新型陶瓷研磨体在Φ3.8×13m水泥粉磨系统的应用

  众所周知，当前球磨机粉磨仍然是水泥粉磨的主要方式。水泥球磨机粉磨中的电耗和钢球钢锻等金属研磨体的磨损，占据着水泥粉磨成本的重要部分。近年来，一种优质耐磨的新型氧化铝陶瓷研磨体顺势而生，这种新型研磨体的推出在业界也成为热门话题，改变了长期以来水泥球磨机研磨体完全依靠金属研磨材料的现状。笔者经过3年多的跟踪和磨机调试，践行了水泥粉磨能耗明显降低、减少重金属污染的节能环保目的。

  陶瓷研磨体简介

  新型氧化铝陶瓷研磨体目前通常指的是氧化铝含量约为92%的高温陶瓷烧结体，有球形（研磨球）和柱形（研磨锻）以及球柱结合的胶囊型。这种氧化铝陶瓷烧结体具有耐高温、高硬度、耐磨损、耐腐蚀、低膨胀系数、高导热性、质量轻、脆性大等特性。其密度为3.6～3.8g/cm，莫氏硬度9级，洛氏硬度（HRA85-90）， 耐磨损性能均大大优于传统钢球。作为研磨介质，其高硬度、高耐磨性是应有属性；质量轻是节能的前提，又是研磨效率相对偏低的原因；脆性大则是其突出的缺点，即破损率大。

  陶瓷研磨体的正确选用

  作为生产厂家，要实实在在地在研发上下功夫，做到用过硬的产品质量来说话，实事求是，诚信经营，不要拿概念来炒作，不可以夸大使用效果，不要拿不同生产厂家、不同质量的研磨体来装填客户的水泥磨机。通过多次、反复的破坏性试验，笔者发现：在研磨水泥物料的过程中，相同材质、相同规格的陶瓷研磨体，压制成型破损率低于滚制研磨体。

  1.更换陶瓷研磨体前的考察和论证

  不要见磨就装，形成你装我也装、一哄而上的乱局。否则，会造成使用时破碎率很高的后果，无法达到水泥粉磨生产要求，给生产企业带来产量损失，产生负面影响，致使水泥企业对陶瓷研磨体的使用效果产生质疑。

  任何一种产品都有其适应范围和要求，不是所有的水泥磨机都能更换陶瓷研磨体。有的磨机直接更换就行，有的磨机要经过系统改造才能更换，有的就直接是不能更换。要有熟知水泥生产工艺的专业的工程技术人员，对生产工艺和粉磨技术参数有详细的了解和分析，做到心中有数，有的放矢。只有根据用户实际磨机工况综合优化，合理技改与调整，方能达到对磨机台时的影响较小，甚至没有影响的理想效果。

  2.磨机内部结构和生产工艺调整

  要用好陶瓷研磨体还需要双方相互沟通和理解。使用陶瓷研磨体后，磨机工况随之发生改变，所以从磨机运行参数上要完全改变原来的操作模式，且整个调整过程是逐步进行的，有一个调整周期，不能太心急，不可一蹴而就。

  目前，大型水泥球磨机进料口都采用了溜管加料方式。但往往由于磨机进料落差大，在中心通风的共同作用下（风速20～25米/秒），使一仓进料端形成一个0.5～1m的“空料区”，球多料少，研磨体冲击衬板和相互碰撞的机率增多，做无用功，且加快了研磨体自身的消耗。改造后采用螺旋进料方式，物料被强制推进磨内，就不会出现这样的“空料区”了。

  要做好对水泥球磨机情况的考察工作，对原材料易磨性、粉磨主辅机设备、工艺流程、中控室运行参数、成品品质指标进行详尽了解与掌握；要对磨机系统运行参数进行标定，包括台时产量、辊压机运行、入磨物料粒度、磨内物料流速、风速、进出口负压、选粉机选粉效率和循环负荷率；要对磨机填充率、最大球径和平均球径进行详细测量；要对磨机衬板、隔仓板和出料篦板的形式进行统计整理。通过以上工作，来确认磨机系统是否适合使用新型氧化铝陶瓷研磨体，不适合的磨机不要勉强试用。当然，大多数磨机是适应的。之后，根据物料筛余曲线变化数据进行研磨体级配，确认研磨体填充率和各级球径的级配。目前，新型陶瓷研磨体主要适用于磨机尾仓，要做好和前仓级配的匹配。

