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鏈篦機回轉(zhuǎn)窯熱工制度的研究與改進

文檔作者：徐景海1 2 李洪革2 張永明2 張強1 文檔來源： 1 北京科技大學(xué)土木與環(huán)境工程學(xué)院 2首鋼礦業(yè)公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年05月26日
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文章編號:1005 - 7854 (2008) 03 - 0050 - 05
鏈篦機- 回轉(zhuǎn)窯熱工制度的研究與改進
徐景海1 ,2 ,李洪革2 ,張永明2 ,張　強1
(11 北京科技大學(xué)土木與環(huán)境工程學(xué)院,北京100083 ;21 首鋼礦業(yè)公司,河北遷安064404)
摘　要: 通過對200 萬t/ a 氧化球團礦鏈篦機- 回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線鏈篦機生球爆裂、回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈的檢測分
析和試驗研究,提出了較為合理的鏈篦機生球干燥風(fēng)速和風(fēng)溫,以及鏈篦機和回轉(zhuǎn)窯溫度梯度參數(shù),據(jù)
此進行了該生產(chǎn)線技術(shù)改造和參數(shù)調(diào)整,有效地解決了鏈篦機生球爆裂和回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈問題,使球團生產(chǎn)
穩(wěn)定順行、能力提高、質(zhì)量改善、能耗降低,取得了顯著的經(jīng)濟效益,為大規(guī)模氧化球團礦鏈篦機- 回轉(zhuǎn)
窯生產(chǎn)線的設(shè)計和生產(chǎn)提供了翔實的技術(shù)依據(jù)。
關(guān)鍵詞: 氧化球團礦;鏈篦機;回轉(zhuǎn)窯;生球爆裂;回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈
中圖分類號: TF04616 　　文獻(xiàn)標(biāo)識碼: A
RESEARCH AND IMPROVEMENT OF THERMAL SCHEDUL E IN
CHAIN GRATE2ROTARY KILN
XU Ji ng2hai1 ,2 , L I Hong2ge2 , ZHA N G Yong2mi ng2 , ZHA N G Qiang1
(11 School of Civil &amp;amp; Envi ronment Engi neeri ng , University of Science and Technology
Beiji ng , Beiji ng 100083 , Chi na ;21 S hougang Mi ni ng , Qianan 064404 , Hebei , Chi na)
ABSTRACT: Test analysis and studies of green pellet cracking in chain grate and ring in rotary kiln are put for2
ward in a chain grate2rotary kiln production line with oxidized pellet of 2 millions t/ a1 Proper wind velocity and
temperature for drying of the green pellet in chain grate are acquired , as well as the temperature gradient param2
eters in chain grate and rotary kiln , on which the technical reform and paramet ric adjustment of the production
line are carried out1 The problems of green pellet cracking in chain grate and ring in rotary kiln are solved conse2
quently , and the pellet production is in direct motion on in a stable state , with improved capacity and quality ,
