新型陶瓷研磨體在Φ3.8×13m水泥粉磨系統(tǒng)的應(yīng)用

  眾所周知，當(dāng)前球磨機(jī)粉磨仍然是水泥粉磨的主要方式。水泥球磨機(jī)粉磨中的電耗和鋼球鋼鍛等金屬研磨體的磨損，占據(jù)著水泥粉磨成本的重要部分。近年來(lái)，一種優(yōu)質(zhì)耐磨的新型氧化鋁陶瓷研磨體順勢(shì)而生，這種新型研磨體的推出在業(yè)界也成為熱門(mén)話(huà)題，改變了長(zhǎng)期以來(lái)水泥球磨機(jī)研磨體完全依靠金屬研磨材料的現(xiàn)狀。筆者經(jīng)過(guò)3年多的跟蹤和磨機(jī)調(diào)試，踐行了水泥粉磨能耗明顯降低、減少重金屬污染的節(jié)能環(huán)保目的。

  陶瓷研磨體簡(jiǎn)介

  新型氧化鋁陶瓷研磨體目前通常指的是氧化鋁含量約為92%的高溫陶瓷燒結(jié)體，有球形（研磨球）和柱形（研磨鍛）以及球柱結(jié)合的膠囊型。這種氧化鋁陶瓷燒結(jié)體具有耐高溫、高硬度、耐磨損、耐腐蝕、低膨脹系數(shù)、高導(dǎo)熱性、質(zhì)量輕、脆性大等特性。其密度為3.6～3.8g/cm，莫氏硬度9級(jí)，洛氏硬度（HRA85-90）， 耐磨損性能均大大優(yōu)于傳統(tǒng)鋼球。作為研磨介質(zhì)，其高硬度、高耐磨性是應(yīng)有屬性；質(zhì)量輕是節(jié)能的前提，又是研磨效率相對(duì)偏低的原因；脆性大則是其突出的缺點(diǎn)，即破損率大。

  陶瓷研磨體的正確選用

  作為生產(chǎn)廠(chǎng)家，要實(shí)實(shí)在在地在研發(fā)上下功夫，做到用過(guò)硬的產(chǎn)品質(zhì)量來(lái)說(shuō)話(huà)，實(shí)事求是，誠(chéng)信經(jīng)營(yíng)，不要拿概念來(lái)炒作，不可以夸大使用效果，不要拿不同生產(chǎn)廠(chǎng)家、不同質(zhì)量的研磨體來(lái)裝填客戶(hù)的水泥磨機(jī)。通過(guò)多次、反復(fù)的破壞性試驗(yàn)，筆者發(fā)現(xiàn)：在研磨水泥物料的過(guò)程中，相同材質(zhì)、相同規(guī)格的陶瓷研磨體，壓制成型破損率低于滾制研磨體。

  1.更換陶瓷研磨體前的考察和論證

  不要見(jiàn)磨就裝，形成你裝我也裝、一哄而上的亂局。否則，會(huì)造成使用時(shí)破碎率很高的后果，無(wú)法達(dá)到水泥粉磨生產(chǎn)要求，給生產(chǎn)企業(yè)帶來(lái)產(chǎn)量損失，產(chǎn)生負(fù)面影響，致使水泥企業(yè)對(duì)陶瓷研磨體的使用效果產(chǎn)生質(zhì)疑。

  任何一種產(chǎn)品都有其適應(yīng)范圍和要求，不是所有的水泥磨機(jī)都能更換陶瓷研磨體。有的磨機(jī)直接更換就行，有的磨機(jī)要經(jīng)過(guò)系統(tǒng)改造才能更換，有的就直接是不能更換。要有熟知水泥生產(chǎn)工藝的專(zhuān)業(yè)的工程技術(shù)人員，對(duì)生產(chǎn)工藝和粉磨技術(shù)參數(shù)有詳細(xì)的了解和分析，做到心中有數(shù)，有的放矢。只有根據(jù)用戶(hù)實(shí)際磨機(jī)工況綜合優(yōu)化，合理技改與調(diào)整，方能達(dá)到對(duì)磨機(jī)臺(tái)時(shí)的影響較小，甚至沒(méi)有影響的理想效果。

  2.磨機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)工藝調(diào)整

  要用好陶瓷研磨體還需要雙方相互溝通和理解。使用陶瓷研磨體后，磨機(jī)工況隨之發(fā)生改變，所以從磨機(jī)運(yùn)行參數(shù)上要完全改變?cè)瓉?lái)的操作模式，且整個(gè)調(diào)整過(guò)程是逐步進(jìn)行的，有一個(gè)調(diào)整周期，不能太心急，不可一蹴而就。

