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陶瓷球应用中的关键技术

2019-10-07 16:47:23

1.在通用硅酸盐水泥生产中,应用陶瓷球替代钢球(钢锻)的优势有哪些? 

应用陶瓷研磨体的主要优势表现在:

(1)节电:降低磨机研磨体装载量20%,磨机主机电流降低20%以上,吨水泥节电15%以上;

(2)提质:改善水泥产品性能,颗粒组成更加合理,3~32μm颗粒含量提高2%以上,球形颗粒增多,标准稠度用水量下降1%~2%,水泥产品与混凝土外加剂的相容性改善;

(3)降温减噪:磨内温度降低15℃以上,磨机噪声降低15dB以上;

(4)耐磨:陶瓷球的球耗一般是钢球的50%,如生产42.5级普通硅酸盐水泥,高铬钢球的球耗为30~40g/t,而微晶高强氧化铝球则≤15g/t;

(5)环保:减少重金属污染,有利于实现国家标准对水泥产品中水溶性六价铬含量的限值(≤10mg/kg)。

2.常用的氧化铝陶瓷球主要结构组成有何特点?

氧化铝陶瓷球主要化学成分为Al2O3,约占92%,另外有8%的氧化锆等改性增韧材料。其成型工艺主要分为两类:压制成型和滚制成型,各种规格都有,直径20mm以下的采用滚制成型,直径20mm以上的采用压制成型。

3.氧化铝陶瓷球的物理性能指标有哪些?

氧化铝陶瓷球的莫氏硬度为9.0,洛氏硬度为80~83;密度为3.6g/cm3,容重为2.2t/m3。它是专门针对干法水泥粉磨而开发的陶瓷球产品,通过加入氧化锆改性增韧,保证了陶瓷球不仅具有很高的强度,还具有很好的韧性。

4.陶瓷球适合应用于水泥粉磨系统的哪些工艺流程?

陶瓷球适用于干法水泥终粉磨球磨机系统的各种工艺流程,尤其是辊压机-球磨机联合粉磨系统,要求入磨物料平均粒径小于1mm;其他水泥粉磨开路或闭路流程的球磨机的研磨仓(尾仓),都可以用陶瓷球替代钢球(钢锻)。

5.干法水泥生产中要求研磨体在球磨机各仓起什么作用?

干法水泥生产中,球磨机的入磨物料粒度要求≤25mm。因此,当物料平均粒径较大时(≥1mm),第一仓研磨体必须是抛落状态,具有冲击粉碎作用;最后一仓必须是倾泻状态,具有研磨作用,并保证出磨物料达到粉磨工艺指标要求(≤0.08mm)。

6.球磨机哪些工艺参数会影响陶瓷球的功能发挥?

(1)入磨物料粒度。当入磨物料平均粒径较大时(≥1mm),需要第一仓研磨体具有冲击粉碎作用;常用的高铬合金钢球冲击韧性≥4J/cm2,而陶瓷球的冲击韧性≤1.5J/cm2;因此,陶瓷球使用在冲击粉碎仓(一仓),撞击钢衬板,会引起过高的破损率。

(2)装载量和填充率。干法水泥生产线的球磨机工作时,各仓研磨体不能超过额定的装载量和填充率。由于陶瓷球容重轻,如果满足磨机装载量的要求,其填充率会超过极限值(50%);如果装载量不足,又会直接影响球磨机台时产量。如何实现二者皆宜,是陶瓷球应用技术的关键之一。

(3)物料在磨内的停留时间。干法水泥生产球磨机是一个“加料-粉磨-出料”连续工作的机械设备,入磨物料和出磨物料都有一定的技术指标要求。而物料在磨内被粉磨的停留时间仅有15~20分钟,经过研磨仓的时间会更短,因此,由于时间有限,陶瓷球往往不能把物料研磨得更细,微细粉含量偏少,出磨物料比表面积不会超高。

7.应用陶瓷球对水泥粉磨系统其他设备有何影响?

