如何解決陶瓷球應(yīng)用的兩大難題

  “破球”和“減產(chǎn)”是陶瓷球在通用硅酸鹽水泥應(yīng)用中最常見的兩大難題。盡管陶瓷球容重輕、運行節(jié)電、磨內(nèi)發(fā)熱少、磨溫低，有利于提高粉磨效率和水泥產(chǎn)品對混凝土外加劑的適應(yīng)性，倍受許多水泥企業(yè)集團(tuán)青睞；但這兩大難題，又使許多有心人望而止步、心有余悸，成為陶瓷球推廣應(yīng)用中的潛在障礙?！皽p少陶瓷球的破損，是推廣陶瓷球的必備前提；遏制球磨機減產(chǎn)，是水泥企業(yè)的必然要求”；當(dāng)前急需大家齊心協(xié)力，規(guī)范市場，推進(jìn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，為水泥企業(yè)用好陶瓷球，實現(xiàn)節(jié)能降耗，獻(xiàn)計獻(xiàn)策。

  1.降低陶瓷球“破損率”的途徑

  根據(jù)一年來“陶瓷球應(yīng)用技術(shù)”研發(fā)工作的體會，簡介如下：

  （1）配料方案中添加“增韌”元素：陶瓷球?qū)贌o機非金屬材料，當(dāng)它的硬度、耐磨性達(dá)到一定程度后，韌性不足的弱點就顯現(xiàn)無疑了。球磨機內(nèi)部的襯板和構(gòu)件，目前都是鑄鋼材質(zhì)；球磨機內(nèi)部研磨體和粉磨物料的運動狀態(tài)，也是在滾動、滑動、沖擊、碰撞等錯綜復(fù)雜、變換交替地進(jìn)行著；因此，陶瓷球在粉磨物料的同時，本身也受到了不同形式、不同方向、不同大小的反作用力。此時除耐磨、抗蝕之外，抗沖擊的韌性，就顯得十分重要。專門針對干法水泥粉磨而開發(fā)的陶瓷球產(chǎn)品，必須加入微量元素（如：氧化鋯等）改性增韌，才能保證它不僅強度高，而且還具備較好的韌性。

  （2）優(yōu)選成型方法：陶瓷球成型方法常見壓制球和滾制球兩種。由于工藝過程的差異，導(dǎo)致成型、焙燒后的球石內(nèi)部晶體結(jié)構(gòu)不同，密實程度和抗沖擊的能力也不一樣，通過多次、反復(fù)的破壞性試驗，我們發(fā)現(xiàn)：在研磨水泥物料的過程中，相同材質(zhì)、相同規(guī)格的陶瓷球，壓制球破損率低于滾制球。

  （3）陶瓷球不宜用在球磨機的沖擊粉碎倉：在水泥粉磨過程中，當(dāng)入磨物料粒度≥5mm時，球磨機的第一倉，需要研磨體處于拋落狀態(tài)，以沖擊粉碎作用為主、將大塊物料粉碎成細(xì)顆粒；此時，研磨體不僅受到強大的“反作用力”，而且也難免碰撞到磨內(nèi)密布的鑄鋼襯板、隔倉板及其它構(gòu)件上；所以，這樣的工況，不適合韌性有限的陶瓷球工作；否則，會出現(xiàn)較高的破損率。

  （4）空倉裝磨時，先加料、后加球：我國水泥行業(yè)已經(jīng)強制性地淘汰了φ3米以下的球磨機；各企業(yè)在研磨體裝磨時，都采用電動葫蘆吊裝卸球，此時的落差都在3米以上，陶瓷球卸落到鑄鋼襯板上，會使球體內(nèi)部產(chǎn)生不同程度的微裂紋，影響陶瓷球的使用壽命。所以，空倉裝磨時應(yīng)先加進(jìn)2～3噸物料（或散裝水泥），緩解沖撞力，保護(hù)陶瓷球。

  2.解決粉磨系統(tǒng)臺時產(chǎn)量降低的途徑

  在水泥企業(yè)，許多人都錯誤的認(rèn)為：“陶瓷球應(yīng)用沒什么技術(shù)，不就是把球磨機尾倉的鋼鍛倒出來、換上陶瓷球嗎？”實際上，這么做的后果，就只能把粉磨系統(tǒng)的臺時產(chǎn)量一降再降。原因很簡單，不降低產(chǎn)量，出磨物料中合格的水泥成品含量太少，要保證水泥產(chǎn)品質(zhì)量（細(xì)度、比表面積）達(dá)到內(nèi)控指標(biāo)，就得降低產(chǎn)量。好多在水泥粉磨車間工作十幾年或幾十年的員工，開始都不相信這個現(xiàn)實，按使用鋼球、鋼鍛的“經(jīng)驗”，對待陶瓷球的應(yīng)用，球磨機臺時產(chǎn)量一下子就降了20%～30%；再多加陶瓷球，問題也得不到解決。只有此時，各位才不得不承認(rèn)：“應(yīng)用陶瓷球，既要粉磨系統(tǒng)節(jié)電、又不能降低水泥的產(chǎn)、質(zhì)量，同志還需努力！”這正是陶瓷球應(yīng)用技術(shù)的科技含量所在。

