锆铝球石加工陶瓷原料的高效节能应用研究
黄宾+苏小红
摘 要：目前，市场上使用中铝球石加工陶瓷原料的球磨机普遍存在球磨时间长、用电成本高以及球磨效率低等缺点。针对这一系列问题，本文采用密度较大的锆铝球石作为研磨介质，代替传统的中铝球石和鹅卵石介质，并研究采用二次研磨的方式，探索出原料加工高效节能的有效途径。
关键词：锆铝球石；研磨；节能
1 引言
在陶瓷生产中，球磨设备是陶瓷厂的主要机械设备之一， 它的电耗占陶瓷厂总电耗的30%左右。因此，如何提高球磨机的效率、降低能耗、减少生产成本， 对企业的发展至关重要。
目前，国内建筑卫生陶瓷行业球磨制浆生产工序使用铝球石或天然鹅卵石作为球磨机球磨介质，与投磨原料按比例进行一次研磨，球磨机存在运行效率低、时间长、产量低、电耗高和球石损耗大等缺点，造成建筑卫生陶瓷企业浪费了大量的能源和资源，增加了生产经营成本，进而影响到建筑卫生陶瓷行业的进一步发展。
国内外对提高球磨机研磨效率和节能做了大量的工作，有企业采取将直径20～30 mm球石的比例适当降低，而将直径40～50 mm和直径50～60 mm球石的比例适当增加的方案，从而达到优化的效果，降低球磨机的用电量。虽然直径较大的球石质量也相应较大，能确保球磨效率，但也由于其直径较大，在原料研磨一段时间后，颗粒直径变小落在球石之间的间隙中，无法受到球石对其作用力，反而限制了球磨效率的提高。同时，会出现浆料颗粒大小不均匀，尺寸范围较大的现象，不利于提高浆料的细度和品质。此外，也有企业根据球磨机实际情况，定期检查球荷组成，积累数据，不断修正补球比例，最后达到稳定球荷配比和合理补球的目的。还有企业为了保持球磨机内磨介质量的稳定性， 采用每磨（周期）加料时补加瓷球、控制球面净空高度等方法来提高效率和节约能耗。
采用优质球磨介质是目前提高球磨效率的有效手段之一。就体积密度而言， 一方面相同体积的球石，体积密度越大， 质量就越大， 所具有的动能就越大， 对物料的冲击和研磨力也就越大， 越容易击碎和研磨碎物料；另一方面， 在质量相同的情况下， 体积密度越大的球石， 其体积越小， 相同装载量的个数就越多， 在同一时间里， 球石对物料的冲击和研磨次数就越多，球磨效率越高。
目前，针对市场上使用中铝矾土球的球磨机普遍存在球磨时间长、用电成本高和球磨效率低等缺陷。针对这一系列问题，本文采用密度较大的锆铝球石作为研磨介质，代替传统的中铝球石和鹅卵石介质，并采用二次研磨的方式，探索出原料加工高效节能的有效途径。
2 锆铝球石在球磨机中的应用
2.1 用锆铝球石代替鹅卵石
采用萍乡金刚生产的锆铝球石代替原来的传统鹅卵石对泥料进行研磨，在某企业泥料车间使用，对球磨机采用两种不同球磨介质的入磨干料量、球磨时间、电耗以及球石消耗情况进行分析对比。
2.2 用锆铝球石代替中铝球石
为了研究锆铝球石与中铝球石在球磨效率与节能方面的情况，采用在球磨机中加入萍乡锆铝球石的方法研磨基础料，并与之前用中铝球石研磨基础料的情况进行对比，运行情况如表1所示。
由表1数据可以得出如下结论：
（1） 锆铝球的避锋电度是指以中铝球12h球磨时间为基数进行计算对比，计算口径=平均每小时用电*节省时间。
（2） 球磨机错锋用电运行时间为：锆铝球石：晚上22：00开始到次日早晨7：00停；中铝球石：晚上19：00开始到次日早晨7：00停。
（3） 装锆铝球的球磨机运行电流基本上与装中铝球的球磨机持平，对电机基本没影响。
2.3 采用锆铝球石进行二次研磨
（1） 将原料按配方配料，并将专用耐磨球石和原料向第一段球磨机投料，按工艺控制参数进行第一段研磨得到一次浆料，将一次浆料输送至装有专用耐磨球石的第二段球磨机中，按工艺控制参数进行第二段研磨得到二次浆料。对普通球石进行一次研磨，对专用耐磨氧化铝球石进行二段研磨，将这两种研磨的球磨时间、球磨电耗、球石消耗效果进行对比。
