為了響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排號(hào)召，降低企業(yè)生產(chǎn)成本，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，近期由濟(jì)南大學(xué)材料學(xué)院研發(fā)的一項(xiàng)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(jī)新型粉磨技術(shù)（新型非金屬研磨體），在我集團(tuán)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(jì)僅用電成本即可為公司年節(jié)約費(fèi)用近140萬(wàn)元，真正實(shí)現(xiàn)了讓科研成果走出實(shí)驗(yàn)室，將科研成果轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)力。同時(shí)，此項(xiàng)科研成果，非常值得在全集團(tuán)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(jī)產(chǎn)量低等缺點(diǎn)，因此粉磨水泥、礦渣的球磨機(jī)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(duì)水泥球磨機(jī)研磨材料和粉磨技術(shù)的一次革命性創(chuàng)新，改變了長(zhǎng)期以來(lái)水泥球磨機(jī)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(shí)減少水泥中的鉻含量。

  眾所周知，水泥球磨機(jī)是將水泥熟料、石膏、混合材等進(jìn)行粉碎制備水泥的關(guān)鍵設(shè)備。當(dāng)球磨機(jī)筒體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，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(shí)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(cāng)中。

  新型非金屬研磨體是結(jié)合水泥球磨機(jī)的特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)磨機(jī)內(nèi)研磨體的運(yùn)動(dòng)軌跡和能量變化規(guī)律，運(yùn)用高等算法，計(jì)算出研磨體的受力臨界閾值，對(duì)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(guò)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(jī)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(diǎn)是比重小，約為鋼球的1/2;磨耗低，為鋼球的1/3左右。

  同時(shí)，結(jié)合磨機(jī)內(nèi)部構(gòu)造情況以及“球、料、風(fēng)”的運(yùn)動(dòng)規(guī)律，通過(guò)對(duì)磨內(nèi)結(jié)構(gòu)進(jìn)行適應(yīng)性設(shè)計(jì)調(diào)整，并配合輥壓機(jī)和選粉機(jī)，制定精準(zhǔn)的改造方案和與調(diào)控措施，實(shí)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(yùn)行成本低。以常用的ф3.2×13m水泥球磨機(jī)為例：磨機(jī)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(jī)的平均電耗能降低到30kW·h以下。電費(fèi)按0.8元/kW·h計(jì)算，每噸水泥可節(jié)約4.8元，年按磨機(jī)產(chǎn)能40萬(wàn)噸水泥計(jì)算，節(jié)約成本約192萬(wàn)元。同時(shí)可以節(jié)約助磨劑，使水泥成本進(jìn)一步降低。

  三是磨機(jī)運(yùn)行安全。由于磨機(jī)電流和軸瓦的溫度降低，磨機(jī)跳閘的可能性大大降低，有利于磨機(jī)的安全運(yùn)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(jìn)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(jìn)行了研磨體更換、開機(jī)試車、品種改產(chǎn)、級(jí)配優(yōu)化、磨內(nèi)結(jié)構(gòu)調(diào)整、中控?cái)?shù)據(jù)監(jiān)控、化驗(yàn)結(jié)果反饋等工作，最終實(shí)驗(yàn)表明：相同的磨機(jī)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(jī)產(chǎn)量較金屬研磨體略有提高，而磨機(jī)溫度和軸承軸瓦的溫度大大降低，同時(shí)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(guò)程中也優(yōu)化了水泥的顆粒級(jí)配。