  目前，大型水泥球磨機(jī)進(jìn)料口都采用了溜管加料方式。但往往由于磨機(jī)進(jìn)料落差大，在中心通風(fēng)的共同作用下（風(fēng)速20～25米/秒），使一倉(cāng)進(jìn)料端形成一個(gè)0.5～1m的“空料區(qū)”，球多料少，研磨體沖擊襯板和相互碰撞的機(jī)率增多，做無(wú)用功，且加快了研磨體自身的消耗。改造后采用螺旋進(jìn)料方式，物料被強(qiáng)制推進(jìn)磨內(nèi)，就不會(huì)出現(xiàn)這樣的“空料區(qū)”了。

  要做好對(duì)水泥球磨機(jī)情況的考察工作，對(duì)原材料易磨性、粉磨主輔機(jī)設(shè)備、工藝流程、中控室運(yùn)行參數(shù)、成品品質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行詳盡了解與掌握；要對(duì)磨機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定，包括臺(tái)時(shí)產(chǎn)量、輥壓機(jī)運(yùn)行、入磨物料粒度、磨內(nèi)物料流速、風(fēng)速、進(jìn)出口負(fù)壓、選粉機(jī)選粉效率和循環(huán)負(fù)荷率；要對(duì)磨機(jī)填充率、最大球徑和平均球徑進(jìn)行詳細(xì)測(cè)量；要對(duì)磨機(jī)襯板、隔倉(cāng)板和出料篦板的形式進(jìn)行統(tǒng)計(jì)整理。通過(guò)以上工作，來(lái)確認(rèn)磨機(jī)系統(tǒng)是否適合使用新型氧化鋁陶瓷研磨體，不適合的磨機(jī)不要勉強(qiáng)試用。當(dāng)然，大多數(shù)磨機(jī)是適應(yīng)的。之后，根據(jù)物料篩余曲線(xiàn)變化數(shù)據(jù)進(jìn)行研磨體級(jí)配，確認(rèn)研磨體填充率和各級(jí)球徑的級(jí)配。目前，新型陶瓷研磨體主要適用于磨機(jī)尾倉(cāng)，要做好和前倉(cāng)級(jí)配的匹配。

  采用輥壓機(jī)等磨前預(yù)粉碎設(shè)備的入磨物料粒度通常＜3mm，甚至＜1mm。由于入磨物料粒度減小，球磨機(jī)磨內(nèi)研磨體的平均球徑必然要隨之減小。一般來(lái)說(shuō)，一倉(cāng)最大球的球徑不要超過(guò)Φ50mm，合理的級(jí)配是讓進(jìn)入尾倉(cāng)的顆粒能夠被新型研磨體充分研磨。而且，應(yīng)根據(jù)磨機(jī)的入磨顆粒粒度適時(shí)調(diào)整隔倉(cāng)板位置，增大細(xì)磨倉(cāng)長(zhǎng)度。經(jīng)驗(yàn)證明，尾倉(cāng)陶瓷研磨體應(yīng)該較金屬研磨體填充率提高3%～6%，最大球徑大一規(guī)格，裝載量是原來(lái)金屬研磨體的60%左右，要使更換后的研磨體的總表面積不能低于金屬研磨體，以保證足夠的研磨性能。加入新型陶瓷研磨體前，在倉(cāng)內(nèi)鋪撒一部分水泥或者礦粉，作為一種開(kāi)機(jī)緩沖。

  水泥球磨機(jī)正常運(yùn)行后，要密切關(guān)注各系統(tǒng)參數(shù)的變化。主機(jī)電流、磨機(jī)進(jìn)出料口等處負(fù)壓、出磨氣體溫度等參數(shù)會(huì)出現(xiàn)較大幅度的變化，應(yīng)根據(jù)磨況變化及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。粉磨設(shè)備的工藝參數(shù)應(yīng)與之前相適應(yīng)或者接近，確保磨機(jī)系統(tǒng)安全運(yùn)行。同時(shí)，崗位操作工盡快適應(yīng)新的粉磨工況，在穩(wěn)定水泥粉磨系統(tǒng)產(chǎn)、質(zhì)量的前提下，節(jié)電降耗。因新型研磨體非金屬組織結(jié)構(gòu)特性，更換研磨體后靜電吸附減少或者消失，磨內(nèi)物料流速往往會(huì)加快甚至失控。由于物料在磨內(nèi)沒(méi)有足夠停留時(shí)間，物料得不到充分研磨，如果解決不好，會(huì)導(dǎo)致選粉機(jī)循環(huán)負(fù)荷加大，磨內(nèi)物料急劇增加，料球比失調(diào)，出磨提升機(jī)電流上升，出磨成品率和成品提升機(jī)電流下降，反復(fù)惡性循環(huán)，使磨機(jī)系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行，影響生產(chǎn)。

