回转窑在北方稀土矿焙烧中的使用和维护

吴世龙WU Shi-long

（甘肃稀土新材料股份有限公司，白银 730922）

0 引言

甘肃稀土新材料股份有限公司始建于1969 年，代号“903”厂。原隶属于中国有色金属工业总公司，2000 年5月下放为甘肃省国资委监管的省属国有企业。2018 年5月，公司完成了与北方稀土的整合重组，现为北方稀土的控股子公司，是一家集稀土加工分离、稀土金属等应用材料板块齐全的国有企业。通过多年来不断摸索、调整，形成了一套较完整的回转窑使用和维护方法，在生产实践中取得了良好的经济效益。现结合回转窑在运行过程中出现的问题，谈谈对回转窑的使用与维护经验，与同行共享。

Q——周长评价特征量，表示参评车站雷达图面积与等同于该雷达图周长的圆面积的比值，反映各评价指标的均衡性，其数值越大均衡性越好，反之则较差。

1 工作原理

回转窑的筒体由合金钢板卷制而成，筒内镶砌耐火砖及石墨砖（防腐内衬），以低速回转，物料与热烟气一般为逆流换热，物料从窑的高端（窑尾）加入，由于窑体倾斜安装，在回转时（在带轮的支承装置附近窑体上用切向弹簧钢固定一个大齿轮，其下有一个小齿轮与其啮合）窑内物料沿周向移动，燃烧器（天然气喷嘴）从窑头燃烧罩喷入燃料并燃烧，焙烧烟气由高端排出经过尾气处理系统处理后达标排空。物料在移动过程中得到加热，经过物理、化学反应，形成稀土焙烧矿由低端排出。

应先根据路网规划、互通立交现状确定计算匝道数量需求，从而根据已有匝道数量反推所需新增匝道数量，然后根据现状匝道的平纵关系，对可驶出匝道和可驶入匝道、以及对应的驶出分流点，驶入合流点进行编号，然后对转向匝道形式进行筛分选择，对平纵线型进行优化，最后根据上述梳理建设条件进行方案比选，确认最终推荐方案。

2 结构特点

窑体采用碳素钢20mm（GB7B-86）、Q235 钢、普通低合金钢（16Mn）等卷制，采用自动焊焊接，窑体壁厚，一般窑体厚度δ=22-28mm，烧成带为δ=32-40mm，滚带下衬板厚δ=25-32mm，一般窑体根据实际使用工况由筒体Ⅰ、筒体Ⅱ、筒体Ⅲ组成，从而使窑体的设计更为合理，既保证了截面的刚性又改善了支承装置的受力状态。轮带与窑体的垫板间的间隙由热膨胀量决定，其间隙控制在2mm 以内，保证轮带与筒体之间稳固可靠，同时减少窑体径向变形，增加窑体刚性；对滚带两侧挡块，其使用材料硬度应低于滚带材料硬度，当其与滚带间隙≥5-10mm 时应组织进行更换处理。

采用当轮装置承受下滑力，该装置可推动窑体向上移动。支承点间跨度的正确分配，使各档轴承装置的设计更加合理，每个轴承均设有测温装置。

①回转窑轴向异常窜动。由于回转窑是以筒体中心线与水平线呈1.5%-3%的斜度安装在托轮上。在实际运转中。回转窑筒体在限定的运动区间内（中滚带两侧挡轮进行限位的区间内）按照一定规律上、下窜动，并保持相对稳定，这种上下窜动是正常的。窑体正常窜动，可以有效地防止轮带与托轮的局部磨损。但是，如果由于窑体受力不均，回转窑不规律上下窜动，单方向上长期运行，会导致一系列故障，具体如下：1）给轮带与托轮表面造成严重磨损，甚至托轮表面形成拉丝、掉渣等情况；2）容易导致托轮长时间单侧受力不均导致轴承损坏、挡轮长时间受力，表面磨损出现台阶，轴承损坏导致抱死等情况；3）如发现不及时会导致挡轮破损脱落，造成齿圈、滚带脱轨设备事故；4）拖动电机电流增大，甚至烧毁，等机械事故的发生；5）更有甚者导致回转窑窑体变形、内衬松动，造成严重的经济损失。

3 常见问题

3.1 回转窑结窑

3.1.1影响因素

①原料影响。公司常用稀土精矿粒度较大，一般在120 目左右，比表面积较小，造成球表面光洁度差，表面含粉较多，通过与浓硫酸混合后进入回转窑，形成粉末较多，易于附着在内衬砖表层，大量粘附烧结，形成结窑。由于工艺控制或混矿配酸岗位操作原因，导致浓硫酸配比过大，导致通过控火来控制物料，让物料粉末增多，大量粘附烧结附着在内衬砖表层，造成结窑。

