维普资讯 http://www.cqvip.com 第28卷第2期 烧 结 球 团 2003年3月 Sinta' ̄and n绷et 17 煤基石灰回转窑结圈的防止与消除 陈铁军 彭志坚 阳仁贵 朱科良 (1.武汉科技大学化资学院;2.涟源钢铁公司) 摘要从机理和工艺两方面分析了可能导致涟钢煤基石灰回转窑结圈的因素,提出了 防止和消除结圈的思路和方法。 关t词石灰煅烧回转窑结圈防止消除 1前言 等。比较而言,回转窑焙烧法具有生产能力 大,石灰质量均匀,生烧和过烧比立窑少及原 目前,冶金活性石灰的焙烧方法很多,主 料利用率高等优点,在冶金工业中很有发展前 要有回转窑法、立窑法、沸腾炉法和悬浮法 途。但同时,回转窑的结圈又是一个令人头痛 的问题,特别是煤基回转窑,结圈现象尤甚。 收稿日期:2002—12—16联系人:陈铁军(430081) 而结圈一旦发生,就会严重影响生产,使工艺 湖北武汉科技大学化资学院294号 制度失常、失控,直接影响产、质量,并增加 球团的静爆温度降低;且加人的云母粉越细, 粒度越细,成球性越差的现象。 对球团静爆温度的影响越大。该结论反映了云 2)从云母矿物对鄂东地区铁精矿高温性 母的热学性质。云母粒度越细,其表面积越 能影响的研究发现,云母矿物对熟球的抗压强 大,在球团中包覆的面积也越大,对热传导的 度有一定影响,对湿球的静爆温度影响则比较 阻融效应越明显,故静爆温度降低越厉害。 明显,且随云母粉细度增加,静爆温度降低更 5结论 多。 1)通过模拟程潮铁精矿的组分进行球团 参考文献 试验,查明了云母类矿物对鄂东地区铁精矿成 1荣葵一,宋秀敏编著.非金属矿物与岩石材料工艺学.武 球性影响的基本规律,映证了鄂东地区铁精矿 汉:武汉大学出版社:414 INIiI I NCE 0lF 口[CIA [I] R S ON THE PEI J朗【IZAT【('N 0lFⅡtON OONCE】 【1I LTE Yang et aI. A 由 旺The pelletizing experiment WaS conducted by artifiaclly simulating the constituents of iron concentrate from Chengchao Iron Mine,Hubei Province.Theinfluenceofmica minerals on the pe ̄etizlng property ofChengchaoconcentrate has been determined,which tallies with the observed phenomenon that the finer the grain size of Chengchao ocncentrate is,the poorer its pelletizing property is.The study on the influence of mica minerals on the high temperature behavior of pellet shows that,miac minerals exerts a ecrtmn influtence on the compressing strength of ifred pellet and a significant one on the shock temperature and with the increasing fineness of miac fmes,there is a sharper decrease in the shock temperature. 