  但是，在新型非金屬研磨體剛開始應(yīng)用時(shí)，水泥磨各項(xiàng)指標(biāo)也出現(xiàn)了較大波動(dòng)，例如2#水泥磨出現(xiàn)了臺(tái)產(chǎn)下降、出磨細(xì)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(fēng)速加大，選粉機(jī)循環(huán)負(fù)荷提高，磨機(jī)的結(jié)構(gòu)需進(jìn)行相應(yīng)改變，才能適應(yīng)非金屬研磨體的特點(diǎn)。為此，結(jié)合研磨體特征、水泥生產(chǎn)品種、2#水泥磨機(jī)參數(shù)，以及選粉機(jī)電流與出磨提升機(jī)電流的判斷，公司技術(shù)人員通過(guò)減小磨尾出料篦板縫隙及隔倉(cāng)板篦縫，提高二倉(cāng)的填充率，將一倉(cāng)清倉(cāng)重新進(jìn)行級(jí)配，降低平均球徑等措施進(jìn)行調(diào)整，最終經(jīng)過(guò)合理調(diào)試后，問(wèn)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(jì)劃產(chǎn)量，三個(gè)品種（106200t、198600t、43700t）可節(jié)約用電2159642kwh。電費(fèi)按2014年平均電價(jià)0.631元/kwh計(jì)算，今年僅電費(fèi)開支就這一項(xiàng)可為公司節(jié)約近140萬(wàn)余元。”制成車間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(xiàng)目共花費(fèi)62萬(wàn)元，替換掉的舊研磨體回收資金25萬(wàn)元，這樣此項(xiàng)技改項(xiàng)目實(shí)際共投入37萬(wàn)余元。如扣除技改項(xiàng)目投資費(fèi)用，2015年僅電費(fèi)開支就可為公司實(shí)現(xiàn)凈利潤(rùn)103萬(wàn)元。

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  與此同時(shí)，在其它條件不變的情況下，各品種水泥45um篩余細(xì)度降低，比表面積降低，28天強(qiáng)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(jī)電流由105A降至70A，從而大大降低了主電機(jī)、減速機(jī)等主機(jī)設(shè)備的負(fù)載，有利于設(shè)備安全長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)，降低了設(shè)備損耗，減少了維修費(fèi)用。

  截至目前，公司利用檢修時(shí)間進(jìn)磨機(jī)檢查，發(fā)現(xiàn)非金屬研磨體基本無(wú)破損，從而進(jìn)一步證明了該新型非金屬研磨體具有高強(qiáng)、增韌、耐磨等特點(diǎn)，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(diǎn)，也克服了金屬研磨體電耗高、裝載量大和表面靜電等缺點(diǎn)。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(jī)的長(zhǎng)期高效運(yùn)轉(zhuǎn)。

  綜合以上內(nèi)容所述，其諸多優(yōu)勢(shì)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(shí)由于粉磨做功方式的差別，改善了水泥過(guò)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(jī)負(fù)荷，軸承軸瓦溫度也隨之降低，可對(duì)電機(jī)系統(tǒng)起到保護(hù)作用，維修率和故障率也大大降低，進(jìn)而降低水泥生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，實(shí)現(xiàn)企業(yè)生產(chǎn)科學(xué)化、效益最大化。

  此外，該項(xiàng)目也是“產(chǎn)學(xué)研”創(chuàng)新技術(shù)的應(yīng)用，是節(jié)能減排工作的具體實(shí)施，符合國(guó)家倡導(dǎo)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(jìng)爭(zhēng)力，又有利于增強(qiáng)企業(yè)的科學(xué)管理水平，在全集團(tuán)乃至行業(yè)領(lǐng)域是一項(xiàng)非常具有推廣應(yīng)用價(jià)值項(xiàng)目。

  為鼓勵(lì)科技創(chuàng)新，樹立典型，表彰先進(jìn)，進(jìn)一步調(diào)動(dòng)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(huì)，分別獎(jiǎng)勵(lì)了在該項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中及前期預(yù)熱器自動(dòng)清堵系統(tǒng)改造表現(xiàn)優(yōu)異的七名職工，共計(jì)發(fā)放獎(jiǎng)金45000元。對(duì)此，濟(jì)南片區(qū)負(fù)責(zé)人、山水廠公司經(jīng)理陳學(xué)師表示，公司絕不會(huì)虧待每一位為企業(yè)帶來(lái)效益的職工，只要是有探索性、在集團(tuán)內(nèi)具有推廣價(jià)值的技術(shù)創(chuàng)新，企業(yè)一定鼓勵(lì)并讓個(gè)人實(shí)現(xiàn)價(jià)值、勞有所得。