Hvorfor dine 92%-aluminiumoxidkugler hele tiden går i stykker i våde møller med højt faststofindhold (og hvordan skiftet til 95% reducerede sliddet med 35% i et anlæg i Shanghai)

Jeg har i 12 år besøgt kuglemøller rundt om i Shanghai, hovedsageligt fabrikker, der producerer keramisk glasur, pigmenter og tekniske pulvere i Songjiang, Jinshan og de ydre industriparker i Pudong. Den klage, jeg oftest hører, er næsten altid den samme: “Disse aluminiumoxidkugler slides for hurtigt, og opslæmningen får farve eller grus i sig.” Ni ud af ti gange er kuglerne af 92%-aluminiumoxid, møllen kører vådt med 55–65% faststof, og ingen har målt det faktiske slidtab under deres egne driftsbetingelser.

92%-aluminiumoxidkugler er velegnede til mange opgaver. Tætheden ligger typisk på omkring 3,60–3,65 g/cm³, Mohs-hårdheden er 9, og slidtabet ved laboratorietests kan fremstå som acceptabelt på leverandørens specifikationsblad (≤0,01% i en standard krukketest). Problemet opstår, når møllen er tungt belastet, materialet er slibende (kvarts, feltspat eller kalcineret aluminiumoxid selv), og ladningen står i 8–12 timer ad gangen. Den resterende glasagtige fase i 92%-mediet begynder at løsne sig under gentagne stød og slid. Når overfladen først er blottet, accelererer sliddet, og man får både et højere forbrug af mediet og mere Al₂O₃ (samt mindre mængder soda eller silica), der ender i produktet.

Sidste år gennemførte jeg en side-by-side-test på et mellemstort glasurværk i Songjiang. De anvendte 92%-valsede kugler, blandet i størrelserne 20–30 mm, i en 1,8 m × 2,2 m gummiforet vådkværn. Slammet bestod af ca. 60% fast stof, pH 7–8, og blev anvendt til formaling af en blanding af feltspat, kvarts og kaolin med et mål om en D90-værdi under 45 µm. Efter 120 timers kontinuerlig drift udtog vi en prøve af slibekuglerne. Det målte slidtab var 0,018–0,022% i vægt. Opslæmningen viste også en svag stigning i Al₂O₃, og operatøren måtte efterfylde slibemidlerne hver 10.–12. dag. Gennemløbshastigheden var acceptabel, men omkostningerne til slibemidlerne og lejlighedsvise farvevariationer var et problem for dem.

Vi udskiftede til 95%-kugler, der var isostatisk presset og havde samme størrelsesfordeling. Laboratoriedata for 95%-kvaliteten viste en massefylde på 3,70–3,75 g/cm³ og et slidtab ved jar-test på ca. 0,006–0,008%. I den faktiske mølle faldt det målte slid efter yderligere 120 timer til 0,011–0,013%. Intervallet for påfyldning af slibemidler blev forlænget til ca. 18 dage. Optagelsen af Al₂O₃ i produktet var synligt lavere ved de XRF-kontroller, de allerede havde udført. Strømforbruget forblev næsten uændret, da stigningen i densiteten var beskeden; den reelle gevinst bestod simpelthen i mindre overfladeslid. Man beholdt 95%-ladningen og reducerede de årlige udgifter til slibemidler med ca. 28%, når man medregnede påfyldningsmængden og nedetiden.

Dette resultat er ikke noget trylleri. 95%-materialet indeholder mindre intergranulært glas, er mere tæt sintret og har bedre holdbarhed, når det ydre lag begynder at blive slidt ned. 99%-kugler af aluminiumoxidkeramik går endnu længere (densitet ofte 3,85+ g/cm³, endnu lavere slid), men til de fleste glasur- og pigmentopgaver i Shanghai giver skiftet fra 92% til 95% de fleste fordele uden den fulde prisforhøjelse. Overgangsgrænsen ligger normalt der, hvor dit nuværende slidtab overstiger 0,015% under reelle formalingbetingelser, eller når specifikationerne for produktets renhed bliver så strenge, at forurening fra slibemidlet viser sig på kundens COA.

Et par praktiske bemærkninger fra praksis. Vej altid et kendt antal kugler før og efter et kontrolleret forsøg, hvis du ønsker reelle tal – leverandørens krukketests er nyttige til at rangordne kvaliteter, men stemmer sjældent overens med dit tørstofindhold, pH-værdi eller slagenergi. Hold fyldningsgraden i volumenområdet 50–55% for de fleste våde keramiske møller; højere fyldningsgrader øger slid mellem slibekuglerne mere, end de bidrager til formalingstakten. Og hvis din mølle kører tørt eller udsættes for stor stødbelastning ved groft indløbsmateriale, holder isostatisk 95% eller endda zirkoniumoxidforstærket aluminiumoxid normalt længere end valset 92%-materiale.

Hvis slidhastigheden på dine aluminiumoxid-slibekugler stiger, og slurrien indeholder mere grus end tidligere, skal du først og fremmest undersøge, om forskellen mellem 92% og 95% aluminiumoxid-slibemidler stadig er det rigtige økonomiske valg i forhold til dit aktuelle indhold af faste stoffer og hårdhed. I forsøget i Songjiang var tallene så entydige, at anlægget holdt op med at diskutere kvaliteten og blot skiftede til den nye type. De fleste møller, jeg ser her i området, ender med at gøre det samme, når de først har målt slitage på deres eget materiale i stedet for at stole på katalogoplysningerne.