1 minis miac, iron concentrate,pelletizing experiment 维普资讯 http://www.cqvip.com 18 烧 结 球 团 第_28卷第2期 能耗。涟钢田湖铁矿煤基石灰煅烧回转窑自建 (4)窑内负压太低。由于工艺 配置的原 成投产以来,由于各方面的原因,存在着较严 因,链篦机上下部漏风严重,导致窑头、窑尾 重的结圈现象。其结圈周期短,频率高,导致 负压偏低。这样一来,使得煤粉燃烧的二次空 生产开开停停,严重影响了回转窑的运转率和 气量和流速不够,高温区过于集中,使局部生 石灰质量。对此,我们进行了专门研究。首 成液相,导致结圈。 先,在实验室条件下研究了回转窑的结圈机 (5)原矿含泥量太高。从生产现场来看, 理;然后,在此基础上,结合现场情况,提出 原料虽经过洗矿,但因洗矿工艺的效率不高, 了合理可行的改进措施。 入炉矿含泥仍较高,加上系统锅风严重及总管 2回转窑结圈产生的原因 堵塞等原因,窑内风流无法将泥尘抽走,而泥 尘的主要成分为sio2,其次是Al2o3和Fo2.0 ̄, 根据实验室研究结果和现场生产情况分 这些成分对煅烧过程和结圈都有很大的影响。 析,造成涟钢回转窑结圈的主要原因有以下几 (6)窑内粉状物料多,透气性不好。研究 方面: 发现,生产过程中部分原料的热强度很差.,预 (1)煅烧温度高。从石灰石的煅烧性能试 热时会产生大量的碎料,加之原料中含有一定 验研究来看,涟钢田湖铁矿所用石灰石的最佳 量的矿泥,使窑内料流的透气性变差,窑内的 煅烧温度为1050~1 150 ̄C,石灰的活性度可达 传热性也变差,结果造成窑内物料内部粉料生 360 mL,CaO含量也可达92%。再提高煅烧温 烧而表层过烧。现场操作人员反映,经常出现 度,这些指标反而下降,因此,窑内温度不应 小颗粒生烧而大颗粒反而过烧,原因就在此。 超过1 200℃。但目前生产温度长期在1 300℃ 那么,一旦出现这种情况,操作者最常用的对 以上,有时甚至高达1 500℃,因此,带来了很 策就是增加喷煤量来提高燃烧温度,这样一 大的结圈隐患。 来,就会弓I起窑温过高而结圈。 (2)煤粉喷加量控制不准、不稳,导致燃 烧不稳定。田湖铁矿的回转窑喂煤系统由煤粉 3结圈的预防和消除 仓来料,采用螺旋喂料机给料,再由风机送入 3.1严格原料控制 回转窑。一方面,由于螺旋给料机料量控制的 石灰回转窑的原料有煤粉和各种石灰石 准确性有限;再者,煤粉水分的波动也会造成 矿。田湖铁矿所厨的煤粉灰分偏高,而挥发分 喷煤量的波动,从而导致窑头出现脉冲火焰, 偏低,应该选择这两种指标更好的煤种。 风煤燃烧不平稳,时常还会出现燃烧不完全和 目前,田湖铁矿所用的石灰石矿点多,种 火焰还原现象。反过来,燃烧不完全又会导致 。 类杂,颜色纷呈。由于矿种结构不同,其预热 窑头热散失,无法产生足够高的点燃温度。未 和煅烧反应性各异。尤其是深灰色矿,属于致 烧透的煤随物料在窑内停留时间增长,加上温 密粗晶形矿种。据报道,这种矿的密度为2 400 度变化大,故易形成液相,此时,回转窑结圈 2 600 kg/m3,抗压强度4~6 kN/cm2,导热 便不可避免。 系数4.18~6.27 l‘J/(m·h·℃),比热0.9 l‘J/ (3)煤灰分的影响。田湖铁矿回转窑的煤 (kg·℃),含结晶水2%~4%,是一种较纯的 粉用量比一般石灰回转窑偏高,其灰分含量也 深灰色石灰石。试验表明,这种矿的爆裂温度 较高(24%),而且灰分中的Si、Al、Fe含量 性能较差。600℃时,爆裂已开始发生,且随 都相当高。从结圈物的矿相分析来看,粘结相 温度升高,爆裂加剧;830 ̄C时取出试样观察, 的主要元素为C8、Si、Al、Fe。