（2） 采用萍乡金刚锆铝球石，对同种底料进行一次研磨和二次研磨对比。其中，磨机4#、5#、11#、12#为一次研磨，球磨时间为11h；6#、9#为二次磨，球磨时间8h（16#为粗磨，9#为细磨），将研磨情况进行对比。
3 锆铝球石的高效节能应用分析
3.1 代替鹅卵石的节能分析
采用锆铝球石代替原来的传统鹅卵石对泥料进行研磨，其对比结果如表2所示。
由表2可以看出：
（1） 采用萍乡金刚锆铝球石球磨泥料时，与采用鹅卵石球磨对比每球可节省球磨时间2 h，增加入磨干料量0.7 t。
（2） 采用萍乡金刚锆铝球石球磨泥料，每吨干料平均可节省用电13kW·h，按平均用电单价0.7元/kW·h和每球5t干料量计算，每球可节省用电成本45.5元。
（3） 锆铝球石消耗15kg/球，折合成本62.2元/球；鹅卵石消耗100kg/球，折合成本65元/球。即采用锆铝球石球磨，每球球石消耗成本下降2.8元。
综上所述，按节省用电成本和球石消耗成本计算，使用锆铝球石与鹅卵石球磨泥料相比，可节省成本48.3元/球。使用萍乡金刚锆铝球石则球磨机球磨时间为9 h，以平均电价0.7元/kW·h为基准计算，电价可降低0.1元/kW·h。按每球平均用电325kW·h/球（65kW·h/t×5t/球）计算，能降低成本32.5元/球。因此，锆铝球石与鹅卵石相比具有优异的综合性价比。
3.2 代替中铝球石的节能分析
从采用萍乡锆铝球石与采用中铝球石球磨的对比试验结果可见：
（1） 采用锆铝球作为研磨介质，对比中铝球每球可节省球磨时间3 h，提高加磨干料量2 t/球；
（2） 采用锆铝球可节省避锋用电500 kW·h/球，按0.53元/kW·h计算，可节省用电成本265元/球，折合节省干粉用电成本5.4元/t；
（3） 采用锆铝球，单吨干料节省用电1kW·h/t，球磨机运行电流与中铝球石基本持平。
（4） 采用萍乡金刚锆铝球石代替中铝球石，每个球磨机年节省用电成本92342元，平均节省球磨时间3.9 h/球，提高球磨效率30.2%，节省用电6.15 kW·h/t。
3.3 二次研磨的节能分析
（1） 对普通球石进行一次研磨，对专用耐磨氧化铝球石进行二次研磨，其球磨时间、球磨电耗、球石消耗的比较见表3。
从表3测试数据可知，在相同球磨机规格和球磨转速的情况下，采用专用耐磨氧化铝球石作为研磨球石，对投磨原料进行二次球磨制浆，对比普通球石的一次研磨可节省33.3%的球磨时间，明显地提高了球磨机球磨效率，降低32.5%球磨用电量，达到节能降耗的目的；球磨效率和球石耐磨性提高导致可减少220%球磨机研磨球石消耗，节约生产成本，解决了间歇式湿法球磨机球磨制浆工艺中球石消耗大的技术难题。
（2） 采用锆铝球作为球磨介质，其一次研磨、二次研磨粗磨、二次研磨细磨的效果对比见表4。
由表4数据可以看出，二次研磨比一次研磨每吨干料节省用电成本13.79kW·h，按每磨电费0.7元计算，每吨干料节省电费为13.79kW·h×0.7元/kW·h=9.6元，此外，二次研磨还可以增长球磨机设备的使用寿命，减少球衬和球石的磨耗。
4 结语
在节能环保形势日益严峻的形势下，对于高能耗的陶瓷行业来说，使用萍乡金刚锆铝球并给合专业的球磨机技术服务，能给企业降低10%及以上的球磨用电成本，提高30%及以上的球磨效率，为企业节能降耗发挥巨大作用，这将是未来陶瓷行业原料加工高效节能的应用方向。
参考文献
[1] 肖丽华，谢家声，黄宾.快速球磨机球磨石英砂的实验研[J].佛
山陶瓷，2011，21（4）：17-18.
[2] 邵霞，雷兆敏.提高球磨机工作效率的有效途径[J].甘肃冶金，
2008，（10）：78-79.
[3] 韩冬.球石的选择和级配对釉料球磨效率的影响[J].陶瓷，
2008，（9）：30-31.
