球团生产中回转窑筒体温度过高原因分析

王自兴 张树辉

(洛阳矿山机械工程设计研究院 河南洛阳471039)

·经验交流·

球团生产中回转窑筒体温度过高原因分析

王自兴①张树辉

(洛阳矿山机械工程设计研究院 河南洛阳471039)

对球团生产中回转窑筒体表面温度过高产生的原因进行分析，论述了窑内结圈是导致窑体温度高的主要因素。通过一系列措施以减少窑内结圈，有效控制筒体表面温度在正常范围。

球团 回转窑 筒体温度 窑衬 结圈

1 概述

某球团厂球团生产线采用目前国内先进的链—回—环生产方式，自建成投产以来，在生产初期回转窑筒体表面温度在250℃～260℃，属于正常范围。随着生产的进行，筒体的表面温度一度达到300多度，运行近一年半后，回转窑筒体最高温度超过400℃，致使生产无法正常进行，被迫停产检修。

2 影响筒体温度因素

影响筒体温度因素有多种，主要有选用的窑衬材质是否合适，设计厚度是否足够、窑内的燃烧气氛是否理想、窑衬是否损坏等方面。

2.1 窑衬材质及厚度

对于生产酸性氧化球团的回转窑，目前窑衬多采用抗剥落的高铝莫来石质预制砖和同种材质的浇注料，其耐急冷急热的性能较好，考虑合适的高温热性能匹配，预制砖和浇注料使用同种材质，窑内砌体与窑壳之间能紧密接触，不会出现较大的裂纹[1,2]。

对于窑衬厚度，国内球团回转窑的窑衬厚度也有越来越厚的趋势，回转窑规格为φ4m～φ5m的窑衬厚度一般为230mm～250mm，φ5m～φ6m的为260mm，φ6m以上的为280mm。所以，本球团厂φ6.4m的窑使用280mm的窑衬厚度是可以满足使用要求的。

2.2 窑内燃烧气氛

初期运行时由于缺乏生产操作经验，窑内的火焰燃烧形状一度不好，火焰偏短、软，火焰长度只有14m左右，(一般正常要求18m)，火焰有些分散，有舔窑现象发生。如果发生火焰直接与窑壁或是物料接触，特别是在窑内结圈物未清理干净时，更易促使结圈快速长大[3]。后来燃烧器生产厂家的技术人员将燃烧器的轴流风及旋流风进行了调整，又对风门的总开度进行调整，火焰的长度及形状得到改善，窑筒体表面的温度下降了20℃～30℃。

2.3 窑衬的损坏

在停产检修时，发现回转窑内大部分区域的窑衬损坏已很严重，较厚的地方厚度在100mm～200mm，较薄的地方窑衬厚度仅剩50mm～60mm。

1)影响回转窑窑衬使用寿命的主要因素包括两方面：

(1)耐火材料性能与施工质量；

(2)窑内物料和结大球对炉衬的冲击损坏以及结圈剥落时的粘结。对于耐材材质，由以上的分析可知，是可以满足使用要求的，而对于施工质量，由于在窑衬砌筑施工时选用是操作经验丰富的厂家，砌筑方式采取的是花砌的形式，即预制砖带与浇注料带间隔布置，这种方式的优点是，结构紧凑、修补方便、不易大面积的破坏，国内大多球团厂生产线都采用这种方式[4]，技术也很成熟，所以基本可以排除耐材性能与施工质量因素的影响。

2)在一年多的生产运行中，回转窑结圈确实较严重，经常要从窑头罩内扒出结成的大料块(见图1)。当结圈的大块物料在窑内垮塌时，一方面不利于球团在窑内的运行，加重了炉窑的重力负荷，容易造成窑衬的剥落破坏[2]，另一方面结圈物运行滚落时会对窑衬造成巨大的冲击，导致窑衬被砸坏。

图1 窑内结成的大料块

3)此外，由于结圈频繁发生，为了生产的正常进行，常需要人工处理结圈，而目前处理结圈没有很好的措施，经常使用的方法就是将窑内温度降至500℃左右，这样结圈在热应力的作用下会剥落下来，但一部分耐火材料也会被粘掉，一起脱落，大大缩短了窑衬的使用寿命。

4)由以上分析可知，窑衬的损坏主要是由窑内频繁结圈及经常不得已的人工清理所导致的，窑衬的严重损坏变薄又继而导致了窑筒体的表面温度过高，影响生产正常运行。

3 结圈原因分析

对于生产过程中出现的严重结圈现象，分析主要有以下几方面的原因：

3.1 原料成份

根据表1中铁精矿原料的成份数据可以看出，秘鲁矿TFe含量最高，但含S量太多，配比不宜过高；澳洲矿用量最大，SiO2含量也最高，在各种矿种混合后TFe含量达到64.7%，SiO2含量达到了6.9%。如果铁精矿中硅高钙少，焙烧中不易形成铁酸钙，会造成低熔点物过多，在窑壁上容易形成很厚的黏结层，继而粘附料粉形成窑内结圈。研究表明，在预制砖与结圈物的界面，结圈物有往预制砖内化学渗透的反应过程，浇注料的基质也有变化，有一个反应变化层。预制砖与结圈物界面的化学渗透反应过程主要表现在FeO、CaO、Al2O3的成分变化，球团中的FeO、Al2O3往耐火材料中扩散反应，耐火材料中CaO往结圈的球团中扩散反应，从而导致耐火材料基质的弱化[2]。

