陶瓷球在水泥行業(yè)應(yīng)用并不是什么新鮮事，幾十年前在白水泥和彩色水泥生產(chǎn)中早有實(shí)例，但在通用硅酸鹽水泥生產(chǎn)中倒并不多見。應(yīng)用陶瓷球使球磨機(jī)裝載量減少、整體負(fù)荷下降，因此節(jié)電效果明顯。要不是這幾年水泥行情不好、利潤(rùn)太低，可能也沒人想到節(jié)省這幾元錢的噸水泥生產(chǎn)成本（電費(fèi)）。

陶瓷球在水泥行業(yè)應(yīng)用并不是什么新鮮事，幾十年前在白水泥和彩色水泥生產(chǎn)中早有實(shí)例，但在通用硅酸鹽水泥生產(chǎn)中倒并不多見。應(yīng)用陶瓷球使球磨機(jī)裝載量減少、整體負(fù)荷下降，因此節(jié)電效果明顯。要不是這幾年水泥行情不好、利潤(rùn)太低，可能也沒人想到節(jié)省這幾元錢的噸水泥生產(chǎn)成本（電費(fèi)）。言者無(wú)意，聽者有心。這突如其來的“挑戰(zhàn)”課題，還真就引起了筆者的關(guān)注：是應(yīng)該安排幾個(gè)試驗(yàn)，來求證一下這陶瓷球?qū)δ壳安⒉痪皻獾闹┬袠I(yè)來說到底是禍，還是福？

試驗(yàn)從認(rèn)識(shí)陶瓷球與鋼球的差異性開始。

鋼球是金屬材料、導(dǎo)體，而陶瓷球是無(wú)機(jī)非金屬材料、絕緣體。目前使用的陶瓷球常見的是Al2O3含量≥70%的耐磨氧化鋁球，最高含量達(dá)到99%，其體積密度為2.95～3.85g/m3，氧化鋁含量越高，體積密度越高。按成型方法，可分為壓制球和滾制球兩種。通過多次工業(yè)性試驗(yàn)，我們發(fā)現(xiàn)相同材質(zhì)、相同規(guī)格的陶瓷球，壓制球破損率低于滾制球。

材料抵抗沖擊載荷的能力稱之為沖擊韌性，其計(jì)量單位是焦耳/平方厘米（J/cm2）。高鉻合金鋼球沖擊韌性≥4J/cm2，而陶瓷球的沖擊韌性≤1.5J/cm2，因此，在入磨物料平均粒徑≥5mm時(shí)，將陶瓷球用在球磨機(jī)的沖擊粉碎倉(cāng)（一倉(cāng)），會(huì)引起過高的破損率。所以，要選對(duì)位置，盡其所能。陶瓷球適用于多倉(cāng)磨的尾倉(cāng)（研磨倉(cāng)），或輥壓機(jī)-球磨機(jī)聯(lián)合粉磨系統(tǒng)流程中，入磨物料平均粒徑小于1mm的球磨機(jī)研磨倉(cāng)（尾倉(cāng)）。

在水泥企業(yè)常用的高鉻鑄球的莫氏硬度一般為4.5～6.0，粉磨P·O42.5水泥時(shí)，球耗一般在40g/t左右。而陶瓷球的莫氏硬度一般為8.0～9.0，粉磨P·O42.5水泥時(shí)，球耗僅≤15g/t。

利用實(shí)驗(yàn)室小磨粉磨P·O 42.5水泥，陶瓷球與鋼球的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比見表1、表2。

在水泥粉磨過程中，處于傾斜狀態(tài)的陶瓷球，由于其材質(zhì)質(zhì)量輕，會(huì)產(chǎn)生較松散的活動(dòng)空間，相比鋼鍛的研磨倉(cāng)，其物料流速快、通風(fēng)阻力小。陶瓷球倉(cāng)的適宜裝載量要低于鋼球（鋼鍛），而填充率要高于鋼球（鋼鍛）。經(jīng)多次工業(yè)性試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：陶瓷球倉(cāng)風(fēng)速高、風(fēng)溫低、物料流速快，如果前倉(cāng)裝鋼球、后倉(cāng)裝陶瓷球，后倉(cāng)要增加填充率2%～3%，才能保持前、后倉(cāng)物料流速基本平衡，且有利于控制出磨物料的細(xì)度值。

通過以上小磨試驗(yàn)和大磨試驗(yàn)證實(shí)：在球磨機(jī)還是金屬襯板的條件下，為了減少破球，陶瓷球不適宜使用在第一倉(cāng)，目前只能應(yīng)用在研磨體運(yùn)動(dòng)為傾瀉狀態(tài)的尾倉(cāng)，以它的滑動(dòng)和滾動(dòng)來研磨物料。水泥球磨機(jī)是一種“加料-粉磨-出料”連續(xù)進(jìn)行的設(shè)備，物料在磨內(nèi)停留的時(shí)間有限，一般為15～20分鐘。盡管陶瓷球的硬度和耐磨性能都高于鋼球，但由于時(shí)間有限，對(duì)水泥物料的粉磨效果不及鋼球、鋼鍛。我們經(jīng)多次工業(yè)性試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在尾倉(cāng)停留時(shí)間內(nèi)（10～12分鐘），陶瓷球粉磨80微米以下的熟料顆粒，降低細(xì)度的能力十分有限。為了滿足出磨物料達(dá)到工藝要求的目標(biāo)值（開路系統(tǒng)R0.08≤1%、閉路系統(tǒng)R0.08≤10%），必須要向前倉(cāng)的鋼球借力，即進(jìn)入尾倉(cāng)的物料粒度要求更細(xì)。為此，一方面要從鋼球級(jí)配設(shè)計(jì)上想辦法，另一方面就是要改善磨內(nèi)物料的易磨性。這正是球磨機(jī)應(yīng)用陶瓷球后，離不開水泥助磨劑的緣由所在。

水泥助磨劑是在水泥粉磨過程中，為提高水泥粉磨效率而摻入的起助磨作用而又不損害水泥性能的外加劑。水泥助磨劑的表面活性作用對(duì)粉體有很好的表面改性功能，它吸附于磨內(nèi)物料顆粒表面或裂縫的內(nèi)表面，使其受到不同種類應(yīng)力的作用后，不斷地形成裂紋并加速裂紋擴(kuò)展，然后使物料被粉磨得越來越細(xì)。

目前，我們?cè)诙嗉宜嗥髽I(yè)成功應(yīng)用陶瓷球的實(shí)例，證實(shí)了助磨劑與陶瓷球的相輔相成作用。球磨機(jī)添加了助磨劑，一方面使進(jìn)入陶瓷球倉(cāng)的物料平均粒徑更細(xì)、易磨性更好，另一方面使陶瓷球在磨內(nèi)物料有限的停留時(shí)間內(nèi)，足以研磨出合格的細(xì)度，達(dá)到粉磨系統(tǒng)要求的工藝指標(biāo)。陶瓷球應(yīng)用后，通風(fēng)好、磨內(nèi)溫度降低，有利于助磨劑發(fā)揮出最佳的助磨作用，水泥產(chǎn)品顆粒組成更加合理，與混凝土外加劑的相容性更好，共同實(shí)現(xiàn)了水泥粉磨過程的節(jié)能高產(chǎn)。