②天然气燃烧系统操作不合理。物料在与浓硫酸混合后，经过混合段（低温区）、反应段（中温区）、进入高温区，由于火力不够，人为强增火力，烘干后水分波动较大，烧结粘于防腐层形结窑。

3.1.2改进措施

4.2.1回转窑燃烧罩

设定感官特殊性：很好为100分，好为80分，一般为60分，较差为40分，差为20分，可建立感官特殊性数集V=(100 80 60 40 20)，则酒样的模糊综合评判为T=V×V。

在每种主要系统疾病的护理理论教学后安排有2次的课间见习活动.在第一次见习活动中,带教教师选取与学习内容有关的典型病例，在教师的指导下由学生进行问诊、体格检查,获取主客观资料;学生回校后进一步查阅资料,并进行小组讨论,分析病例，提出护理问题，制定护理措施.在第二次见习时组织讨论，由一名学生汇报，其他同学进行补充，带教教师根据学生的汇报进行总结，最后每位学生撰写一份护理病历.

3.2 回转窑运行不平稳

3.2.1回转窑轴向异常窜动及调整

传动系统采用较为稳定可靠的交流调速电动机驱动二级硬齿面圆柱齿轮减速器，再带动与窑一体的开式齿轮副实现窑体转动，驱动方式采用变频启动，电机与减速机采用挠性柱销联轴器联接，较小冲击力，保证使用寿命，减速机与回转窑配套小齿轮组之间采用十字滑块联轴器，保证回转窑运行稳定性。在减速机侧设置突发情况应急设施，防止突发性停电等导致的停窑盘车，防止紧急降温导致回转窑窑体变形并便于检修[1]。

②处理措施。1）改变轮带与托轮表面摩察系数。当筒体上窜超限时，可在托轮表面涂抹粘度较小的油，以减小轮带与托轮之间的摩擦系数；当筒体下窜超限时，可在托轮表面涂抹粘度大的油，增加轮带与托轮之间的摩擦系数。在托轮表面撒精矿或氧化镁，虽然可以增加摩擦系数，控制窑体下窜，但因撒精矿或氧化镁加剧了轮带与托轮表面的磨损，故不可取。（抹油可以在一定程度上减少托轮、挡轮表面的磨损，但不能过多进行涂抹，这样会造成回转窑急速下窜或无法进行托轮中心线歪斜倾角的调整）2）当用方法1）调整无效时，可采用托轮中心线歪斜倾角的调整方法，加以调整。根据窑的转动方向，适当调大一对托轮或两对托轮的歪斜角，可以使窑体上行。反之，适当调小一对或两对托轮的歪斜角，可以使窑体在自重作用下缓慢下行[2]。3）调整托轮时应注意以下几点：a）调整前应先仔细观察回转窑托轮磨损情况，及托轮的调整情况，看是否存在双“八”字形（前、中、后三组托轮），针对窑体托轮底座前期安装时基准进行测量对照，并采用水准仪对托轮基座进行测量校对，观察托轮与轮带的接触面情况，是否存在点接触等。b）如托轮基准面存在偏斜、托轮磨损严重，需要先对托轮进行更换找平后再进行调整，托轮磨损严重，回转窑中心线下移，新托轮安装受限，需先对将窑体借助千斤顶等工具顶起后操作，注意：受力点接触面要大，支点一般选取在滚带衬板一侧，建议更换托轮时，要成对进行更换，如三组均进行更换时，三组托轮中心线与窑体中心线保持平行，具体位置结合滚带磨损情况、窑体倾斜度、窑体与燃烧密封装置间隙综合考虑后确定，安装调整完成，滚带与托轮接触为线接触，回转窑规律运动仅需对前托轮根据窑体转向进行微调即可满足使用要求。c）日常调整托轮时，根据窑体符合情况，结合托轮磨损受力情况，应先调负荷大的，后调负荷小的。d）一般情况窑体中托轮不宜经常调整，托轮调整时应将对应的两组托轮地脚固定螺栓均松开，进行调整，过程中使用铁锤对每个调整端进行敲击，让窑体根据自身情况进行自调整，防止局部应力集中，对设备造成损坏。e）调整托轮时若进入量≥10mm 以上时应将窑体顶起，如强行顶窑则易造成托轮断轴、顶丝歪斜，必须引起足够的重视。f）调整时应尽量避免单侧托轮轴瓦受力，防止瓦磨偏或瓦台磨损。g）一次调整的量不宜过大，一般为1-2mm；也不要只在一组托轮上调整。h）要根据筒体转动方向和窜动方向来确定托轮调斜的方向。筒体下窜时，上推力小的托轮先调；筒体上窜时，上推力大的托轮先调。如有错误歪斜的托轮，应首先予以纠正。i）当托轮磨出锥形或凸凹不平时应及时更换。如无条件撤换可在托轮座上安装车床刀架，借助托轮的转动将其外径削平；一般托轮托辊表面淬硬层在10-20mm，淬硬层磨损后的托轮组严禁修复使用。j）托轮、挡轮轴承座保证润滑良好，定期进行润滑维护保养，一般每季度添加一次，轮带与托轮的表面润滑根据其润滑情况，不定时进行润滑处理。k）保持良好的润滑外，当托轮淬硬层磨损超过其厚度的2/3，出现台阶等情况时就应更换，以免造成托轮轴线倾斜及窑体窜动。

