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不同助磨剂对尖晶石细粉细度的影响
发布时间:2016-02-04 浏览量:3942

概述:

   在实验室条件下对比了木质素磺酸钙(木钙)、FDN减水剂、乙醇、油酸、乙二醇五种助磨剂对尖晶石粉磨细度的影响,以及用其制成的刚玉(尖晶石)质耐火浇注料的相关性能的影响,选取了助磨效果和综合指标最好的乙二醇为助磨剂,试验了其不同添加量对粉磨细度的影响,找出了最佳添加量。同时在1000升振动磨进行了生产性试验,经济效益明显。

试验:

1.      试验原料及设备

选取倾倒炉生产的0-0.3mm电熔尖晶石为入磨料,称取4kg加入φ30×30cm陶瓷试验磨罐内进行粉磨,研磨体为φ15-35mm刚玉球,研磨体重15kg粉磨时间22小时对比添加不同助磨剂对磨制细粉细度的影响

电熔尖晶石化学组成见表1

1 入磨尖晶石原料的化学组成

Al2O3

SiO2

Fe2O3

CaO

MgO

TiO2

Na2O

灼减

73.36

0.28

0.29

0.30

25.03

-

0.19

-

2.  粉磨细度测试

2.1  细度

粉磨细度测试

 

助磨剂

种类

加入量

%

研磨

时间

h

粒度分布%

备注

+0.5mm

+0.3

mm

+0.21

mm

+0.10

mm

-0.075

mm

-0.045

mm

D50 um

-

-

-

-

0

6.0

30.7

64.8

23.2

8.5

-

入磨料0-0.5mm颗粒

0

-

22

0

0.8

4.0

19.2

71.2

54.8

-

有料球粘磨壁现象

1

木钙

0.4

22

0

1.0

3.8

17.6

68.9

53.8

-

料球磨壁之间不粘附

2

FDN

0.4

22

0

0.2

1.3

6.7

83.5

66.0

-

料球磨壁之间不粘附

3

乙醇

0.3

22

0

0.1

0.5

7.2

84.3

62.3

-

料球磨壁之间不粘附,研磨球光滑,料流动性好 

4

油酸

0.1

22

0

0

0.1

0.2

99.5

99.0

1.37

料球磨壁之间有所粘附,与粉较细有关

5

乙二醇

0.1

22

0

0

0.1

0.3

98.0

97.7

1.88

料球磨壁间有所粘附,与粉较细有关

分析:

通过上述实验,可以得出以下结论:

1.     除木钙外,四种助磨剂对尖晶石粉磨细度均有促进作用;

2.     五种助磨剂助磨效果以油酸、乙二醇最为显著,FDN减水剂、乙醇稍差;

3.     在同等研磨时间条件下,助磨剂中油酸、乙二醇添加0.1% 使细粉中325目筛下物分别增加了80.6% 78.3% FDN减水剂添加0.4%、乙醇添加0.3% 使325目筛下物分别增加了20.4% 13.7% 。 【筛下物计算方法:例如乙二醇添加0.1%325筛下物增加量=97.7-54.8/54.8×100=78.28%≈78.3%】

2.2 选取磨制的0#2#3#4#5#尖晶石细粉配制的刚玉(尖晶石)质耐火浇注料的相关性能以电熔白刚玉为骨料,采用 a- Al2O3微粉(安迈CL370C)、磨制的尖晶石细粉为基质料,电熔70铝酸钙水泥做结合剂,以分散氧化铝ADS1为外加剂,按照表3配料。成型自然养护2d后在110干燥24h11001500煅烧保温3h测其强度及线变化,指标见表4

3    浇注料的组成

原料

粒度

 编号

A0

A2

A3

A4

A5

 

电熔白刚玉

 

3-5mm

26

26

26

26

26

1-3mm

20

20

20

20

20

0.5-1mm

12

12

12

12

12

0-0.3mm

4

4

4

4

4

尖晶石

0-0.3mm

-

-

-

10

10

尖晶石细粉

0-325#

220号)

222号)

223号)

124号)

