W ear-resistant Materials 附火耐磨材料■从水泥粉磨实践 陈绍龙
(济南大学，山东济南250002)
中图分类号：TQ172.63 文献标识码：B文章编号：1671—8321 (2019) 09—0105—03
0引言
磨内喷水陶瓷球在水泥粉磨系统应用已经三年了，风起云涌、褒贬不一，波澜不惊、历尽坎坷。它带来的节电效益，逐步得到水泥企业认可。越来越多的应用厂家，已经适应了粉磨设备的优化与调整、掌握了操作习惯的更新与适应，环保优势尤其明显、生产秩序日趋正常。供应商和用户已达成共识：这不是简单的置换，而是研磨体的一次“创新驱动”。陶瓷球使用效果的好坏，取决于两个方面：产品质量和应用技术。迫切需要一个供需双方都能接受的“验收标准”，它包括：现场验收和运行验收。然而，目前可查阅的依据，只是建材行业标准《耐磨氧化铝球》（J C/ T 848.1-2010h此标准起草之日，陶瓷球还没有在干法水泥粉磨中应用，难免有许多问题没有预料到，更没有适合的规定，本文就此谈几点粗浅看法和建议。 1“陶瓷球”改为：“水泥粉磨用陶瓷研磨体”(简称：陶瓷研磨体）
陶瓷球按其用途可分为填料陶瓷球、湿法研磨陶瓷球和干法研磨陶瓷球三种。改名是为了更好地区别各自的用途。
填料陶瓷球又称：惰性陶瓷球（不与酸、碱发生化学反应），广泛用于石油、化工、化肥、天然气及环保等行业，作为反应器（釜）内催化剂的覆盖支撑材料和塔填料，净化装置中对液体或气体进行过滤的介质等。它属于“静态”工作的介质，价格便宜、不能当做“动态”工作的研磨体用。
湿法研磨陶瓷球用在间歇工作的湿法球磨机内（如：陶瓷球磨机），因此，陶瓷球可以设定足够的时间来粉磨物料，而且磨机里的水，可以缓解陶瓷球之间和球与筒体内壁衬板的冲击碰撞，而不易碎球。如果把它们用于干法粉磨系统，就会出现“碎球”的尴尬场面。
“陶瓷研磨体”属于干法研磨陶瓷球，有一些在外
形上与普通陶瓷球没有区别，但也有一些有明显的差异，如：段型、胶囊型、楠球形或其它异型等；从化学成分上看：除氧化错含量超过90%之外，还添加了一部分改性增
韧的微量元素：锆、锰、铜等，使陶瓷研磨体的抗冲击韧
性能力大幅度提高；从生产工艺方面看，加强了计算机技
术和数字化控制技术的发展，实现了烧成工艺自动化，合
理调控热工制度（如：烧结温度、升温速率、保温时间、
烧成气氛等），低温慢烧，阻止晶型转变，抑制晶体长大，
制造出玻璃相含量低、微小晶粒为主的结构态陶瓷，从微
观结构上解决了陶瓷研磨体的质量问题。
2以刚玉为主晶相的微晶结构是氧化铝陶瓷球 质量强度高、韧性好、不易发生脆性断裂的核心 指标
(1)增设以刚玉为主要晶相、晶粒尺寸小于6n m的微
晶含量為？ ％。
试验研究证明：微晶化是提高陶瓷球耐磨性的最有
番茄加速效途径；经扫描电镜检测，矣6p m的微晶含量越多，结构
越致密，陶瓷球质量越好（见图1)。
图1微晶氧化铝陶瓷研磨体SEM照片
2019.9 C H IN A C E M E N T\ 1〇
打包交易
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■耐火耐磨材料 W ear-resistant Materials
(2) 不以A 1203含量作为产品质量分级，但陶瓷研磨 体中A 1203含量应&85%。
