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      耐磨陶瓷研磨體在水泥聯(lián)合粉磨系統(tǒng)中的應(yīng)用

      2016-12-16 06:05:39洪鄒偉斌
      關(guān)鍵詞:裝載量節(jié)電壓機(jī)

      崔 洪鄒偉斌

      1. 山東淄博賽納新材料科技有限公司,山東 淄博 255100;2. 中國(guó)建材工業(yè)經(jīng)濟(jì)研究會(huì)水泥專業(yè)委員會(huì),北京100024

      耐磨陶瓷研磨體在水泥聯(lián)合粉磨系統(tǒng)中的應(yīng)用

      崔 洪1鄒偉斌2

      1. 山東淄博賽納新材料科技有限公司,山東 淄博 255100;2. 中國(guó)建材工業(yè)經(jīng)濟(jì)研究會(huì)水泥專業(yè)委員會(huì),北京100024

      1號(hào)水泥聯(lián)合粉磨系統(tǒng)管磨機(jī)二倉(cāng)應(yīng)用Φ20 mm~Φ11 mm五種規(guī)格的高抗磨氧化鋁陶瓷研磨體,填充率40%,裝載量86 t,比使用金屬研磨體時(shí)減少了40 t。應(yīng)用陶瓷研磨體的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,P·O42.5R成品質(zhì)量控制指標(biāo)比表面積達(dá)到330~360 m2/kg,R45穩(wěn)定在7%~9%,滿足要求;3μm~32μm顆粒含量提高3%左右,水泥3 d抗壓強(qiáng)度>30 MPa,28 d抗壓強(qiáng)度>50 MPa;出磨水泥溫度比應(yīng)用前至少降低25 ℃以上,管磨機(jī)滑履溫度平均小于70 ℃,運(yùn)行正常;水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量只有25%~26%,與外加劑相容性良好。

      耐磨陶瓷研磨體 聯(lián)合粉磨系統(tǒng) 應(yīng)用 節(jié)電效果

      0 引言

      無(wú)機(jī)非金屬材料——氧化鋁耐磨陶瓷材料重量輕,其密度只有3.6~3.8 g/cm3;具有硬度高(HRA85-90)、抗磨性能優(yōu)良的特點(diǎn);莫氏硬度為9級(jí)(剛玉質(zhì)),僅次于自然界莫氏硬度最高的金剛石;抗壓強(qiáng)度≥850 MPa,耐磨性是ZGMn13的266倍,是高鉻鑄鐵的171.5倍;適用于高速氣流沖刷、高粉塵濃度環(huán)境以及沖擊能量載荷小的濕法或干法粉磨工藝中的抗磨場(chǎng)合,由于其不含鐵、鉻等有色、有害金屬元素,在非金屬粉體、陶瓷坯、釉料制備等生產(chǎn)過(guò)程應(yīng)用廣泛。

      近兩年,一種由高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨性的氧化鋁耐磨陶瓷制成的研磨體應(yīng)用于水泥粉磨系統(tǒng)管磨機(jī),獲得了令人滿意的節(jié)電、降本效果。本文針對(duì)山東淄博賽納新材料科技有限公司研發(fā)的高抗磨氧化鋁陶瓷研磨體在四川永祥水泥有限公司輥壓機(jī)雙閉路水泥聯(lián)合粉磨系統(tǒng)1號(hào)管磨機(jī)中的應(yīng)用進(jìn)行總結(jié)。

      1 輥壓機(jī)水泥聯(lián)合粉磨系統(tǒng)設(shè)備配置

      該公司有兩套相同配置的帶有輥壓機(jī)擠壓的雙閉路水泥聯(lián)合粉磨系統(tǒng),主要設(shè)備配置見(jiàn)表1。

      輥壓機(jī)雙閉路水泥聯(lián)合粉磨工藝流程見(jiàn)圖1。

      表1 輥壓機(jī)雙閉路水泥聯(lián)合粉磨系統(tǒng)設(shè)備配置

      2 生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備存在問(wèn)題及改進(jìn)