针对回转窑内衬使用情况，定期停窑检查，并做好技术档案，制定年度检修计划，定期进行维修，保证正常运行。

回转窑径向跳动发生在回转窑窑体变形、传动系统啮合不良等情况下，由于回转窑长期停车，在开车过程中要严格按照相关主管部门下发的回转窑升温曲线图（图1）进行缓慢升温，否则会造成窑体变形，形成径向跳动。回转窑开车和停车过程的温度控制须严格按照焙烧窑升温和降温程序进行操作。

图1 不同工况回转窑升温曲线图

①在回转窑正常运行过程中，出现突然停电等事故，由于回转窑温度较高，自重及物料重量大，如果不进行及时的盘车处理，会导致回转窑窑体变形，甚至危及内衬层，形成径向跳动。②由于轴向窜动未及时进行调整，回转窑长期一端运行，导致托轮、滚带局部磨损导致或在进行更换托轮时，未按要求进行调整处理或仅更换单侧托轮，长期运行容易导致托轮磨损情况不一等情况，也会造成窑体变形。③回转窑滚带衬板间隙过大未进行及时维修更换，长期运行，会导致回转窑径向跳动增加。④回转窑地基下沉等异常情况，导致回转窑中心线与托轮中心线不平行，长时间带病运行，导致回转窑窑体变形等均会形成径向跳动。

4 回转窑产生径向异常跳动的处理措施

1.投入指标。（1）劳动投入。采用2000—2015年各工业行业全部从业人员的年末人数（单位：万人）进行衡量，具体数据来源于历年《中国工业统计年鉴》和《中国劳动统计年鉴》。（2）能源投入。选取以用标准煤法折算后的能源消费量（单位：万吨标准煤）作为代理指标，其数据来源于2001—2016年《中国能源统计年鉴》。

4.1 回转窑内衬维护与维修

原回转窑无内衬，虽然外包保温材料，但是窑体热损失严重，由于物料采用浓硫酸高温强化焙烧，浓硫酸在反应过程中稀释，对窑筒体腐蚀严重。

从上世纪90 年代，现一系统2 台Ф2.2m×29m 回转窑使用开始，引入内衬回转窑，内衬主要由石墨砖与耐火砖构成，两者耐高温性能俱佳，但耐腐蚀性能石墨砖优于耐火砖，而耐磨性能耐火砖优于石墨砖。耐火砖的理化性能对温度变化较为敏感，有剧烈的温度波动时，高温热震时会使耐火砖产生开裂、失性等现象。特别是频繁开停窑，温度波动更加剧烈，产生热震应力会大大缩短耐火砖的使用寿命。

采取计划检修，做好回转窑技术档案的记录，针对上次检修时间及内容，组织进行；每次停产要组织进窑查看内衬情况，如果耐火砖磨损大于100mm，则要组织进行更换；石墨砖有无松动、掉砖现象，对局部出现石墨砖被浸透，出现凹坑深度大于100mm，要进行挖补。看圆周方向有无环缝，缝隙宽度是否均匀，环缝是否规则，对环缝均匀的，宽度较宽，深度较深或深及窑筒体的，要进行镶塞，使用胶泥进行浇灌，对窑体钢板有破漏的，要进行补焊后进行镶塞浇灌处理；对环缝不均匀，不规则有局部掉砖的，证明窑体扭劲严重，窑体严重变形，需要矫正窑体后拆除内衬重新进行砌筑。

经过长期实践总结，将原筒体Ⅰ不锈钢筒体进行更换，将筒体Ⅰ、Ⅱ制作为一整体，筒体内部焊接毛爪，浇筑捣鼓料，其费用仅4 万元左右，使用寿命近2-3 年。随着天然气焙烧系统的使用，反应段前移，于是耐火砖砌筑段减少，目前约10m 左右，石墨砖约17-18m。

