水泥磨用陶瓷研磨体在兴起中暴露的问题和解决措施.docx
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1、水泥磨用陶瓷研磨体在兴起中暴露的问题和解决措施第一讲,陶瓷研磨体的节电原理和成功案例第二讲,陶瓷研磨体的使用现状和经验总结第三讲,陶瓷研磨体的防碎措施和前景预测陶瓷研磨体在水泥球磨机的应用,这是一项刚刚起步、尚未成熟的技术,这是一项典型的一哄而起、“纷抢蛋糕”的技术,这是一项使大部分水泥人又爱又恨、迷茫观望的技术。鉴于本人尚缺乏精准的调查研究,探讨难免有失偏颇,我将本着“不持偏见、不执定见、就事论事”的原则展开讨论,尽量回避具体的个人和具体的单位,与实际情况有出入的地方还请大家包容谅解。第一讲:陶瓷研磨体的节电原理和成功案例为了便于讨论问题,我们先来确立两个观念:理论上讲得通的技术,在实践中不
2、一定都能成功;但理论上讲不通的技术,在实践中成功的概率极小。任何在某一方面越是突出的技术,其适应的范围必然越窄,限制的条件必然越多。所以,我们有必要先谈谈陶瓷研磨体、应用于水泥球磨机上的理论依据和使用条件。1.1关于陶瓷研磨体的节电原理钢球的密度约为7.67.8gc113左右,现用陶瓷研磨体的密度一般为3.63.8gc113,密度约减轻了一半。密度小了一半、在球磨机填充率不变的情况下,研磨体的重量就轻了一半,球磨机的负荷势必减小、电流势必下降,如果球磨机的粉磨效率不变、磨机台时产量不减,粉磨电耗势必降低。球磨机是靠研磨体的冲击和磋磨做功的,研磨体重量轻了其冲击力和磋磨力势必要减小,粉磨效率和磨
3、机的台时产量能不降低吗?这就成为轻质研磨体能否节电的关键所在,以下就避免台时产量下降的途径作一下探讨分析:球磨机对入磨物料承担着粉碎和研磨两大功能,粉碎依赖于冲击(主要在一仓)、研磨依赖于磋磨(主要在二仓、或三仓),实现两大功能的机理是不同的。两大功能被封闭在一个流程内分先后完成,流程能力必然取决于两者的短板,要想发挥出流程的最大能力,就必须根据入磨物料的粒度和易碎性、易磨性,分别进行单项功能供需平衡和两大功能的等效平衡。对磨内研磨体的简单置换,研磨体重量轻了冲击力和磋磨力势必小了,而且两者减小的程度不同,冲击力减小的更多些。这就会导致粉碎功能的供需失衡、以及两大功能的等效失衡,两种失衡的叠加
4、势必导致台时产量的大幅度下降。如果暂时不想改变磨内结构建立新的平衡,冲击力小了就会导致粉碎能力供给侧不足,但可以从需求侧调整,通过降低需求达到与供给的平衡。降低需求主要通过降低入磨物料的粒度来实现,就是加强对入磨物料的预粉碎。好在大部分的水泥粉磨系统配置有辐压机,而且辐压机的效率比球磨机高许多,这是一种正能量的调整。所以,强调使用陶瓷研磨体的粉磨系统,必须前置有根压机、而且辐压机最好是闭路系统,一一其前提条件是根压机联合粉磨系统。在辐压机联合粉磨系统上应用陶瓷研磨体,由于相压机闭路系统的存在,使球磨机的入磨粒度大幅度减小并得到有效控制,由此对球磨机粉碎功能的需求大幅度降低,使球磨机的粉磨功能更
5、多的依赖于研磨功能。因此,只要球磨机的研磨功能不降低就有节电的可能性。至于研磨功能的供需失衡,主要是增加供给侧的调整。一是通过增大研磨仓的填充率弥补研磨功能的下降,二是通过减小一仓的平均球径将部分粉碎功能转化为研磨功能。这实际上就是二仓向一仓街里、一仓向辑压机借力。好在研磨功能的下降不是很大,填充率的增加无须太多,一般增大10%左右就可以恢复到原有的台时产量上。事实上,目前使用陶瓷研磨体后的填充率,多数使用者只增加了6%左右。实际上,在采用陶瓷研磨体之后,球磨机的结构强度和传动系统产生了约50%研磨体重量的富余能力,可以承受约60%的研磨体填充率。同时,为了使陶瓷研磨体在冲击力减小的情况下不减