  現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)，允許出現(xiàn)磨內(nèi)物料流速有所變化、選粉機(jī)循環(huán)負(fù)荷稍高、臺(tái)時(shí)產(chǎn)量波動(dòng)的情況出現(xiàn)，只要能夠穩(wěn)定磨機(jī)各參數(shù)和臺(tái)時(shí)產(chǎn)量，成品質(zhì)量指標(biāo)達(dá)到控制要求，就可以逐步調(diào)整和調(diào)試。經(jīng)過(guò)磨機(jī)系統(tǒng)調(diào)整后仍然有不可控制的情況，要與工廠(chǎng)設(shè)備管理人員進(jìn)行交流溝通，對(duì)磨內(nèi)活化襯板、隔倉(cāng)篦板、出料篦板進(jìn)行改造，分析出現(xiàn)問(wèn)題的原因，拿出切實(shí)可行的改造方案，以適應(yīng)磨況變化。

  案例分析

  四川省大型水泥生產(chǎn)集團(tuán)XCC二廠(chǎng)，現(xiàn)有日產(chǎn)2800噸新型干法生產(chǎn)線(xiàn)，配置Φ3.8×13m雙閉路磨機(jī)兩臺(tái)，主電機(jī)功率2800kW，研磨體設(shè)計(jì)裝載量187t ，主減速機(jī)JS140-A，磨機(jī)工作轉(zhuǎn)速n=16.6r/m，粉磨PO42.5水泥臺(tái)時(shí)產(chǎn)量130t。

  因?yàn)樘沾裳心ンw質(zhì)量相對(duì)較輕，研磨能力有限，改造后為了加強(qiáng)球磨機(jī)一倉(cāng)做功，在原來(lái)級(jí)配基礎(chǔ)上補(bǔ)加了3噸鋼球，增加了一倉(cāng)破碎能力，而二倉(cāng)陶瓷研磨體的裝載量比鋼球明顯減少了44噸。

  開(kāi)機(jī)運(yùn)行后，為了防止二倉(cāng)物料流速加快，采取了穩(wěn)定輥壓機(jī)穩(wěn)流倉(cāng)、磨內(nèi)低風(fēng)速操作的方法，磨機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)，出磨篩余和比表面積達(dá)到更換前的質(zhì)量要求，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)。同時(shí)，根據(jù)出磨物料篩余變化，及時(shí)調(diào)整O-Sepa選粉機(jī)主軸轉(zhuǎn)速和用風(fēng)量，提高了選粉效率。

  從磨機(jī)運(yùn)行參數(shù)可以看出，更換陶瓷研磨體后水泥球磨機(jī)主機(jī)電流下降明顯，下降43A，降幅在23%，磨機(jī)功率由原來(lái)的2620kW下降為2000kW，單位產(chǎn)品電耗降低20%以上。同時(shí)，水泥的顆粒分布更加合理，導(dǎo)致水泥快速水化小于3μm的顆粒減少1%，對(duì)水泥性能影響較大的3～32μm顆粒增加1%，對(duì)水泥后期強(qiáng)度的增進(jìn)有一定貢獻(xiàn)。雖然磨機(jī)臺(tái)時(shí)產(chǎn)量受到一定影響，但是降產(chǎn)幅度能控制在5%以?xún)?nèi)。案例結(jié)果表明：

  1.陶瓷研磨體質(zhì)量相對(duì)金屬研磨體較輕，水泥球磨機(jī)實(shí)際裝載量是金屬研磨體質(zhì)量的60%左右，填充率要比金屬研磨體高出5%~10%。

  2.伴隨著球磨機(jī)尾倉(cāng)裝載量的降低，主機(jī)電流下降明顯，一般在20%以上，噸水泥系統(tǒng)節(jié)電3～6kWh，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

  3.使用陶瓷研磨體粉磨的水泥性能有所改善，3～32μm顆粒增加1%。