      兩套輥壓機(jī)聯(lián)合粉磨系統(tǒng)的配置完全相同,經(jīng)雙方協(xié)商確認(rèn),決定在1號(hào)水泥粉磨系統(tǒng)管磨機(jī)二倉(cāng)應(yīng)用Φ20 mm~Φ11 mm五種規(guī)格的高抗磨氧化鋁陶瓷研磨體,填充率40%,裝載量86 t,比使用金屬研磨體時(shí)減少了40 t。

      圖1 輥壓機(jī)雙閉路水泥聯(lián)合粉磨工藝

      眾所周知,水泥聯(lián)合粉磨系統(tǒng)屬于分段粉磨,第一段“磨前處理是關(guān)鍵”[1],必須重視磨前預(yù)粉磨的輥壓機(jī)子系統(tǒng)效率的發(fā)揮;為此,對(duì)1號(hào)輥壓機(jī)損壞的軸承進(jìn)行了更換,輥面進(jìn)行維護(hù);對(duì)稱重倉(cāng)下料部位實(shí)施改進(jìn),同時(shí)采用了成都九泰科技有限公司研發(fā)的專利產(chǎn)品“輥壓機(jī)雙杠桿進(jìn)料調(diào)節(jié)裝置”,確保輥壓機(jī)進(jìn)料更加穩(wěn)定,擠壓效果明顯提高。對(duì)于磨內(nèi)存在的隔倉(cāng)板、篦板堵塞問(wèn)題及時(shí)處理;對(duì)磨機(jī)一倉(cāng)研磨體徹底倒磨清理,去除雜質(zhì),以防止堵塞隔倉(cāng)板篦縫導(dǎo)致通風(fēng)、過(guò)料不暢。一倉(cāng)清理出的雜質(zhì)見(jiàn)圖2。

      圖2 水泥管磨機(jī)一倉(cāng)清理出的雜物

      改進(jìn)后,經(jīng)打散分級(jí)機(jī)分級(jí)后的入磨物料細(xì)度測(cè)試數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

      表2 打散分級(jí)機(jī)分級(jí)后的入磨物料細(xì)度

      1號(hào)Φ3.8 m×13 m管磨機(jī)各倉(cāng)技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表3。

      表3 1號(hào)Φ3.8 m×13 m管磨機(jī)技術(shù)參數(shù)

      改造前后二倉(cāng)的研磨體見(jiàn)圖3。

      圖3 改造前后二倉(cāng)的研磨體

      生產(chǎn)P·O42.5R水泥,物料配比見(jiàn)表4。

      成品質(zhì)量控制指標(biāo):比表面積330~370 m2/kg,R45≤10%。

      3 生產(chǎn)過(guò)程數(shù)據(jù)對(duì)比

      應(yīng)用陶瓷研磨體生產(chǎn)P·O42.5R水泥,系統(tǒng)產(chǎn)量、粉磨電耗與應(yīng)用金屬研磨體時(shí)的對(duì)比數(shù)據(jù)見(jiàn)表5。

      表4 P·O42.5R 水泥物料配比 %

      正常生產(chǎn)過(guò)程中取樣,對(duì)成品選粉機(jī)分級(jí)性能進(jìn)行測(cè)試,循環(huán)負(fù)荷及選粉效率結(jié)果見(jiàn)表6。

      “磨內(nèi)磨細(xì)是根本”。由表6可以看出:出磨物料篩余小,說(shuō)明出磨物料細(xì)粉比例多,磨內(nèi)研磨體磨細(xì)做功能力好,出磨物料中的成品含量高;“磨后選粉是保證”[2],回料細(xì)度粗,說(shuō)明選粉機(jī)的選粉效率高,能夠?qū)⒊瞿ノ锪现械某善纷畲笙薅确诌x出來(lái),減少過(guò)粉磨現(xiàn)象;從測(cè)試數(shù)據(jù)來(lái)看,吉達(dá)Sepax3000高效渦流選粉機(jī)無(wú)論以80μm篩余或45μm篩余評(píng)價(jià)其選粉效率,都是比較高的,分級(jí)性能是優(yōu)良的,該選粉機(jī)初期選型時(shí),已考慮到將配置的型號(hào)及選粉能力富裕量放大,為系統(tǒng)增產(chǎn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。該系統(tǒng)下一步可通過(guò)循環(huán)負(fù)荷的調(diào)整,仍有較大的增產(chǎn)、節(jié)電空間。

