為了響應(yīng)國家節(jié)能減排號召，降低企業(yè)生產(chǎn)成本，提高企業(yè)經(jīng)濟效益和社會效益，近期由濟南大學材料學院研發(fā)的一項水泥粉磨新型材料及其應(yīng)用技術(shù)——基于特種非金屬研磨體的水泥磨機新型粉磨技術(shù)(新型非金屬研磨體)，在我集團山水廠公司2#水泥磨系統(tǒng)上得到成功應(yīng)用，應(yīng)用后效果十分顯著，預(yù)計僅用電成本即可為公司年節(jié)約費用近140萬元，真正實現(xiàn)了讓科研成果走出實驗室，將科研成果轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實生產(chǎn)力。同時，此項科研成果，非常值得在全集團乃至行業(yè)領(lǐng)域全面推廣應(yīng)用。
據(jù)了解，傳統(tǒng)的非金屬研磨體用于水泥、礦渣粉磨，普遍存在粉磨效率低、磨損大、易碎裂、磨機產(chǎn)量低等缺點，因此粉磨水泥、礦渣的球磨機目前仍普遍采用金屬研磨介質(zhì)。然而，新型非金屬研磨體是對水泥球磨機研磨材料和粉磨技術(shù)的一次革命性創(chuàng)新，改變了長期以來水泥球磨機依靠金屬研磨材料的現(xiàn)狀，能有效降低水泥粉磨系統(tǒng)電耗，節(jié)約水泥生產(chǎn)成本，同時減少水泥中的鉻含量。
眾所周知，水泥球磨機是將水泥熟料、石膏、混合材等進行粉碎制備水泥的關(guān)鍵設(shè)備。當球磨機筒體轉(zhuǎn)動時，研磨體由于慣性和離心力作用、摩擦力作用，被帶到一定的高度，依靠重力作用而拋落，將筒體內(nèi)的物料擊碎，從而實現(xiàn)水泥粉磨。研磨體一般為鋼球或鋼鍛，并按不同直徑和一定比例裝入各倉中。
新型非金屬研磨體是結(jié)合水泥球磨機的特點，通過對磨機內(nèi)研磨體的運動軌跡和能量變化規(guī)律，運用高等算法，計算出研磨體的受力臨界閾值，對研磨體求出受力邊界條件。本技術(shù)的核心之一是新型特種非金屬研磨體材料，通過改變非金屬研磨體的材料配比、元素調(diào)控、成型制備工藝等改性技術(shù)，制備出了適合水泥磨機條件的新型特種非金屬研磨體材料。與傳統(tǒng)金屬研磨材料相比，其優(yōu)點是比重小，約為鋼球的1/2;磨耗低，為鋼球的1/3左右。
同時，結(jié)合磨機內(nèi)部構(gòu)造情況以及“球、料、風”的運動規(guī)律，通過對磨內(nèi)結(jié)構(gòu)進行適應(yīng)性設(shè)計調(diào)整，并配合輥壓機和選粉機，制定精準的改造方案和與調(diào)控措施，實現(xiàn)水泥粉磨系統(tǒng)節(jié)約生產(chǎn)成本、降低水泥電耗、提高水泥性能的目的。
一是投資小、運行成本低。以常用的ф3.2×13m水泥球磨機為例：磨機產(chǎn)量在55t/h左右，水泥的平均電耗約36kW·h，采用新型特種非金屬研磨體，磨機的平均電耗能降低到30kW·h以下。電費按0.8元/kW·h計算，每噸水泥可節(jié)約4.8元，年按磨機產(chǎn)能40萬噸水泥計算，節(jié)約成本約192萬元。同時可以節(jié)約助磨劑，使水泥成本進一步降低。
二是材料損耗低、使用壽命長。金屬研磨體的磨耗在35-45g/噸水泥，而新型非金屬研磨體的磨耗15g/噸水泥，使用壽命更長，維修工作量少。
三是磨機運行安全。由于磨機電流和軸瓦的溫度降低，磨機跳閘的可能性大大降低，有利于磨機的安全運行。
四是水泥性能好。因使用新型特種非金屬研磨體，降低了磨內(nèi)的溫度和水泥的需水量，減少了助磨劑的用量，使水泥與混凝土外加劑的適應(yīng)性得到進一步改善，得到了混凝土企業(yè)的歡迎。
據(jù)山水廠公司制成車間主任王勇介紹，為做好新型非金屬研磨體的順利應(yīng)用，公司先后在2#水泥磨系統(tǒng)上進行了研磨體更換、開機試車、品種改產(chǎn)、級配優(yōu)化、磨內(nèi)結(jié)構(gòu)調(diào)整、中控數(shù)據(jù)監(jiān)控、化驗結(jié)果反饋等工作，最終實驗表明：相同的磨機填充率，采用新型特種非金屬研磨體裝載量不到金屬研磨體的裝載量的50%，磨機產(chǎn)量較金屬研磨體略有提高，而磨機溫度和軸承軸瓦的溫度大大降低，同時消除了研磨體的表面靜電，提高了粉磨效率，另外，該研磨體在粉磨過程中也優(yōu)化了水泥的顆粒級配。
