中鋁球在大噸位球磨機中的應用

摘 要 如何提高球磨機的球磨效率，一直是陶瓷行業人員所關注的問題。本文從生產的實際數據出發，探討了中鋁球球石在大型球磨機中的使用狀況。

關鍵詞 球磨機，中鋁球

1引言

球磨機是當代陶瓷企業普遍選用的間歇式濕法物料的粉磨和混合裝備。我國使用的球磨機規格由幾噸到百噸位不等。球磨機是生產中耗電多、效率低的裝備，近年來雖已選用人造研磨體（碳化硅球、氧化鋁球等）和內襯，但對轉速、功率匹配、長徑比、料球比、出漿等問題的研究較少。

目前，陶瓷廠的坯漿生產所使用的研磨介質主要有天然鵝卵石、碳化硅球和氧化鋁球。由于使用超白料的雪花白、微晶鉆、析晶玉等拋光磚產品深受消費者青睞，而氧化鋁球能有效維護、提高超白料的白度，故在超白產品生產中使用氧化鋁球作球磨機的研磨體已成為眾多拋光磚廠家的共識。同時，球磨機也在不斷大型化，如18t、40t、100t等規格，其中40t球磨機已成為大多規模化廠家的成熟機型。實際生產中，各種研磨體在大噸位球磨機中如何應用才能做到球磨效率最高、球磨成本最低是值得探討的問題。現有的球磨原理僅適用于小噸位球磨機和天然鵝卵石作介質的情況，對“人造研磨體（碳化硅球、氧化鋁球等）在大噸位球磨機中的應用”仍缺乏系統的、科學的研究。

2碳化硅球和氧化鋁球的應用比較

2.1各廠球磨機參數對照表

現以唯美某廠18t雪花白料球磨機的球磨運行參數與某A、B、C三廠的球磨機進行分析比較，如表1、表2、表3所示。

2.2 球磨效率的評價

以生產常用的每噸干基料球磨成漿后所需的電耗和球石耗的總單位成本為依據考查球磨效率。總單位成本越低，球磨效率越高。電耗單位成本計算公式：

A₁=（V×I／1000）×K₁×T／G

A₂= A₁×J

式中：

A₁—— 電耗單位成本，即每噸干基料的耗電度，kW／(h·t)

V——球磨機運行電壓，V

I——球磨機運行電流，A

K₁——球磨機三相功率計算的修正系數（1.16～1.25），本文取1.25

T——球磨機每一球的球磨時間，h

G——裝料量(干基)，t

A₂——電的價耗單位成本，即每噸干基料的耗電成本，元／t

J——電價，以每度電0.72元計算

球石耗單位成本：

B₁=S₁／G

B₂= B₁×S₂

式中：

B₁——單位球石耗量，即每噸干基料的耗球石數量，㎏／t

G——裝料量(干基)，t

S₁——每球的球石損耗量，㎏

B₂——單位球石價耗，即每噸干基料的耗球石的成本，元／t

S₂——球石的價格（唯美廠中鋁球石A以2.7元/kg計算，其它中鋁球石都以3元/kg計算）

利用以上公式計算，結果列于表4。

2.3 結果分析

將表1、表2、表3、表4進行分析比較，得到如下結論：

（1） 使用中鋁球石和中鋁球襯取代碳化硅球和石襯能大幅提高有效球磨空間，唯美廠18t機的入料量由22t提升到26t。

（2） 使用中鋁球能大大提高球磨效率。唯美廠的球磨時間由16h降到13.5h，有效提高了球磨機的使用率。

（3） 使用中鋁球比用碳化硅球更能降低球磨用電單位成本和球石損耗單位成本，從而降低總單位成本。唯美廠用碳化硅球時總球磨單位成本為36.83元／t，而使用中鋁球時降到34.1元／t；球磨1t干基料節省了2.7元，成本降低顯著。

（4） 中鋁球使用時要嚴格控制比重和質量，否則對球石損耗成本影響較大。唯美廠用球石A時球磨總單位成本為36.3元／t，而用球石B時球磨總單位成本為34.1元／t。