125号)

a- Al2O3微粉

 CL370C

10

10

10

10

10

70铝酸钙水泥

5

5

5

5

5

分散氧化铝ADS1

1

1

1

1

1

4    浇注料的性能

编号

 A0

A2

A3

A4

A5

温度OC

14

14

14

14

14

加水量(重量比)%

4.2

4.4

4.2

4.2

4.2

流动值(跳台30次)mm

170

180

200

120

165

凝结时间(min

20

25

25

18

12

/

强度MPa

110OC*24h

108.7/14.1

88.1/14.9

98.4/14.7

102.8/14.7

118.1/16.3

1100OC*3h

183.7/24.6

165.0/23.6

175.9/26.9

163.4/23.6

176.9/24.1

1500OC*3h

179.1/38.8

138.4/30.4

122.8/30.9

136.6/30.6

115.6/31.6

烧后线变化

%

1100OC*3h

+0.01

-0.02

+0.01

-0.03

+0.03

1500OC*3h

+0.67

+1.15

+1.84

+1.85

+2.19


注:1. 浇注料的编号与所磨制的尖晶石细粉编号相一致;

    2. 2#、3#4#5# 1500OC烧后微有变形。



分析:

1.     几种不同尖晶石粉配制的刚玉尖晶石质浇注料用水量无大的差异;

2.     添加油酸的尖晶石粉流动性较差(120mm,其它几种振动流动值都在165-180mm间,对流动性没有负作用;

3.     添加油酸、乙二醇的尖晶石粉凝结时间略快于其它几种细粉,分析原因一是该两种细粉细度较细,二是过多的油酸和乙二醇可能对浇注料具有促凝作用,应在保证助磨效果前提下尽量减少添加量;

4. 添加助磨剂的试样1500OC烧后微有变形,强度有所降低,膨胀大,以助磨效果最好的乙二醇最为严重,应在保证助磨效果的同时尽量降低其用量。

 

3.助磨剂最佳添加量的试验

在浇注料试验的基础上,选取综合效果较好的乙二醇做助磨剂,比较了不同添加量对细粉细度的影响,详见表5 

5

助磨剂

种类

PH

加入量

%

研磨

时间

h

粒度分布%

 

备注

+0.075mm

-0.045mm

D50 um

6

乙二醇

6

0.05

22

0.6

99.2

3.40

料球磨壁之间粘附不严重

7

乙二醇

-

0.04

22

0.4

99.2

3.13

料球磨壁之间粘附

8

乙二醇

-

0.03

22

10.8

69.6

-

料球磨壁之间粘附,球光滑

9

油酸

5

0.05

22

6.0

80.0

-

料球磨壁之间不粘附,球光滑

 

分析:

油酸降至0.05%时助磨效果明显下降,仅仅磨到200目以细;而乙二醇降至0.04-0.05 %时,助磨效果仍然很好,再降至0.03%时助磨效果明显下降;由此乙二醇

添加量应在0.04-0.05%为最佳。

 

4.在满足细度要求前提下,寻求最佳助磨剂添加量的基础上,同条件下再次对比验证了油酸、乙二醇对浇注料性能的影响。详见表6、7:

6    浇注料的组成

原料

粒度

A0

A6

A9

 

电熔白刚玉

 

3-6mm

26

26

26

1-3mm

20

20

20

0-1mm

12

12

12

0-0.3mm

4

4

4

尖晶石砂

0-0.3mm

-

10

7

尖晶石细粉

0-325#

220号)

126号)

159号)

a- Al2O3微粉

 CL370C

10

10

10

70铝酸钙水泥

5

5

5

分散氧化铝ADS1

1

1

1

 

7   浇注料的性能

编号

 A0

A6

A9

温度OC

17.5

17.5

17.5

加水量(重量比)%

4.4

4.4

4.4

流动值(自流)mm

180

180

160

凝结时间(min

29

15

20

/

强度MPa

110OC*24h

104.06/13.52

110.94/15.56

98.12/15.68

1100OC*3h

174.37/23.16

175.94/23.16

169.69/23.4

1500OC*3h

184.37/30.65

171.87/33.69

193.12/36.04

烧后线变化

%

1100OC*3h

+0.07

+0.07

+0.05

1500OC*3h

+0.68

+0.96

+0.61

注: 1. 浇注料的编号与所磨制的尖晶石细粉编号一致;

2. 6#、9#浇注料配比与0#不同是为了使三个配方具有同样的尖晶石含量和基质组成,因为三种尖晶石细粉325目筛下物含量不等;

3. 试样1500OC烧后无变形。

分析: 1.从流动性能来看,同用水量情况下,细粉中添加油酸0.05%的配方流动性相比最差,添加乙二醇0.05%的配方对流动性无不良影响,这与前面实验相一致;

2.细粉中添加油酸、乙二醇作助磨剂都对浇注料具有促凝作用,乙二醇此作用稍强烈一些,这也与前面实验相一致,应进一步进行实验分析其原因;