在现有干法水泥粉磨系统使用陶瓷球,主要是调整球磨机内的研磨体及其工艺参数,如研磨体种类、装载量、级配、填充率等。在保证研磨仓入料粒度要求的前提下,原水泥粉磨系统其他配套设备基本不动。无论是闭路系统,还是开路系统,调整球磨机工艺参数的目的,都是为了确保出磨物料的细度维持在未使用陶瓷球之前的数值不变。这样,有利于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。

 河南省亚细亚耐火材料有限公司

8.举例说明应用陶瓷球后磨前辊压机的工艺参数调整。

辊压机-球磨机联合粉磨系统的预粉碎能力,直接影响入磨物料粒度大小。不同厂家匹配辊压机大小不同,因此应控制辊压机辊缝间距在允许情况下尽量偏小一些,辊缝开度应达到设计开度的85%以上,压力和电流应保持在最佳状态。若使用陶瓷球后,辊压机做功不正常,应调整到正常状态,即要达到没有使用陶瓷球之前的状态或更好。辊压机在使用过程中,如发现辊面有破损,应及时进行维修,以保证辊压机做功。

以浮来水泥所用辊压机170-100型工况较好时为例:辊压机过饱和喂料,辊缝间距18~25mm,两侧压力为8.0~9.0MPa,辊压机电流为60~70A。

9.举例说明使用陶瓷球后磨内通风量的调整。

使用陶瓷球后,由于填充率的增加,磨内阻力变化,所以应适当提高磨内通风量,但具体调整还应根据具体生产情况而定。以浮来水泥为例,使用陶瓷球后,磨尾负压较原来增大,由原来的250~350MPa调整为350~450MPa。

10.使用陶瓷球后对磨机衬板、隔仓板、活化环等有何影响?

陶瓷球密度为3.6g/cm3,比钢球重量轻接近一半,因此其对磨机衬板,隔仓板、活化环等撞击、磨损小,磨机衬板,隔仓板、活化环等使用寿命延长。

11.球磨机钢球级配遵循的原则有哪些?

在球磨机钢球(钢锻)级配方案中,经常遵循的原则有:

(1)按入磨物料最大粒径确定钢球最大球径;

(2)按磨内物料平均粒径确定钢球平均球径;

(3)按仓位要求的功能(冲击、研磨)确定研磨体的填充率;

(4)按粉磨系统流程(开路、闭路)确定多仓磨的各仓研磨体装填形式(前仓高、后仓低,前仓低、后仓高,或前后仓持平等);

(5)钢球级配按“两头小、中间大”的原则,钢锻按“平均分配”的原则;

(6)多仓磨钢球级配遵循相邻两仓交叉一级的原则。

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12.陶瓷球级配与钢球级配有何区别?

目前陶瓷球仅用于球磨机的研磨仓,一般采用四级配球,由于要尽量延长物料在仓内的停留时间,把出磨物料研磨到足够的细度,因此要考虑陶瓷球紧密堆积、空隙率最小的要求,不采用钢球平均分配的原则。经过多次工业性试验,我们发现采用“大少小多”的分配办法效果较好。即:大球所占比例略低于小球的份额,如四级陶瓷球由大到小的比例为20%:20%:30%:30%。

13.使用陶瓷球后球磨机内研磨体应如何调整?

在目前的工艺条件下,陶瓷球应用于水泥粉磨中,主要用在磨机起研磨作用的尾仓,代替钢球或钢段。更换陶瓷球后,尾仓填充率应提高10%左右,装载量为原钢球或钢锻装载量的60%左右。陶瓷球之前的钢球仓装载量要适当增加,一般提高20%左右。

14.水泥粉磨闭路系统的循环负荷率和选粉效率如何计算?