and reduced energy consumption1 Notable economical benefit s are obtained ; besides , the research and improve2
ment carried in this study provide full and accurate technical basis for the design and production of chain grate2
rotary kiln for oxidized pellet on a large scale1
KEY WORDS : oxidized pellet ;chain grate ;rotary kiln ;green pellet cracking ;ring in rotary kiln
收稿日期:2007 - 11 - 06
作者簡介:徐景海,工程博士,高級工程師,首鋼礦業(yè)公司副總經(jīng)
理。
　　2000 年,首鋼礦業(yè)公司建成了國內(nèi)第一條年產(chǎn)
100 萬t 氧化球團礦的鏈篦機- 回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線,并
一直高效穩(wěn)定運行。2003 年4 月,該公司建成了國
內(nèi)第一條年產(chǎn)200 萬t 氧化球團礦的鏈篦機- 回轉(zhuǎn)
窯生產(chǎn)線,球團礦生產(chǎn)原料以自產(chǎn)磁精礦粉為主,粘
結(jié)劑為鈉基膨潤土,使用燃料為煤粉。主要生產(chǎn)設(shè)
備包括: (1) 8 臺Φ7m 的圓盤造球機,采用單盤、單
篩;布料工藝為梭式布料器- 寬皮帶- 輥式布料器;
(2) 鏈篦機規(guī)格為415m ×56m ,為三室四段式,生球
干燥采用鼓風(fēng)和抽風(fēng)相結(jié)合的方式,干燥預(yù)熱時間
約22min ; (3) 回轉(zhuǎn)窯規(guī)格為Φ519m ×38m ,采用四
風(fēng)道主槍噴吹煤粉,焙燒約35min ; (4) 環(huán)冷機中徑
為1815m , 有效冷卻面積121m2 , 冷卻時間約
48min。該生產(chǎn)線投產(chǎn)后,由于設(shè)計不合理和操作
不適應(yīng),鏈篦機干球爆裂,回轉(zhuǎn)窯頻繁結(jié)圈,結(jié)圈周
第17 卷　第3 期
2008 年9 月
　　　　　　　　　　　　　　　礦　　冶
MINING &amp;amp; METALLURGY
　　　　　　　　　　　　　　　
Vol. 17 , No. 3
September 　2008
期平均10d 左右,結(jié)圈嚴(yán)重時,最大厚度達(dá)116～
118m ,造成氧化球團礦產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定,生產(chǎn)效率
和作業(yè)率低下,能耗高等,嚴(yán)重制約著首鋼礦業(yè)公司
球團礦的生產(chǎn)和發(fā)展。
1 　存在的主要問題
111 　生產(chǎn)效率低
由于回轉(zhuǎn)窯頻繁結(jié)圈,造成頻繁降機速生產(chǎn)和
停機處理結(jié)圈,同時結(jié)圈物的脫落對回轉(zhuǎn)窯耐火材
料沖擊較大,使回轉(zhuǎn)窯前部10m 長左右的耐火磚、
窯頭縮口耐火材料損壞嚴(yán)重,耐火材料和卡口鐵頻
繁脫落,降低了回轉(zhuǎn)窯窯頭縮口的整體使用壽命,最
長使用周期僅為40d ,平均使用周期在30d 左右。
在處理回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈過程中,窯內(nèi)大量脫落的結(jié)圈物
進入環(huán)冷機,造成對窯頭下料口耐火材料和環(huán)冷機
臺車嚴(yán)重沖擊和沖刷,影響了環(huán)冷機耐火材料和臺
車的使用壽命。
2004 年1～12 月份,因處理回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈造成停
機累計20 次,合計停機時間80h ;因處理回轉(zhuǎn)窯結(jié)
圈造成降機速生產(chǎn)320h ,最終年日歷作業(yè)率僅完成
75159 % ,比設(shè)計9014 %低14181 %。頻繁降機速生
產(chǎn)和處理回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈,使作業(yè)期球團生產(chǎn)水平僅能
勉強維持在5500t/ d 左右,在投產(chǎn)后較長時間內(nèi),始
終未實現(xiàn)6060t/ d 的設(shè)計能力。
112 　能源消耗高
生產(chǎn)過程中,能源消耗明顯偏高,尤其是燃煤消