  采用辊压机等磨前预粉碎设备的入磨物料粒度通常＜3mm，甚至＜1mm。由于入磨物料粒度减小，球磨机磨内研磨体的平均球径必然要随之减小。一般来说，一仓最大球的球径不要超过Φ50mm，合理的级配是让进入尾仓的颗粒能够被新型研磨体充分研磨。而且，应根据磨机的入磨颗粒粒度适时调整隔仓板位置，增大细磨仓长度。经验证明，尾仓陶瓷研磨体应该较金属研磨体填充率提高3%～6%，最大球径大一规格，装载量是原来金属研磨体的60%左右，要使更换后的研磨体的总表面积不能低于金属研磨体，以保证足够的研磨性能。加入新型陶瓷研磨体前，在仓内铺撒一部分水泥或者矿粉，作为一种开机缓冲。

  水泥球磨机正常运行后，要密切关注各系统参数的变化。主机电流、磨机进出料口等处负压、出磨气体温度等参数会出现较大幅度的变化，应根据磨况变化及时进行调整。粉磨设备的工艺参数应与之前相适应或者接近，确保磨机系统安全运行。同时，岗位操作工尽快适应新的粉磨工况，在稳定水泥粉磨系统产、质量的前提下，节电降耗。因新型研磨体非金属组织结构特性，更换研磨体后静电吸附减少或者消失，磨内物料流速往往会加快甚至失控。由于物料在磨内没有足够停留时间，物料得不到充分研磨，如果解决不好，会导致选粉机循环负荷加大，磨内物料急剧增加，料球比失调，出磨提升机电流上升，出磨成品率和成品提升机电流下降，反复恶性循环，使磨机系统无法正常运行，影响生产。

  现场调试时，允许出现磨内物料流速有所变化、选粉机循环负荷稍高、台时产量波动的情况出现，只要能够稳定磨机各参数和台时产量，成品质量指标达到控制要求，就可以逐步调整和调试。经过磨机系统调整后仍然有不可控制的情况，要与工厂设备管理人员进行交流沟通，对磨内活化衬板、隔仓篦板、出料篦板进行改造，分析出现问题的原因，拿出切实可行的改造方案，以适应磨况变化。

  案例分析

  四川省大型水泥生产集团XCC二厂，现有日产2800吨新型干法生产线，配置Φ3.8×13m双闭路磨机两台，主电机功率2800kW，研磨体设计装载量187t ，主减速机JS140-A，磨机工作转速n=16.6r/m，粉磨PO42.5水泥台时产量130t。

  因为陶瓷研磨体质量相对较轻，研磨能力有限，改造后为了加强球磨机一仓做功，在原来级配基础上补加了3吨钢球，增加了一仓破碎能力，而二仓陶瓷研磨体的装载量比钢球明显减少了44吨。

  开机运行后，为了防止二仓物料流速加快，采取了稳定辊压机稳流仓、磨内低风速操作的方法，磨机运行平稳，出磨筛余和比表面积达到更换前的质量要求，达到了预期的目标。同时，根据出磨物料筛余变化，及时调整O-Sepa选粉机主轴转速和用风量，提高了选粉效率。

  从磨机运行参数可以看出，更换陶瓷研磨体后水泥球磨机主机电流下降明显，下降43A，降幅在23%，磨机功率由原来的2620kW下降为2000kW，单位产品电耗降低20%以上。同时，水泥的颗粒分布更加合理，导致水泥快速水化小于3μm的颗粒减少1%，对水泥性能影响较大的3～32μm颗粒增加1%，对水泥后期强度的增进有一定贡献。虽然磨机台时产量受到一定影响，但是降产幅度能控制在5%以内。案例结果表明：

  1.陶瓷研磨体质量相对金属研磨体较轻，水泥球磨机实际装载量是金属研磨体质量的60%左右，填充率要比金属研磨体高出5%~10%。

  2.伴随着球磨机尾仓装载量的降低，主机电流下降明显，一般在20%以上，吨水泥系统节电3～6kWh，经济效益明显。

  3.使用陶瓷研磨体粉磨的水泥性能有所改善，3～32μm颗粒增加1%。