但是，在新型非金屬研磨體剛開始應(yīng)用時，水泥磨各項指標也出現(xiàn)了較大波動，例如2#水泥磨出現(xiàn)了臺產(chǎn)下降、出磨細度偏粗的情況。究其原因，在于新型非金屬研磨體在磨內(nèi)應(yīng)用后，物料流速加快、風速加大，選粉機循環(huán)負荷提高，磨機的結(jié)構(gòu)需進行相應(yīng)改變，才能適應(yīng)非金屬研磨體的特點。為此，結(jié)合研磨體特征、水泥生產(chǎn)品種、2#水泥磨機參數(shù)，以及選粉機電流與出磨提升機電流的判斷，公司技術(shù)人員通過減小磨尾出料篦板縫隙及隔倉板篦縫，提高二倉的填充率，將一倉清倉重新進行級配，降低平均球徑等措施進行調(diào)整，最終經(jīng)過合理調(diào)試后，問題得到有效解決，生產(chǎn)趨于穩(wěn)定，產(chǎn)品質(zhì)量合格。
“使用非金屬研磨體后，噸水泥電耗明顯降低，其中P·O42.5降低4.39kwh/t、P·II42.5R降低7.84kwh/t、P·O52.5R降低8.9kwh/t。如按年度計劃產(chǎn)量，三個品種(106200t、198600t、43700t)可節(jié)約用電2159642kwh。電費按2014年平均電價0.631元/kwh計算，今年僅電費開支就這一項可為公司節(jié)約近140萬余元?！敝瞥绍囬g副主任辛廣亮欣喜地告訴記者。另外，該新型研磨體應(yīng)用技改項目共花費62萬元，替換掉的舊研磨體回收資金25萬元，這樣此項技改項目實際共投入37萬余元。如扣除技改項目投資費用，2015年僅電費開支就可為公司實現(xiàn)凈利潤103萬元。
與此同時，在其它條件不變的情況下，各品種水泥45um篩余細度降低，比表面積降低，28天強度略有上升;在填充率略有提高的情況下，裝載量大幅度降低，水泥磨主電機電流由105A降至70A，從而大大降低了主電機、減速機等主機設(shè)備的負載，有利于設(shè)備安全長期運轉(zhuǎn)，降低了設(shè)備損耗，減少了維修費用。
截至目前，公司利用檢修時間進磨機檢查，發(fā)現(xiàn)非金屬研磨體基本無破損，從而進一步證明了該新型非金屬研磨體具有高強、增韌、耐磨等特點，不僅克服了傳統(tǒng)非金屬研磨體降低產(chǎn)量、磨損大和易碎裂等缺點，也克服了金屬研磨體電耗高、裝載量大和表面靜電等缺點。因此，新型非金屬研磨體適于取代傳統(tǒng)金屬研磨體用于水泥和礦渣的粉磨，有利于保證磨機的長期高效運轉(zhuǎn)。
綜合以上內(nèi)容所述，其諸多優(yōu)勢還包括：由于非金屬研磨體不含鉻離子，減少了水泥中的鉻含量，比含鉻的鋼球或鋼鍛更加綠色環(huán)保。同時由于粉磨做功方式的差別，改善了水泥過粉磨現(xiàn)象，調(diào)整優(yōu)化了水泥粒徑中3~32μm的分布，改善了水泥水化質(zhì)量;非金屬研磨體還能減少靜電吸附，有利于提高粉磨效率;由于新型非金屬研磨體較鋼球比重小，裝載量大大降低了磨機負荷，軸承軸瓦溫度也隨之降低，可對電機系統(tǒng)起到保護作用，維修率和故障率也大大降低，進而降低水泥生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品市場競爭力，實現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)科學化、效益最大化。
此外，該項目也是“產(chǎn)學研”創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用，是節(jié)能減排工作的具體實施，符合國家倡導的節(jié)能環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，既有利于提升企業(yè)的核心競爭力，又有利于增強企業(yè)的科學管理水平，在全集團乃至行業(yè)領(lǐng)域是一項非常具有推廣應(yīng)用價值項目。
為鼓勵科技創(chuàng)新，樹立典型，表彰先進,進一步調(diào)動職工的積極性和創(chuàng)造性，山水廠公司還專門為此召開了表彰會，分別獎勵了在該項目實施過程中及前期預(yù)熱器自動清堵系統(tǒng)改造表現(xiàn)優(yōu)異的七名職工，共計發(fā)放獎金45000元。對此，濟南片區(qū)負責人、山水廠公司經(jīng)理陳學師表示，公司絕不會虧待每一位為企業(yè)帶來效益的職工，只要是有探索性、在集團內(nèi)具有推廣價值的技術(shù)創(chuàng)新，企業(yè)一定鼓勵并讓個人實現(xiàn)價值、勞有所得。
