不同助磨剂对尖晶石细粉细度的影响
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，找出了较佳添加量。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。
表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
表2粉磨细度测试
|
编 号 |
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 |
无 |
- |
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%和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%和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24h，1100℃、1500℃煅烧保温3h测其强度及线变化，指标见表4。
表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# |
22（0号） |
22（2号） |
22（3号） |
12（4号） |
12（5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 |
|
表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 |
|
|
压/折 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.助磨剂较佳添加量的试验
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：
表5
|
编 号 |
助磨剂 种类 |
PH 值 |
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%为较佳。
4.在满足细度要求前提下，寻求较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：
表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# |
22（0号） |
12（6号） |
15（9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 |
|
表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 |
|
|
压/折 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；1100OC、
1500OC强度基本相差不大，但加乙二醇的1500OC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：
表8浇注料的组成
|
原料 |
B0 |
B0* |
B1 |
B2 |
B3 |
B4 |
B5 |
|
|
电熔 白 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- Al2O3CL370C |
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 |
无助磨剂 |
浇注料外加乙二醇0.02% |
无助磨剂 |
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% |
|
表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 |
|
|
压/折 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B3和B4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，其较佳添加量为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升振动磨生产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 |
研磨时间 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元/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公斤即0.5*18=9元
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倍
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
=（14－8.5）×3.33×9=165°
l 吨产品节约电费165×0.4=66元
l 吨产品新增综合效益1.65×66= 108.9元.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元
免责声明：Mysteel力求使用的信息准确、信息所述内容及观点的客观公正，但并不保证其是否需要进行必要变更。Mysteel提供的信息仅供客户决策参考，并不构成对客户决策的直接建议，客户不应以此取代自己的独立判断，客户做出的任何决策与Mysteel无关。本报告版权归Mysteel所有，为非公开资料，仅供Mysteel客户自身使用；本文为Mysteel编辑，如需使用，请联系021-26093490申请授权，未经Mysteel书面授权，任何人不得以任何形式传播、发布、复制本报告。Mysteel保留对任何侵权行为和有悖报告原意的引用行为进行追究的权利。
[查数据、做研究，上钢联数据]