这就意味着, 石块裂纹清晰,一碰即开,且断面边、棱、角 该回转窑所用煤的灰分易形成液相,从而加速 较脆,稍微碰撞便产生粉末碎屑,这与现场情 了结圈。 况基本吻合。由此可以证实,回转窑内科流透 维普资讯 http://www.cqvip.com 2003年第2期 陈铁军等煤基石灰曰转窑蛄圈的防止与消除 气性差的主要原因有两方面:一是原矿上附着 况,一种是正压漏风,一种为负压漏风。其原 的泥土在窑内运转干磨后产生泥尘;二是深灰 因是:局部管路出现破损穿孔、连接法兰焊缝 色石灰石在链篦机预热过程中爆裂而产生大量 炸裂、垫圈变形脱落、螺栓未拧紧及工艺 配置 碎屑粉末。这些粉末不仅易造成结圈,而且严 衔接不合理等。当工艺系统抽风负’压接近零 重影响窑内料流的透气性,使部分小块料出现 时,局部出现一处或多处粉尘泄漏 ,造成岗位 生烧,而大块料出现过烧。 和厂区环境严重污染及资源流失,此即为正压 为了验证这一情况,我们在ISO圆筒混料 漏风;当一处或多处出现明显的风声而无粉尘 机(0600×l 200 mm,内无扬料板)上对预 外泄时,即为系统负压漏风。且不说这两种形 热后的块状料进行了模拟耐磨试验。试验中发 式的漏风对周围环境的影响,单从稳定生产的 现,筒内运转的物料(30kg)分层非常明显, 角度而言,其负面影响就不容忽视。由.于母湖 见图l。当窑体作规律性转动时,窑内的料流 回转窑工艺布局不合理,尤其是从电除尘尾都 向窑头方向作规律性运动,由于料流表层大块 到链篦机之间的管道走向,有5个90o的急拐 石灰石韵滚动惯性大于第Ⅱ、Ⅲ层,故始终处 弯,造成管道内风流阻损大,抽风机风压高而 于料流韵表层,直接与高温介质接触,所以大 风量降低,使整个风流系统的抽力下降。尤其 块料反而易烧好。而底层多为小块料,易被粉 是链篦机配置不合理引起的漏风,造成窑内负 料淹没,故透气性差且温度低,造成碳酸盐分 压过低,如不尽快采取堵漏风措施,要保证整 解困难,常出现欠烧。上述现象的出现,易被 个工艺系统内风流的稳定是很困难的。否则, 误认为是搬烧温度不足,误导操作而增加喷 只能增大风机的抽力,这反过来又会使漏风加 煤,以致回转窑燃烧温度长期处于l 500℃以 剧,以致电耗升高,成本增加,更不利于解决 上,形成一种假欠烧而真过烧的假相,造成石 结圈问题。因此,应对漏风点进行整体检修, 灰活性度降低,质量变差。 使窑内气流顺行。 3.3提高回转窑转速 目前,田湖铁矿回转窑的转速较低(0.85 1.0 r/rain),加之严重漏风导致的窑内负压 偏低,致使窑体高温段蓄热,温度上升,造成 回转窑工作异常。此时,如保持原有转速,且 不调整石灰石入炉量,那么料流厚度将不会改 变,料流透气性得不到改善,势必造成恶性循 环。提高回转窑转速是改变这种被动状 最有 图1简体内科流分层示意图 效的方法之一。这一方案在保持矿石入炉量和 I一科流中的大块层(35—50mm);Ⅱ一中块层(25 链篦机转速不变的前提下,只需提高回转窑转 35ram);Ⅲ—小块及粉末层(O一25mm) 速,便能使窑内的料流厚度减薄,透气性得到 在聃打生产条件下,要解决回转窑的结圈 改善,从而增加料流的热辐射面积,加速碳酸 问题,首先应解决窑内料流透气性差的问题。 盐分解。此外,还能缩短炉料在窑内的停留时 尽可能减少入窑矿的粉末含量,避免出现生、 间,降低煅烧温度和防止生、过烧,对延缓和 过烧现象。为此,应尽量减少热裂性能较差的 消除结圈极为有利。 原料的入炉量。 3.4改变喷煤量计控方式 3.2治理漏风 现有的喷煤量计控是通过调节螺旋给料机 链筐机一回转窑系统中的漏风有两种情 的转速来实现的。