行业痛点:熟料高硬度(Al₂O₃晶体)导致雷蒙机能耗占比超生产线总电耗60%;磨辊、磨环磨损造成Fe₂O₃污染,影响耐火材料高温抗折强度和荷重软化点下降;
现有机型局限:雷蒙磨适用于软质料且易损件磨损快;球磨机能耗高、噪音大增铁多;立磨效率高但投资成本大。
为突破传统雷蒙机能耗高、铁污染重的技术瓶颈,本研究将盘磨机应用于中高铝含量铝矾土熟料的粉磨工艺。通过工业试验对比发现:1、成品粒度控制:在目标细度D90 ≤75μm(200目)时,盘磨机单位电耗较雷蒙机降低40%+;2、铁污染控制:因非冲击式研磨,铁杂质引入量≤216ppm(较雷蒙机降低50%);3、工艺适应性:通过调节磨盘间隙(1~3mm)、磨盘转速(50~100rpm)、磨辊压力(10~16MPa),可灵活适应不同铝矾土熟料硬度(莫氏硬度7~9)。4、结论表明,盘磨机在铝矾土熟料中细粉(200目)加工中具有显著节能优势与品质保障潜力。
验证盘磨机在铝矾土熟料粉磨中的:
① 能耗经济性(对比雷蒙机);
② 品质稳定性(粒度分布、铁含量);
③ 工艺优化路径(参数敏感性分析)。
2.试验材料与方法
2.1原料与设备
项目 | 参数 |
原料 | 煅烧铝矾土熟料(Al₂O₃=69.5%,SiO₂=21%,Fe₂O₃=1.2%,TIO₂<3%) |
入料粒度 | ≤20mm(经颚破预处理) |
盘磨机型号 | GPM900盘磨机(磨盘直径Φ900mm) |
对比设备 | 5R4121雷蒙机 |
2.2 工艺流程与参数设计
盘磨机+提升机+高效选粉机
关键变量:
磨盘间隙:1mm, 2mm, 3mm
主轴转速:50rpm, 60rpm, 70rpm
磨辊压力:10MPa, 12MPa, 14MPa
评价指标检测方法
粒度分析:激光衍射仪(Malvern Mastersizer 3000)
铁含量:X射线荧光光谱(XRF)
比能耗:电表计量单位产量耗电量(kWh/t)
3.结果与讨论
3.1 粉磨效能对比(盘磨机 vs 雷蒙机)
指标 | 盘磨机 (间隙2.0mm,50rpm,12MPa) | 雷蒙机 | 变化率 |
产能(200目) | 1.2~1.3 t/h | 1.2~1.3 t/h | - |
吨电耗 | 82.4kWh/t | 150kWh/t | -45% |
铁含量增量 | 216ppm | 450ppm | -52% |
D90波动范围 | ±2μm | ±4~7μm | 更稳定 |
解释:盘磨机料床层压粉碎,能量转化效率高于雷蒙机的悬辊碾压与辊轮磨环滚压的结合式粉碎。叶片磨损后分级效率下降,导致D90偏移。
3.2 磨损与经济性分析
磨盘和磨辊寿命:高铬合金磨辊和衬板处理2500吨熟料后更换一套易损件(维护成本较雷蒙机低40%);
投资回收期:以年产1万吨粉体计,节电收益约1.6年可收回设备差价。
4. 工业应用案例
某耐火材料厂改造效果(2024年数据)
指标 | 改造前(雷蒙磨) | 改造后(盘磨机) | 改进效果 |
年产铝矾土细粉 | 10000吨 | 10000吨 | - |
吨粉综合成本 | ¥195 | ¥117.4 | -39.8% |
产品投诉率 | 8% | 0.3% | 细度达标率高、停机及铁杂质问题减少 |
5.结论与展望
核心结论:
盘磨机通过料床层压粉碎显著降低铝矾土熟料粉磨能耗40%;非接触式研磨特性从源头控制铁污染Fe₂O₃≤400ppm;磨盘间隙与转速联动实现16~325目细度灵活调控。
推广价值:
适用于中小型耐火材料/磨料企业节能改造;为高纯氧化铝、尖晶石等硬质材料粉磨提供新方案。
技术展望:
开发氮化硅陶瓷磨盘应对超硬熟料Al₂O₃>85%;集成AI动态调节系统实现无人化控制。