Der Einsatz von besonders verschleißfesten Mahlkörpern (wie z. B. Kugeln aus hochchromhaltigem Gusseisen, Kugeln aus ultrahochchromhaltigem Gusseisen, Kugeln aus neuartigem legiertem Stahl oder Keramik-Verbundkugeln) hat eine mehrdimensional Auswirkungen auf den Mahlbetrieb in der Mühle, aber es gibt nicht “nur Vorteile und keine Nachteile”. Die Kernlogik liegt darin, dass Neugestaltung der Stabilität des Mahlprozesses durch Verringerung der Abnutzungsrate der Mahlkörper.

Die konkreten Auswirkungen lassen sich unter den folgenden vier Gesichtspunkten untersuchen:

1. Stabilisiert den Mahlzustand und steigert den Ertrag (Kerneffekt)

Herkömmliche Mahlkörper (wie beispielsweise chromarme Kugeln oder geschmiedete Stahlkugeln) nutzen sich schnell ab. Nach einer gewissen Betriebszeit durchschnittlicher Kugeldurchmesser nimmt deutlich ab.

• Geringere Aufprallkraft: Ein kleinerer Kugeldurchmesser verringert die Masse (m) jeder Kugel, wodurch sich die kinetische Aufprallenergie (E=1/2 *mv2) und die Verringerung der “One-Blow”-Zerkleinerungswirkung bei groben Partikeln.
• Störung der Abstufung: Die ursprünglich sinnvolle Abstufung “große Kugeln für Grobmaterial, kleine Kugeln für die Feinmahlung” geht mit fortschreitendem Verschleiß verloren, was zu einer unzureichenden Zerkleinerungsleistung im Grobmahlraum und einer schlechten Mahlleistung im Feinmahlraum führt.

Auswirkung hochverschleißfester Kugeln: Ihr monatlicher Verbrauch ist äußerst gering (in der Regel ≤ 0,11 TP3T–0,31 TP3T), wodurch sie den ursprünglichen Kugeldurchmesser und die ursprüngliche Abstufung beibehalten über Monate oder sogar bis zu einem Jahr. Das bedeutet, dass die Mühle durchgehend in ihrem ursprünglich vorgesehenen “optimalen mechanischen Zustand” arbeitet, wodurch der Trend eines allmählichen Leistungsabfalls bei längerer Betriebsdauer direkt vermieden wird. Der leistungssteigernde Effekt liegt typischerweise im Bereich von 5%–10%.

2. Senkt den spezifischen Energieverbrauch pro Tonne Produkt (wirtschaftlicher Nutzen)

Obwohl der Hauptmotorstrom in erster Linie vom Ladungsvolumen bestimmt wird, verhindert die durch hochverschleißfeste Kugeln gewährleistete Stabilität der Gradierung den Teufelskreis aus “sinkender Leistung, die zu einem passiv erhöhten spezifischen Stromverbrauch führt”.”

• Reduziert unwirksame Reibungsarbeit: Herkömmliche Mahlkugeln erhöhen nach zunehmendem Verschleiß (Verlust der Kugelform) die Gleitreibung zwischen den Kugeln sowie zwischen den Kugeln und den Auskleidungen, wodurch unerwünschte Wärme entsteht. Hochverschleißfeste Kugeln verfügen über eine dichte, gehärtete Oberflächenschicht, die die Rundheit langfristig gewährleistet, den Reibungskoeffizienten verringert und dadurch mehr Eingangsleistung in effektive “Prall- und Mahlarbeit” umwandelt.
• Eine umfassende Bilanzierung zeigt, dass bei gleichem Produktionsvolumen der spezifische Energieverbrauch pro Tonne Zement bzw. Mineralpulver in der Regel um 1–3 kWh/t.