耗遠(yuǎn)超出設(shè)計水平,生產(chǎn)1t 球團的標(biāo)煤消耗量平均
為32159kg , 與18 kg 的設(shè)計水平相比, 升高
81106 %; 比100 萬t/ a 生產(chǎn)線的標(biāo)煤消耗升高
8117kg。2004 年,200 萬t/ a 與100 萬t/ a 生產(chǎn)線各
月燃煤消耗情況對比見圖1 。
圖1 　200 萬t/ a 與100 萬t/ a 生產(chǎn)線燃煤消耗對比
Fig. 1 　Comparison of coal consumption of production
lines with 2 and 1 million t/ a
113 　產(chǎn)品質(zhì)量差
頻繁結(jié)圈使維持生產(chǎn)過程的順行與保證球團礦
抗壓強度合格形成矛盾。要保證球團礦抗壓強度的
穩(wěn)定,就需要提高回轉(zhuǎn)窯焙燒溫度,而溫度提高則不
能有效控制窯內(nèi)結(jié)圈;要保護窯況順行,減少結(jié)圈可
能性的發(fā)生,則需要控制回轉(zhuǎn)窯溫度,但這樣就造成
了球團礦抗壓強度不穩(wěn)定,合格率降低。由于頻繁
處理回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈,導(dǎo)致球團礦的抗壓強度大幅度波
動,平均水平僅勉強維持在2000N/ 個左右, >
2000N/ 個合格率很低。表1 是2004 年球團礦抗壓
強度指標(biāo)完成情況。
表1 　2004 年各月球團礦抗壓強度完成情況
Table 1 　Compressive strength test results of pellet
in each month of 2004
月份抗壓強度/ (N·個- 1) 合格率/ %
1 2263 60114
2 2246 57160
3 1930 15172
4 2088 29134
5 2074 31128
6 2048 18175
7 2060 12111
8 2064 16167
9 2093 26135
10 2147 38194
11 2334 62169
12 2316 60138
累計2143 36144
2 　熱工制度研究
2004 年四季度,對回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈物成分進行了比
較全面的分析。將回轉(zhuǎn)窯窯內(nèi)扒出的結(jié)塊物分離,
分別對以球為主的,以粉末為主的及以粉末和球共
同粘結(jié)的結(jié)圈物進行取樣觀察和化學(xué)成分檢驗。從
檢驗結(jié)果看,無論是以球粘結(jié)為主的結(jié)塊,還是以粉
末粘結(jié)為主或以球和粉末共同粘結(jié)的結(jié)塊,其化學(xué)
成分與對應(yīng)的成品球團礦的化學(xué)成分基本一致,尤
其是結(jié)圈物中的亞鐵含量與球團礦中的亞鐵含量相
近,說明結(jié)圈物在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)氧化非常充分。通過對
結(jié)圈物進行詳細(xì)觀察,砸開后的斷面呈明顯的金屬
晶亮狀,存在高溫下的結(jié)焦情況。綜合分析,認(rèn)為回
轉(zhuǎn)窯結(jié)圈的主要原因是高溫下粉狀物料和球粘結(jié)在
一起造成的,即回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈為高溫圈。
要解決高溫結(jié)圈的辦法就是降低回轉(zhuǎn)窯焙燒溫
度。由于存在生球爆裂,降低回轉(zhuǎn)窯焙燒溫度后就
帶來了球團礦抗壓強度的不合格,因此,單純依靠降
低焙燒溫度的控制方法,不能同時保證回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈
的問題解決和球團礦抗壓強度的合格,必須從生球
徐景海等:鏈篦機- 回轉(zhuǎn)窯熱工制度的研究與改進·51 ·
的干燥、預(yù)熱、焙燒各環(huán)節(jié)進行系統(tǒng)研究。
211 　生球爆裂
在生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)鏈篦機生球和成品球團礦存
在明顯爆裂,經(jīng)過連續(xù)一周取樣統(tǒng)計分析,鏈篦機抽
風(fēng)干燥段生球爆裂比例高達(dá)39152 % ,且裂紋非常
明顯,鏈篦機機頭干球爆裂比例為37179 % ,成品球
團礦爆裂比例18173 %。如此高比例的爆裂球進入
回轉(zhuǎn)窯后,勢必產(chǎn)生大量的粉末和碎球,對回轉(zhuǎn)窯窯
況控制以及穩(wěn)定球團礦焙燒質(zhì)量非常不利。在鏈篦
機干球存在大量爆裂的情況下,要保證成品球團礦