(1)循环负荷率

(K)是指选粉机的回粉量(即粗粉)(T)与成品量(Q)之比,它是一项直接关系到闭路粉磨系统产、质量的重要工艺参数。循环负荷率用下式计算:

式中:K-循环负荷率(%)

a-出磨物料(即入选粉机物料)通过指定筛孔筛的物料量的百分数

b-回料(指选粉机粗粉)通过指定筛孔筛的物料量的百分数

c-产品(指选粉机细粉)通过指定筛孔筛的物料量的百分数

A-出磨物料(即入选粉机物料)细度筛余百分数(%)

B-回料(指选粉机粗粉)细度筛余百分数(%)

C-产品(选粉机细粉)细度筛余百分数(%)

(2)选粉效率的定义及计算

选粉机的选粉效率是指选粉后的成品中所含的通过规定孔径筛网的细粉量与进选粉机物料中通过规定孔径筛网的细粉量之比,它也是一项直接关系到闭路粉磨系统产、质量的重要工艺参数。用下式计算:

式中:η-选粉效率(%)

a-出磨物料(入选粉机物料)通过指定筛孔筛的物料量(%)

b-回料(选粉机粗粉)通过指定筛孔筛的物料量(%)

c-产品(选粉机细粉)通过指定筛孔筛的物料量(%)

A-出磨物料(即入选粉机物料)细度筛余百分数(%)

B-回料(指选粉机粗粉)细度筛余百分数(%)

C-产品(选粉机细粉)细度筛余百分数(%)

15.使用陶瓷球后对磨内温度有何影响?

陶瓷球为无机非金属材料,其分子是由共价键组成,不像金属材料表面有自由运动电子。在撞击粉磨过程中,无机非金属材料产生内能小于金属材料产生内能,且无机非金属材料导热系数小,所以,使用陶瓷球后,磨内温度会降低。经工业化应用实践证明,使用陶瓷球后磨内温度可降低20℃。

16.使用陶瓷球后,对主机电流及单产电耗有何影响?

陶瓷球应用后,磨内装载量会有较大幅度降低,一般可降低25%左右。因此,磨机主机电流可下降25%以上,Φ4.2×13m磨机一般情况下主机电流可降低50A以上,水泥电耗可降低4kWh/t以上。

17.使用陶瓷球后对水泥产品质量有何影响?

陶瓷球粉磨的水泥产品颗粒组成更加合理,过粉磨的微细粉含量减少,3~32μm含量可增加一两个百分点。水泥3d抗压强度基本不变,28d抗压强度会略有提高;水泥产品颗粒形貌以球形颗粒为主,有利于后期强度的增进率提高、与混凝土外加剂的相容性以及使用性能(和易性、需水性等)的改善。

18.应用陶瓷球对水泥产品中重金属污染有何影响?

陶瓷球是以化学成分Al2O3为主的无机非金属材料,而目前干法水泥生产线大多数依靠高铬钢球作为球磨机的研磨体,因此,陶瓷球应用后会大幅度降低水泥产品中的重金属(铬)含量。

19.陶瓷球装磨、停磨应注意哪些事项?

球磨机各仓衬板基本上都是金属材质,在空磨装球时,应该注意先装入一定量的物料(或散装水泥)起缓冲作用,再装陶瓷球,以免3m以上的高度落差,会引起陶瓷球撞击钢衬板,造成微裂纹损伤,增大生产过程中陶瓷球的破损率。另外,水泥生产过程中,如因为生产、检修等原因停磨,应避免长时间无料空磨运转,以免陶瓷球损伤、缩短补球周期(使用寿命)。

20.举例说明应用陶瓷球后经济效益计算的方法。

(1)节能经济效益分析:

按单台Φ4.2×13m磨机每天生产42.5水泥16小时,台时200吨计算日产水泥:

16×200=3200吨

按使用节能研磨体后吨水泥节电5度、电价每度0.6元计算,每天的节能效益为:

5×3200×0.6=9600元

(2)投资回报分析:

陶瓷研磨体市场价为12000元/吨,去税单价为12000/1.17即10256元/吨,新购置100吨新型研磨体总计需投入去税总成本为:

100×10256=1025600元

按新增总投入计算投资回收期:

1025600/9600=107天,即3.6个月;

按购置高铬钢球、锻增加投入对比,计算投资回收期:

按同等需170吨高铬钢球、锻市场价7000元含税单价计算,去税总投入为:170×7000/1.17=1017094元

使用陶瓷球后,同比增加投入:1025600-1017094=8506元

回报期:8506/9600=0.88天

按该种情况计算,使用陶瓷球,试用1天后就有回报。


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