高铬钒钛铸铁球在φ2.2×6.5米水泥磨机上的试验应用
目前我国水泥磨机研磨体仍主要沿用普通锻钢球，球耗相当高，致使磨机台时产量不稳定，水泥细度波动大，补球及倒磨筛选次数频繁，严重影响磨机的运转率。为了降低研磨体消耗，提高企业经济效益，保定地区水泥厂于1988年3月至5月在φ2.2×6.5米闭路水泥磨机第一仓，应用本地区生产的高铬钒钛铸铁球进行了整仓耐磨试验。经连续运转1758小时，生产火山灰硅酸盐水泥2.26万吨，平均每吨水泥耗球30.23克，其耐磨度为普通锻钢球的16.5倍。降低了生产成本，提高了企业经济效益。介绍如下：
1 高铬钒钛铸铁球化学成分及机械性能
高铬钒钛铸铁球化学成分及机械性能如表1和表2。
表1 化学成分
|
研磨材料 |
化 学 成 分(%) | |||||||
|
C |
Si |
Mn |
Cr |
P |
S |
V |
Ti | |
|
高铬钒钛铸铁球 |
2.2～3.2 |
<1.3 |
0.4～0.6 |
11～16 |
<0.1 |
<0.05 |
微量 |
微量 |
表2 机械性能
|
研磨材料 |
抗弯强度σw(MPa) |
冲击韧性αk(J/cm2) |
硬度HRC |
|
高铬钒钛铸铁球 |
≥600 |
≥4 |
50～60 |
2 生产应用试验条件
1.设备概况
磨机规格：φ2.2×6.5米闭路；
有效直径：2.10米；
有效长度：一仓2.75米，二仓3.40米；
有效容积：21.4米3；
磨机转速：24转/分；
电机功率：380千瓦；
传动方式：边缘传动；
衬板：高铬衬板；
选粉机：φ3.5米离心式。
2.入磨物料参数
入磨物料参数见表3。
表3
|
物料名称 |
配比(%) |
水分 (%) |
平均粒度(mm) |
标号 |
|
熟 料 |
60～70 |
<0.5 |
<25 |
525 |
|
石 膏 |
5 |
5 |
<25 |
－ |
|
引燃煤矸石 |
30～40 |
<8 |
<25 |
－ |
3.研磨体级配
研磨体级配见表4。
按表4中级配将高铬钒钛铸铁球装入φ2.2×6.5米水泥磨一仓内，经连续运转一定时间，倒磨清仓称量检测。
表4
|
项 目 |
一 仓 |
二 仓 | ||||
|
球径(mm) |
φ90 |
φ80 |
φ70 |
φ60 |
φ50 |
φ20×25～φ30×35 |
|
重量(kg) |
1512 |
5020 |
5030 |
2018 |
508 |
17000 |
|
材 质 |
高铬钒钛铸铁球 |
白口铁段 | ||||
|
平均球径(mm) |
73.6 |
－ | ||||
|
装载量(t) |
14.088 |
17.00 | ||||
|
填充率(%) |
32 |
32 | ||||
3 生产应用试验结果
1.高铬钒钛铸铁球几何尺寸及重量变化(见表5)
表5
|
项目 |
φ90 |
φ80 |
φ70 |
φ60 |
φ50 |
备注 | ||
|
几 何 尺 寸 |
X 方 向 |
原尺寸(mm) |
89.90 |
80.00 |
70.30 |
59.90 |
50.04 |
连续 运转 1758 小时 |
|
使用后尺寸(mm) |
88.97 |
78.47 |
68.50 |
59.07 |
48.87 | |||
|
球径减量(mm) |
0.93 |
1.53 |
1.80 |
0.83 |
1.17 | |||
|
Y 方 向 |
原尺寸(mm) |
90.20 |
81.14 |
70.70 |
60.90 |
50.08 | ||
|
使用后尺寸(mm) |
89.03 |
80.07 |
69.67 |
59.23 |
49.7 | |||
|
球径减量(mm) |
1.17 |
1.07 |
1.03 |
1.67 |
1.10 | |||
|
重 量 |
原装重量(kg) |
1512 |
5020 |
5030 |
2018 |
508 | ||
|
清仓后重量(kg) |
1450 |
4815 |
4828 |
1937 |
487 | |||
|
磨耗量(kg) |
62 |
205 |
202 |
81 |
21 | |||
注：球径几何尺寸的测量，是将各规格球按级配表分别称量堆放，然后
分别在各规格球堆中任意取10个球，测量其几何尺寸，取平均值，X方向
指分型面方向，Y方向指垂直分型面方向。
2.清仓检测试验结果(一仓)
清仓检测试验结果详见表6。
表6
|
累积粉磨时间(h) |
水泥生产总量(t) |
水泥 细度(%) |
磨机 产量(t/h) |
装球 总量 (kg) |
球总 耗量 (kg) |
碎裂球总量 (kg) |
破碎率 (%) |
单位产品耗球(g/t水泥) |
粉磨 总电耗 (kwh) |
单位产品电耗 (kwh/t水泥) |
|
1758 |
22643 |
4 |
12.89 |
14088 |
571 |
113.4 |
0.8 |
30.23 |
668040 |
29.5 |
4 经济效益分析
使用普通锻钢球和使用高铬钒钛铸铁球的各项指标对比详见表7。
通过表7所列数据，分析如下：
表7
|
研磨材料 |
磨机产量(t/h) |
球 耗 (g/t水泥) |
电 耗 (kWh/t水泥) |
价 格 (元/t球) |
研磨材料费用(元/t水泥) |
|
高铬钒钛铸铁球 |
12.89 |
30.23 |
29.5 |
4000 |
0.12 |
|
普通锻钢球 |
11.85 |
500.00 |
32.1 |
1300 |
0.65 |
1.提高了水泥磨机产量
使用高铬钒钛铸铁球(一仓)和使用普通锻钢球相比较，水泥磨机台时产量提高1.04吨。全年平均运转率为72%，每年运转6220小时，全年可增产水泥6468.8吨，每吨水泥获利税按20元计算，年增利税12.94万元。
2.降低了电耗
使用高铬钒钛铸铁球(一仓)和使用普通锻钢球相比较，水泥电耗下降了2.6度/吨水泥。该厂年产水泥13万吨，每年可节电33.8万度，全年可节约电费10.14万元。
3.降低了球耗
使用高铬钒钛铸铁球(一仓)和使用普通锻钢球相比较，水泥球耗下降了469.77克/吨水泥。该厂年产水泥13万吨，年节约钢材61吨。由于球耗低，水泥研磨材料费用降低0.53元/吨水泥。全年可节约研磨材料费用6.89万元。
4.减少了倒磨清仓次数，提高了磨机运转率
该厂使用普通锻钢球时，平均每月倒磨筛选一次。使用高铬钒钛铸铁球后，倒磨清仓周期由原来每月一次，减到每季一次，减少了开停机次数。年倒磨清仓次数减少8次，每次停机16小时，年磨机运转时间增加128小时，台时产量按13吨计算，该厂2台水泥磨，年增产水泥3328吨，年增利税6.65万元。
综上所述，该厂水泥磨机全部使用高铬钒钛铸铁球，与原来使用的普通锻钢球比较，全年可增加收益总计36.62万元。
5 结论
从表面上看，高铬钒钛铸铁球价格比较高，是普通锻钢球价格的3.08倍，而前者的耐磨度为后者的16.5倍。虽然一次性投资大，但总的经济效益较好，完全有必要在水泥行业中推广应用。
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