抗壓強度合格,必須進一步提高回轉(zhuǎn)窯焙燒溫度,但
最終造成了窯內(nèi)高溫狀態(tài)下產(chǎn)生結(jié)圈。因此,鏈篦
機生球爆裂是造成回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈主要原因之一。
影響生球爆裂的因素很多,主要有干燥介質(zhì)溫
度與流速、生球的結(jié)構(gòu)與初始溫度、生球粒度、球?qū)?
高度以及添加劑種類和數(shù)量等。根據(jù)現(xiàn)場兩個系列
的生產(chǎn)情況,確定從鏈篦機干燥介質(zhì)溫度與流速、鏈
篦機工藝溫度分布梯度兩個方面進行研究。
21111 　鼓風(fēng)干燥風(fēng)速與風(fēng)溫
按照設(shè)計,鏈篦機有效長度56m、寬度415m ,工
藝分布為三室四段,即鼓風(fēng)干燥段11m ,抽風(fēng)干燥段
12m ,兩個預(yù)熱段長度分別為12m 和21m。鏈篦機
風(fēng)機配備情況是:鼓風(fēng)機1 臺,風(fēng)量30 萬m3/ h ;耐
熱風(fēng)機2 臺,總風(fēng)量60 萬m3/ h ;主引風(fēng)機1 臺,風(fēng)
量90 萬m3/ h 。鏈篦機生球干燥采用鼓風(fēng)和抽風(fēng)相
結(jié)合的方式, 鼓風(fēng)干燥面積為4915m2 , 在鼓風(fēng)機
100 %負(fù)荷下,鼓風(fēng)干燥風(fēng)速為1168m/ s。實際鼓風(fēng)
機能力只能達(dá)到額定能力的80 % ,所以實際鼓風(fēng)干
燥風(fēng)速只有1135m/ s。生產(chǎn)過程中鼓風(fēng)干燥介質(zhì)溫
度為150 ℃左右,現(xiàn)場檢測發(fā)現(xiàn),鼓風(fēng)干燥段中有
5m 長的煙罩溫度僅為20～30 ℃,明顯低于生球水
分蒸發(fā)的露點溫度60 ℃。為確定適宜的鼓風(fēng)干燥
風(fēng)速和鼓風(fēng)溫度,根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場鏈篦機運行速度,在
鼓風(fēng)干燥時間4min 條件下進行了鼓風(fēng)風(fēng)速和風(fēng)溫
試驗室試驗研究。
鼓風(fēng)風(fēng)速研究:鼓風(fēng)溫度150 ℃,鼓風(fēng)干燥風(fēng)速
從018m/ s 開始,逐次遞增012m/ s ,最高風(fēng)速216m/
s ,共計10 組試驗。結(jié)果表明:隨著鼓風(fēng)干燥風(fēng)速的
提高,干燥后的生球水分逐漸降低。當(dāng)鼓風(fēng)干燥風(fēng)
速在112m/ s 以下時,生球干燥效果差,干燥后的生
球水分偏高,達(dá)到510 %以上;鼓風(fēng)干燥風(fēng)速在114
～116m/ s 時,出現(xiàn)中層生球過濕的情況,干燥后平
均水分達(dá)到416 %;鼓風(fēng)干燥風(fēng)速在118～212m/ s
時,中層及以下生球干燥效果較好,干燥后平均水分
為312 %;鼓風(fēng)干燥風(fēng)速在214m/ s 以上時,生球整
體干燥效果較好,平均水分214 % ,但出現(xiàn)少部分爆
裂。綜合分析,最佳鼓風(fēng)干燥風(fēng)速應(yīng)控制在118～
212m/ s。
鼓風(fēng)風(fēng)溫研究:固定鼓風(fēng)風(fēng)速210m/ s ,干燥介
質(zhì)溫度從100 ℃開始, 逐次遞增20 ℃, 最高風(fēng)溫
260 ℃,共計9 組試驗。結(jié)果表明:在相同干燥時間
和干燥風(fēng)速條件下,隨著鼓風(fēng)干燥介質(zhì)溫度的提高,
干燥后的生球水分逐漸降低。當(dāng)鼓風(fēng)干燥風(fēng)溫在
120 ℃以下時,生球干燥效果差,干燥后的生球水分
偏高,平均達(dá)到615 %;鼓風(fēng)干燥風(fēng)溫在140～160 ℃
時,中層生球過濕,平均水分達(dá)到516 %;鼓風(fēng)干燥
風(fēng)溫在180～220 ℃時,中層及以下生球干燥效果較
好,平均水分316 %;鼓風(fēng)干燥介質(zhì)溫度在240 ℃以
上時,中層及以下生球干燥效果較好,平均水分為
118 % ,但試驗觀察,上層生球在2min 之內(nèi)就產(chǎn)生明
顯爆裂,且中層生球也有爆裂。綜合上述試驗,在鼓
風(fēng)干燥最佳風(fēng)速118～212m/ s 條件下,最佳鼓風(fēng)干
燥風(fēng)溫應(yīng)控制在200 ±20 ℃。
21112 　抽風(fēng)干燥風(fēng)溫
在鼓風(fēng)溫度200 ℃左右和鼓風(fēng)風(fēng)速210m/ s ,干
