氧化鋁陶瓷在水泥(ni)粉(fen)磨系統(tong)應(ying)(ying)用(yong)(yong)(yong)已(yi)經三年(nian)了,風(feng)起云涌(yong)、褒貶不一(yi),波(bo)瀾(lan)不驚、歷盡坎坷。它(ta)帶來的(de)節電效益(yi),逐步得(de)到水泥(ni)企業(ye)認(ren)可。越來越多的(de)應(ying)(ying)用(yong)(yong)(yong)廠家,已(yi)經適(shi)應(ying)(ying)了粉(fen)磨設備的(de)優化與調(diao)整(zheng)、掌握(wo)了操作習慣的(de)更(geng)新與適(shi)應(ying)(ying),環保優勢尤(you)其明(ming)顯(xian)、生(sheng)產(chan)秩序日(ri)趨正(zheng)常。供應(ying)(ying)商和(he)(he)用(yong)(yong)(yong)戶已(yi)達(da)成(cheng)共識(shi):這不是(shi)簡單的(de)置換,而是(shi)研磨體的(de)一(yi)次“創新驅動”。氧(yang)化鋁陶(tao)瓷使用(yong)(yong)(yong)效果的(de)好壞,取決于(yu)兩個方(fang)(fang)面:產(chan)品質量和(he)(he)應(ying)(ying)用(yong)(yong)(yong)技術。迫切(qie)需要(yao)一(yi)個供需雙(shuang)方(fang)(fang)都(dou)能接受(shou)的(de)“驗(yan)收標準”,它(ta)包括:現場驗(yan)收和(he)(he)運(yun)行(xing)驗(yan)收。然而,目前(qian)可查閱的(de)依(yi)據,只(zhi)是(shi)建材行(xing)業(ye)標準《耐磨氧(yang)化鋁球》(JC/T 848.1-2010)。此標準起草之日(ri),氧(yang)化鋁陶(tao)瓷還沒(mei)有在干法水泥(ni)粉(fen)磨中應(ying)(ying)用(yong)(yong)(yong),難免有許多問題沒(mei)有預料到,更(geng)沒(mei)有適(shi)合(he)的(de)規定,本文(wen)就(jiu)此談(tan)幾(ji)點(dian)粗淺看法和(he)(he)建議(yi)。

氧(yang)化(hua)鋁陶瓷(ci)按(an)其用途(tu)可分為(wei)填料氧(yang)化(hua)鋁陶瓷(ci)、濕法(fa)研磨氧(yang)化(hua)鋁陶瓷(ci)和干法(fa)研磨氧(yang)化(hua)鋁陶瓷(ci)三種。改名是為(wei)了更好地(di)區(qu)別各自的(de)用途(tu)。

填料氧化(hua)鋁陶(tao)瓷又稱:惰性氧化(hua)鋁陶(tao)瓷(不(bu)與(yu)酸、堿發生化(hua)學反(fan)應),廣(guang)泛用于石油、化(hua)工(gong)、化(hua)肥、天然氣(qi)(qi)及(ji)環(huan)保等行(xing)(xing)業,作(zuo)為反(fan)應器(釜)內催(cui)化(hua)劑(ji)的覆蓋支(zhi)撐材料和塔填料,凈(jing)化(hua)裝置(zhi)中(zhong)對(dui)液體(ti)或氣(qi)(qi)體(ti)進行(xing)(xing)過濾(lv)的介(jie)質等。它屬于“靜態(tai)”工(gong)作(zuo)的介(jie)質,價(jia)格便宜(yi)、不(bu)能當做(zuo)“動(dong)態(tai)”工(gong)作(zuo)的研磨體(ti)用。

