CN104845584A - 一种用于水泥粉磨的非金属研磨介质及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水泥粉磨领域，具体是用于水泥粉磨的非金属研磨介质及其应用。本发明用于水泥粉磨的非金属研磨介质，是以氧化铝或矾土为主要原材料，通过配料、成型、煅烧制作而成；所述非金属研磨介质中Al2O3的含量为50-98wt%，抗压强度高于1000Mpa，莫氏硬度达到7以上。本发明的有益效果是，第一，可以显著降低磨机电耗，从而达到节能降耗。第二，可以防止产生静电，减少静电吸附，提高粉磨效率。第三，本发明采用以氧化铝为主要成分的非金属研磨介质，即使有少量的颗粒脱落到水泥中，由于其强度高，能起到微粉填充的效果，不会影响水泥质量。
Description
技术领域
本发明涉及水泥粉磨领域，具体是用于水泥粉磨的非金属研磨介质及其应用。
背景技术
水泥粉磨是通过球磨机转动时磨内装载的大量研磨介质的碰撞、摩擦、滚动、挤压等多种方式将原料粉碎并混匀。当前水泥粉磨普遍采用金属研磨介质（钢球或钢锻）, 金属研磨介质具有强度高、使用寿命长的优点，但是采用金属研磨介质作为水泥粉磨介质，具有以下的不足：
一是采用金属研磨介质，会产生大量的静电，由于大量微小的带有静电的水泥微粉包裹在金属研磨体的周围，降低了金属研磨体之间的碰撞力度，降低了粉磨效率。需要添加助磨剂来提高效率，从而增加了水泥成本。
二是金属研磨介质的比重较大，造成磨机电耗很大，达不到节能要求。
非金属研磨介质目前主要常用于陶瓷粉的湿法研磨，磨内冲击力相对小，同时由于非金属研磨介质的成分与陶瓷的成份相近，再加上粉碎后的陶瓷粉还要进行烧制，所以，即使有少量的非金属研磨介质进入陶瓷粉中，也不会影响陶瓷的质量。
但对于水泥球磨机来说，属于干法粉磨，在不改变磨机参数下，直接用非金属研磨介质代替金属研磨介质，会产生非金属研磨介质易开裂、表面产生麻点的现象，会降低磨粉效率。所以，到现在为止，并没有找到一种合适的非金属研磨介质，来代替金属研磨介质。
优先权事项：
申请日：2015年01月06日。申请号：2015100032948。申请人：朱晖 叶正茂。发明创造名称：氧化铝陶瓷球作为研磨介质在水泥球磨机中的应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于水泥粉磨的非金属研磨介质，由于非金属研磨介质的比重比金属研磨介质小，因此在水泥球磨机内替代金属研磨介质，并适当配合磨机调整，可以使磨机电耗大大降低，从而达到节能降耗的目的；同时可以防止产生静电，减少静电吸附，提高粉磨效率。
本发明是通过以下措施来实现：
本发明涉及一种用于水泥粉磨的非金属研磨介质，其特征是以氧化铝或矾土为主要原材料，通过配料、成型、煅烧制作而成；所述非金属研磨介质中Al2O3的含量为50-98wt%，抗压强度高于1000Mpa，莫氏硬度达到7以上。
上述本发明所述的非金属研磨介质，为了其改善研磨性能，还含有2-50wt%的其它组分，所述的其它组分为氧化硅、氧化铁、氧化镁、氧化钙、氮化硅、氧化锆和纳米粉体中的一种或几种。
上述本发明所述的非金属研磨介质，更优选的方案为，所述非金属研磨介质中Al2O3的含量为70-98wt%，其它成分的含量为2-30wt%，抗压强度高于2000Mpa，莫氏硬度达到8以上。
上述本发明所述的非金属研磨介质，成型时为压制成型，压制成型时压力为 40-150MPa；煅烧时的温度为1100-1600℃。或者，成型时为滚制成型，煅烧时的温度为1100-1600℃。
