鋯鋁耐磨陶瓷研磨體在加氣塊行業粉磨中的應用研究

張德強 唐高山 任憲德 王京平 殷素紅 陳俊平 林洪慶 曾奕強 鄧大進 尹叢巖 張仲明 吳春裕

摘 要：本項目采用鋯鋁陶瓷耐磨研磨體置換傳統的含鉻鋼鍛研磨體，以硅質材料濕磨采用新型研磨體的應用探索，為蒸壓加氣混凝土生產過程中實現環保、提質、節材、節能、低耗的目標展開研究。

關鍵詞：鋯鋁陶瓷研磨體;節能;環保;提質

1 引 言

本著促進行業節能降耗、低碳環保、提質增效的目的和華南理工大學材料學院在粉體制備和陶瓷研磨體方面的探索研究及佛山市陶瓷研究所在陶瓷研磨體研發、生產和應用方面的經驗，在恒益建材的主導下，多個單位開展產學研合作，共同促成本項目開發。

2需解決的技術難題

該項目擁有一條年產30萬立方蒸壓加氣混凝土先進生產線，目前硅質砂粉體料漿的制備采用傳統的球磨機研磨體系，生產中存在研磨體裝載量大、磨機負荷高、電耗高、橡膠襯板磨損快，動力和材料成本高，研磨體比重大，沖擊與研磨噪音大和料漿溫度高，產生環保和工藝難控制等技術難題。

由此，我們開展應用新型陶瓷研磨體實驗，和傳統的研磨方式生產，進行平行比較，為蒸壓加氣混凝土生產實現環保、優質、低耗、節能取得技術突破。

3節能機理

球磨機裝載量減少，球磨機功率減少;研磨體整體重心上移，在球磨機帶球高度不變的情況下克服重力做功減少;無機非金屬材質研磨體，減少了電能轉化為熱能的能量損失;堆積密度較為松散，物料通過阻力減小。

4粉磨系統配置

球磨機配置參數，見表1。

5應用分析與研究

5.1研磨體的選型

鋯鋁陶瓷研磨體引入微量元素鋯改性增韌，利用相變增韌，形成多晶結構（見圖1），強度和韌性提高，耐磨性好，使陶瓷研磨體的抗沖擊韌性能力大幅度提高，碎球率較低，因此該項目選擇鋯鋁陶瓷研磨體。

5.2級配方案的設計與優化

從使用含鉻鋼鍛存在的技術難題出發，結合磨機配置情況及工藝需求，級配方案的設計選用鋯鋁陶瓷研磨體，前后共設計和優化方案6組，研究優化最佳級配方案，以求效果最佳化（見表2）。

5.3原料預處理

增設破碎機、裝振動篩對原料進行預處理，減少原料中大塊及布條、木塊類等雜物。

5.4研究與分析

研究內容：在保證產品質量一致磨機臺時產量不減產或少減產的情況下實現節能降耗。

結果顯示：通過級配方案優化和生產實踐對比，填充率達到45.6%時，在產量較高的同時電耗和球耗也達到最優。鋯鋁陶瓷研磨體在節能降耗方面均表現出明顯優勢，綜合分析，方案五在臺產、電耗、球耗綜合使用效果最佳。

5.5應用效果

（1）節能降耗：粉磨每噸砂電耗降低5.75kWh，節電幅度33%以上（17.18kWh降至11.43kWh），節能效果顯著。

（2）高效研磨：在研磨體裝載量降低、主機負荷下降的情況下，臺時略有增長，增幅0.4%（9.13t/h升至9.17t/h）。

（3）提質增效：產品顆粒形貌以球形顆粒為主，顆粒組成更加連續，有利于后期蒸壓加氣混凝土澆注及發泡作業順利進行，強度的增進率提高。見圖2、圖3。

（4）耐磨低碎：陶瓷研磨體的莫氏硬度為9.0，僅次于金剛石，高于高鉻鋼鍛莫氏硬度兩個級別。

（5）綠色環保：鋯鋁陶瓷研磨體，無機材質自發熱小，且導熱系數小，料漿溫度可降低3℃左右;磨機噪音降低2db左右，且不含六價鉻，改善環境，綠色環保無公害。

（6）減負耐用：裝載量明顯降低，對磨機橡膠襯板撞擊磨損小，磨主電機及減速機運行負荷下降，壽命顯著提高。

（7）性能提高：磨細后的硅砂比表面積增加5.8%，出釜抗壓強度上升11.76%（見表3）。

6效益分析

年產30萬立方蒸壓加氣混凝土生產線應用鋯鋁陶瓷研磨體的效益如下：

6.1直接效益

（1）初裝研磨體成本節約。

初始裝載量下降約30%，置換后初裝成本大幅下降。

（2）研磨成本（含球耗和電耗）。

根據應用實測，單位加氣塊研磨成本節約2.54元/m3，（含球耗和電耗），則年產30萬立方米加氣塊可節約研磨成本：30×2.54=76.2萬元。研磨體成本大幅下降。

（3）年節省襯板效益約15萬元。

6.2間接效益

磨機總裝載量下降，磨機軸承、減速機、主電機等設備承載力降低，損耗下降，延長設備使用壽命。

6.3環保效益

降溫減噪、無六價鉻公害，促進低碳環保、職業健康和終端客戶人身健康。

6.4質量效益

提質增效，因為料漿溫度的同比下降和比表面積的增加，澆注溫度可有效地控制，工藝保障系數提高，水化反應質量提升，使得硅鈣水化反應更加充分，可縮小坯體上中下層容重和強度的梯度，產品的耐久性增強、收縮及導熱系數降低，進一步提高產品質量，可以實現優質優價提高效益。

6.5社會效益

該技術革新了蒸壓加氣混凝土行業料漿研磨新思路，將引領行業粉磨新思考，推動行業的技術進步。

7總結

該項目的成功實踐表明，鋯鋁陶瓷研磨體應用于硅質砂蒸壓加氣混凝土料漿體系能夠有效改善環境和產品質量，實現了高產、優質、高效生產，節能、節材，降本增效。一個年產30萬立方米蒸壓加氣混凝土的企業，年可節電70萬度，僅節電成本約70萬元，全國類似規模的企業約有千家，僅節電成本約7億元，社會經濟效益顯著，具有廣闊的前景。

參考文獻

[1] 張德強等.鋯鋁耐磨陶瓷研磨體在蒸壓加氣混凝土硅質材料濕法連續磨的應用初探【J】.廣東建材，2020（06）：66-69.

[2] 張德強等.鋯鋁耐磨陶瓷研磨體在加氣塊硅質砂料漿研磨中的應用研究【J】.中國加氣混凝土行業大會暨協會第40次年會文集，2020（11.15-17）：66-72.