回转窑石墨砖及耐火砖均采用楔形砖，采用圆周方向错缝砌筑，径向合缝技术，采用环氧呋喃胶泥砌筑。

回转窑产生径向异常跳动说明回转窑窑体出现变形，结合实际运行情况，可通过窑筒体对接、滚带衬板更换、托轮成组更换进行处理。

刚开始，回转窑内衬砌筑方式为：窑头短管为高温区，采用不锈钢制作短管，一台费用近60 万元，由于长时间开停窑，及物料腐蚀，使用寿命＜1a，短管向后约17m 砌筑耐火砖，其余砌筑石墨砖[3]。

Bruegel：欧盟发布2021—2027年预算提案。5月9日,布鲁盖尔研究所发文称，欧委会2日发布总额为1.23万亿欧元的欧盟2021—2027年预算提案，显示预算支出重点将由农业等传统重点转移至边境保护、移民、军事合作和数字技术升级等领域。然而，因面临英国脱欧、资金不足等不利因素，欧盟必须提高预算并规划新的支出分配方案。

3.2.2回转窑产生径向异常跳动的原因

4.2 回转窑窑头窑尾密封的正确使用

改进措施主要是稳定焙烧后水分、稳定矿酸比以及强化天然气焙烧操作，合理调整回转窑温度分布及梯度，保证窑体转速相对稳定，严禁低转速运行。

回转窑燃烧装置，经历了燃烧室、燃烧罩两个阶段，当前使用燃烧罩是公司自我设计的迷宫型密封燃烧罩，主要由混合室、配风腔、折流板、下料斗及密封环构成，能够很好地引入自然风进入混合室，充分燃烧。

由于燃烧罩要求耐高温、腐蚀及磨损，在混合室内焊补毛爪浇筑捣骨料，虽然解决了耐高温及磨损问题，但是密封环部位在回转窑日常运行中烟气上溢，长期燃烧罩折流板及密封环腐蚀严重。现采用定期进行维修更换处理。

4.2.2回转窑端面密封

根据目前回转窑工况，端面密封作用尤为突出，对其耐腐蚀、耐高温的要求很高，其使用寿命提升仍然待解决，周期过短，导致频繁窑体开停车，严重制约生产。

端面密封的作用：端面密封通过静环与窑体平面端板形成密封相连，通过下料装置与窑尾混矿配酸罐相连，输送物料进入窑体进行焙烧，高温烟气通过端面密封进入尾气喷淋降温吸收装置处理。

通过不断探索，不断尝试先后采用文氏器装置、A3 钢自制端面密封、哈氏C237 端面密封，到如今使用铸钢合金（添加镉、镍等）端面密封装置，对不同工况、不同材质端面密封进行对比分析，具体见表1 所示。

HPLC法同时测定3种红景天药材中5种化学成分的含量…………………………………………………… 吕秀梅等（18）：2515

统计软件SPSSl7.0处理数据,百分比方式表示计数数据,x2检验,采用Logistic进行多因素分析,组间差异显著则P

表1 不同工况、不同材质端面密封性价比比较

目前公司结合试用情况，选用性价比较高的铸钢合金端面密封，定期组织进行停窑更换。

文山州闪电以负闪为主，占90%以上，时间分布不均匀，主要集中在4～10月，占全年闪电的97%，4～9月闪电逐月增加趋势明显；其中8月闪电次数最多，平均次数为16 582次；1月闪电最少，月均仅为10次(图1)。全州月平均闪电强度为-21.3 KA，其中2、3、12月以正闪为主，其它大部分月份均以负闪为主，闪电强度在11月至次年2月较弱，3月后逐渐增加，9月份闪电强度最大，平均闪电强度为-36.3KA；3月闪电强度最小，仅为1.1 KA(图4)。

5 结束语

通过加强回转窑日常维护和做好计划检修，我们总结出如下维护操作经验：生产工艺参数要保持相对稳定，避免频繁开停车等情况，窑体出现结窑时，需采取相应措施解决。加强回转窑托轮及挡轮日常维护保养，保证回转窑周期上下串动，如有异常及时进行调整维护，对回转窑长期稳定运行至关重要。对回转窑及相关附件，要进行“点检定修”，并建立相应设备管理技术档案，定期组织进行更换、维修，避免出现突发异常情况。回转窑开车和停车过程的温度控制须严格按照焙烧窑升温和降温程序进行操作。