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摘 要 如何提高球磨机的球磨效率，一直是陶瓷行业人员所关注的问题。本文从生产的实际数据出发，探讨了中铝球球石在大型球磨机中的使用状况。
关键词 球磨机，中铝球
1引言
球磨机是当代陶瓷企业普遍选用的间歇式湿法物料的粉磨和混合装备。我国使用的球磨机规格由几吨到百吨位不等。球磨机是生产中耗电多、效率低的装备，近年来虽已选用人造研磨体（碳化硅球、氧化铝球等）和内衬，但对转速、功率匹配、长径比、料球比、出浆等问题的研究较少。
目前，陶瓷厂的坯浆生产所使用的研磨介质主要有天然鹅卵石、碳化硅球和氧化铝球。由于使用超白料的雪花白、微晶钻、析晶玉等抛光砖产品深受消费者青睐，而氧化铝球能有效维护、提高超白料的白度，故在超白产品生产中使用氧化铝球作球磨机的研磨体已成为众多抛光砖厂家的共识。同时，球磨机也在不断大型化，如18t、40t、100t等规格，其中40t球磨机已成为大多规模化厂家的成熟机型。实际生产中，各种研磨体在大吨位球磨机中如何应用才能做到球磨效率最高、球磨成本最低是值得探讨的问题。现有的球磨原理仅适用于小吨位球磨机和天然鹅卵石作介质的情况，对“人造研磨体（碳化硅球、氧化铝球等）在大吨位球磨机中的应用”仍缺乏系统的、科学的研究。
2碳化硅球和氧化铝球的应用比较
2.1各厂球磨机参数对照表
现以唯美某厂18t雪花白料球磨机的球磨运行参数与某A、B、C三厂的球磨机进行分析比较，如表1、表2、表3所示。
2.2 球磨效率的评价
以生产常用的每吨干基料球磨成浆后所需的电耗和球石耗的总单位成本为依据考查球磨效率。总单位成本越低，球磨效率越高。电耗单位成本计算公式：
A1=（V×I／1000）×K1×T／G
A2= A1×J
式中：
A1—— 电耗单位成本，即每吨干基料的耗电度，kW／(h·t)
V——球磨机运行电压，V
I——球磨机运行电流，A
K1——球磨机三相功率计算的修正系数（1.16～1.25），本文取1.25
T——球磨机每一球的球磨时间，h
G——装料量(干基)，t
A2——电的价耗单位成本，即每吨干基料的耗电成本，元／t
J——电价，以每度电0.72元计算
球石耗单位成本：
B1=S1／G
B2= B1×S2
式中：
B1——单位球石耗量，即每吨干基料的耗球石数量，㎏／t
G——装料量(干基)，t
S1——每球的球石损耗量，㎏
B2——单位球石价耗，即每吨干基料的耗球石的成本，元／t
S2——球石的价格（唯美厂中铝球石A以2.7元/kg计算，其它中铝球石都以3元/kg计算）
利用以上公式计算，结果列于表4。
2.3 结果分析
将表1、表2、表3、表4进行分析比较，得到如下结论：
（1） 使用中铝球石和中铝球衬取代碳化硅球和石衬能大幅提高有效球磨空间，唯美厂18t机的入料量由22t提升到26t。
（2） 使用中铝球能大大提高球磨效率。唯美厂的球磨时间由16h降到13.5h，有效提高了球磨机的使用率。
（3） 使用中铝球比用碳化硅球更能降低球磨用电单位成本和球石损耗单位成本，从而降低总单位成本。唯美厂用碳化硅球时总球磨单位成本为36.83元／t，而使用中铝球时降到34.1元／t；球磨1t干基料节省了2.7元，成本降低显著。
