锆铝耐磨陶瓷研磨体在加气块行业粉磨中的应用研究

张德强 唐高山 任宪德 王京平 殷素红 陈俊平 林洪庆 曾奕强 邓大进 尹丛岩 张仲明 吴春裕

摘 要：本项目采用锆铝陶瓷耐磨研磨体置换传统的含铬钢锻研磨体，以硅质材料湿磨采用新型研磨体的应用探索，为蒸压加气混凝土生产过程中实现环保、提质、节材、节能、低耗的目标展开研究。

关键词：锆铝陶瓷研磨体;节能;环保;提质

1 引 言

本着促进行业节能降耗、低碳环保、提质增效的目的和华南理工大学材料学院在粉体制备和陶瓷研磨体方面的探索研究及佛山市陶瓷研究所在陶瓷研磨体研发、生产和应用方面的经验，在恒益建材的主导下，多个单位开展产学研合作，共同促成本项目开发。

2需解决的技术难题

该项目拥有一条年产30万立方蒸压加气混凝土先进生产线，目前硅质砂粉体料浆的制备采用传统的球磨机研磨体系，生产中存在研磨体装载量大、磨机负荷高、电耗高、橡胶衬板磨损快，动力和材料成本高，研磨体比重大，冲击与研磨噪音大和料浆温度高，产生环保和工艺难控制等技术难题。

由此，我们开展应用新型陶瓷研磨体实验，和传统的研磨方式生产，进行平行比较，为蒸压加气混凝土生产实现环保、优质、低耗、节能取得技术突破。

3节能机理

球磨机装载量减少，球磨机功率减少;研磨体整体重心上移，在球磨机带球高度不变的情况下克服重力做功减少;无机非金属材质研磨体，减少了电能转化为热能的能量损失;堆积密度较为松散，物料通过阻力减小。

4粉磨系统配置

球磨机配置参数，见表1。

5应用分析与研究

5.1研磨體的选型

锆铝陶瓷研磨体引入微量元素锆改性增韧，利用相变增韧，形成多晶结构（见图1），强度和韧性提高，耐磨性好，使陶瓷研磨体的抗冲击韧性能力大幅度提高，碎球率较低，因此该项目选择锆铝陶瓷研磨体。

5.2级配方案的设计与优化

从使用含铬钢锻存在的技术难题出发，结合磨机配置情况及工艺需求，级配方案的设计选用锆铝陶瓷研磨体，前后共设计和优化方案6组，研究优化最佳级配方案，以求效果最佳化（见表2）。

5.3原料预处理

增设破碎机、装振动筛对原料进行预处理，减少原料中大块及布条、木块类等杂物。

5.4研究与分析

研究内容：在保证产品质量一致磨机台时产量不减产或少减产的情况下实现节能降耗。

结果显示：通过级配方案优化和生产实践对比，填充率达到45.6%时，在产量较高的同时电耗和球耗也达到最优。锆铝陶瓷研磨体在节能降耗方面均表现出明显优势，综合分析，方案五在台产、电耗、球耗综合使用效果最佳。

5.5应用效果

（1）节能降耗：粉磨每吨砂电耗降低5.75kWh，节电幅度33%以上（17.18kWh降至11.43kWh），节能效果显著。

（2）高效研磨：在研磨体装载量降低、主机负荷下降的情况下，台时略有增长，增幅0.4%（9.13t/h升至9.17t/h）。

（3）提质增效：产品颗粒形貌以球形颗粒为主，颗粒组成更加连续，有利于后期蒸压加气混凝土浇注及发泡作业顺利进行，强度的增进率提高。见图2、图3。

（4）耐磨低碎：陶瓷研磨体的莫氏硬度为9.0，仅次于金刚石，高于高铬钢锻莫氏硬度两个级别。

（5）绿色环保：锆铝陶瓷研磨体，无机材质自发热小，且导热系数小，料浆温度可降低3℃左右;磨机噪音降低2db左右，且不含六价铬，改善环境，绿色环保无公害。

（6）减负耐用：装载量明显降低，对磨机橡胶衬板撞击磨损小，磨主电机及减速机运行负荷下降，寿命显著提高。

（7）性能提高：磨细后的硅砂比表面积增加5.8%，出釜抗压强度上升11.76%（见表3）。

6效益分析

年产30万立方蒸压加气混凝土生产线应用锆铝陶瓷研磨体的效益如下：

6.1直接效益

（1）初装研磨体成本节约。

初始装载量下降约30%，置换后初装成本大幅下降。

（2）研磨成本（含球耗和电耗）。

根据应用实测，单位加气块研磨成本节约2.54元/m3，（含球耗和电耗），则年产30万立方米加气块可节约研磨成本：30×2.54=76.2万元。研磨体成本大幅下降。

（3）年节省衬板效益约15万元。

6.2间接效益

磨机总装载量下降，磨机轴承、减速机、主电机等设备承载力降低，损耗下降，延长设备使用寿命。

6.3环保效益

降温减噪、无六价铬公害，促进低碳环保、职业健康和终端客户人身健康。

6.4质量效益

提质增效，因为料浆温度的同比下降和比表面积的增加，浇注温度可有效地控制，工艺保障系数提高，水化反应质量提升，使得硅钙水化反应更加充分，可缩小坯体上中下层容重和强度的梯度，产品的耐久性增强、收缩及导热系数降低，进一步提高产品质量，可以实现优质优价提高效益。

6.5社会效益

该技术革新了蒸压加气混凝土行业料浆研磨新思路，将引领行业粉磨新思考，推动行业的技术进步。

7总结

该项目的成功实践表明，锆铝陶瓷研磨体应用于硅质砂蒸压加气混凝土料浆体系能够有效改善环境和产品质量，实现了高产、优质、高效生产，节能、节材，降本增效。一个年产30万立方米蒸压加气混凝土的企业，年可节电70万度，仅节电成本约70万元，全国类似规模的企业约有千家，仅节电成本约7亿元，社会经济效益显著，具有广阔的前景。

参考文献

[1] 张德强等.锆铝耐磨陶瓷研磨体在蒸压加气混凝土硅质材料湿法连续磨的应用初探【J】.广东建材，2020（06）：66-69.

[2] 张德强等.锆铝耐磨陶瓷研磨体在加气块硅质砂料浆研磨中的应用研究【J】.中国加气混凝土行业大会暨协会第40次年会文集，2020（11.15-17）：66-72.