3. Verbessert die Qualität des Endprodukts (verringert die Eisenverunreinigung und verfeinert die Partikelgrößenverteilung)

• Geringere Eisenverunreinigung: Der Verschleiß von Mahlkörpern beruht im Wesentlichen darauf, dass sich “Stahlstaub” in das Material einmischt. Hochverschleißfeste Kugeln (insbesondere aus hochchromhaltigen oder keramischen Werkstoffen) weisen einen deutlich geringeren Metallabrieb auf, was insbesondere bei der Herstellung von Weißzement, Keramikglasuren oder ultrafeinen Pulvern, die empfindlich auf den Eisengehalt reagieren, von Bedeutung ist und die Produktreinheit wirksam verbessert.
• Verfeinerte Korngrößenverteilung: Da die Korngrößenverteilung stabil bleibt, befindet sich im Feinmahlraum stets eine ausreichende Menge an kleinen Mahlkörpern, die feine Partikel effektiv auffangen und zermahlen. Dies führt zu einem höheren “Feinanteil” im Endprodukt und einer stabileren spezifischen Oberfläche.

4. Reduziert die Wartungshäufigkeit und die Gesamtkosten (Vorteil für das Management)

• Verlängert die Intervalle zwischen Auskleidungs- und Nachfüllvorgängen: Herkömmliche Kugeln müssen möglicherweise alle 1–2 Monate nachgeladen und neu sortiert werden. Durch hochverschleißfeste Kugeln lassen sich die Inspektions- und Nachfüllintervalle auf 6–12 Monate, wodurch Ausfallverluste deutlich reduziert werden.
• Reduziert die Belastung der Auskleidung: Die Menge an Ablagerungen und zerbrochenen Kugeln, die durch den Verschleiß der Mahlkörper entsteht, wird erheblich reduziert, wodurch das Risiko von Abrieb an der Auskleidung sinkt und sich die Lebensdauer der Auskleidung indirekt verlängert.

⚠️ Mögliche Nachteile, die berücksichtigt werden müssen (Abwägungen)

1. Deutlich höhere Anfangsinvestition: Der Stückpreis von Kugeln mit hoher Verschleißfestigkeit (wie z. B. hochchromhaltige Kugeln) beträgt in der Regel 1,5–2-mal im Vergleich zu herkömmlichen Kugeln mit niedrigem Chromgehalt, was die ursprünglichen Beschaffungsbudgets erheblich belastet.
2. Risiko eines “Rückschlags” aufgrund hoher Härte: Eine hohe Härte (HRC ≥ 58) geht mit einer erhöhten Sprödigkeit einher. Wenn die Mühle unter rauen Betriebsbedingungen läuft (z. B. starke Schwankungen der Korngröße des Aufgabematerials, überhöhte Drehzahl), kann es bei hochverschleißfesten Kugeln zu ungewöhnlicher Bruch (zerbrochene Kugeln). Beschädigte Kugeln können die Schlitze des Membrangitters verstopfen, was zu einer schlechten Belüftung, einem Übermahlen im Inneren der Mühle und folglich zu einem erheblichen Rückgang der Produktionsleistung führt.
3. Dichteunterschiede: Wenn keramische Mahlkörper werden ausgewählt (Dichte ca. 3,6–3,8 g/cm³), ist ihre Masse deutlich geringer als die von Stahlkugeln (7,8 g/cm³). Bei gleichem Füllvolumen verringert sich das Gewicht der Mühlenbeladung erheblich, was zu einer unzureichenden Schlagkraft und einem erheblichen Rückgang der Leistung führt. Daher ist es bei der Verwendung hochverschleißfester Keramikkörper erforderlich, die Füllrate erhöhen oder die Mühlen-Drehzahl entsprechend erhöhen, und sie eignen sich in der Regel nur für die Feinstmahlkammer.

Zusammenfassung der Empfehlungen

• Hochverschleißfeste Stahlkugeln (Kugeln mit hohem Chromgehalt/geschmiedete Kugeln): Haben die größtmögliche Anwendbarkeit. Bei den Grobmahlkammern für Zementrohstoffe, Zementklinker und Schlacke bieten sie einen eindeutigen Vorteil. Allerdings ist eine strenge Kontrolle des Gießprozesses erforderlich, um einen Bruch der Kugeln zu verhindern.
• Hochverschleißfeste Keramikkugeln: Sind geeignet nur für die Feinstmahlkammer (oder Ultrafeinstmahlung). Sie müssen mit technischen Anpassungen wie “Geschwindigkeitssteigerung” oder “Erhöhung der Füllrate” kombiniert werden; andernfalls “spart man zwar Stahlkugeln, verliert aber an Leistung”.”