（4） 中铝球使用时要严格控制比重和质量，否则对球石损耗成本影响较大。唯美厂用球石A时球磨总单位成本为36.3元／t，而用球石B时球磨总单位成本为34.1元／t。
（5） 使用中铝球时，应用中铝内衬取代石英衬，以提高球磨有效空间。同样是18t机，唯美厂用中铝内衬可以装26t料，而某A厂用石英衬只能装21t料。
（6） 使用中铝球可大大缩短球磨时间。由于中铝球石使用30mm、40mm、50mm、60mm的球径比碳化硅球石40mm、50mm、60mm的球径更合理，且比重更大、硬度更高，大大缩短了球磨时间，唯美厂的球磨时间由15.5h降到13.5h。
（7） 使用中铝球时，用中铝内衬替换石英衬可降低球石损耗。石英衬凹凸不平的表面会显著增加球磨阻力，从而增加球石损耗。使用中铝内衬的唯美厂和某B厂，单位球石耗量分别为3.08kg／t和3.33kg／t；而使用石英衬的某A厂和某C厂，单位球石耗量却分别为5.71kg／t和4.89kg／t，球耗成本明显增加。
（8） 要合理控制球石和料的装填量，提高球磨效率和降低球磨成本。某C厂使用石英衬，某B厂使用中铝衬，前者球磨机有效空间明显较小，但前者球石和料装填量却达92t，而后者只有82t，前者浆面空高只有0.4m，而后者却达0.8m，因此某C厂球磨装填量太多影响了球磨效率，导致球磨成本较高，达38．4元／t，而某B厂只要36元／t。18t和40t球磨机浆面空高控制在65～75cm较为合理。
（9） 要合理控制球径比例。从以上四个厂的实际使用来看，球径比例控制在30mm20%～28%，40mm32%～38%，50mm25%～29%，60mm12%～13%较为合理。
3使用中铝球的优点
由以上分析可知：
（1） 中铝球比碳化硅球更能提高球磨效率、降低球磨成本，同时还可显著提高球磨机的使用率。
（2） 中铝球石和内衬比碳化硅球石和石衬更有利于提高坯体配方的合理性，从而提高产品品质，有利于产品快烧。因为中铝球石和内衬富含Al2O3，中铝球石和内衬的损耗可以使坯料中的Al2O3增加0.3%～0.5%，有助于形成更多的莫来石晶相，而莫来石晶体具有高强度、高耐磨及低膨胀性，更能满足快速烧成工艺的需要，获得高强度、高致密性、高耐磨性和不变形的产品。比如，某抛光砖产品抗折强度在45～55MPa，具有高强度、高致密性、高耐磨性品质。当使用碳化硅球石和石衬时，碳化硅球石和石衬的损耗会使坯料中的SiO2增加0.5%～1%，对于含有较多SiO2且厚而大的抛光砖坯件而言，由于晶相转变伴随有较大的体积变化，因而在转变温度附近冷却速度不能太快，否则易造成应力集中而引起变形或开裂，所以，碳化硅球石和石衬的损耗会增加坯料中的SiO2，不利于产品快烧。
（3） 中铝球石有利于提高抛光砖坯体白度。由于中铝球石比碳化硅石的白度高，中铝球石的损耗混合在坯料中后，使坯料白度更高，特别在雪花白产品中，中铝球石的使用显示出无比的优越性。
4中铝球石使用的注意事项
（1） 使用中铝球石时，一定要使用中铝内衬，使用普通石衬时易产生磨损；
（2） 中铝球石不能和碳化硅球石等混用；
（3） 要对每批、次中铝球石的比重、耐磨性、纯度等质量指标严格把关，确保球石质量；
（4） 由于中铝球石和内衬都较贵，且中铝球石首次填充量较大，所以初始使用时投入的成本较大。
5结束语