      表5 P·O42.5R水泥系統(tǒng)產(chǎn)量、粉磨電耗對(duì)比

      表6 成品選粉機(jī)循環(huán)負(fù)荷與選粉效率 %

      應(yīng)用陶瓷研磨體的實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中,P·O42.5R成品質(zhì)量控制指標(biāo)比表面積達(dá)到330~360 m2/kg,R45篩余穩(wěn)定在7%~9%,滿足要求;3μm~32μm顆粒含量提高3%左右,水泥3 d抗壓強(qiáng)度>30 MPa,28 d抗壓強(qiáng)度>50 MPa;出磨水泥溫度比應(yīng)用前至少降低25 ℃以上,管磨機(jī)滑履溫度平均小于70 ℃,運(yùn)行正常;水泥標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量只有25%~26%,與外加劑相容性良好,深受預(yù)拌混凝土企業(yè)青睞。

      4 應(yīng)用陶瓷研磨體粉磨系統(tǒng)節(jié)電機(jī)理探討

      作為一種“萬(wàn)能粉磨設(shè)備”,自管磨機(jī)問(wèn)世以來(lái),就被廣泛應(yīng)用于不同的粉磨領(lǐng)域??紤]到實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中需要處理的物料特性以及要求的粉磨細(xì)度等技術(shù)指標(biāo),在其筒體上配用不同形狀、重量的襯板及篦板與研磨體裝載量的調(diào)整等影響眾多因素,尤其是筒體襯板重量負(fù)荷(靜載荷)與研磨體裝載負(fù)荷大(動(dòng)載荷),這兩個(gè)負(fù)荷中嚴(yán)重影響到粉磨電耗的主要是管磨機(jī)主電機(jī)驅(qū)動(dòng)研磨體的負(fù)荷。

      管磨機(jī)設(shè)計(jì)過(guò)程中,雖然在主傳動(dòng)電機(jī)功率選擇、配置上留有較大的富裕量,但管磨機(jī)的粉磨機(jī)理決定了其粉磨效率較低,在沒(méi)有高效率預(yù)粉磨技術(shù)應(yīng)用之前,所有物料的破碎、磨細(xì)必須全部在磨內(nèi)完成,除了粉磨粒徑較小的片狀物料及粉狀物料時(shí)適應(yīng)性相對(duì)較好,總體規(guī)律是:隨著管磨機(jī)直徑增大,產(chǎn)量也會(huì)相應(yīng)增大,相對(duì)而言磨內(nèi)研磨體產(chǎn)生的“滯留帶”(粉磨死區(qū))也越大,導(dǎo)致粉磨效率下降,這就是管磨機(jī)運(yùn)行過(guò)程中效率低的主要原因。

      陶瓷研磨體在水泥管磨機(jī)中應(yīng)用,首先解決了影響系統(tǒng)粉磨電耗的主要因素,由于裝載量明顯減少,原配置的主電機(jī)驅(qū)動(dòng)研磨體的負(fù)荷大幅度下降,運(yùn)行電流顯著降低。當(dāng)其他設(shè)備電耗相對(duì)不變時(shí),管磨機(jī)主電機(jī)每小時(shí)少消耗幾百度甚至上千度的電能分?jǐn)偨o系統(tǒng)產(chǎn)能,這就是系統(tǒng)穩(wěn)定節(jié)電的第一要因;其次,在細(xì)磨倉(cāng)內(nèi)陶瓷研磨體雖然實(shí)際裝載量少于金屬研磨體,但其填充率并不低,研磨能力并不差;高的填充率也會(huì)導(dǎo)致研磨體運(yùn)動(dòng)軌跡有所變化,重心有偏移,滑動(dòng)、滾蹭摩擦力增大,管磨機(jī)主電機(jī)運(yùn)行電流降低。綜合分析認(rèn)為,應(yīng)用陶瓷研磨體主要是使管磨機(jī)主電機(jī)驅(qū)動(dòng)負(fù)荷(出力)顯著降低而節(jié)電,是粉磨電耗下降的根本原因。