（2） 采用锆铝球可节省避锋用电500 kW·h/球，按0.53元/kW·h计算，可节省用电成本265元/球，折合节省干粉用电成本5.4元/t；
（3） 采用锆铝球，单吨干料节省用电1kW·h/t，球磨机运行电流与中铝球石基本持平。
（4） 采用萍乡金刚锆铝球石代替中铝球石，每个球磨机年节省用电成本92342元，平均节省球磨时间3.9 h/球，提高球磨效率30.2%，节省用电6.15 kW·h/t。
3.3 二次研磨的节能分析
（1） 对普通球石进行一次研磨，对专用耐磨氧化铝球石进行二次研磨，其球磨时间、球磨电耗、球石消耗的比较见表3。
从表3测试数据可知，在相同球磨机规格和球磨转速的情况下，采用专用耐磨氧化铝球石作为研磨球石，对投磨原料进行二次球磨制浆，对比普通球石的一次研磨可节省33.3%的球磨时间，明显地提高了球磨机球磨效率，降低32.5%球磨用电量，达到节能降耗的目的；球磨效率和球石耐磨性提高导致可减少220%球磨机研磨球石消耗，节约生产成本，解决了间歇式湿法球磨机球磨制浆工艺中球石消耗大的技术难题。
（2） 采用锆铝球作为球磨介质，其一次研磨、二次研磨粗磨、二次研磨细磨的效果对比见表4。
由表4数据可以看出，二次研磨比一次研磨每吨干料节省用电成本13.79kW·h，按每磨电费0.7元计算，每吨干料节省电费为13.79kW·h×0.7元/kW·h=9.6元，此外，二次研磨还可以增长球磨机设备的使用寿命，减少球衬和球石的磨耗。
4 结语
在节能环保形势日益严峻的形势下，对于高能耗的陶瓷行业来说，使用萍乡金刚锆铝球并给合专业的球磨机技术服务，能给企业降低10%及以上的球磨用电成本，提高30%及以上的球磨效率，为企业节能降耗发挥巨大作用，这将是未来陶瓷行业原料加工高效节能的应用方向。
参考文献
[1] 肖丽华，谢家声，黄宾.快速球磨机球磨石英砂的实验研[J].佛
山陶瓷，2011，21（4）：17-18.
[2] 邵霞，雷兆敏.提高球磨机工作效率的有效途径[J].甘肃冶金，
2008，（10）：78-79.
[3] 韩冬.球石的选择和级配对釉料球磨效率的影响[J].陶瓷，
2008，（9）：30-31.
（2） 采用锆铝球可节省避锋用电500 kW·h/球，按0.53元/kW·h计算，可节省用电成本265元/球，折合节省干粉用电成本5.4元/t；
（3） 采用锆铝球，单吨干料节省用电1kW·h/t，球磨机运行电流与中铝球石基本持平。
（4） 采用萍乡金刚锆铝球石代替中铝球石，每个球磨机年节省用电成本92342元，平均节省球磨时间3.9 h/球，提高球磨效率30.2%，节省用电6.15 kW·h/t。
3.3 二次研磨的节能分析
（1） 对普通球石进行一次研磨，对专用耐磨氧化铝球石进行二次研磨，其球磨时间、球磨电耗、球石消耗的比较见表3。
从表3测试数据可知，在相同球磨机规格和球磨转速的情况下，采用专用耐磨氧化铝球石作为研磨球石，对投磨原料进行二次球磨制浆，对比普通球石的一次研磨可节省33.3%的球磨时间，明显地提高了球磨机球磨效率，降低32.5%球磨用电量，达到节能降耗的目的；球磨效率和球石耐磨性提高导致可减少220%球磨机研磨球石消耗，节约生产成本，解决了间歇式湿法球磨机球磨制浆工艺中球石消耗大的技术难题。
（2） 采用锆铝球作为球磨介质，其一次研磨、二次研磨粗磨、二次研磨细磨的效果对比见表4。
由表4数据可以看出，二次研磨比一次研磨每吨干料节省用电成本13.79kW·h，按每磨电费0.7元计算，每吨干料节省电费为13.79kW·h×0.7元/kW·h=9.6元，此外，二次研磨还可以增长球磨机设备的使用寿命，减少球衬和球石的磨耗。
4 结语
在节能环保形势日益严峻的形势下，对于高能耗的陶瓷行业来说，使用萍乡金刚锆铝球并给合专业的球磨机技术服务，能给企业降低10%及以上的球磨用电成本，提高30%及以上的球磨效率，为企业节能降耗发挥巨大作用，这将是未来陶瓷行业原料加工高效节能的应用方向。
参考文献
[1] 肖丽华，谢家声，黄宾.快速球磨机球磨石英砂的实验研[J].佛
山陶瓷，2011，21（4）：17-18.
[2] 邵霞，雷兆敏.提高球磨机工作效率的有效途径[J].甘肃冶金，
2008，（10）：78-79.
[3] 韩冬.球石的选择和级配对釉料球磨效率的影响[J].陶瓷，
2008，（9）：30-31.