由于中铝球石在使用中有众多优点：可提高球磨效率、降低球磨成本；缩短球磨时间、增加装填量从而提高球磨机的使用效率；提高产品品质等。因此，不仅抛光砖产品可以使用中铝球石，瓷质仿古砖、瓷片、卫生洁具等陶瓷行业都可以使用，其前景广阔。
关键词 球磨机，中铝球
1引言
球磨机是当代陶瓷企业普遍选用的间歇式湿法物料的粉磨和混合装备。我国使用的球磨机规格由几吨到百吨位不等。球磨机是生产中耗电多、效率低的装备，近年来虽已选用人造研磨体（碳化硅球、氧化铝球等）和内衬，但对转速、功率匹配、长径比、料球比、出浆等问题的研究较少。
目前，陶瓷厂的坯浆生产所使用的研磨介质主要有天然鹅卵石、碳化硅球和氧化铝球。由于使用超白料的雪花白、微晶钻、析晶玉等抛光砖产品深受消费者青睐，而氧化铝球能有效维护、提高超白料的白度，故在超白产品生产中使用氧化铝球作球磨机的研磨体已成为众多抛光砖厂家的共识。同时，球磨机也在不断大型化，如18t、40t、100t等规格，其中40t球磨机已成为大多规模化厂家的成熟机型。实际生产中，各种研磨体在大吨位球磨机中如何应用才能做到球磨效率最高、球磨成本最低是值得探讨的问题。现有的球磨原理仅适用于小吨位球磨机和天然鹅卵石作介质的情况，对“人造研磨体（碳化硅球、氧化铝球等）在大吨位球磨机中的应用”仍缺乏系统的、科学的研究。
2碳化硅球和氧化铝球的应用比较
2.1各厂球磨机参数对照表
现以唯美某厂18t雪花白料球磨机的球磨运行参数与某A、B、C三厂的球磨机进行分析比较，如表1、表2、表3所示。
2.2 球磨效率的评价
以生产常用的每吨干基料球磨成浆后所需的电耗和球石耗的总单位成本为依据考查球磨效率。总单位成本越低，球磨效率越高。电耗单位成本计算公式：
A1=（V×I／1000）×K1×T／G
A2= A1×J
式中：
A1—— 电耗单位成本，即每吨干基料的耗电度，kW／(h·t)
V——球磨机运行电压，V
I——球磨机运行电流，A
K1——球磨机三相功率计算的修正系数（1.16～1.25），本文取1.25
T——球磨机每一球的球磨时间，h
G——装料量(干基)，t
A2——电的价耗单位成本，即每吨干基料的耗电成本，元／t
J——电价，以每度电0.72元计算
球石耗单位成本：
B1=S1／G
B2= B1×S2
式中：
B1——单位球石耗量，即每吨干基料的耗球石数量，㎏／t
G——装料量(干基)，t
S1——每球的球石损耗量，㎏
B2——单位球石价耗，即每吨干基料的耗球石的成本，元／t
S2——球石的价格（唯美厂中铝球石A以2.7元/kg计算，其它中铝球石都以3元/kg计算）
利用以上公式计算，结果列于表4。
2.3 结果分析
将表1、表2、表3、表4进行分析比较，得到如下结论：
（1） 使用中铝球石和中铝球衬取代碳化硅球和石衬能大幅提高有效球磨空间，唯美厂18t机的入料量由22t提升到26t。
（2） 使用中铝球能大大提高球磨效率。唯美厂的球磨时间由16h降到13.5h，有效提高了球磨机的使用率。
（3） 使用中铝球比用碳化硅球更能降低球磨用电单位成本和球石损耗单位成本，从而降低总单位成本。唯美厂用碳化硅球时总球磨单位成本为36.83元／t，而使用中铝球时降到34.1元／t；球磨1t干基料节省了2.7元，成本降低显著。
（4） 中铝球使用时要严格控制比重和质量，否则对球石损耗成本影响较大。唯美厂用球石A时球磨总单位成本为36.3元／t，而用球石B时球磨总单位成本为34.1元／t。