上述本发明所述的非金属研磨介质，所述的非金属研磨介质制作成球形或锻形（即陶瓷球或陶瓷锻）；所述陶瓷球的直径为15-120mm；所述陶瓷锻的直径为10 -70mm，长度为15 -70mm。
本发明还涉及上述的非金属研磨介质在水泥球磨机中的应用。
上述的非金属研磨介质在水泥球磨机中的应用，非金属研磨介质的填充率在20-50%的范围内。
本发明还涉及氧化铝陶瓷球或陶瓷锻作为研磨介质在水泥球磨机中的应用。
上述的非金属研磨介质在水泥球磨机中的应用，陶瓷球或陶瓷锻在水泥球磨机中的填充率为20-50%；陶瓷球或陶瓷锻中Al2O3的含量为70-98wt%，其他成分的含量为2-30wt%。
本发明的有益效果：
第一，本发明采用以氧化铝为主要成分的非金属研磨介质，用于水泥球磨机中，由于氧化铝陶瓷材料的比重小于金属研磨介质，可以显著降低磨机电耗，从而达到节能降耗。虽然非金属研磨介质填充量高，但就综合效益来说，与采用金属研磨介质相比，仍然具有良好的经济效益。
第二，采用本发明的非金属研磨介质，在水泥球磨机内替代金属研磨介质，可以防止产生静电，减少静电吸附，提高粉磨效率；在相同的球磨机填充率的前提下，磨机电耗大大降低，从而达到节能降耗的目的。
第三，本发明采用以氧化铝为主要成分的非金属研磨介质，即使有少量的颗粒脱落到水泥中，由于其强度高，能起到微粉填充的效果，不会影响水泥质量。
具体实施方式
本发明提供了一种氧化铝陶瓷球或陶瓷锻作为研磨介质在水泥球磨机中的应用，氧化铝陶瓷球或陶瓷锻以氧化铝或矾土为主要原材料，加入少量其它材料，如氧化硅、氧化铁、氧化镁、氧化钙、氮化硅、氧化锆、纳米粉体等，经过配料、压制或滚制成型、煅烧等步骤制得，所得氧化铝陶瓷球中Al2O3的含量为50-98wt%，其他材料的含量为2-50wt%。
氧化铝陶瓷球作为研磨介质按照一定配比装入水泥球磨机内，根据研磨物料和磨机转速的不同，填充率在20-50%。
由于氧化铝陶瓷球或陶瓷锻的莫氏硬度达到7以上，抗压强度高于1000Mpa，具有良好的破碎和研磨能力，并且能消除部分静电吸附，减少凝聚和所谓的缓冲层，从而提高磨机产量和粉磨效果；由于氧化铝陶瓷球或陶瓷锻的比重远小于金属研磨球，不仅能提高磨机产量，同时磨机的耗电量大大降低，从而降低磨机能耗，达到节能降耗，提高粉磨效率的目的，产生良好的经济效益。
实施例1
以氧化铝微粉为主要原材料，粉磨至800目，通过成球机滚制成型至规定尺寸、煅烧至1500度，制得Al2O3含量为95wt%的氧化铝陶瓷球。所得氧化铝陶瓷球的体积密度为3.8g/cm3，抗压强度高于2000Mpa，莫氏硬度达到8以上。
在ф3.2×13m三仓水泥球磨机中，将上述制得的氧化铝陶瓷球替换第三仓的金属研磨介质，以35%的填充率计算，原本金属研磨介质装载量为91吨，生产每吨水泥的平均电耗约38kW·h；使用氧化铝陶瓷球为38吨，其中分别是直径20mm的8吨，直径30mm的22吨，直径40mm的8吨，通过配合磨机操控，与金属研磨介质相比，磨机研磨效率基本相同，同时减少了助磨剂的使用量，磨机生产每吨水泥平均电耗能降低到33kW·h以下。氧化铝陶瓷球的磨耗为12克/吨水泥。
实施例2
以氧化铝微粉为主要原材料，粉磨至800目，通过压力机压制成型，成型压力为100Mpa,成型尺寸为直径20mm，长度25mm的锻形，煅烧至1520度，制得Al2O3含量为92wt%的氧化铝陶瓷锻。所得氧化铝陶瓷锻的体积密度为4.5g/cm3，抗压强度高于2100Mpa，莫氏硬度达到8以上。