濕法研磨氧化鋁陶瓷用在(zai)間(jian)(jian)歇(xie)工作的(de)濕法球磨(mo)(mo)機內(如:氧化(hua)鋁陶瓷磨(mo)(mo)機),因此,氧化(hua)鋁陶瓷可以(yi)設定足夠的(de)時間(jian)(jian)來(lai)粉磨(mo)(mo)物(wu)料,而(er)且磨(mo)(mo)機里的(de)水,可以(yi)緩解氧化(hua)鋁陶瓷之間(jian)(jian)和球與筒體內壁襯(chen)板的(de)沖(chong)擊碰撞(zhuang),而(er)不易碎(sui)球。如果(guo)把它們用于干(gan)法粉磨(mo)(mo)系統,就會出現(xian)“碎(sui)球”的(de)尷尬場(chang)面。

“陶(tao)(tao)瓷(ci)(ci)研(yan)磨體(ti)(ti)”屬于干法研(yan)磨氧(yang)化鋁陶(tao)(tao)瓷(ci)(ci),有一(yi)些(xie)在外形(xing)上與普通氧(yang)化鋁陶(tao)(tao)瓷(ci)(ci)沒有區別,但也(ye)有一(yi)些(xie)有明顯(xian)的差異,如:段型(xing)、膠(jiao)囊型(xing)、橢(tuo)球形(xing)或(huo)其它異型(xing)等(deng)(deng);從化學成(cheng)分上看(kan):除氧(yang)化鋁含(han)(han)量很過90%之外,還(huan)添加了(le)一(yi)部分改(gai)性增韌(ren)的微量元素:鋯、錳、銅等(deng)(deng),使(shi)陶(tao)(tao)瓷(ci)(ci)研(yan)磨體(ti)(ti)的抗沖(chong)擊韌(ren)性能力大(da)幅度提高;從生產工藝方面看(kan),加強了(le)計算機技(ji)術和數(shu)字化控(kong)(kong)制(zhi)技(ji)術的發(fa)展,實現了(le)燒(shao)成(cheng)工藝自動化,合理調控(kong)(kong)熱工制(zhi)度(如:燒(shao)結溫(wen)度、升溫(wen)速率(lv)、保溫(wen)時間、燒(shao)成(cheng)氣氛(fen)等(deng)(deng)),低溫(wen)慢燒(shao),阻止晶(jing)型(xing)轉變,抑制(zhi)晶(jing)體(ti)(ti)長大(da),制(zhi)造出(chu)玻璃相含(han)(han)量低、微小晶(jing)粒為主的結構態陶(tao)(tao)瓷(ci)(ci),從微觀(guan)結構上解決(jue)了(le)陶(tao)(tao)瓷(ci)(ci)研(yan)磨體(ti)(ti)的質量問題。

(1)增設(she)以剛玉為(wei)主(zhu)要(yao)晶(jing)相、晶(jing)粒(li)尺寸小于6μm的(de)微晶(jing)含量≥?%。

試驗研究證明:微(wei)(wei)晶(jing)化(hua)是提(ti)高氧化(hua)鋁陶(tao)瓷耐磨性(xing)的(de)較有效途徑;經掃描電鏡檢測(ce),≤6μm的(de)微(wei)(wei)晶(jing)含量越多,結構(gou)越致密,氧化(hua)鋁陶(tao)瓷質量越好(見(jian)圖1)。

(2)不以Al₂O₃含量作為產品質量分級,但陶瓷研磨體中Al₂O₃含量應≥85%。

試驗研究證明:Al₂O₃含量(liang)(liang)是影(ying)響陶瓷研磨(mo)體產品質(zhi)量(liang)(liang)的重(zhong)要因素(su);含量(liang)(liang)越(yue)高(gao),制(zhi)造成(cheng)(cheng)本越(yue)高(gao)。優化生產工藝:原料鋁粉(fen)很(hen)細粉(fen)磨(mo)(≤0.5μm),采用(yong)等靜壓成(cheng)(cheng)型方法,低溫致密(mi)化慢(man)速燒結(燒成(cheng)(cheng)溫度≤1 350℃、燒成(cheng)(cheng)時間18h),利用(yong)工業廢棄(qi)物代替部分高(gao)溫鋁粉(fen)、降低燒成(cheng)(cheng)溫度等,可以(yi)實現優質(zhi)、低成(cheng)(cheng)本制(zhi)備(bei)。