这种设备只能起捌控l错料流 和输送物料的作用,而无法精确计量和显示。 维普资讯 http://www.cqvip.com 烧 结 球 团 第28卷第2期 通过螺旋下料量来换算喷煤量,既不直观,也 表明,炉窑的粉末和煤的灰分熔点都低于l 不科学。因为这种给料器通常安装在锥形集料 500 ̄C(分别为l 470 ̄C和l 435 ̄C),而结圈物 仓下,并向皮带电子秤交料,其工作原理是通 的熔点却大于l 520 ̄C。由此可见,回转窑结圈 过不断转动的螺旋槽,将适宜粒度的物料向前 频繁且周期短,不仅与燃料的铁含量高有关, 挤压输送。如果仓内的料位不同及物料的粒度 而且与石灰石的煅烧温度过高有直接关系。这 发生变化,那么物料的体积密度就会改变,因 从实验室进行的石灰石煅烧性能试验中也得到 此料位压力也随之改变。尤其是微粉物料,受 了验证。当烧成温度达到l 050一l 100℃时, 螺旋给料机转速变化的影响更大,关于这点多 生石灰的活性度及CaO含量指标最佳,分别达 有文献报道。当螺旋给料机转速一定时,料仓 390 mL和95.42%;温度继续提高时,活性度 料位的变化经常会导致给料量波动,达不到稳 明显降低,烧成温度由l 200℃上升至l 250℃ 定料流和准确计量的目的。因此,应尽快更新 时,活性度由265 mL降至220 mL。这表明, 计控方式,选择一种计控方便,且数据显示准 过高的煅烧温度不仅易造成回转窑频繁结圈, 确的计量设备,以稳定生产操作,同时提高企 同时也会影响生石灰的质量,更重要的是会给 业的管理水平。 企业带重大的经济损失。若将回转窑燃烧温度 3.5增设预热返矿固定溜筛 降至l 250 ̄C以下,使煅烧温度控制在l 200一l 研究表明,窑内结圈主要是由于局部高温、 050 ̄C的操作水平,并适当增大尾部电除尘的 物料粉末含量高及由矿泥和煤灰带人的部分杂质 抽风能力,使窑内负压适当提高,由此可改善 等因素相互作用而形成的。因此,应尽量防止0 料流透气性,促进碳酸盐快速分解,防止燃烧 10 mm的粉料进入回转窑。但从田湖铁矿的生 带产生CO涡流,避免还原气氛下生成易熔化 产现场来看,预热机漏下物和窑尾漏矿斗漏下的 的化合物,对阻止高温带产生熔融物,防止结 颗粒、粉末是通过链斗提升机直接送人窑内,实际 圈至关重要。 上这部分循环物料中含有大量粉末,对窑内煅烧 3.7石灰石入窑前应进行洗矿 同样不利。因此,可在物料下溜的管路内安装简 洗矿试验表明,田湖石灰石人炉前的泥土 易筛分装置,以筛出其中的粉末。 咐着量高达2.5%一3.5%。按此计算,每日生 3.6降低煅烧温度.提高窑内负压 产需消耗原矿250 t,则带人窑内的泥土量就达 因回转窑所用原燃料含铁量较高,经化 6.25—8.75 t。试验室研究已表明,泥土中 验,煤的灰分中含铁8.24%,石灰石中含 SiO2、AhO3、Fe2o3等有害成分含量高,在高 Fe2O30.44%,大大高出全国同类厂家原料的 温下易生成3CaO·Si02外壳。这层外壳不仅消 铁含量水平(如:武钢乌龙泉矿Fe2o3含量为 耗了有效成分CaO,而且还降低了石灰的反应 0.1l%;宝钢0.05%;鞍钢0.21%;酒钢 能力和活性度。此外,当CaO与Fe2O3反应 0.09%;太钢0.07%)。在这种原料条件下, 时,会生成CaO·Fe2o3和2CaO·Fe2o3。当回 如果喷煤量过大,煅烧温度过高,回转窑结圈 转窑高温带达到l 225一l 250℃和l 300一 便难以避免。同时,喷煤量过大,煤灰量增 l 325 ̄C时,燃烧带的过剩CO便可能将Fe2O3 加,残留铁增多,如果窑内负压太低,燃烧带 还原成FeO,从而促进了低熔点化合物的生 的过剩CO就不能得到充足的氧进行燃烧,因 成,导致窑内结圈。 