6、小或少减小研磨功能,强调了陶瓷研磨体在高韧性陶瓷结构中微晶矿物的存在,具有强磨削能力的微晶矿物能强化对物料的磋磨作用、加大对物料的研磨能力。因此,具有强磨削能力的陶瓷研磨体,更适合辐压机联合粉磨系统的功能需求;所以,通常只换球磨机研磨仓的研磨体,其节电效果会更好。由于陶瓷研磨体的微晶矿物具有仅次于金刚石的硬度,不但研磨体的消耗低,而且陶瓷研磨体的功能不会受到磨蚀的影响,这是金属研磨体所不具备的。即使陶瓷研磨体在使用一段时间后,其表面看起来已经磨得很圆滑了,但在显微镜下还能见到有粗糙的微晶存在。由于研磨体重量的减轻,为适当提高球磨机的研磨体填充率奠定了主机负荷基础;同时,由于研磨体的做功机理由冲
7、击为主转变为磋磨为主,不再过多的依赖于研磨体的规则性抛落,为提高填充率从研磨机理上奠定了基础,从而使通过提高填充率以提高磨机产能成为可能。同时,由于陶瓷研磨体是非金属材质,大大降低了研磨过程中的静电影响;由于陶瓷研磨体重量轻了、提升研磨体的用电少了、粉磨效率高了、磨内发热少了,磨内的粉磨温度也低了。这都有利于提高粉磨效率,还可以减少对助磨剂的依赖而降低粉磨成本;出磨水泥温度的降低,还提高了水泥对混凝土外加剂的适应性。以上这些都是理论分析,难以服众,下面介绍几个具体案例。这几个虽然是个案,但都是大型水泥集团公司的案例、而且都是试用成功的案例,应该具有较大的参考价值。1.2几个陶瓷研磨体的使用案例
8、鉴于应用陶瓷研磨体技术具有“零投资、零风险、高回报”的特点,虽然总体上大磨试用时间还不长、应用案例还不多、还缺乏起码的产品标准和基本的使用经验,但国内的大型水泥集团已经经不住诱惑、开始了自己的大磨试用。有的公司,甚至在短期试用后即开始了全面推广,而且取得了不错的业绩。所谓“零投资”,指金属研磨体也是用、陶瓷研磨体也是用,而且陶瓷研磨体的磨耗要低得多,直接的投资不大;所谓“零风险”,也是说风险很小,即使失败了,也不过是两次清仓装球的成本;所谓“高回报”,就目前使用效果好的来讲,只换研磨仓的可节电3-5kWht水泥,整磨更换的可节电6-7kWht水泥,其节电效益非常明显。2015年7月23日9月3
9、0日,Z水泥集团在其YN公司、。4.2X13m联合粉磨系统中、水泥磨二仓试用D公司的陶瓷研磨体的情况:原二仓钢球设计装载量为160t,改装陶瓷研磨体按设计装载量的60%算应为96t(填充率将增大约L2倍),按填充率不变算应装约801(密度小了一半),但为防止串仓起见,7月22日只装了69t陶瓷研磨体。该厂已经配套了能源管理系统,各种粉磨参数(包括系统电耗)随时可见,从7月23日至26日生产PC32.5水泥的情况看,取得如下使用效果:二仓装载量:由160tf下降到69t;二仓填充率:由32%f下降到27.6%;球磨机电流:由171Af下降到101A;平均台时:由216.35thf下降到169.1
10、4th;比表面积:由约380m7kgf增加到400m7kg;平均电耗:由27.36kwhtf25.86kwht水泥。分析台时产量降低的主要原因是装载量严重不足。进磨测量,球面距中心孔边沿还有约15Onml空高,填充率只有27.6幅原钢球填充率约为32队计划进一步增大装载量;由于换球后水泥细度仍按原有9.03、控制,实际比表面积已经400m7kg,比原有比表面积增大了约20m7kg,计划下一步将水泥细度放宽到1213%。在之后的7月底和8月初,又逐步进行了2次加球试验,为防止往双层隔仓板的卸料仓里窜球,用不锈钢筛板做了一个喇叭筒,把卸料口边缘加高了60mmo在保证质量的前提下,台时产量恢复到19
11、2.58tho换球后生产PC32.5水泥的情况见表表ObOl换用陶瓷研磨体生产PC32.5水泥的情况PC32.5水泥原装金属研磨体换用陶瓷研磨体+4t球再+4t球细磨仓装载量(t)160697377细磨仓填充率(%)3227.629.230.8球磨机主机电流(八)171101105109系统平均台时产量(th)216.35169.14183.26192.58系统平均粉磨电耗(kwht)27.3625.8625.8724.97从7月底开始,在陶瓷研磨体装载量73吨的情况下,交替生产PO42.5水泥,磨机电流与所生产的水泥品种关系不大,没有明显变化;台时产量由原来金属研磨体的平均192.06th降