试验研究证明：A 1203含量是影响陶瓷研磨体产品 质量的重要因素；含量越高，制造成本越高。优化生产工 艺：原料铝粉超细粉磨（矣〇.5nm )，采用等静压成型方 法，低温致密化慢速烧结（烧成温度矣1 350T 、烧成时间 18h )，利用工业废弃物代替部分高温铝粉、降低烧成温 度等，可以实现优质、低成本制备。
(3) 更换有害成分Fe 203为碱含量，限值（Na 20、 K 20) €0.5%。
通用硅酸盐水泥粉磨用陶瓷研磨体，可以不考虑颜 的白度，但碱含量过高，对生坯烧成开裂影响较大，并 防止对水泥成品质量产生影响。
(4) 增设限值：Cr 含量名？ mg /kg ;(或：Cr 6+含量矣?mg /kg ) 〇
突显陶瓷研磨体在水泥粉磨过程中，减少重金属污 染的优势；防止工业废弃物配料利用带来的负面影响。
3增设现场产品验收指标
3.1 压碎强度彡？ kN /cm 2“压碎强度”实质是“点压强度”，突显四个特点（见
图2):
(1) 试件上下两个受压面必须是刚性球面。在整个 受压过程中，不允许产生弹性或刚性压缩变形。
(2)
压头和砧座与试件的刚性球面接触面必须是刚
性平面；在压头施压过程中，这两个平面不允许出现弹性 或刚性变形，出现凹陷或塌坑。
(3) 试件在受压过程中作用力始终保持点接触。(4) 计算“点压强度”值（kN /cm 2)时，作用力为试件 爆裂时的压力值，受力面积不是接触面积，而取试件圆的
横截面积。
图2压碎强度试验原理图
压碎强度试验检测后，强度高的研磨体爆裂成小块 U )，强度低的研磨体爆裂成大块（b )。
(a)
(b)
家用水处理器
3.2耐冲击性是否合格？
参照中外合资企业对陶瓷球抽测的办法，设计制造 一种耐冲击试验机（见图3)，测试前，现将两端端盖打 开，中间放入一待测的陶瓷研磨体；同时在两端各放一待 测的陶瓷研磨体、并用橡胶垫和压盖固定不动。然后开启 传动装置，模拟水泥球磨机工作转速（17r /mi n )，使测试 空间绕其中心旋转，之后，测试管内活动的陶瓷研磨体， 会周期性地冲击两端固定的陶瓷研磨体。电机在到达预
先设定的时间后，停止运转。
打开端盖，检查三试件是否出现变化？无脱皮、裂 纹、凹坑等缺陷者为耐冲击性合格；反之，有一件出现缺 陷则视为：不合格。
图3耐冲击试验机原理图
3.3小磨磨耗？ g /t 标准砂
在一个<&300x 300试验小磨中，装人一定数量和 级配的陶瓷研磨体与一定数量的水泥实验用标准砂 (GB 178-77)，模拟水泥球磨机的转速（17r /mi n )，混合 粉磨一定时间后，停磨清除标准砂，将陶瓷研磨体取出、
清理干净并称重，其损失的质量除以装磨时的标准砂质
量即为：陶瓷研磨体的小磨磨耗（g /t 标准砂）。
4增设产品工业运行验收指标
4.1大磨磨耗？ g /t 水泥
在实际生产中，水泥粉磨连续工作时间3 000小时以
上，累计该时间段水泥产量，清仓将陶瓷研磨体取出、清
理干净并称重，其损失的质量（含碎球）除以累计水泥产量即为：陶瓷研磨体的大磨磨耗（g /t 水泥）。按下式计算：
,,(Q +Q /-Q …) X 106
M =------ —
N
式中：M 一-陶瓷研磨体的大磨磨耗，g /t 水泥；
Q
-初装球磨机内陶瓷研磨体的质量，t ;-正常运转中添加陶瓷研磨体的质量，t ;水溶性聚氨酯
Q ,
-可回收用的陶瓷研磨体质量，t ;N —泥粉磨过程中，投人的物料总质量（累计水泥产量），t 。
目前，使用正常的陶瓷研磨体大磨磨耗都在l 〇g /t 水 泥以下，耐磨性能明显优于高铬铸钢球（20〜40g /t )。