燥時間4min 條件下, 生球平均水分可降低到
316 %。從生產(chǎn)實際情況看,含有水分的生球進入鏈
篦機抽風(fēng)干燥段時,如果抽風(fēng)溫度不合適,仍然會造
成生球爆裂。為此進行了抽風(fēng)溫度試驗研究。將粒
度為Φ10～16mm 的生球在馬弗爐內(nèi)烘干加熱至
50 ℃后,在焙燒杯中進行抽風(fēng)溫度試驗。
在馬弗爐內(nèi)烘干加熱的生球水分613 %～
617 % ,在風(fēng)速2m/ s 和干燥時間5min 條件下,風(fēng)溫
從240 ℃開始,每次遞增20 ℃,共進行8 組試驗,自
然冷卻后觀察生球爆裂情況,并測定干燥后生球水
分。結(jié)果表明:干燥溫度在280 ℃及以下時,干燥后
的生球水分為115 %～118 % ,生球沒有爆裂;干燥
溫度在340 ℃及以上時, 干燥后的生球水分低于
015 % ,干燥效果較好,但有30 %以上的生球出現(xiàn)部
分爆裂;當(dāng)干燥溫度在300～320 ℃時,干燥后的生
球水分為018 %～110 % ,無爆裂現(xiàn)象。綜合分析,
鏈篦機最佳抽風(fēng)干燥熱風(fēng)溫度應(yīng)控制在300 ～
320 ℃。
21113 　鏈篦機溫度分布梯度
鏈篦機系統(tǒng)熱源分別來自回轉(zhuǎn)窯窯尾熱氣流、
環(huán)冷機二冷段回?zé)犸L(fēng)和環(huán)冷機三冷段回?zé)犸L(fēng)。鏈篦
機抽風(fēng)干燥段熱風(fēng)主要來自預(yù)熱二段2 臺耐熱風(fēng)機
鼓入的420 ℃左右循環(huán)熱風(fēng),循環(huán)熱風(fēng)分別從兩側(cè)
·52 · 礦　　冶
的各4 個回風(fēng)口進入抽風(fēng)干燥段的煙罩內(nèi),其次是
來自預(yù)熱一段的熱風(fēng)。生產(chǎn)過程中,抽風(fēng)干燥段的
溫度分布梯度是: 前部6m 的煙罩溫度在350 ～
370 ℃之間,后部6m 的煙罩溫度在320～340 ℃之
間。生產(chǎn)中使用鈉基膨潤土,生球爆裂溫度320 ℃。
生球經(jīng)鼓風(fēng)干燥后,仍含有4 %左右的水分,即便在
消除鼓風(fēng)干燥制度對生球干燥效果的影響,生球直
接進入320 ℃以上的抽風(fēng)干燥段,仍然會造成部分
生球爆裂。因此,鏈篦機抽風(fēng)干燥段溫度分布梯度
不合理,在一定程度上影響著生球的干燥效果。
212 　回轉(zhuǎn)窯溫度分布梯度
回轉(zhuǎn)窯溫度分布梯度按窯頭1070～1100 ℃、窯
中高溫帶1200～1250 ℃、窯尾1060～1100 ℃進行控
制時,回轉(zhuǎn)窯明顯結(jié)圈。盡管采取了回轉(zhuǎn)窯窯尾溫
度降低到不超過1060 ℃,減少高溫焙燒時間等控制
措施,但回轉(zhuǎn)窯仍然頻繁結(jié)圈,且結(jié)圈物的構(gòu)成大部
分為形狀完好的球團粘結(jié)在一起,甚至產(chǎn)生熔化。
進一步降低焙燒溫度后,雖回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈現(xiàn)象有所緩
解,但造成球團礦抗壓強度大幅度降低。為進一步
確定合理的回轉(zhuǎn)窯溫度分布梯度,進行了工業(yè)投籠
試驗。
回轉(zhuǎn)窯窯頭、窯尾溫度分別按1070～1100 ℃、
1030～1060 ℃;1070～1100 ℃、1000～1030 ℃;1070
～ 1100 ℃、970 ～ 1000 ℃; 1040 ～ 1070 ℃、970 ～
1000 ℃;1040～1070 ℃、940～970 ℃ 5 組參數(shù)進行
控制,每組溫度參數(shù)連續(xù)控制6 h 。從鏈篦機機頭人
工取樣,選取沒有爆裂和沒有裂紋的干球裝入事先
備好的吊籃內(nèi),從窯尾密封罩投入到回轉(zhuǎn)窯內(nèi)進行
焙燒,最后從回轉(zhuǎn)窯窯頭蓖子上將吊籃人工取出,觀
察球團在窯內(nèi)焙燒狀況。每個溫度區(qū)間共計試驗4
組吊籃,試驗方法完全相同,每組溫度區(qū)間的吊籃球
團為一個檢驗批,分別對吊籃試驗的球團礦抗壓強
度和亞鐵含量進行檢測,其結(jié)果如下:
(1) 回轉(zhuǎn)窯窯頭、窯尾溫度為1070～1100 ℃、
1030～1060 ℃時,球團礦FeO 含量和抗壓強度分別
為215 %、1112N/ 個,約有8 %左右的球團礦邊緣產(chǎn)
生熔化現(xiàn)象。
(2) 回轉(zhuǎn)窯窯頭溫度1070～1100 ℃不變,窯尾
溫度降低到1000～1030 ℃時,球團礦FeO 含量和抗
壓強度分別為218 %、992N/ 個,有4 %左右的球團
礦邊緣產(chǎn)生熔化現(xiàn)象。