在ф3.0×11m二仓水泥球磨机中，将上述制得的氧化铝陶瓷锻替换第二仓的金属研磨介质，以33%的填充率计算，原本金属研磨介质装载量为60吨，生产每吨水泥的平均电耗约38kW·h；使用氧化铝陶瓷锻为35吨，通过配合磨机操控，与金属研磨介质相比，磨机研磨效率基本相同，同时减少了助磨剂的使用量，磨机生产每吨水泥平均电耗降低到34kW·h以下。氧化铝陶瓷锻的磨耗为10克/吨水泥。
实施例3
以矾土矿为主要原材料，粉磨至800目，通过成球机滚制成型至规定尺寸、煅烧至1400度，制得Al2O3含量为55wt%的氧化铝陶瓷球。所得氧化铝陶瓷球的体积密度为4.4g/cm3，抗压强度高于1200Mpa，莫氏硬度达到7以上。
在ф3.8×13m二仓水泥球磨机中，将上述制得的氧化铝陶瓷球替换第二仓的金属研磨介质，以32%的填充率计算，原本金属研磨介质装载量为160吨，水泥的平均电耗约38kW·h；使用上述氧化铝陶瓷球为90吨，其中分别是直径20mm的15吨，直径30mm的50吨，直径40mm的25吨，通过配合磨机操控，与金属研磨介质相比，磨机研磨效率基本相同，同时减少了助磨剂的使用量，磨机生产每吨水泥平均电耗降低到34.5kW·h以下。氧化铝陶瓷球的磨耗为19克/吨水泥。
实施例4
以矾土矿为主要原材料，粉磨至800目，通过压力机压制成型，成型压力为120Mpa,成型尺寸为直径25mm，长度30mm的锻形，煅烧至1450度，制得Al2O3含量为60wt%的氧化铝陶瓷锻。所得氧化铝陶瓷锻的体积密度为4.3g/cm3，抗压强度高于2100Mpa，莫氏硬度达到7.5以上。
在ф3.0×11m二仓水泥球磨机中，将上述制得的氧化铝陶瓷锻替换第二仓的金属研磨介质，以34%的填充率计算，原本金属研磨介质装载量为60吨，水泥的平均电耗约38kW·h；使用氧化铝陶瓷锻为38吨，通过配合磨机操控，与金属研磨介质相比，磨机研磨效率基本相同，同时减少了助磨剂的使用量，磨机生产每吨水泥平均电耗降低到35kW·h以下。氧化铝陶瓷锻的磨耗为16克/吨水泥。
实施例5
以氧化铝微粉为主要原材料，加入5%氧化锆粉，混合粉磨至800目，通过成球机滚制成型至规定尺寸、煅烧至1550度，制得Al2O3含量为95wt%的氧化铝陶瓷球。所得氧化铝陶瓷球的体积密度为3.6g/cm3，抗压强度高于2500Mpa，莫氏硬度达到9以上。
在ф3.8×11m二仓水泥球磨机中，将上述制得的氧化铝陶瓷球替换第二仓的金属研磨介质，以32%的填充率计算，原本金属研磨介质装载量为160吨，水泥的平均电耗约38kW·h；使用上述氧化铝陶瓷球为95吨，其中分别是直径20mm的15吨，直径25mm的60吨，直径30mm的20吨，通过配合磨机操控，与金属研磨介质相比，磨机研磨效率基本相同，同时减少了助磨剂的使用量，磨机生产每吨水泥平均电耗降低到34kW·h以下。氧化铝陶瓷球的磨耗为9克/吨水泥。
实施例6
以矾土矿为主要原材料，加入8%氮化硅，粉磨至800目，通过压力机压制成型，成型压力为100Mpa,成型尺寸为直径20mm，长度25mm的锻形，煅烧至1500度，制得Al2O3含量为92wt%的氧化铝陶瓷锻。所得氧化铝陶瓷锻的体积密度为3.9g/cm3，抗压强度高于2200Mpa，莫氏硬度达到8.5以上。
在ф3.0×11m二仓水泥球磨机中，将上述制得的氧化铝陶瓷锻替换第二仓的金属研磨介质，以34%的填充率计算，原本金属研磨介质装载量为60吨，水泥的平均电耗约38kW·h；使用氧化铝陶瓷锻为35吨，通过配合磨机操控，与金属研磨介质相比，磨机研磨效率基本相同，同时减少了助磨剂的使用量，磨机的平均电耗能降低到34kW·h以下。氧化铝陶瓷锻的磨耗为10克/吨水泥。
实施例7
