陶瓷研磨體的出現引發(fā)了水泥粉磨技術(shù)的一次革新。作為水泥粉磨用研磨體的一種新型耐磨材料，陶瓷研磨體具有節能降耗的顯著(zhù)特點(diǎn)。隨著(zhù)這種新型耐磨材料在水泥粉磨上的推廣及應用，一些水泥企業(yè)也從最初的半信半疑開(kāi)始慢慢轉變，并逐步接受了陶瓷研磨體這項新技術(shù)。
雖然陶瓷研磨體對比傳統金屬研磨體有其獨特的天然優(yōu)勢，如比重低、單位研磨效率高、有效降低出磨物料溫度、噪音低、節能環(huán)保、提高水泥與混凝土外加劑的相容性等，但為什么該產(chǎn)品在水泥企業(yè)推廣應用的速度快不起來(lái)呢？究其原因，陶瓷研磨體較高的破碎率是制約其應用的主要因素。經(jīng)過(guò)對多家陶瓷研磨體生產(chǎn)企業(yè)及其在水泥粉磨應用中的成功案例進(jìn)行調研，筆者整理出水泥干法粉磨應用陶瓷研磨體磨耗及破碎問(wèn)題的影響因素，并從配料、成型、燒成角度，提出了部分應對措施，供相關(guān)企業(yè)參考。
首先我們先來(lái)了解一下陶瓷研磨體為什么會(huì )出現破碎。雖然陶瓷材料的眾多優(yōu)點(diǎn)是其他材料所不能比擬的，但是它的致命弱點(diǎn)也很明顯，那就是它的脆性。陶瓷材料的脆性在很大程度上影響了材料性能的可靠性和一致性，這些特點(diǎn)同樣也會(huì )出現在耐磨陶瓷研磨體上，脆性是導致研磨體破碎的主要因素。脆性是相對塑性而言的，一般指材料未發(fā)生塑性變形而斷裂的趨勢，即材料抗拉強度低于屈服強度時(shí)，材料呈現脆性。而韌性則是體現材料強度與塑性的一個(gè)綜合指標，韌性好的材料有著(zhù)較高的強度和較好的塑性，可以認為它是有著(zhù)較高的屈服強度，同時(shí)又有較高的延展性。
水泥粉磨用陶瓷研磨體因其使用環(huán)境及工況相對苛刻，導致普通陶瓷材料是不能夠勝任的。為保證陶瓷研磨體性能能夠滿(mǎn)足水泥粉磨工況條件，就必須對其生產(chǎn)做出嚴格要求，專(zhuān)門(mén)針對干法水泥粉磨開(kāi)發(fā)一種特殊的耐磨陶瓷產(chǎn)品，不僅具有高強度高耐磨性能，又能具備較好的抗沖擊韌性。只有這樣的陶瓷研磨體，在干法水泥粉磨應用上才能滿(mǎn)足低磨耗、低破碎率的性能要求。下面筆者簡(jiǎn)單總結了一下陶瓷研磨體在實(shí)際生產(chǎn)中的幾種增強耐磨性能、減少破碎率的措施：
1.合理引進(jìn)陶瓷材料增韌技術(shù)
在生產(chǎn)上進(jìn)行改進(jìn)增加制品韌性，在保持陶瓷研磨體強度的前提下增加其韌性性能。陶瓷增韌的方法可以分為以下幾種：相變增韌、顆粒增韌、纖維增韌、自增韌、彌散韌化、微裂紋增韌、復合增韌、納米增韌。理論上可以應用到Al2O3耐磨陶瓷研磨體上的有顆粒增韌、纖維增韌、彌散增韌、復合增韌和納米增韌。其中，Al2O3基陶瓷顆粒彌散增韌、Al2O3基陶瓷自增韌、Al2O3基陶瓷晶須（纖維）增韌在氧化鋁耐磨陶瓷研磨體生產(chǎn)上已經(jīng)得到實(shí)際應用。經(jīng)過(guò)增韌技術(shù)改進(jìn)后，陶瓷研磨體在強度基本保持不變的情況下，大大增加了抗沖擊性能。
2.選擇合適的成型工藝
