中國粉體網訊 近年來，部分院校和企業出于節能降耗的目的，在通用硅酸鹽水泥粉磨系統，進行了利用陶瓷球代替鋼球、鋼鍛的系列研究與開發，取得了明顯效果。但目前陶瓷球應用技術還沒有被大多數水泥企業認可，主要是因為在陶瓷球的認識上仍顯不足。一些陶瓷球供應商對水泥生產工藝缺乏了解，盲目地一哄而上，夸大其詞。然而，過多的“破球”和“減產”問題，不僅給水泥企業帶來經濟損失，而且使其對陶瓷球應用的可行性產生質疑。對此，濟南大學教授陳紹龍以其親臨現場指導的經驗總結，解析了兩大難題的相應對策。
■陳紹龍
“破球”和“減產”是陶瓷球在通用硅酸鹽水泥應用中最常見的兩大難題。盡管陶瓷球容重輕、運行節電、磨內發熱少、磨溫低，有利于提高粉磨效率和水泥產品對混凝土外加劑的適應性，備受許多水泥企業集團青睞，但這兩大難題又使許多有心人望而卻步、心有余悸，成為陶瓷球推廣應用中的潛在障礙。“減少陶瓷球的破損，是推廣陶瓷球的必備前提；遏制球磨機減產，是水泥企業的必然要求。”當前，急需大家齊心協力、規范市場，推進供給側結構性改革，為水泥企業用好陶瓷球、實現節能降耗，獻計獻策。
1.降低陶瓷球“破損率”的途徑
根據一年來陶瓷球應用技術研發工作的體會，簡介如下：
（1）配料方案中添加“增韌”元素：陶瓷球屬無機非金屬材料，當它的硬度、耐磨性達到一定程度后，韌性不足的弱點就顯現無疑了。球磨機內部的襯板和構件，目前都是鑄鋼材質，其研磨體和粉磨物料的運動狀態，也是在滾動、滑動、沖擊、碰撞等錯綜復雜、變換交替的環境下進行著。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。而專門針對干法水泥粉磨而開發的陶瓷球產品，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，導致成型、焙燒后的球石內部晶體結構不同，密實程度和抗沖擊的能力也不一樣。通過多次、反復地破壞性試驗，我們發現：在研磨水泥物料的過程中，相同材質、相同規格的陶瓷球，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，以沖擊粉碎作用為主，將大塊物料粉碎成細顆粒；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密布的鑄鋼襯板、隔倉板及其他構件上；所以，這樣的工況，不適合韌性有限的陶瓷球工作，否則會出現較高的破損率。
（4）空倉裝磨時，先加料、后加球：我國水泥行業已經強制性地淘汰了Φ3米以下的球磨機，各企業在研磨體裝磨時，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，會使球體內部產生不同程度的微裂紋，影響陶瓷球的使用壽命。所以，空倉裝磨時應先加進2～3噸物料（或散裝水泥），以緩解沖撞力、保護陶瓷球。
2.解決粉磨系統臺時產量降低的途徑
在水泥企業，許多人都錯誤地認為：“陶瓷球應用沒什么技術，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，就是只能把粉磨系統的臺時產量一降再降。原因很簡單，不降低產量，出磨物料中合格的水泥成品含量太少，要保證水泥產品質量（細度、比表面積）達到內控指標，就得降低產量。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實，按使用鋼球、鋼鍛的經驗對待陶瓷球的應用，球磨機臺時產量一下子就降了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：應用陶瓷球，既要粉磨系統節電，又不能降低水泥的產、質量，同志還需努力！而這也正是陶瓷球應用技術的科技含量所在。
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、質量，基本持平。為什么進了大磨，差異就顯現出來了呢？究其原因，主要有以下兩點：
（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，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，球磨機磨內填充率的限值要求是，必須小于50%。所以，容重輕，是陶瓷球節電的本錢，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、磨尾出料的連續性工作設備。物料從進口到出口，一般在磨內停留時間只有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。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、符合企業內控指標要求，這就是難題。即，陶瓷球的研磨能力與鋼球、鋼鍛不在一個數量級上。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粉碎（輥壓機）系統借力，讓進入尾倉的物料比裝鋼球、鋼鍛時更細，沒有前面的幫助，它在尾倉必然“掉鏈子”。應用陶瓷球之前，如果這兩點沒看清、沒想通，球磨機“減產”，那就在意料之中了。
在陶瓷球應用之前，我們一定要打開磨門，進入球磨機內，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。經過多次大磨試驗，在入磨粒度≤5mm的水泥粉磨系統，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）內補球，直至倉內的高徑比H/Di（研磨體表面的空間高度H與有效內徑Di之比）達到適宜的目標范圍：0.55（上限）～0.60（下限）。它所對應的填充率上限約為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到原來尾倉鋼鍛（或小鋼球）裝載量的60%～70%，預期目標就會實現，水泥粉磨系統的臺時產量就不會降低或僅僅略有降低（≤5%原產量）。
有些水泥企業反映，他們的球磨機鋼球填充率超過30%后，球加不進去。那怎么辦呢？原因在于：部分國產球磨機和大型的滑履磨的設計參數中，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，沖擊力達不到工藝要求。因此，沒有考慮今后填充率提高的需要，磨頭進料口設計尺寸偏大。如果是這樣的磨機，那么就應該在使用陶瓷球之前，對進料口適當進行改造，增加一段進料螺旋，縮小進料口尺寸，就可以加進鋼球了。
對水泥企業來說，目前陶瓷球應用技術闖出了一條水泥粉磨節能的新途徑。在創新驅動的新形勢下，遇到一點小波折，也是難免的。只要我們精心操作、認真總結，一定能在最短的時間內，把這項經濟實惠的技術學會、弄懂、掌握好，為企業節支降耗貢獻力量。