(3) 回轉(zhuǎn)窯窯頭溫度1070～1100 ℃不變,窯尾
溫度降低到970～1000 ℃時,球團礦FeO 含量和抗
壓強度分別為312 %、975N/ 個,仍有1 %左右的球
團礦邊緣有熔化現(xiàn)象。
(4) 回轉(zhuǎn)窯窯頭溫度1040～1070 ℃,窯尾溫度
970～1000 ℃時,球團礦FeO 含量和抗壓強度分別
為314 %、950N/ 個,球團礦邊緣無熔化現(xiàn)象,球團礦
內(nèi)部焙燒基本完全。
(5) 回轉(zhuǎn)窯窯頭溫度1040～1070 ℃、窯尾溫度
940～970 ℃時,球團礦FeO 含量和抗壓強度分別為
415 %、830N/ 個,球團礦邊緣無熔化現(xiàn)象,但20 %左
右的球團內(nèi)部約有1/ 3 黑心,存在焙燒不透現(xiàn)象。
當(dāng)回轉(zhuǎn)窯窯頭、窯尾溫度分別按1040 ～
1070 ℃、970～1000 ℃控制時,吊籃球團礦焙燒質(zhì)量
基本穩(wěn)定,所以確定該組溫度為回轉(zhuǎn)窯合理的溫度
分布梯度。
適當(dāng)降低回轉(zhuǎn)窯焙燒溫度,會對窯內(nèi)球團礦焙
燒質(zhì)量產(chǎn)生一定影響,為此對提高球團礦焙燒的均
勻性進行了研究。根據(jù)回轉(zhuǎn)窯溫度分布的研究結(jié)
果,將回轉(zhuǎn)窯窯頭、窯尾溫度分別按1040～1070 ℃、
970～1000 ℃參數(shù)連續(xù)控制8h ,前4h 和后4h 回轉(zhuǎn)
窯轉(zhuǎn)速分別按1115r/ min 和0185r/ min 控制,按照
回轉(zhuǎn)窯溫度分布梯度的研究實驗方法,每個運行速
度各進行了3 組投籠試驗。在回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速1115r/
min (物料停留時間25min) 時,球團礦抗壓強度達(dá)到
964N/ 個,FeO 含量為3153 %;在回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速0185r/
min (物料停留時間36min) 時,球團礦抗壓強度達(dá)到
1047N/ 個,FeO 含量為311 %。在焙燒溫度相同的
條件下,隨著焙燒時間的延長,窯內(nèi)球團礦質(zhì)量相應(yīng)
提高。因此,適當(dāng)降低回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速,實施球團礦低溫
均勻焙燒技術(shù),可減緩回轉(zhuǎn)窯溫度降低對窯內(nèi)球團
礦焙燒質(zhì)量的影響。
3 　熱工制度改進
311 　提高鼓風(fēng)干燥段風(fēng)速和穩(wěn)定鼓風(fēng)干燥段風(fēng)溫
將抽風(fēng)干燥段后移一個風(fēng)箱,使鼓風(fēng)干燥段長
度由原11m 縮短至8m , 即將鼓風(fēng)干燥面積由原
4915m2 改造為36m2 ,在同等鼓風(fēng)風(fēng)量的情況下,使
鼓風(fēng)干燥風(fēng)速提高015～016m/ s。
在減少鼓風(fēng)干燥面積的基礎(chǔ)上,為進一步使鼓
風(fēng)干燥段風(fēng)速達(dá)到最優(yōu)水平和滿足今后進一步提高
球團礦產(chǎn)能的需要,對原來30 萬m3/ h 的回?zé)犸L(fēng)機
進行了增容改造,使鼓風(fēng)干燥段的鼓風(fēng)風(fēng)速達(dá)到
210m/ s 左右,同步將鼓風(fēng)干燥風(fēng)機葉輪的耐熱溫度
由180 ℃提高到350 ℃。
為穩(wěn)定控制鼓風(fēng)干燥介質(zhì)溫度,實施了兩項技
術(shù)改造:一是在鼓風(fēng)干燥風(fēng)機進口管道增加兌入冷
徐景海等:鏈篦機- 回轉(zhuǎn)窯熱工制度的研究與改進·53 ·
風(fēng)的Φ800mm 蝶閥;二是在環(huán)冷機三冷段回風(fēng)管道
上部增加熱源放散設(shè)施。通過采取超高熱源放散和
兌冷風(fēng)的措施,使鼓風(fēng)干燥介質(zhì)的溫度穩(wěn)定在200
±20 ℃。
通過上述技術(shù)改造,鼓風(fēng)干燥風(fēng)速控制在118
～212m/ s ,鼓風(fēng)干燥熱風(fēng)溫度控制在200 ±20 ℃。
這樣使鼓風(fēng)干燥段煙罩溫度提高30～50 ℃,達(dá)到露
點溫度以上。
312 　優(yōu)化抽風(fēng)干燥段溫度分布梯度
鼓風(fēng)干燥段縮短后,抽風(fēng)干燥段長度由12m 增
加至15m ,抽風(fēng)干燥段煙罩溫度基本穩(wěn)定在320～
370 ℃之間。按照系統(tǒng)優(yōu)化方案,生球不爆裂溫度最