成型工藝的選擇對陶瓷研磨體破碎率指標至關(guān)重要。目前，陶瓷研磨體主要成型方式分為滾制成型和壓制成型。滾制成型使用旋轉滾球機先加入預制的球坯晶種，然后邊旋轉噴水霧邊添加陶瓷粉體，粉體不斷黏附于晶種表面逐漸長(cháng)大，最終得到所需尺寸的球坯。壓制成型是將經(jīng)過(guò)塑化造粒制備成流動(dòng)性好、粒度合適的粉料裝入模具內，通過(guò)壓機施以外在壓力使粉體壓制成型的一種成型方式。
兩種成型方式相比，壓制成型在生坯致密度、均勻度、孔隙率等指標上均優(yōu)于滾制成型。原因就在于，壓制成型可以根據實(shí)際需要控制壓制力大小來(lái)控制生坯致密度等質(zhì)量指標。兩種不同成型方式制成的陶瓷研磨體在水泥粉磨應用和實(shí)驗室內均做過(guò)大量對比實(shí)驗，總結相關(guān)數據，筆者得出如下結論：在相同條件下，壓制成型無(wú)論在破壞性實(shí)驗中還是在水泥粉磨應用中，成品抗壓強度、破碎率等性能指標均優(yōu)于滾制成型。
3.建立合理的燒成制度
燒成是陶瓷制造工藝過(guò)程中最重要的工序之一，坯體必須經(jīng)過(guò)高溫煅燒才能形成一定的礦物組成和顯微結構，從而賦予陶瓷材料的特殊性能。合理的燒成工藝制度，是保證陶瓷研磨體材料性能的關(guān)鍵。
燒成制度不合理會(huì )造成燒成缺陷，例如開(kāi)裂、起泡、針孔、生燒和過(guò)燒等，這些都會(huì )對陶瓷研磨體耐磨及耐沖擊性能造成不可逆的影響。開(kāi)裂的主要原因是預熱升溫過(guò)程太快致使水分沒(méi)有及時(shí)排出，或者是冷卻過(guò)程降溫過(guò)快導致制品內外收縮不均。另外，坯體有內傷、致密度不均、粘結不良也會(huì )造成開(kāi)裂。防止開(kāi)裂的主要措施有：減少入窯坯體水分，坯體成型均勻，謹慎裝窯，合理的升降溫速率等。
針孔的形成對研磨體磨耗指標影響很大，主要成因是坯體中含有的有機物、碳素等燒失物含量過(guò)多，升溫過(guò)程燒失物未能完全燒盡揮發(fā)而到后期高溫階段才溢出，所以在材料表面形成微小凹痕和小孔。生燒則是在燒結過(guò)程中未達到燒成溫度或達到燒成溫度但保溫時(shí)間不夠所致，生燒制品吸水率高、致密度差、強度低，會(huì )嚴重影響陶瓷研磨體耐磨性能。超過(guò)燒成溫度時(shí)稱(chēng)之為過(guò)燒，過(guò)燒會(huì )導致制品致密度降低。燒結是個(gè)致密化與晶粒長(cháng)大同時(shí)進(jìn)行的過(guò)程，燒結后期一般都會(huì )有正常的晶粒長(cháng)大，且由晶界遷移引起，晶界遷移本身是一個(gè)熱激活的機制。如果溫度過(guò)高，導致晶粒長(cháng)大過(guò)快，氣孔就來(lái)不及排出燒結體而被“埋”在晶粒內部，導致致密度下降。一般來(lái)說(shuō)，這種情況下氣孔會(huì )以閉孔為主，而且這種情況下晶粒一般較大，因而過(guò)燒同樣會(huì )影響陶瓷研磨體的耐磨性能。
綜上所述，陶瓷研磨體生產(chǎn)技術(shù)及工藝條件在很大程度上決定了研磨體性能（磨耗及破碎率）指標的優(yōu)劣。優(yōu)化合適的增韌方法、選擇正確的成型方式、建立合理的燒成制度能夠有效提高陶瓷研磨體的使用性能，使陶瓷研磨體具備更好的強度耐磨及韌性抗沖擊性能，從而更好地滿(mǎn)足干法水泥粉磨應用上的要求，服務(wù)于廣大水泥粉磨企業(yè)。