（5） 使用中鋁球時，應用中鋁內襯取代石英襯，以提高球磨有效空間。同樣是18t機，唯美廠用中鋁內襯可以裝26t料，而某A廠用石英襯只能裝21t料。

（6） 使用中鋁球可大大縮短球磨時間。由于中鋁球石使用30mm、40mm、50mm、60mm的球徑比碳化硅球石40mm、50mm、60mm的球徑更合理，且比重更大、硬度更高，大大縮短了球磨時間，唯美廠的球磨時間由15.5h降到13.5h。

（7） 使用中鋁球時，用中鋁內襯替換石英襯可降低球石損耗。石英襯凹凸不平的表面會顯著增加球磨阻力，從而增加球石損耗。使用中鋁內襯的唯美廠和某B廠，單位球石耗量分別為3.08kg／t和3.33kg／t；而使用石英襯的某A廠和某C廠，單位球石耗量卻分別為5.71kg／t和4.89kg／t，球耗成本明顯增加。

（8） 要合理控制球石和料的裝填量，提高球磨效率和降低球磨成本。某C廠使用石英襯，某B廠使用中鋁襯，前者球磨機有效空間明顯較小，但前者球石和料裝填量卻達92t，而后者只有82t，前者漿面空高只有0.4m，而后者卻達0.8m，因此某C廠球磨裝填量太多影響了球磨效率，導致球磨成本較高，達38．4元／t，而某B廠只要36元／t。18t和40t球磨機漿面空高控制在65～75cm較為合理。

（9） 要合理控制球徑比例。從以上四個廠的實際使用來看，球徑比例控制在30mm20%～28%，40mm32%～38%，50mm25%～29%，60mm12%～13%較為合理。

3使用中鋁球的優點

由以上分析可知：

（1） 中鋁球比碳化硅球更能提高球磨效率、降低球磨成本，同時還可顯著提高球磨機的使用率。

（2） 中鋁球石和內襯比碳化硅球石和石襯更有利于提高坯體配方的合理性，從而提高產品品質，有利于產品快燒。因為中鋁球石和內襯富含Al₂O₃，中鋁球石和內襯的損耗可以使坯料中的Al₂O₃增加0.3%～0.5%，有助于形成更多的莫來石晶相，而莫來石晶體具有高強度、高耐磨及低膨脹性，更能滿足快速燒成工藝的需要，獲得高強度、高致密性、高耐磨性和不變形的產品。比如，某拋光磚產品抗折強度在45～55MPa，具有高強度、高致密性、高耐磨性品質。當使用碳化硅球石和石襯時，碳化硅球石和石襯的損耗會使坯料中的SiO₂增加0.5%～1%，對于含有較多SiO₂且厚而大的拋光磚坯件而言，由于晶相轉變伴隨有較大的體積變化，因而在轉變溫度附近冷卻速度不能太快，否則易造成應力集中而引起變形或開裂，所以，碳化硅球石和石襯的損耗會增加坯料中的SiO₂，不利于產品快燒。

（3） 中鋁球石有利于提高拋光磚坯體白度。由于中鋁球石比碳化硅石的白度高，中鋁球石的損耗混合在坯料中后，使坯料白度更高，特別在雪花白產品中，中鋁球石的使用顯示出無比的優越性。

4中鋁球石使用的注意事項

（1） 使用中鋁球石時，一定要使用中鋁內襯，使用普通石襯時易產生磨損；

（2） 中鋁球石不能和碳化硅球石等混用；

（3） 要對每批、次中鋁球石的比重、耐磨性、純度等質量指標嚴格把關，確保球石質量；

（4） 由于中鋁球石和內襯都較貴，且中鋁球石首次填充量較大，所以初始使用時投入的成本較大。

5結束語

由于中鋁球石在使用中有眾多優點：可提高球磨效率、降低球磨成本；縮短球磨時間、增加裝填量從而提高球磨機的使用效率；提高產品品質等。因此，不僅拋光磚產品可以使用中鋁球石，瓷質仿古磚、瓷片、衛生潔具等陶瓷行業都可以使用，其前景廣闊。