表1 铁精矿原料的成份数据

为了改善铁精矿的成份，新建了一条提铁降杂生产线，主要处理使用量最大的澳洲矿种，通过原料矿浆搅拌、磨矿、磁选、过滤压缩等一系列工艺流程，能使TFe品位由63.83%提高到67%～68.5%，SiO2含量由9.0%降至2.59%～5.95%。提铁降杂生产线的投入使用，在大幅提高原料铁精矿的品位同时，又能增强生料球、成品球的质量，降低回转窑的结圈现象，对稳定生产运行发挥具大的作用。

3.2 原料粒度

球团生产除要求铁精矿有较高的铁品位以外，还要求原料有较细的粒度及合理的粒度组成。

球团生产使用量最大的澳洲矿种，其粒度组成见表2。

表2 铁精矿粒度组成和比表面积

研究表明铁精矿的粒度细，对生球强度是有利的，但对生球热性能不利，使得生球破裂温度比较低。为改善铁精矿的粒度组成，在原料中配加了15%的秘鲁矿。

3.3 造球质量

造球设备使用的是φ7.5m的圆盘造球机，由于操作工人技术不成熟，生产工艺控制不完善，球盘上经常生成有大球，需要操作工人频繁用耙子扒出，造出的成品球的质量不太好，落下强度一般在3次/0.5m左右；即使是同一台造球机，生产也不稳定，造球量时多时少，料球粒径也时大时小，波动厉害。生球筛辊由于长时间运行，在筛辊上粘结有很厚的料块而没有得到及时的清理，也影响了筛分效果。仔细观察发现，在生球表面上还黏有很多小颗粒球，这些小颗粒球一部分被筛分出去，一部分就会随成品生球一起进入链篦机及回转窑，增加了入窑的粉末量。从图1也可看出，从窑内扒出的大块内挟裹有大量的细碎料及球团。

为增强成品球的质量，控制合适的球径，一方面对造球盘的加水点位置进行改造，原设计的位置在造球盘的刀架大梁上，刮刀附近，为更符合“滴水成球，雾水长大，无水紧密”的造球原则[5]，将加水点移到了生料粉的卸料区；另一方面加强生产管理，制定工艺纪律检查制度，增强操作人员的责任心，规范操作，推行三勤四稳定的操作制度。

施行上述措施后，生产过程连续、稳定，生球的落下强度提高到4～5次/0.5m，粒径控制在9mm～16mm，生球的强度及均匀性均有所提高。

3.4 链篦机干燥制度

链篦机的工艺类型是三室四段式，即一段鼓风干燥、一段抽风干燥和二段抽风预热。根据中南大学对澳洲铁精矿的试验结果，铁精矿的生球爆裂温度在490℃左右，赤铁矿的生球爆裂温度一般低于磁铁矿。在生产中铁精矿采用70%澳洲磁铁矿+30%赤铁矿为原料，其生球爆裂温度低于490℃。抽风干燥段的设计温度为350℃，是比较合理的，而实际上抽风干燥段温度有段时间一直在400℃～600℃，明显高于生球爆裂温度，干燥制度不合理。

按生产要求，要定期对入窑前的预热球强度进行抽样检测，一次检验20个球，结果是有的球可以达到1000N/个左右，有的则无测定值(无测定值的按60N/个来计算)，虽然平均值也有500～600N/个，但整体来说，其强度值不稳定，样品中多个球有明显的裂纹，入窑碎球多，这也是造成回转窑结圈的另一重要原因。

通过调整链篦机抽风干燥段的风温，控制本段的风温不高于400℃，避免料球的爆裂，另外在预热Ⅱ段使用四个天燃气辅助烧嘴，补充热源以提升预热球的入窑强度，减少入窑碎球，有效抑制回转窑结圈的产生。

4 结论

综合以上分析可知，回转窑筒体表面温度过高的主要原因是由于窑内频繁结圈，造成窑衬损坏严重所致。通过采取对铁精矿粉提铁降杂、配加秘鲁矿、规范造球的生产操作、调整链篦机的热风干燥制度等一系列措施，最大限度控制窑内结圈的发生，从而使筒体表面的温度控制在250℃～260℃左右，保证生产的正常进行。

[1]徐国涛,李伟等.大型链蓖机_回转窑结圈原因及炉衬用耐火材料研究[J].钢铁研究，2009(12).

[2]徐国涛,陈向东等.生产球团的链箅机_回转窑系统炉窑耐火材料研究[C].第七届(2009)中国钢铁年会论文集.

[3]张一敏.球团矿生产技术.[M].北京：冶金工业出版社，2005.

[4]吴增福.链箅机_回转窑球团工艺耐火材料的使用[J].冶金能源,2011(7).

[5]唐方家,黄桂香.程潮铁矿氧化球团造球实践[J].钢铁,2006(2).

Analysis Causes of the High Temperature on Rotary Kiln Shell in Pellet Production

Wang Zixing Zhang Shuhui

(Luoyang Mining Machinery Engineering Design Institute, Luoyang 471039)

The causes of the high temperature on rotary kiln shell have been analyzed in pellet production, and the major factor of the high temperature caused by the kiln inner sintering material lump adhere to the shell has been discussed. Through a series of measures, reduced the ringing in rotary kiln and controlled the kiln shell temperature in the normal range effectively.

Pellet Rotary kiln Shell temperature Liner Sintering material lump adhere to the shell

王自兴，男，1977年出生，工程师，硕士，河南科技大学机制及自动化专业

TF646.4

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10.3969/j.issn.1001-1269.2015.05.015

2015-04-10)