众多,有的企业工艺技术不过关,或为压缩成本偷工减料、以次充好,通过夸大宣传进入水泥磨机用陶瓷研磨体市场领域。水泥企业用户对产品难以甄别选择,许多企业盲目听信虚假宣传采购劣质产品,导致破球率高等问题出现,严重影响生产及对陶瓷研磨体的市场评价。如今,市场仍处于优胜劣汰阶段。

  前景展望

  目前,全国水泥行业适用陶瓷研磨体的磨机约有3000台,按每台100t装填量估计,约需要300000吨陶瓷研磨体,考虑到磨耗每年约需补充50000吨陶瓷研磨体,市场前景广阔。

  未来随着技术的进步,陶瓷研磨体应用可能在以下领域取得进展:

  1.磨机衬板由金属衬板替换为橡胶衬板或陶瓷衬板,以更好地发挥陶瓷研磨体的效能。

  2.陶瓷研磨体性能进一步提高,球磨机一仓亦可更换为陶瓷研磨体,届时陶瓷研磨体填充率可进一步优化,减产问题有望彻底解决。

  3.由于水泥出磨温度降低,提升机有更换为胶带提升机的可能性,若实现节电,效果将更加突出。

  总体来说,现阶段陶瓷研磨体用于水泥粉磨完全可行,但仍有待优化完善,未来前景广阔。

(责任编辑:武文博)

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