12、到171.27th;系统粉磨电耗由平均30.45kwht下降到28.10kwhto8月底利用检修时间,又将双层隔仓板卸料口的喇叭筒改为筛板倒锥,彻底将窜球通道封闭了起来,在解决了窜球后顾之忧后,又加了3吨球;9月初开磨继续生产PO42.5水泥,截止到9月底,磨机电流变化不大,但平均台时产量已经达到190.80th,系统粉磨电耗已经下降到25.42kwhto总之,04.2X13m联合粉磨系统、水泥磨二仓改用陶瓷研磨体,进行的PC32.5和PO42.5水泥生产试验,尽管是初步试验,尽管台时产量有所下降,已经取得了明显的节电效果,初步试验的总体情况见表01-02。表01-02换用陶瓷研磨体生产水泥的
13、总体情况试验阶段金属研磨体陶瓷研磨体+4t球再+4t球又+3t球时间段(月日)0602-0720072207260727-07310803-082309030930细磨仓装载量(t)16069737780细磨仓填充率(%)3227.629.230.832球磨机主机电流(八)171101105109110PC32.5台产(th)216.35169.14183.26192.58205.59PC32.5电耗(kwht)27.3625.8625.8724.9723.28P042.5台产(th)192.06171.27184.82190.80P042.5电耗(kwht)30.4528.1026.1725
14、,42由表01-02可见,对于这台04.2X13m联合粉磨系统来讲,在水泥磨二仓由160t金属研磨体改用80t陶瓷研磨体后,球磨机主机电流由171A下降到110A,在系统台时产量略有降低的情况下,系统的平均粉磨电耗PC32.5水泥降低了4.08kwhtP042.5水泥降低了5.03kwhto从理论分析上看,还有进一步增加研磨体的空间,YN公司的试验仍在继续,台时产量有望进一步提高、粉磨电耗有望进一步降低,让我们拭目以待。2015年11月初12月中旬,浙江的H水泥集团,在其4.2X13m联合粉磨系统水泥磨二仓、在其3.213m联合粉磨系统水泥磨一二仓整磨,试用了J公司的陶瓷研磨体。并在取得初步成
15、功后,即决定在其集团内不同规格的水泥粉磨系统上全面推广应用。该公司共有84台水泥粉磨系统,截止到2016年6月底,推广使用陶瓷研磨体的水泥磨已达50多台,而且剩余的水泥粉磨系统多数是不具备使用条件的,有的辐压机不闭路、有的干脆就没有辑压机。该公司的推广速度不谓不快,应该积累了不少的经验。但可能是由于商业机密的需要,该公司不大情愿对外宣传,所以笔者也缺乏详细的推广资料,这里只能就侧面了解的一些情况给大家作一介绍。2015年11月初,试用第一台,64.2X13m水泥磨,只在第二仓上试用,在试用了10天后的总结显示:生产PO42.5水泥,台时产量降了约5th左右,节电达4kwht水泥以上。2015年
16、12月初,试用第二台,CF公司的4)3.2X13m水泥磨,生产PC32.5水泥,将一二仓全部更换为陶瓷研磨体,在试用了10天后的总结显示:粉磨电耗比试验前降低了6kWht左右,达到了V20kWht水泥的高水平。CF公司有2台中3.2X13m开路球磨机联合粉磨系统,磨前配置有辐压机和打散分级机,将1号磨作为陶瓷研磨体试验磨。1号磨改用陶瓷研磨体前,入磨物料细度为80um筛余V20%,台时产量约150th左右,粉磨工序电耗约25kWht左右,将一二仓全部改用陶瓷研磨体的目标确定为粉磨工序电耗降到20kWht水泥以下。试验自2015年12月初开始,经过几次适应性调整,到2016年1月份取得了如下结果
17、:在比表面积基本不变的情况下,台时产量平均为140吨,比原来的150吨下降了10吨左右;工序电耗由原来的25度下降为19.5度。到目前为止,该磨机换用陶瓷研磨体后,已正常运行了半年多,陶瓷研磨体磨损很小,至今没有补球必要。值得一提的是,该粉磨系统在使用陶瓷研磨体前的电耗就只有25kWht左右,生产PO42.5水泥,这在国内外都已经是非常先进的指标。何以如此,主要是将入磨细度控制得较细(80Um筛余V20Q,一般在17%19%左右。入磨细度80Um筛余V20乐是一个什么概念?这不是谁都能随便做到的,这不仅体现了使用者对辑压机系统的节电作用有充分的认识,而且系统的设计和装备要具备相应的能力,说明我