      3.强度线变化方面,烘干强度以添加乙二醇的为最高,添加油酸的略低一些;1100 OC

       1500 OC强度基本相差不大,但加乙二醇的1500 OC膨胀较大一些,需进一步进行实验分析造成高温膨胀量增大的原因。

4.       为证实上述分析,在同环境条件下,实验了纯刚玉质和尖晶石质浇注料在细粉基质细度基本相同情况下,采用外加和磨入基质细粉中两种不同添加方法进行浇注料性能对比,实验配方和结果如表8、表9

8    浇注料的组成

原料

B0

B0*

B1

B2

B3

B4

 B5

电熔

刚玉

 

 

3-6mm

26

26

26

26

26

26

26

1-3mm

20

20

20

20

20

20

20

0-1mm

12

12

12

12

12

12

12

0-0.3mm

14

14

14

14

14

14

14

0-325#

12

12

0

0

0

0

0

尖晶石细粉

0

 0

12

D50

1.92um

12

D50

1.92um

12

D50

1.92um

12

D50

1.37um

12

D50

1.88um

a- Al2O3  CL370C

10

10

10

10

10

10

10

70铝酸钙水泥

5

5

5

5

5

5

5

分散氧化铝ADS1

1

1

1

1

1

1

1

助磨剂添加方式

助磨剂

浇注料外加乙二醇0.02%

助磨剂

浇注料外加乙二醇0.02%

浇注料外加油酸0.02%

粉磨的4#尖晶石粉含油酸0.1%

粉磨的5#尖晶石粉含乙二醇0.1%

 

9   浇注料的性能

编号

B0

B0*

B1

B2

B3

B4

B5

温度OC

20.5

20.5

20.5

20.5

20.5

20.5

20.5

加水量(重量比)%

4.4

4.4

4.4

4.4

4.4

4.4

4.4

流动值(自流)mm

160

155

195

200

170

120

180

凝结时间(min

20

15

15

18

18

13

12

/

强度MPa

110*

24h

77.5/

9.59

80.94/

13.1

104.37/

15.44

105.0/

15.68

110.31/

16.38

100.94/

18.95

118.75/

17.55

1500*3h

171.25/

29.84

167.19/

29.48

230.00/

36.62

235.00/

32.29

218.75/

32.99

134.69/

29.48

167.19/

29.48

烧后线变化

%

110*

24h

-0.03

-0.03

-0.03

-0.02

-0.03

-0.03

-0.02

1500*3h

+0.45

+0.40

+0.25

+0.26

+0.26

+1.86

+2.08

分析:1. 从流动性能来看,同用水量情况下,添加油酸的配方B3B4流动性均不同程度有所下降,与前面实验相一致;乙二醇对流动性无不良影响;

2. 纯刚玉质的浇注料不加乙二醇的B0 与外加0.02%乙二醇的B0*相比较,除了凝结时间略快外,对强度和1500烧后线变化并无不良影响;

      3. 更换同细度尖晶石细粉后外加乙二醇和油酸0.02%,对强度和1500烧后线变化均无不良影响,由此可以判断造成前面试验高温膨胀量增大的原因,是由尖晶石细粉的问题造成的,与助磨剂无关。

结论:1.  以油酸、乙二醇做助磨剂助磨效果显著,大大优于乙醇、FDN等添加剂;2.  使用油酸做助磨剂磨制的尖晶石细粉会明显降低浇注料的流动性;4.   乙二醇做助磨剂磨制尖晶石细粉对浇注料性能无不良影响,其最佳添加量为 0.04-0.05%;5.   以上实验成果已推广应用于各种细粉的生产中,经济效益明显。


附:添加助磨剂后尖晶石细粉粉磨成本分析


 1000振动磨生产0-325目尖晶石细粉成本分析(电机功率按照9KW计)


原料

入磨粒度mm

h

325# 筛余

%

备注

电熔尖晶石

0-1

17

5

无助磨剂

电熔尖晶石

0-1

14

5

添加乙醇

电熔尖晶石

0-1

8.5

5

工业级乙二醇0.05 %

l      工业级乙二醇价格:18/公斤

l      毎磨装料300kg

l      助磨剂吨增加成本:吨消耗0.05%*1000=0.5公斤 0.5*18=9

l      加新助磨剂后使得0-325#尖晶石细粉产量比目前提高1.65

l      吨产品节电=(原研磨时间-添加助磨剂后研磨时间)×3.33×磨机电机功率

=148.5)×3.33 ×9=165°

l      吨产品节约电费165×0.4=66

l      吨产品新增综合效益1.65×66= 108.9. 除去助磨剂吨增加成本9元,

实际吨产品新增综合效益=99.9

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