（5） 使用中铝球时，应用中铝内衬取代石英衬，以提高球磨有效空间。同样是18t机，唯美厂用中铝内衬可以装26t料，而某A厂用石英衬只能装21t料。
（6） 使用中铝球可大大缩短球磨时间。由于中铝球石使用30mm、40mm、50mm、60mm的球径比碳化硅球石40mm、50mm、60mm的球径更合理，且比重更大、硬度更高，大大缩短了球磨时间，唯美厂的球磨时间由15.5h降到13.5h。
（7） 使用中铝球时，用中铝内衬替换石英衬可降低球石损耗。石英衬凹凸不平的表面会显著增加球磨阻力，从而增加球石损耗。使用中铝内衬的唯美厂和某B厂，单位球石耗量分别为3.08kg／t和3.33kg／t；而使用石英衬的某A厂和某C厂，单位球石耗量却分别为5.71kg／t和4.89kg／t，球耗成本明显增加。
（8） 要合理控制球石和料的装填量，提高球磨效率和降低球磨成本。某C厂使用石英衬，某B厂使用中铝衬，前者球磨机有效空间明显较小，但前者球石和料装填量却达92t，而后者只有82t，前者浆面空高只有0.4m，而后者却达0.8m，因此某C厂球磨装填量太多影响了球磨效率，导致球磨成本较高，达38．4元／t，而某B厂只要36元／t。18t和40t球磨机浆面空高控制在65～75cm较为合理。
（9） 要合理控制球径比例。从以上四个厂的实际使用来看，球径比例控制在30mm20%～28%，40mm32%～38%，50mm25%～29%，60mm12%～13%较为合理。
3使用中铝球的优点
由以上分析可知：
（1） 中铝球比碳化硅球更能提高球磨效率、降低球磨成本，同时还可显著提高球磨机的使用率。
（2） 中铝球石和内衬比碳化硅球石和石衬更有利于提高坯体配方的合理性，从而提高产品品质，有利于产品快烧。因为中铝球石和内衬富含Al2O3，中铝球石和内衬的损耗可以使坯料中的Al2O3增加0.3%～0.5%，有助于形成更多的莫来石晶相，而莫来石晶体具有高强度、高耐磨及低膨胀性，更能满足快速烧成工艺的需要，获得高强度、高致密性、高耐磨性和不变形的产品。比如，某抛光砖产品抗折强度在45～55MPa，具有高强度、高致密性、高耐磨性品质。当使用碳化硅球石和石衬时，碳化硅球石和石衬的损耗会使坯料中的SiO2增加0.5%～1%，对于含有较多SiO2且厚而大的抛光砖坯件而言，由于晶相转变伴随有较大的体积变化，因而在转变温度附近冷却速度不能太快，否则易造成应力集中而引起变形或开裂，所以，碳化硅球石和石衬的损耗会增加坯料中的SiO2，不利于产品快烧。
（3） 中铝球石有利于提高抛光砖坯体白度。由于中铝球石比碳化硅石的白度高，中铝球石的损耗混合在坯料中后，使坯料白度更高，特别在雪花白产品中，中铝球石的使用显示出无比的优越性。
4中铝球石使用的注意事项
（1） 使用中铝球石时，一定要使用中铝内衬，使用普通石衬时易产生磨损；
（2） 中铝球石不能和碳化硅球石等混用；
（3） 要对每批、次中铝球石的比重、耐磨性、纯度等质量指标严格把关，确保球石质量；
（4） 由于中铝球石和内衬都较贵，且中铝球石首次填充量较大，所以初始使用时投入的成本较大。
5结束语
由于中铝球石在使用中有众多优点：可提高球磨效率、降低球磨成本；缩短球磨时间、增加装填量从而提高球磨机的使用效率；提高产品品质等。因此，不仅抛光砖产品可以使用中铝球石，瓷质仿古砖、瓷片、卫生洁具等陶瓷行业都可以使用，其前景广阔。