锆铝耐磨陶瓷研磨体在建陶行业五段式连续磨机中的应用探索

张德强 乔富东

摘 要：锆铝耐磨陶瓷研磨体是佛山市陶瓷研究所集团股份有限公司（以下简称“佛山陶瓷研究所”）针对不同行业不同工艺类型磨机生产实践，特别研制开发的一种以氧化铝材料为主料、并添加改性增韧的氧化锆加工生产的一种高硬度无机非金属研磨介质——85锆铝耐磨陶瓷研磨体（以下简称“金刚85锆铝球石”）。金刚85锆铝球石引入氧化锆等对陶瓷球改性增韧，克服了陶瓷球本身固有的脆性特征，提高了球石整体韧性，减小了破碎。目前金刚85锆铝球石广泛应用在水泥、玻璃、建陶釉料、建陶原料、水煤浆制备、加气砖、滑石等行业的湿法、干法、连续磨、间歇磨不同工艺的粉体加工领域。

关键词：金刚85锆铝球石;优质;高产;高效

1 前 言

耐磨氧化铝球是目前国际上公认的高新技术陶瓷产品。它以其优良的耐磨性、耐腐蚀、高机械强度、高研磨效率等特性倍受青睐，广泛应用于陶瓷行业的坯釉料制备、电子、化工、冶金、煤矿等行业的超细粉磨。有效缩短研磨时间，提高研磨效率，逐渐被客户接纳为提高产品质量的理想研磨介质材料。

金刚85锆铝球石是依托佛山陶瓷研究所技术，在耐磨氧化铝球的基础上，研制开发的陶瓷材料领域的一种耐磨抗碎的新型球石——锆铝系耐磨陶瓷球。近年来，陶瓷研究所立足陶瓷行业球磨制备，积累了大量的生产应用实践经验，生产、研发团队不断改进迭代升级，目前锆铝系产品拥有75锆铝系、85锆铝系、同时开发的还有80锆铝系和93锆铝系，种类齐全，已成功应用在水泥、玻璃、加气砖、滑石、建陶等不同行业的不同粉磨工艺中。优质、高产、高效，得到每一个行业粉体制备客户的青睐和推崇。

笔者以金刚85锆铝球石在广西某进陶瓷的五段式连续湿法原料磨中的应用案例进行探讨。

2 产品概述

金刚85锆铝球石是根据耐磨氧化铝球的特性，结合不同行业、不同工艺类型磨机特点开发研制的耐磨抗碎陶瓷研磨体。

（1）金刚85锆铝球石与92高铝球主要参数对比见表1。

（2）金刚85锆铝球石与92高铝球微观结构分析。

通过扫描电镜SEM同倍率（2K）扫描分析，92高铝球晶相单一，耐磨性好，较稳定，通过少量熔剂结合刚玉相，相对较脆;而85锆铝球石是多晶结构，耐磨性好，利用锆的相变增韧，强度和韧性较高。

（3）金刚85锆铝球石与钢球/锻主要参数对比见如下表2。

3 产品功能

金刚85锆铝球石产品，引入ZrO2改性增韧，克服了氧化铝陶瓷基球石的固有脆性，改善了陶瓷基耐磨氧化铝球石的韧性。因此，金刚85锆铝球石相比纯氧化铝材质的球石具有如下突出功能：

（1）耐磨、抗碎;

（2）球形度好;

（3）研磨效率高。

4 产品优势

（1）节能降耗：金刚85锆铝球石替代高铬钢锻能够降低磨机装载量，起到节能降耗效果，替代高铝球石能降低球磨时间、提高研磨效率，节能降耗;

（2）提质增效：经实践，金刚85锆铝球石粉磨的水泥产品和加气砖硅质砂，能够改善产品整形效果，球形颗粒增多，颗粒组成更加合理;

（3）降温减噪：金刚85锆铝球石为无机材质共价键结构，自发热少且导热系数小，替代金属质研磨体，磨内温度可降低15℃以上，磨机噪音降低15 db以上;

（4）耐磨抗碎：金刚85锆铝球石的莫氏硬度为9.0，仅次于金刚石，且引入ZrO2改性增韧，既保证了金刚85锆铝球石有较高的强度，同时又大大的降低了破碎率和磨耗;

（5）绿色环保：金刚85锆铝球石不含重金属铬，可以有效减少重金属污染，同时节能低碳减少温室效应，切实改善工作环境，保障工人的职业健康，也减少终端客户受六价铬离子的危害。

5 产品节电机理

金刚85锆铝球石的节电机理，最主要的是在不改变球磨机结构和粉磨原理的情况下，把研磨体的装载量降下来，从而使整体负荷下降;其次，金刚85锆铝球石的应用，填充率的增加，使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;另外，应用金刚85锆铝球石后，磨内温度会下降，减少了不必要的热能转化损失;再者金刚85锆铝球石质轻，堆积密度较为松散，物料流速快，物料通行阻力降低。

金刚85锆铝球石的应用将粉磨系统粉碎与研磨功能实现了再平衡、再分配。充分发挥球磨机的研磨与整形功能，实现整个粉磨系统的效率最大化。

6 应用场景

广西某进陶瓷厂原料车间新建五段式湿法连续磨机，生产仿古砖料，7月份投产调试5台磨机全部使用金刚85锆铝球石，调试较为顺利，具体应用探索如下：

（1）产品种类为仿古砖料，入磨干料量为43 t/h，料浆水分为33% ～35%。主要设备工艺参数见表3。

（2）球石装载量的优化选择

调试中分别对5台磨机装载量按5%比例增加调整，通过实际应用探索磨机装载量的最优配置，具体实验数据见表4。

通过以上实验对比，确定第二组（方案二）为装载量的最优选择，增减5%的装载量比例均出现台时产量降低的情况，最终确定方案二作为装载量方案。

（3）磨机转速（频率）的优化确定

调试中分别对5台磨机转速按1 Hz比例增加调整，通过实际应用探索磨机的最佳转速，具体装载量见表5。

通过以上實验对比，确定第二组（方案二）为磨机的最佳，增减1 Hz来调节磨机转速均出现台时产量降低的情况，最终确定方案二对应的频率作为磨机最佳转速的调节参考频率。

（4）应用效果分析

2019年7月，金刚85锆铝球石在广西某陶瓷连续球磨机投入使用。经过调试和试生产，台时产量达到42 t ～ 43 t干粉;运行中每段磨每小时添加球石16 kg，五台磨每小时共添加球石80 kg，平均消耗球石约为1.9 kg/t ～ 2 kg/t干料，运行效果较好。

7 结 语

金刚集团专心致力于新材料的研究、开发和应用， 萍乡金刚配备先进的生产线，专业生产氧化铝球石、衬砖，目前金刚85锆铝球石在建陶行业釉料制备、原材料加工、水煤浆制备等粉体加工领域应用效果较好。产品优异的性价比使其在不同行业各种球磨中得到广泛使用，在节能、降耗、增产方面得到消费者的认可。