佳控制范圍應(yīng)為300～320 ℃。為此,將原一個抽風(fēng)
干燥段改造為兩個抽風(fēng)干燥段,即在后部6m 與前
部9m 之間增設(shè)一道隔墻,有效阻隔來自耐熱風(fēng)機
的高溫?zé)釟饬?適當(dāng)降低后部6m 抽風(fēng)干燥段煙罩
溫度,降低鼓風(fēng)干燥與抽風(fēng)干燥之間的溫差。為穩(wěn)
定抽風(fēng)干燥段的溫度分布,在鏈篦機預(yù)熱二段兩側(cè)
部分風(fēng)箱出口管道上各安裝調(diào)整蝶閥,控制抽風(fēng)干
燥熱風(fēng)溫度,既可滿足穩(wěn)定抽風(fēng)干燥段溫度要求,又
達(dá)到保護鏈篦機篦床的目的,實現(xiàn)鏈篦機系統(tǒng)長周
期穩(wěn)定運行。
通過改造,使抽風(fēng)干燥段工藝參數(shù)得到優(yōu)化,溫
度梯度布局合理,生球爆裂數(shù)量只有410 %左右,基
本消除了生球爆裂對于回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈的影響。
313 　回轉(zhuǎn)窯熱工參數(shù)調(diào)整
以穩(wěn)定回轉(zhuǎn)窯窯況為前提,在保證球團礦焙燒
質(zhì)量的前提下,以“低溫均勻焙燒”為核心,對回轉(zhuǎn)窯
熱工制度實施整體優(yōu)化操作。
31311 　溫度分布梯度調(diào)整
按照回轉(zhuǎn)窯溫度分布梯度研究結(jié)果,最終確定
回轉(zhuǎn)窯窯頭、窯尾溫度控制范圍為1040～1070 ℃、
970～1000 ℃。比優(yōu)化前窯頭溫度降低30 ℃,窯尾
溫度降低60 ℃。
31312 　延長焙燒時間
在滿足球團礦焙燒質(zhì)量對窯溫需求和回轉(zhuǎn)窯窯
尾不倒料的前提下,適當(dāng)降低回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速,適當(dāng)延長
了球團礦焙燒時間,實現(xiàn)球團礦低溫均勻焙燒?；?
轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速由1110～1115r/ min 降低到0185r/ min ,使
球團礦焙燒時間延長9～10min。
31313 　高溫焙燒區(qū)調(diào)整
回轉(zhuǎn)窯熱源主要由安裝在窯頭的煤粉燃燒器提
供。為進一步實現(xiàn)回轉(zhuǎn)窯低溫均勻焙燒,對燃燒器
內(nèi)外風(fēng)進行合理配置,將火焰長度適當(dāng)增加并后移
2～3m ,延長球團礦高溫焙燒帶。
4 　效果
(1) 生球爆裂得到解決
通過鏈篦機三室五段式的改造,鼓風(fēng)干燥制度
的優(yōu)化,鏈篦機溫度分布梯度的優(yōu)化配置,鏈篦機系
統(tǒng)的熱工參數(shù)適應(yīng)了鈉化皂土的特性。通過對鏈篦
機生球干燥狀況取樣觀察和分析,生球干燥狀況明
顯好轉(zhuǎn),生球爆裂比例僅為3 %～5 % ,且爆裂的生
球呈細(xì)微裂紋狀,基本無粉末產(chǎn)生;從鏈篦機機頭取
樣觀察,基本無干球爆裂現(xiàn)象。
(2) 回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈與結(jié)塊得到控制
隨著鏈篦機生球爆裂問題逐步解決,通過實施
低溫均勻焙燒,徹底解決了回轉(zhuǎn)窯內(nèi)結(jié)圈與結(jié)塊問
題。2 年多來,回轉(zhuǎn)窯窯況連續(xù)穩(wěn)定順行,未發(fā)生回
轉(zhuǎn)窯內(nèi)結(jié)圈和明顯結(jié)塊問題,窯內(nèi)高溫帶僅有一層
150～200mm 厚度的窯皮,此厚度的窯皮對保護高
溫區(qū)耐火材料非常有利。
(3) 設(shè)備運行周期延長、臺時產(chǎn)量提高
自2005 年1 月份開始,主體設(shè)備運行周期從
2004 年的110～113 個月延長到2005 年的3 個月;
2006 年以來設(shè)備運行周期繼續(xù)延長,達(dá)到連續(xù)穩(wěn)定
運行4～6 個月。主體設(shè)備日歷作業(yè)率持續(xù)提高,
2004 年為75159 % ,2005 年,2006 年,2007 年上半
年分別為83169 % ,89173 %和91173 %。在設(shè)備穩(wěn)
定運行的同時, 臺時產(chǎn)量大幅度提高, 2004 年至
2007 年上半年逐年分別達(dá)到226132 , 258129 ,
267148 及280107 t/ 臺時。
(4) 產(chǎn)品質(zhì)量全面提高
通過對鏈篦機- 回轉(zhuǎn)窯熱工制度的整體優(yōu)化,
使生球干燥、預(yù)熱效果得到改善,基本解決了生球爆