  陶瓷球的硬度、耐磨性能，都不亞于鋼球，我們通過多次小磨試驗，都證實了這一點：“在相同規(guī)格、相同裝載量、相同粉磨時間”的條件下，陶瓷球與鋼球粉磨水泥的產(chǎn)、質(zhì)量，基本持平。為什么進(jìn)了大磨，差異就顯現(xiàn)出來呢？究其原因主要有兩點：

  （1）陶瓷球容重為2.2t/m³,而鋼球容重為4.5t/m³；在球磨機同一倉位內(nèi)，陶瓷球一般做不到與鋼球、鋼鍛有“相同裝載量”；如果裝載量相同，陶瓷球的體積（或填充率）就得是鋼球、鋼鍛的2倍。然而，球磨機磨內(nèi)填充率的限值：必須小于50%；所以，容重輕，是陶瓷球節(jié)電的“本錢”，同時又是“不可超限”的弊端。

  （2）干法粉磨水泥的球磨機，是磨頭加料、磨尾出料的連續(xù)性工作設(shè)備；物料從進(jìn)口到出口，一般在磨內(nèi)停留時間只有18～20分鐘；大型球磨機的尾倉長度為8～9米，物料最長的停留時間都在10～15分鐘之內(nèi)；陶瓷球受填充率所限、裝載量無法增加，粉磨時間又不可能延長，要想把物料磨細(xì)、符合企業(yè)內(nèi)控指標(biāo)要求，這就是難題：陶瓷球的研磨能力與鋼球、鋼鍛不在一個數(shù)量級上；換句話說，陶瓷球不能與鋼球、鋼鍛在“同一起跑線上”比賽，必須要向前倉的鋼球、甚至延伸到磨前的預(yù)粉碎（輥壓機）系統(tǒng)“借力”，讓進(jìn)入尾倉的物料比裝鋼球、鋼鍛時更細(xì)；沒有前面的幫助，它在尾倉必然“掉鏈子”。應(yīng)用陶瓷球之前，如果這兩點沒看清、沒想通，球磨機“減產(chǎn)”，那就在意料之中。

  在陶瓷球應(yīng)用之前，我們一定要打開磨門，進(jìn)入球磨機內(nèi)，測量一下各倉研磨體的實際填充率（計算實際裝載量），做到心中有數(shù)；經(jīng)過多次大磨試驗，在入磨粒度≤5mm的水泥粉磨系統(tǒng)，我們摸索出一套簡單的解決辦法：“空高操作法”；即：在使用陶瓷球的前一倉（鋼球倉）內(nèi)、按平均球徑基本不變的原則補球，直至倉內(nèi)的高徑比H/Di（研磨體表面的空間高度H與有效內(nèi)徑Di之比）達(dá)到適宜的目標(biāo)范圍：0.55（上限）～0.60（下限），它所對應(yīng)的填充率上限約為43%，下限約為37%；過低無力，過高無益。這樣之后，只要尾倉陶瓷球的裝載量，達(dá)到原來尾倉鋼鍛（或小鋼球）裝載量的60%～70%，預(yù)期目標(biāo)就會實現(xiàn)，水泥粉磨系統(tǒng)的臺時產(chǎn)量就不會降低或僅僅略有降低（≤5%原產(chǎn)量）。

  有些水泥企業(yè)反映，他們的球磨機鋼球填充率超過30%后，球加不進(jìn)去。那怎么辦呢？原因在于：部分國產(chǎn)球磨機和大型的滑履磨的設(shè)計參數(shù)中，都是以金屬研磨體（鋼球、鋼鍛）為參照物，一倉裝載量要服從沖擊粉碎的需要，填充率一般都不超過30%，否則，鋼球形不成拋落狀態(tài)，沖擊力達(dá)不到工藝要求。因此，沒有考慮今后填充率提高的需要，磨頭進(jìn)料口設(shè)計尺寸偏大。如果是這樣的磨機，那么就應(yīng)該在使用陶瓷球之前，對進(jìn)料口適當(dāng)進(jìn)行改造，增加一段進(jìn)料螺旋、縮小進(jìn)料口尺寸，就可以加進(jìn)鋼球了。

  對水泥企業(yè)來說，目前陶瓷球應(yīng)用技術(shù)闖出了一條水泥粉磨節(jié)能的新途徑；在創(chuàng)新驅(qū)動的新形勢下，遇到一點小波折，也是難免的。只要我們精心操作、認(rèn)真總結(jié)，一定能在最短的時間內(nèi)，把這項經(jīng)濟(jì)實惠的技術(shù)學(xué)會、弄懂、掌握好，為企業(yè)節(jié)支降耗、增光添彩。

  9月22-23日，中國水泥網(wǎng)將在安徽蕪湖主辦2016第四屆中國水泥節(jié)能環(huán)保技術(shù)交流大會，邀請國家相關(guān)部門領(lǐng)導(dǎo)、知名專家，水泥企業(yè)，科研院所，水泥服務(wù)商，就當(dāng)前節(jié)能環(huán)保行業(yè)的政策走向、技術(shù)發(fā)展、裝備研發(fā)、應(yīng)用問題等多方面進(jìn)行深入的探討，會議也將針對陶瓷球的應(yīng)用案例、經(jīng)驗教訓(xùn)等問題展開分析解讀，歡迎廣大水泥企業(yè)參會交流。

  會議還將參觀銅陵海螺水泥窯協(xié)同處置城市生活垃圾（CKK）系統(tǒng)及萬噸水泥示范線。