      以本系統(tǒng)為例:100萬(wàn)噸規(guī)模水泥生產(chǎn)線,應(yīng)用陶瓷研磨體后,按噸水泥平均節(jié)電5 kWh計(jì),年節(jié)電量達(dá)500萬(wàn)kWh,以平均電價(jià)0.50元/kWh核算,年節(jié)電效益為250萬(wàn)元,減去投入的陶瓷研磨體費(fèi)用100余萬(wàn)元,當(dāng)年可獲得凈利潤(rùn)100多萬(wàn)元,半年即可收回陶瓷研磨體投資。

      5 結(jié)束語(yǔ)

      (1)陶瓷研磨體重量輕、與金屬研磨體相比在相同填充率時(shí),裝載量要比金屬研磨體低50%左右;相同裝載量時(shí),填充率要比金屬研磨體高6%~10%。

      (2)陶瓷研磨體與金屬研磨體最大的不同就是材質(zhì)的區(qū)別,其作用相同,都是用來(lái)研磨物料,也都能夠做成不同的形狀(可以是球狀,也可以是段狀、橢圓狀或膠囊狀)適應(yīng)被磨物料的細(xì)度要求;雖然陶瓷研磨體裝載量減少,但填充率高,研磨能力并未降低;但管磨機(jī)主電機(jī)驅(qū)動(dòng)負(fù)荷顯著下降,運(yùn)行電流大幅度降低,節(jié)電效果凸顯,在5 kWh/t以上。

      (3)根據(jù)不同物料的易磨性以及生產(chǎn)不同的水泥品種,采用陶瓷研磨體的粉磨系統(tǒng),一般節(jié)電幅度在4~6 kWh/t,生產(chǎn)高等級(jí)水泥,節(jié)電幅度可達(dá)6~8 kWh/t。

      (4)出磨水泥溫度顯著降低(一般在25 ℃以上),水泥使用性能明顯改善;同時(shí),管磨機(jī)滑履溫度降低,粉磨系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)率提高;3μm~32μm顆粒含量提高3%左右,水泥強(qiáng)度增長(zhǎng)良好。

      (5)陶瓷研磨體的應(yīng)用是有條件的,并非簡(jiǎn)單的更換。企業(yè)必須重視粉磨系統(tǒng)中的技術(shù)細(xì)節(jié),尤其是管磨機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)陶瓷研磨體應(yīng)用的影響不容忽視。

      (6)陶瓷研磨體替代金屬研磨體粉磨水泥,節(jié)電效益明顯,投資回收快。

      (7)國(guó)家強(qiáng)制性推行節(jié)能減排產(chǎn)業(yè)政策,水泥行業(yè)發(fā)展過(guò)程中將面臨巨大挑戰(zhàn)。陶瓷研磨體粉磨水泥實(shí)現(xiàn)節(jié)電效益,間接實(shí)現(xiàn)減排CO2。

      [1] 鄒偉斌. 水泥粉磨系統(tǒng)異常案例分析及解決措施(二)[J].新世紀(jì)水泥導(dǎo)報(bào), 2016(2):27-31.

      [2] 鄒偉斌. 水泥聯(lián)合粉磨系統(tǒng)故障原因與解決措施[J].新世紀(jì)水泥導(dǎo)報(bào),2012(3):2-12.

      2016-10-10)

      TQ172.632

      B

      1008-0473(2016)06-0025-04

      10.16008/j.cnki.1008-0473.2016.06.006

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