以氧化铝微粉为主要原材料，加入20%氧化铁矿微粉，粉磨至800目，通过压力机压制成型，成型压力为100Mpa，成型尺寸为直径25mm，长度30mm的锻形，煅烧至1400度，制得Al2O3含量为80wt%的氧化铝陶瓷锻。所得氧化铝陶瓷锻的体积密度为4.7g/cm3，抗压强度高于1600Mpa，莫氏硬度达到7.5以上。
在ф3.0×11m二仓水泥球磨机中，将上述制得的氧化铝陶瓷锻替换第二仓的金属研磨介质，以33.5%的填充率计算，原本金属研磨介质装载量为60吨，水泥的平均电耗约38kW·h；使用氧化铝陶瓷锻为38吨，通过配合磨机操控，与金属研磨介质相比，磨机研磨效率基本相同，同时减少了助磨剂的使用量，磨机的平均电耗能降低到34.5kW·h以下。氧化铝陶瓷锻的磨耗为17克/吨水泥。
实施例8
以铝土矿为主要原材料，加入5%氧化锆和3%的氧化镁，粉磨至800目，通过压力机压制成型，成型压力为120Mpa，成型尺寸为直径25mm，长度30mm的锻形，煅烧至1550度，制得Al2O3含量为92wt%的氧化铝陶瓷锻。所得氧化铝陶瓷锻的体积密度为4.0g/cm3，抗压强度高于2600Mpa，莫氏硬度达到9以上。
在ф3.0×11m二仓水泥球磨机中，将上述制得的氧化铝陶瓷锻替换第二仓的金属研磨介质，以34%的填充率计算，原本金属研磨介质装载量为60吨，水泥的平均电耗约38kW·h；使用氧化铝陶瓷锻为37吨，通过配合磨机操控，与金属研磨介质相比，磨机研磨效率基本相同，同时减少了助磨剂的使用量，磨机的平均电耗能降低到34kW·h以下。氧化铝陶瓷球的磨耗为13克/吨水泥。
Claims (10)
1.一种用于水泥粉磨的非金属研磨介质，其特征是以氧化铝或矾土为主要原材料，通过配料、成型、煅烧制作而成；所述非金属研磨介质中Al2O3的含量为50-98wt%，抗压强度高于1000Mpa，莫氏硬度达到7以上。
2.根据权利要求1所述的非金属研磨介质，其特征是，还含有2-50wt%的其它组分，所述的其它组分为氧化硅、氧化铁、氧化镁、氧化钙、氮化硅、氧化锆和纳米粉体中的一种或几种。
3.根据权利要求1或2所述的非金属研磨介质，更优选的方案为，所述非金属研磨介质中Al2O3的含量为70-98wt%，其它成分的含量为2-30wt%，抗压强度高于2000Mpa，莫氏硬度达到8以上。
4.根据权利要求3所述的非金属研磨介质，其特征是，成型时为压制成型，压制成型时压力为 40-150MPa；煅烧时的温度为1100-1600℃。
5.根据权利要求3所述的非金属研磨介质，其特征是，成型时为滚制成型，煅烧时的温度为1100-1600℃。
6.根据权利要求3所述的非金属研磨介质，其特征是，所述的非金属研磨介质制作成球形或锻形（即陶瓷球或陶瓷锻）；所述陶瓷球的直径为15-120mm；所述陶瓷锻的直径为10 -70mm，长度为15 -70mm。
7.权利要求1或2所述的非金属研磨介质在水泥球磨机中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征是，非金属研磨介质的填充率在20-50%的范围内。
9.氧化铝陶瓷球或陶瓷锻作为研磨介质在水泥球磨机中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征是，陶瓷球或陶瓷锻在水泥球磨机中的填充率为20-50%；陶瓷球或陶瓷锻中Al2O3的含量为70-98wt%，其他成分的含量为2-30wt%。
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