18、们在辐压机系统的设计上还有潜力可挖,这一点值得大家深思。2015年3月13日4月12日,S水泥集团在其SD公司、C3.213m联合粉磨系统中、水泥磨二仓试用S公司的陶瓷研磨体的情况:试用前后球磨机内的研磨体装载量与级配见表01-03,试用前后粉磨系统与所生产水泥的主要技术指标见表01-04o表01-03试用前后研磨体的装载量与级配(mmt%)试前一仓(粗磨仓)钢球二仓(细磨仓)钢球规格2030405060规格1517203040重量161283重量5203050均径42球面2700充率27.3均径19.42球面2766充率31.2试后一仓(粗磨仓)钢球二仓(细磨仓)轻质研磨体规格2030405
19、060规格1517202540重量0101281重量13.50166.50均径40球面2738充率28.2均径19.03球面2800充率33.5表01-04试用前后系统与水泥的主要技术指标水泥品种PO42.5RPII42.5RPO52.5R项目试验前试验后对比试验前试验后对比试验前试验后对比台时(th)4540-53632.16-3.8432.0129.64-2.37电耗(kwht)30.1125.72-4.3942.1434.3-7.8441.3332.43-8.9细度45M筛余(%)7.05.0-2.06.04.5-1.53.02.5-0.5比表面积(kgna)340325-1536034
20、0-20370350-203Mm(%)10.118.22-1.8910.518.62-1.8911.9911.73-0.26332Pm(%)58.4463.75+5.3161.5264.21+2.6966.0569.81+3.7632m(%)31.4528.21-3.2427.9727.17-0.821.9618.46-3.53天强度(MPa)24.624.4-0.227.827.6-0.232.832.6-0.228天强度(MPa)52.853.4+0.657.658.2+0.659.861.3+1.5由表01-04可见,使用陶瓷研磨体后,在填充率略有提高的情况下,由于装载重量的减少,水泥磨
21、主电机电流由105A降至70A,水泥粉磨电耗的降低十分明显。其中P042.5R降低4.39kwhtP1142.5R降低7.84kwh/t、P052.5R降低8.9kwhto产能方面,尽管台时产量有所降低,但都在10%以内,而且经过适应性调整已基本达到恢复;质量方面,在其它条件不变的情况下,各品种水泥都表现出45um筛余和比表面积同时降低、3天强度略有降低、28天强度略有上升的规律,说明减少了过粉磨现象、水泥的颗粒级配更趋合理。关于对水泥使用性能的影响,从颗粒级配的组成来看,生产的三个水泥品种都反映出,W3Mm和232即1的颗粒有所减少、而332m的颗粒增加明显,使水泥的需水量有所减少,出磨水泥
22、温度明显降低,同时减少了助磨剂的用量,这都是减少了过粉磨的结果,使水泥与混凝土外加剂的适应性得到进一步改善,因此受到了混凝土企业的欢迎。在试验期间,该公司利用检修机会进磨检查,所用陶瓷研磨体基本没有破损发现,从而验证了该研磨体确实具有高强、增韧、耐磨等特点,从而解除了对陶瓷研磨体降产量、增磨耗、易碎裂等的顾虑。第二讲:陶瓷研磨体的使用现状和经验总结陶瓷研磨体在水泥粉磨中的应用,首先要过破损率这一关,而目前的现实情况是,大部分厂家的产品没有闯过这一关,还在以侥幸的心态找用户碰运气,既坑了别人也害了自己。甚至有个案显示,在供货商吹嘘和保证之后,实际使用一周的破损率,竟然达到50%左右。有的供货商,
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