(3)更換有害成分Fe₂O₃為堿含量,限值(Na₂O、K₂O)≤0.5%。

通用硅酸鹽水泥粉磨用陶瓷研(yan)磨體,可以不考慮顏色的(de)白度,但堿含(han)量過高(gao),對(dui)生坯燒成(cheng)開裂影響較(jiao)大(da),并防止對(dui)水泥成(cheng)品(pin)質量產(chan)生影響。

(4)增設限值:Cr含量≤?mg/kg;(或:Cr⁶⁺含量≤?mg/kg)。

突顯陶瓷研(yan)磨體(ti)在水(shui)泥粉磨過程中,減少重金屬污染(ran)的(de)優勢(shi);防止工業廢棄(qi)物配料利用(yong)帶來的(de)負面影響。

“壓碎強(qiang)度”實(shi)質是(shi)“點壓強(qiang)度”,突顯四個特點(見圖(tu)2):

(1)試件(jian)上下(xia)兩個受(shou)壓(ya)面(mian)必須是剛性球(qiu)面(mian)。在整個受(shou)壓(ya)過程(cheng)中,不允許產生(sheng)彈性或剛性壓(ya)縮變形。

(2)壓頭和砧座與試件的剛性球面(mian)接觸面(mian)必須是剛性平(ping)面(mian);在壓頭施(shi)壓過程中,這兩(liang)個(ge)平(ping)面(mian)不允許出現彈性或剛性變形(xing),出現凹陷或塌坑。

(3)試件在受壓過程中作用力始(shi)終保持點接觸。

(4)計算“點壓強度”值(kN/cm²)時(shi),作用力為試件爆裂時(shi)的(de)壓力值,受(shou)力面(mian)積(ji)(ji)不(bu)是(shi)接(jie)觸面(mian)積(ji)(ji),而取試件圓的(de)橫截面(mian)積(ji)(ji)。

壓(ya)碎(sui)強度試驗檢測后,強度高的研磨體(ti)爆裂(lie)成(cheng)(cheng)小塊(a),強度低的研磨體(ti)爆裂(lie)成(cheng)(cheng)大(da)塊(b)。

參照中外合資企業對氧化鋁陶(tao)(tao)瓷(ci)(ci)抽(chou)測的(de)辦法,設計(ji)制造一種耐(nai)沖擊(ji)試(shi)(shi)驗機(ji)(見圖3),測試(shi)(shi)前,現將兩端端蓋(gai)打開(kai)(kai),中間放(fang)(fang)入一待測的(de)陶(tao)(tao)瓷(ci)(ci)研(yan)磨體;同時(shi)在(zai)兩端各放(fang)(fang)一待測的(de)陶(tao)(tao)瓷(ci)(ci)研(yan)磨體、并用橡膠墊和壓(ya)蓋(gai)固定(ding)(ding)不動(dong)。然后開(kai)(kai)啟(qi)傳動(dong)裝置(zhi),模擬水泥球磨機(ji)工作轉速(su)(17r/min),使測試(shi)(shi)空(kong)間繞(rao)其(qi)中心(xin)旋轉,之后,測試(shi)(shi)管內活動(dong)的(de)陶(tao)(tao)瓷(ci)(ci)研(yan)磨體,會周期性地沖擊(ji)兩端固定(ding)(ding)的(de)陶(tao)(tao)瓷(ci)(ci)研(yan)磨體。電機(ji)在(zai)到達預(yu)先設定(ding)(ding)的(de)時(shi)間后,停(ting)止運轉。

打(da)開端蓋,檢查三試件(jian)是(shi)否出(chu)現(xian)變化?無脫皮、裂紋、凹坑等缺陷者為耐沖擊性合格;反(fan)之(zhi),有一件(jian)出(chu)現(xian)缺陷則視為:不合格。