裂問題,干球強度提高,FeO 含量降低;成品球抗壓
強度提高,FeO 含量降低。2005 年、2006 年和2007
年鏈篦機干球強度分別達(dá)到45613 , 59713 和
70012N/ 個,比2004 年的381N/ 個分別提高7513 ,
21613 和31912N/ 個; FeO 含量分別為7147 % ,
5163 %和3159 % ,比2004 年的14105 %分別降低
6158 % ,8142 %和10146 %;干球強度的提高和生球
爆裂的減少,為回轉(zhuǎn)窯均勻焙燒創(chuàng)造了條件,提高了
最終產(chǎn)品質(zhì)量。2005 年、2006 年和2007 年成品球
團礦抗壓強度分別達(dá)到2297 ,2414 和2507N/ 個,與
2004 年的2143N/ 個相比, 分別提高154 , 271 和
364N/ 個;2004 年、2005 年、2006 年和2007 年上半
(下轉(zhuǎn)至第63 頁)
·54 · 礦　　冶
服的問題,但其也有著很廣的應(yīng)用前景。其存在的
最大難點在于: (1) 渣的結(jié)構(gòu)和組成不利于選礦和浸
出等處理過程。例如,大冶諾蘭達(dá)爐渣中銅锍顆粒
的尺寸差異很大,需要分段磨礦,分段選出;含量高
達(dá)46 %的鐵,分布在橄欖石和磁性氧化鐵兩相中,
可選的磁性氧化鐵礦物少,且二者互相嵌布,粒度都
較小,使磁選過程很難進行,所得鐵精礦產(chǎn)率低、含
硅量嚴(yán)重偏高、成本高、質(zhì)量差,無法使用,同樣的問
題也存在于轉(zhuǎn)爐渣的選礦過程中。(2) 爐渣的理論
研究工作不夠深入,銅渣利用的經(jīng)濟、社會和環(huán)境效
益都非常顯著。目前,煉銅爐渣的綜合利用雖然得
到了較廣泛的研究,但形成工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模的工藝
還有待進一步開發(fā)研究。本文對銅渣處理利用的系
統(tǒng)闡述表明:銅渣的循環(huán)利用其經(jīng)濟效益和社會效
益都很可觀,其具有良好的工業(yè)應(yīng)用前景,非常值得
對其做深入研究,以達(dá)到對其產(chǎn)業(yè)化利用的要求。
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(上接第54 頁)
年成品球團FeO 含量分別為0151 % , 0162 % ,
0133 %和0130 % ,有一定幅度的改善。
(5) 工序能耗降低
鏈篦機- 回轉(zhuǎn)窯熱工制度優(yōu)化,使整個系統(tǒng)溫
度分布更加合理,特別是低溫均勻焙燒技術(shù)的實施,
實現(xiàn)了球團生產(chǎn)的低能耗目標(biāo),尤其是燃煤消耗大
幅度降低,另外是臺時產(chǎn)量提高也使噸球電耗大幅
度降低,所以使整個球團生產(chǎn)工序能耗呈明顯下降。
2004 年、2005 年、2006 年及2007 年上半年逐年工
序能耗(標(biāo)煤耗量) 為38103 、27128 、19123 和18103
kg/ t ,取得了明顯的節(jié)能效果。
5 　結(jié)論
將鏈篦機鼓風(fēng)干燥段風(fēng)速提高到118～212m/
s、鼓風(fēng)干燥熱風(fēng)溫度控制在200 ±20 ℃,并優(yōu)化抽
風(fēng)干燥段與鼓風(fēng)干燥段溫度分布梯度,可將鏈篦機
生球爆裂控制在3 %左右,干球抗壓強度滿足回轉(zhuǎn)
窯焙燒要求。
通過優(yōu)化回轉(zhuǎn)窯溫度分布梯度和實施低溫均勻
焙燒技術(shù),回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈得到徹底解決,成品球團礦強
度達(dá)到2200N/ 個以上, FeO 含量較低,滿足大型高
爐需求。
通過對鏈篦機- 回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)技術(shù)改造和參數(shù)優(yōu)
化,實現(xiàn)了球團生產(chǎn)的長周期穩(wěn)定順行,主體設(shè)備作
業(yè)率逐步達(dá)到90 %以上,臺時產(chǎn)量達(dá)到280t 以上,
工序能耗(標(biāo)煤耗量) 降低到18kg/ t 水平,與改造前
相比,實現(xiàn)年經(jīng)濟效益1000 萬元以上。
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劉綱等:當(dāng)前我國銅渣資源利用現(xiàn)狀研究·63 ·

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