而滞留在燃烧带将Fe2o3还原成FeO。这种铁 另外,A12o3与CaO反应会生成CaO· 氧化物熔点低,与不断进入高温带的粉末掺 A12o3和3CaO·A1203。当CaO·Fe203存在时, 合,便形成大量的易熔化合物而产生结圈。这 燃烧带温度若达到l 380℃,还将生成4CaO· 分析与高温熔点试验的结果是一致的。实验 A12o3·Fe2O3低熔点化合物,导致窑内结圈。 维普资讯 http://www.cqvip.com 第28卷第2期 烧 结 球 团 2003年3月 Slmega ̄and Pellea ̄ CIT一3000SJ碱度分析仪在烧结中的应用 陈廷明李洪革魏建全 (首钢矿业公司烧结厂) 摘要本文讨论了CIT一3000SJ碱度分析仪在烧结矿TFe、SiO2、CaO含量检测上的应 用,介绍了该分析仅的标定方法。使用结果表明,CIT一3000SJ碱度分析仪与目前采用的化学 成分滴定法相比,检验时间缩短4o min以上,碱度波动范围在±O.05之内的比例为93%. 96%。对烧结矿成分的稳定起到了明显作用。 关键词理化检验成分控翩射线检测 1前言 提高下料精度、计算机优化配料等措施。这些 措施虽然提高了烧结矿成分的稳定率,但烧结 直以来,烧结行业对原燃料、成品的检 矿化验周期长的矛盾仍没有解决。为此,我厂 验所采取的方法为化学滴定法。这种方法须经 于2001年9月12日正式使用了CIT一3000SJ 过样品的称量、溶解、稀释、标定、滴定等环 碱度分析仪。使用结果表明,此分析仪对烧结 节,检验时间长,难以满足烧结生产动态控制 矿成分进行动态控制效果明显,为操作人员提 的要求。首钢矿业烧结厂针对烧结工艺流程 前调整提供了依据。 长,下料量波动造成的影响滞后时间长的问 题,曾采取过合理控制料仓料位、按成分配料、 2 CIT一3000SJ碱度分析仪原理 当放射性同位素源或x射线发生器(x射 收稿日期:2002一Il一27联系人:陈廷明(O644O4) 线管)发出的x射线作用于所测样品中元素的 河北迁安首钢矿业公司烧结厂 原子时,将逐出原子内层电子。当外层电子补 综上所述,入窑矿附着的杂质越少越好。 15(2):64—69 针对田湖铁矿回转窑目前供矿点多,泥土附着 2叶匡吾.回转窑结圈的防止与消除.烧结球团,1998,23 量高的状况,对其进行洗矿处理十分必要。 (6):32—34 参考文献 I 常作夫.烧结活性石灰的生产方法评述.烧结球团,1990, P】 砸 ’IIoN AND ELl】、IⅡN IIoN OF a哏℃LE FU LUl D】 G ODAL— 【】ftED R0TARY laLN F0R L蛐 Olen TleJun et a1. Ah 叠ct Some factors about mechanism and technology which would leading to circle fused lump forming in c0 —fired rotary kilnforlime were elucidatedinthispaper.Some conceptions ofproductionmanagingand operating,and 8OIlf ̄measures to prevent and eliminate circle fused lump forming were prope ̄a. Key wards lime roasting,rotery kiln,cirde fused lump foming,prevent,eliminate