在一(yi)個Φ300×300試驗(yan)小磨中,裝入(ru)一(yi)定數量和級(ji)配的(de)(de)(de)陶(tao)瓷研(yan)磨體與一(yi)定數量的(de)(de)(de)水泥(ni)實驗(yan)用(yong)標(biao)準(zhun)(zhun)砂(GB178-77),模擬(ni)水泥(ni)球(qiu)磨機的(de)(de)(de)轉速(17r/min),混(hun)合(he)粉磨一(yi)定時間后,停磨清(qing)除(chu)(chu)標(biao)準(zhun)(zhun)砂,將陶(tao)瓷研(yan)磨體取出、清(qing)理干凈并稱重(zhong),其損(sun)失的(de)(de)(de)質量除(chu)(chu)以裝磨時的(de)(de)(de)標(biao)準(zhun)(zhun)砂質量即為:陶(tao)瓷研(yan)磨體的(de)(de)(de)小磨磨耗(g/t標(biao)準(zhun)(zhun)砂)。

在實際生產(chan)(chan)中,水泥(ni)粉(fen)磨(mo)(mo)(mo)連(lian)續(xu)工(gong)作時間3 000小(xiao)時以上,累(lei)計(ji)該(gai)時間段水泥(ni)產(chan)(chan)量(liang),清倉將陶瓷研磨(mo)(mo)(mo)體(ti)取出、清理干凈并(bing)稱(cheng)重,其損失的質量(liang)(含碎球(qiu))除(chu)以累(lei)計(ji)水泥(ni)產(chan)(chan)量(liang)即為:陶瓷研磨(mo)(mo)(mo)體(ti)的大磨(mo)(mo)(mo)磨(mo)(mo)(mo)耗(g/t水泥(ni))。按下式計(ji)算:

式中:M——陶(tao)瓷研(yan)磨體的大磨磨耗,g/t水泥;

Q——初裝球磨(mo)機內陶瓷(ci)研磨(mo)體的質量,t;

Q'——正常(chang)運轉中添加陶(tao)瓷研磨體(ti)的質量,t;

Q_h——可回收用的陶瓷(ci)研磨體質(zhi)量,t;

N——水泥(ni)粉磨過程中,投入(ru)的物(wu)料總質量(累計水泥(ni)產(chan)量),t。

目前(qian),使用正常的(de)陶瓷研磨(mo)體大磨(mo)磨(mo)耗都在(zai)10g/t水泥(ni)以下(xia),耐(nai)磨(mo)性能明顯(xian)優于高(gao)鉻鑄鋼球(20～40g/t)。

在實際生產中,水泥粉(fen)磨(mo)連續工作時(shi)間3 000h以上,清(qing)倉將陶瓷研磨(mo)體(ti)取出、清(qing)理干(gan)凈(jing)并(bing)稱(cheng)重,其破(po)碎(sui)損失的(de)質量除以該時(shi)間段添(tian)加陶瓷研磨(mo)體(ti)的(de)累計總(zong)質量即為:該陶瓷研磨(mo)體(ti)的(de)破(po)碎(sui)率(lv)(%)。按下式計算:

式中(zhong):P——陶瓷研磨(mo)體的破碎率,%;

Q——初裝(zhuang)球磨機內(nei)陶瓷研(yan)磨體的(de)質(zhi)量,t;

Q'——正常運(yun)轉(zhuan)中添加陶瓷研磨體的質(zhi)量,t;

Q_h——可回收用的陶瓷研磨體質量(liang),t。

(1)外觀質量

包括外觀(guan)質量、尺(chi)寸偏差、球形度、體積密度、吸(xi)水率(lv)。

(2)試驗方法

包括(kuo)外觀質(zhi)量的檢驗、外觀尺寸及(ji)偏差的檢驗、球(qiu)形度(du)的檢驗、吸水(shui)率的測(ce)定、體積密度(du)的測(ce)定、氧化(hua)鋁含量的測(ce)定、莫氏硬度(du)的測(ce)定等(deng)。

(3)檢驗規則

包(bao)括檢驗(yan)分類(lei)、抽樣規則、判定規則等。

(4)標志、包裝、運輸和貯存。