鋯鋁耐磨陶瓷研磨體在建陶行業五段式連續磨機中的應用探索

張德強 喬富東

摘 要：鋯鋁耐磨陶瓷研磨體是佛山市陶瓷研究所集團股份有限公司（以下簡稱“佛山陶瓷研究所”）針對不同行業不同工藝類型磨機生產實踐，特別研制開發的一種以氧化鋁材料為主料、并添加改性增韌的氧化鋯加工生產的一種高硬度無機非金屬研磨介質——85鋯鋁耐磨陶瓷研磨體（以下簡稱“金剛85鋯鋁球石”）。金剛85鋯鋁球石引入氧化鋯等對陶瓷球改性增韌，克服了陶瓷球本身固有的脆性特征，提高了球石整體韌性，減小了破碎。目前金剛85鋯鋁球石廣泛應用在水泥、玻璃、建陶釉料、建陶原料、水煤漿制備、加氣磚、滑石等行業的濕法、干法、連續磨、間歇磨不同工藝的粉體加工領域。

關鍵詞：金剛85鋯鋁球石;優質;高產;高效

1 前 言

耐磨氧化鋁球是目前國際上公認的高新技術陶瓷產品。它以其優良的耐磨性、耐腐蝕、高機械強度、高研磨效率等特性倍受青睞，廣泛應用于陶瓷行業的坯釉料制備、電子、化工、冶金、煤礦等行業的超細粉磨。有效縮短研磨時間，提高研磨效率，逐漸被客戶接納為提高產品質量的理想研磨介質材料。

金剛85鋯鋁球石是依托佛山陶瓷研究所技術，在耐磨氧化鋁球的基礎上，研制開發的陶瓷材料領域的一種耐磨抗碎的新型球石——鋯鋁系耐磨陶瓷球。近年來，陶瓷研究所立足陶瓷行業球磨制備，積累了大量的生產應用實踐經驗，生產、研發團隊不斷改進迭代升級，目前鋯鋁系產品擁有75鋯鋁系、85鋯鋁系、同時開發的還有80鋯鋁系和93鋯鋁系，種類齊全，已成功應用在水泥、玻璃、加氣磚、滑石、建陶等不同行業的不同粉磨工藝中。優質、高產、高效，得到每一個行業粉體制備客戶的青睞和推崇。

筆者以金剛85鋯鋁球石在廣西某進陶瓷的五段式連續濕法原料磨中的應用案例進行探討。

2 產品概述

金剛85鋯鋁球石是根據耐磨氧化鋁球的特性，結合不同行業、不同工藝類型磨機特點開發研制的耐磨抗碎陶瓷研磨體。

（1）金剛85鋯鋁球石與92高鋁球主要參數對比見表1。

（2）金剛85鋯鋁球石與92高鋁球微觀結構分析。

通過掃描電鏡SEM同倍率（2K）掃描分析，92高鋁球晶相單一，耐磨性好，較穩定，通過少量熔劑結合剛玉相，相對較脆;而85鋯鋁球石是多晶結構，耐磨性好，利用鋯的相變增韌，強度和韌性較高。

（3）金剛85鋯鋁球石與鋼球/鍛主要參數對比見如下表2。

3 產品功能

金剛85鋯鋁球石產品，引入ZrO2改性增韌，克服了氧化鋁陶瓷基球石的固有脆性，改善了陶瓷基耐磨氧化鋁球石的韌性。因此，金剛85鋯鋁球石相比純氧化鋁材質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 產品優勢

（1）節能降耗：金剛85鋯鋁球石替代高鉻鋼鍛能夠降低磨機裝載量，起到節能降耗效果，替代高鋁球石能降低球磨時間、提高研磨效率，節能降耗;

（2）提質增效：經實踐，金剛85鋯鋁球石粉磨的水泥產品和加氣磚硅質砂，能夠改善產品整形效果，球形顆粒增多，顆粒組成更加合理;

（3）降溫減噪：金剛85鋯鋁球石為無機材質共價鍵結構，自發熱少且導熱系數小，替代金屬質研磨體，磨內溫度可降低15℃以上，磨機噪音降低15 db以上;

（4）耐磨抗碎：金剛85鋯鋁球石的莫氏硬度為9.0，僅次于金剛石，且引入ZrO2改性增韌，既保證了金剛85鋯鋁球石有較高的強度，同時又大大的降低了破碎率和磨耗;

（5）綠色環保：金剛85鋯鋁球石不含重金屬鉻，可以有效減少重金屬污染，同時節能低碳減少溫室效應，切實改善工作環境，保障工人的職業健康，也減少終端客戶受六價鉻離子的危害。

5 產品節電機理

金剛85鋯鋁球石的節電機理，最主要的是在不改變球磨機結構和粉磨原理的情況下，把研磨體的裝載量降下來，從而使整體負荷下降;其次，金剛85鋯鋁球石的應用，填充率的增加，使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;另外，應用金剛85鋯鋁球石后，磨內溫度會下降，減少了不必要的熱能轉化損失;再者金剛85鋯鋁球石質輕，堆積密度較為松散，物料流速快，物料通行阻力降低。

金剛85鋯鋁球石的應用將粉磨系統粉碎與研磨功能實現了再平衡、再分配。充分發揮球磨機的研磨與整形功能，實現整個粉磨系統的效率最大化。

6 應用場景

廣西某進陶瓷廠原料車間新建五段式濕法連續磨機，生產仿古磚料，7月份投產調試5臺磨機全部使用金剛85鋯鋁球石，調試較為順利，具體應用探索如下：

（1）產品種類為仿古磚料，入磨干料量為43 t/h，料漿水分為33% ～35%。主要設備工藝參數見表3。

（2）球石裝載量的優化選擇

調試中分別對5臺磨機裝載量按5%比例增加調整，通過實際應用探索磨機裝載量的最優配置，具體實驗數據見表4。

通過以上實驗對比，確定第二組（方案二）為裝載量的最優選擇，增減5%的裝載量比例均出現臺時產量降低的情況，最終確定方案二作為裝載量方案。

（3）磨機轉速（頻率）的優化確定

調試中分別對5臺磨機轉速按1 Hz比例增加調整，通過實際應用探索磨機的最佳轉速，具體裝載量見表5。

通過以上實驗對比，確定第二組（方案二）為磨機的最佳，增減1 Hz來調節磨機轉速均出現臺時產量降低的情況，最終確定方案二對應的頻率作為磨機最佳轉速的調節參考頻率。

（4）應用效果分析

2019年7月，金剛85鋯鋁球石在廣西某陶瓷連續球磨機投入使用。經過調試和試生產，臺時產量達到42 t ～ 43 t干粉;運行中每段磨每小時添加球石16 kg，五臺磨每小時共添加球石80 kg，平均消耗球石約為1.9 kg/t ～ 2 kg/t干料，運行效果較好。

7 結 語

金剛集團專心致力于新材料的研究、開發和應用， 萍鄉金剛配備先進的生產線，專業生產氧化鋁球石、襯磚，目前金剛85鋯鋁球石在建陶行業釉料制備、原材料加工、水煤漿制備等粉體加工領域應用效果較好。產品優異的性價比使其在不同行業各種球磨中得到廣泛使用，在節能、降耗、增產方面得到消費者的認可。