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解决陶瓷球应用两大难题之我见

类别:技术交流     日期:2016/8/24       来源:     点击:2286          打印    关闭

    

“破球”和“减产”是陶瓷球在通用硅酸盐水泥应用中最常见的两大难题。尽管陶瓷球容重轻、运行节电、磨内发热少、磨温低,有利于提高粉磨效率和水泥产品对混凝土外加剂的适应性,备受许多水泥企业集团青睐,但这两大难题又使许多有心人望而却步、心有余悸,成为陶瓷球推广应用中的潜在障碍。“减少陶瓷球的破损,是推广陶瓷球的必备前提;遏制球磨机减产,是水泥企业的必然要求。”当前,急需大家齐心协力、规范市场,推进供给侧结构性改革,为水泥企业用好陶瓷球、实现节能降耗,献计献策。

1.降低陶瓷球“破损率”的途径

根据一年来陶瓷球应用技术研发工作的体会,简介如下:

1)配料方案中添加“增韧”元素:陶瓷球属无机非金属材料,当它的硬度、耐磨性达到一定程度后,韧性不足的弱点就显现无疑了。球磨机内部的衬板和构件,目前都是铸钢材质,其研磨体和粉磨物料的运动状态,也是在滚动、滑动、冲击、碰撞等错综复杂、变换交替的环境下进行着。因此,陶瓷球在粉磨物料的同时,本身也受到了不同形式、不同方向、不同大小的反作用力。此时,除耐磨、抗蚀之外,抗冲击的韧性,就显得十分重要。而专门针对干法水泥粉磨而开发的陶瓷球产品,必须加入微量元素(如氧化锆等)改性增韧,才能保证它不仅强度高,而且还具备较好的韧性。

2)优选成型方法:陶瓷球成型方法常见压制球和滚制球两种。由于工艺过程的差异,导致成型、焙烧后的球石内部晶体结构不同,密实程度和抗冲击的能力也不一样。通过多次、反复地破坏性试验,我们发现:在研磨水泥物料的过程中,相同材质、相同规格的陶瓷球,压制球破损率低于滚制球。

3)陶瓷球不宜用在球磨机的冲击粉碎仓:在水泥粉磨过程中,当入磨物料粒度≥5mm时,球磨机的第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;此时,研磨体不仅受到强大的反作用力,而且也难免碰撞到磨内密布的铸钢衬板、隔仓板及其他构件上;所以,这样的工况,不适合韧性有限的陶瓷球工作,否则会出现较高的破损率。

4)空仓装磨时,先加料、后加球:我国水泥行业已经强制性地淘汰了Φ3米以下的球磨机,各企业在研磨体装磨时,都采用电动葫芦吊装卸球,此时的落差都在3米以上,陶瓷球卸落到铸钢衬板上,会使球体内部产生不同程度的微裂纹,影响陶瓷球的使用寿命。所以,空仓装磨时应先加进23吨物料(或散装水泥),以缓解冲撞力、保护陶瓷球。

2.解决粉磨系统台时产量降低的途径

在水泥企业,许多人都错误地认为:“陶瓷球应用没什么技术,不就是把球磨机尾仓的钢锻倒出来换上陶瓷球吗?”实际上,这么做的后果,就是只能把粉磨系统的台时产量一降再降。原因很简单,不降低产量,出磨物料中合格的水泥成品含量太少,要保证水泥产品质量(细度、比表面积)达到内控指标,就得降低产量。好多在水泥粉磨车间工作十几年或几十年的员工,开始都不相信这个现实,按使用钢球、钢锻的经验对待陶瓷球的应用,球磨机台时产量一下子就降了20%30%,再多加陶瓷球,问题也得不到解决。只有此时,各位才不得不承认:应用陶瓷球,既要粉磨系统节电,又不能降低水泥的产、质量,同志还需努力!而这也正是陶瓷球应用技术的科技含量所在。

陶瓷球的硬度、耐磨性能,都不亚于钢球。我们通过多次小磨试验,都证实了这一点:在相同规格、相同装载量、相同粉磨时间的条件下,陶瓷球与钢球粉磨水泥的产、质量,基本持平。为什么进了大磨,差异就显现出来了呢?究其原因,主要有以下两点:

1)陶瓷球容重为2.2t/m3,而钢球容重为4.5t/m3,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。然而,球磨机磨内填充率的限值要求是,必须小于50%。所以,容重轻,是陶瓷球节电的本钱,同时又是“不可超限”的弊端。

2)干法粉磨水泥的球磨机,是磨头加料、磨尾出料的连续性工作设备。物料从进口到出口,一般在磨内停留时间只有1820分钟,大型球磨机的尾仓长度为89米,物料最长的停留时间都在1015分钟之内。陶瓷球受填充率所限,装载量无法增加,粉磨时间又不可能延长,要想把物料磨细、符合企业内控指标要求,这就是难题。即,陶瓷球的研磨能力与钢球、钢锻不在一个数量级上。换句话说,陶瓷球不能与钢球、钢锻在同一起跑线上比赛,必须要向前仓的钢球、甚至延伸到磨前的预粉碎(辊压机)系统借力,让进入尾仓的物料比装钢球、钢锻时更细,没有前面的帮助,它在尾仓必然“掉链子”。应用陶瓷球之前,如果这两点没看清、没想通,球磨机“减产”,那就在意料之中了。

在陶瓷球应用之前,我们一定要打开磨门,进入球磨机内,测量一下各仓研磨体的实际填充率(计算实际装载量),做到心中有数。经过多次大磨试验,在入磨粒度≤5mm的水泥粉磨系统,我们摸索出一套简单的解决办法——空高操作法。即,在使用陶瓷球的前一仓(钢球仓)内补球,直至仓内的高径比H/Di(研磨体表面的空间高度H与有效内径Di之比)达到适宜的目标范围:0.55(上限)~0.60(下限)。它所对应的填充率上限约为43%,下限约为37%;过低无力,过高无益。这样之后,只要尾仓陶瓷球的装载量达到原来尾仓钢锻(或小钢球)装载量的60%70%,预期目标就会实现,水泥粉磨系统的台时产量就不会降低或仅仅略有降低(≤5%原产量)。

有些水泥企业反映,他们的球磨机钢球填充率超过30%后,球加不进去。那怎么办呢?原因在于:部分国产球磨机和大型的滑履磨的设计参数中,都是以金属研磨体(钢球、钢锻)为参照物,一仓装载量要服从冲击粉碎的需要,填充率一般都不超过30%,否则钢球形不成抛落状态,冲击力达不到工艺要求。因此,没有考虑今后填充率提高的需要,磨头进料口设计尺寸偏大。如果是这样的磨机,那么就应该在使用陶瓷球之前,对进料口适当进行改造,增加一段进料螺旋,缩小进料口尺寸,就可以加进钢球了。

对水泥企业来说,目前陶瓷球应用技术闯出了一条水泥粉磨节能的新途径。在创新驱动的新形势下,遇到一点小波折,也是难免的。只要我们精心操作、认真总结,一定能在最短的时间内,把这项经济实惠的技术学会、弄懂、掌握好,为企业节支降耗贡献力量。