水泥技术|如何解决陶瓷球应用的两大难题

   更新日期:2017-03-22     来源:建材之家    作者:防水之家    浏览:55    评论:0    
核心提示:“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,倍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止步、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

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防水之家讯:“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,倍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止步、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;球磨机内部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、变换交替地进行着;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。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、反复的破坏性试验,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、隔仓板及其它构件上;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2~3吨物料(或散装水泥),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,许多人都错误的认为:“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!”这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,差异就显现出来呢?究其原因主要有两点:

(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: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18~20分钟;大型球磨机的尾仓长度为8~9米,物料最长的停留时间都在10~15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: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。

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、按平均球径基本不变的原则补球,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、增光添彩。

9月22-23日,将在安徽芜湖主办2016第四届中国水泥节能环保技术交流大会,邀请国家相关部门领导、知名专家,水泥企业,科研院所,水泥服务商,就当前节能环保行业的政策走向、技术发展、装备研发、应用问题等多方面进行深入的探讨,会议也将针对陶瓷球的应用案例、经验教训等问题展开分析解读,欢迎广大水泥企业参会交流。

会议还将参观铜陵海螺水泥窑协同处置城市生活垃圾(CKK)系统及万吨水泥示范线。

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