106 /
中国水泥
2019.9
新型金属陶瓷复合材料的试制
谢志勇\刘小磐2，许涛1，熊晖\余仲元1
(1.合肥水泥研究设计院有限公司，安徽合肥230051; 2.湖南大学材料学院，湖南长沙410012)
摘要：新型金属基陶瓷复合耐磨材料主要工作磨损部位采用高硬度金属陶瓷混合预制体，非主要工作磨 损部位选用具有良好韧性的中碳合金钢。采用经济环保的消失模铸造工艺，将两种材料进行冶金复合。通 过相关热处理工艺，复合材料具有优良的综合耐磨性能，使用寿命大幅度提高。
关键词：复合耐磨材料；中碳合金钢；消失模铸造工艺
中图分类号：TQ172.9 文献标识码：B文章编号：1671—8321 (2019) 09—0107—05
0引言
金属基陶瓷复合材料是由良好塑靭性的金属相和高 硬脆性的陶瓷相组成的一种典型的粒子增强复合材料。其主要采用粉末冶金、S H S、铸造、渗铸等制备成型工艺，使得良好塑韧性的金属相与硬度高、耐高温、耐腐蚀的金 属氧化物、碳化物、氮化物等进行冶金复合，牢牢粘结在 一起。通过相应的热处理工艺，复合材料具有陶瓷相的 高硬度，同时具有金属相的良好塑韧性。
目前国内外矿山、砂石、建材等行业应用比较成熟的 金属基陶瓷复合耐磨材料主要采用镶铸铸造复合工艺。国内极具代表的产品有江苏常熟电力、福建龙岩泰美、浙江长兴军毅等厂家生产的高锰钢镶T i C/W C钢结硬质合 金反击破板锤、转子破碎锤头和圆锥破轧臼壁，江苏南 通高欣、重庆罗曼生产的陶瓷预制体增强高铬铸铁立磨磨盘，郑州鼎盛生产的Z T A陶瓷颗粒增强高锰钢圆锥破 轧臼壁和颚式破
碎颚板。国外极具代表的产品有比利时 M a g o t t e a u x公司生产的X w i n S l磨磨辑、磨盘和D U O C A S T X w i n辊压机辊套，印度V E G A公司生产的S i n t e r C a s t立磨 磨辊和磨盘l h21。
针对设备易损件经受较硬物料较高冲击或挤压粉碎 工况条件，对其磨损失效规律进行分析总结，研制一种新 型金属陶瓷复合材料，大幅度提高易损件产品使用寿命。复合材料主要工作磨损部位采用高硬度金属陶瓷预制 体，非主要工作磨损部位选用具有较高硬度和良好韧性 的中碳多元合金钢，采用经济环保的消失模铸造工艺，将 两种材料进行冶金复合。
1金属陶瓷成分设计与试验制备
在S i C+C坯体中掺人F e粉，并用纯S i进行浸渗。通过
4.2破碎率？％
在实际生产中，水泥粉磨连续工作时间3 000h以上，清仓将陶瓷研磨体取出、清理干净并称重，其破碎损失 的质量除以该时间段添加陶瓷研磨体的累计总质量即为：该陶瓷研磨体的破碎率(％)。按下式计算：
式中：P—陶瓷研磨体的破碎率，％;
Q—初装球磨机内陶瓷研磨体的质量，t;
Q/—正常运转中添加陶瓷研磨体的质量，t; Q…—可回收用的陶瓷研磨体质量，t。5原标准应保留的内容
(1) 外观质量
包括外观质量、尺寸偏差、球形度、体积密度、吸 水率。
(2) 试验方法
包括外观质量的检验、外观尺寸及偏差的检验、球形 度的检验、吸水率的测定、体积密度的测定、氧化铝含量 的测定、莫氏硬度的测定等。
热气球燃烧器(3) 检验规则
包括检验分类、抽样规则、判定规则等。
(4) 标志、包装、运输和p e存。採
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