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          媒體焦點

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          2017/08

          改善水泥粉磨用陶瓷研磨體性能的措施

          來源:    關鍵字:
           

          改善水泥粉磨用陶瓷研磨體性能的措施

          陶瓷研磨體的出現引發了水泥粉磨技術的一次革新。作為水泥粉磨用研磨體的一種新型耐磨材料,陶瓷研磨體具有節能降耗的顯著特點。隨著這種新型耐磨材料在水泥粉磨上的推廣及應用,一些水泥企業也從最初的半信半疑開始慢慢轉變,并逐步接受了陶瓷研磨體這項新技術。

          雖然陶瓷研磨體對比傳統金屬研磨體有其獨特的天然優勢,如比重低、單位研磨效率高、有效降低出磨物料溫度、噪音低、節能環保、提高水泥與混凝土外加劑的相容性等,但為什么該產品在水泥企業推廣應用的速度快不起來呢?究其原因,陶瓷研磨體較高的破碎率是制約其應用的主要因素。經過對多家陶瓷研磨體生產企業及其在水泥粉磨應用中的成功案例進行調研,筆者整理出水泥干法粉磨應用陶瓷研磨體磨耗及破碎問題的影響因素,并從配料、成型、燒成角度,提出了部分應對措施,供相關企業參考。??

          首先我們先來了解一下陶瓷研磨體為什么會出現破碎。雖然陶瓷材料的眾多優點是其他材料所不能比擬的,但是它的致命弱點也很明顯,那就是它的脆性。陶瓷材料的脆性在很大程度上影響了材料性能的可靠性和一致性,這些特點同樣也會出現在耐磨陶瓷研磨體上,脆性是導致研磨體破碎的主要因素。脆性是相對塑性而言的,一般指材料未發生塑性變形而斷裂的趨勢,即材料抗拉強度低于屈服強度時,材料呈現脆性。而韌性則是體現材料強度與塑性的一個綜合指標,韌性好的材料有著較高的強度和較好的塑性,可以認為它是有著較高的屈服強度,同時又有較高的延展性。??

          水泥粉磨用陶瓷研磨體因其使用環境及工況相對苛刻,導致普通陶瓷材料是不能夠勝任的。為保證陶瓷研磨體性能能夠滿足水泥粉磨工況條件,就必須對其生產做出嚴格要求,專門針對干法水泥粉磨開發一種特殊的耐磨陶瓷產品,不僅具有高強度高耐磨性能,又能具備較好的抗沖擊韌性。只有這樣的陶瓷研磨體,在干法水泥粉磨應用上才能滿足低磨耗、低破碎率的性能要求。下面筆者簡單總結了一下陶瓷研磨體在實際生產中的幾種增強耐磨性能、減少破碎率的措施:??

          ??1.合理引進陶瓷材料增韌技術

          生產上進行改進增加制品韌性,在保持陶瓷研磨體強度的前提下增加其韌性性能。陶瓷增韌的方法可以分為以下幾種:相變增韌、顆粒增韌、纖維增韌、自增韌、彌散韌化、微裂紋增韌、復合增韌、納米增韌。理論上可以應用到Al2O3耐磨陶瓷研磨體上的有顆粒增韌、纖維增韌、彌散增韌、復合增韌和納米增韌。其中,Al2O3基陶瓷顆粒彌散增韌、Al2O3基陶瓷自增韌、Al2O3基陶瓷晶須(纖維)增韌在氧化鋁耐磨陶瓷研磨體生產上已經得到實際應用。經過增韌技術改進后,陶瓷研磨體在強度基本保持不變的情況下,大大增加了抗沖擊性能。??

          ?2.選擇合適的成型工藝?

          成型工藝的選擇對陶瓷研磨體破碎率指標至關重要。目前,陶瓷研磨體主要成型方式分為滾制成型和壓制成型。滾制成型使用旋轉滾球機先加入預制的球坯晶種,然后邊旋轉噴水霧邊添加陶瓷粉體,粉體不斷黏附于晶種表面逐漸長大,最終得到所需尺寸的球坯。壓制成型是將經過塑化造粒制備成流動性好、粒度合適的粉料裝入模具內,通過壓機施以外在壓力使粉體壓制成型的一種成型方式。??

          兩種成型方式相比,壓制成型在生坯致密度、均勻度、孔隙率等指標上均優于滾制成型。原因就在于,壓制成型可以根據實際需要控制壓制力大小來控制生坯致密度等質量指標。兩種不同成型方式制成的陶瓷研磨體在水泥粉磨應用和實驗室內均做過大量對比實驗,總結相關數據,筆者得出如下結論:在相同條件下,壓制成型無論在破壞性實驗中還是在水泥粉磨應用中,成品抗壓強度、破碎率等性能指標均優于滾制成型。??

          ??3.建立合理的燒成制度

          燒成是陶瓷制造工藝過程中最重要的工序之一,坯體必須經過高溫煅燒才能形成一定的礦物組成和顯微結構,從而賦予陶瓷材料的特殊性能。合理的燒成工藝制度,是保證陶瓷研磨體材料性能的關鍵。??

          燒成制度不合理會造成燒成缺陷,例如開裂、起泡、針孔、生燒和過燒等,這些都會對陶瓷研磨體耐磨及耐沖擊性能造成不可逆的影響。開裂的主要原因是預熱升溫過程太快致使水分沒有及時排出,或者是冷卻過程降溫過快導致制品內外收縮不均。另外,坯體有內傷、致密度不均、粘結不良也會造成開裂。防止開裂的主要措施有:減少入窯坯體水分,坯體成型均勻,謹慎裝窯,合理的升降溫速率等。??

          針孔的形成對研磨體磨耗指標影響很大,主要成因是坯體中含有的有機物、碳素等燒失物含量過多,升溫過程燒失物未能完全燒盡揮發而到后期高溫階段才溢出,所以在材料表面形成微小凹痕和小孔。生燒則是在燒結過程中未達到燒成溫度或達到燒成溫度但保溫時間不夠所致,生燒制品吸水率高、致密度差、強度低,會嚴重影響陶瓷研磨體耐磨性能。超過燒成溫度時稱之為過燒,過燒會導致制品致密度降低。燒結是個致密化與晶粒長大同時進行的過程,燒結后期一般都會有正常的晶粒長大,且由晶界遷移引起,晶界遷移本身是一個熱激活的機制。如果溫度過高,導致晶粒長大過快,氣孔就來不及排出燒結體而被在晶粒內部,導致致密度下降。一般來說,這種情況下氣孔會以閉孔為主,而且這種情況下晶粒一般較大,因而過燒同樣會影響陶瓷研磨體的耐磨性能。??

          綜上所述,陶瓷研磨體生產技術及工藝條件在很大程度上決定了研磨體性能(磨耗及破碎率)指標的優劣。優化合適的增韌方法、選擇正確的成型方式、建立合理的燒成制度能夠有效提高陶瓷研磨體的使用性能,使陶瓷研磨體具備更好的強度耐磨及韌性抗沖擊性能,從而更好地滿足干法水泥粉磨應用上的要求,服務于廣大水泥粉磨企業。??

           

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