武钢程潮铁矿球团生产线是武钢实施高炉精料方针的有效途径之一，设计年产量为120万t氧化球团矿。该生产线采用国际上较为先进的链篦机-回转窑焙烧工艺，自产磁铁精矿经脱水干燥、高压辊磨、配加粘结剂、强力混合等原料准备阶段后，造好生球，利用筛分系统将不合格品返回重新配料，合格品送入链篦机和回转窑进行干燥、预热、焙烧，烧成球采用内闭式二段鼓风环式冷却机冷却，最终成品球温度≤120 ℃。自2003年6月份开始试生产以来，设备运行基本正常，工艺得到了很好的优化，但由于原料、燃料(煤粉)及工艺控制各方面的原因，自2005年元月中旬以来，回转窑多次结圈，已严重影响了生产。

    1、回转窑结圈原因分析 回转窑结圈是链篦机-回转窑法球团生产中的常见故障之一，如果预防、处理不及时，将造成生产停产、减产甚至重大安全事故，处理时还会消耗大量劳动力，甚至损坏回转窑或环冷机的耐火材料。通过分析和现场观测，对结圈具体原因分析如下。表1为对回转窑结圈物组成化学分析结果，表2为铁精矿原料及成品球团的化学组成分析结果。

                           表1 回转窑结圈物化学分析结果 %

试样编号                       检 测 项 目

                       Fe    SiO2    CaO   , FeO     铁 物 相

                                                        MFe FeCO3

 中铁     Fe2O3

 中铁    FeS

 中铁    FeSiO3

 中铁

 程-3#          61.60 6.66     2.52       21.00  57.99  0.100    3.100.15 0.26

                          表2 程潮球团原料及成品球团化学成分 %

    试 样       皂土

    配比         检 测 项 目

                      TFe    FeO     SiO2    CaO    MgO     Al2O3    S

  铁原料 2#    66.66  27.97   3.20    1.25     1.15      0.84     0.29

         3#         67.49  27.39    3.16   1.36     1.16      0.78      0.19

  成品球 2#   1.2      65.47    0.80    2.69    0.76       1.02     0.29   0.01

        3#          1.0     65.07     0.98    2.63     0.77     1.00     0.30    0.012

    1.1 窑内粉末含量高，高温下与煤灰中的SiO2形成低熔点化合物

   （1）生球强度低［（2～3）次/0.5 m］。经倒运后破裂，形成粉末排入回转窑。

   （2）布料过厚，干燥不完全。生球在预热段产生粉化。

   （3）链篦机温度偏低。干球固结不好，强度低［（200～ 300）N/个］，远远低于500 N/个以上的要求，进入回转窑，在运动过程中破碎。

    1.2 链篦机干球氧化不够干球强度差，料层透气性差，氧化率低，FeO含量高（一般在15%以上），在窑内高温下与SiO2形成低熔点化合物。表3所示为铁矿球团窑内可能出现的各种易熔化合物的熔化温度。

                                  表3 各种易熔化合物的熔化温度

体系组成               FeO-SiO2                    FeO- Fe3O4                       CaO- Fe2O3

反应生成物           铁橄榄石                        浮氏固熔体                          铁酸钙

 熔化温度/℃            1205                            1200                                     1205～1216

体系组成            Fe2SiO4- FeO-SiO2          FeO-SiO2- CaO                FeO-SiO2- CaO-Al2O3

反应生成物          低熔共晶混合物            钙铁橄榄石                        铁钙铝硅酸盐

熔化温度/℃             1178                           1080～1150                      1030～1050

   1.3 关于煤粉及其使用的问题

   （1）2004年以来球团生产用煤热值低(＜26MJ/kg)、灰熔点偏低(≤1400℃)，灰分较高(＞14%)。为保证工艺温度，煤用量偏大，煤灰在窑内聚集，容易在窑内与铁矿粉局部高温（火焰附近，温度可达1300℃以上）形成粘结相。

  （2）2004年2月以来，由于回转窑用煤量较大（4.5t/h），制煤能力受到威胁。同时，粗粉分离器自投入使用以来一直未进行调整，粉煤粒度粗（情况异常时-200目含量≤50%），煤粉燃烧后灰粉在窑内局部相对集中。从窑头可见大量煤灰成批飘落在窑中（窑结圈附近部位），一旦与火焰接触（当火焰不稳或圈长厚时），将生成液相熔融物。

 （3）喷煤量过大且不均匀。窑内局部形成还原性气氛（CO含量高），磁铁矿氧化慢，形成一些低熔点化合物，高温下产生液相使粉末粘结。

     1.4 关于皂土及其使用问题

   （1）2005年元月中旬，为提高成品球品位，车间曾将皂土用量降至1.0%。由于生球质量无法保证，大量粉末入窑，回转窑开始结圈。

   （2）2005年2月份，为提高造球产量，皂土添加量在2.5%～3.5%左右。经过高温焙烧，使高温球致密性差，在窑内磨剥，且皂土主要成分是SiO2，留下了结圈、结块隐患。

   （3）多次实践证明，球团目前使用的皂土秤和螺旋输送设备无法满足皂土添加的精度要求，致使有时皂土添加严重超标（甚至超过5%），且在球内分布不均，在高温下形成粉末局部反应形成粘结物。

    1.5 窑内火焰及温度分析

  （1）粉煤燃烧必须达到以下3个基本要求：

   ①保证一次空气中粉煤的浓度均匀，呈悬浮状态的粉煤不沉落；

   ②保证空气粉煤混合物呈紊流状态（即骚乱状态）以强化气流的扩散过程。回转窑因需要火焰较长，混合物喷出速度一般为(40～75) m/s，即送煤风量为(2500～ 3000) m3/h，此时火焰可达(10～15) m，速度过低则可能引起回火伤人和粗的煤粉颗粒从火焰中沉降到窑壁（此现象有时在窑内十分明显），引起窑壁局部高温，速度过大则可能使火焰脱离烧嘴而引起灭火；

   ③二次空气以30m/s的速度从火焰根部引入，以保证煤粉完全燃烧。

  （2）目前窑内火焰情况。现场观察，目前窑内火焰刚度差，火柱没劲，呈短促的棉团状，火焰边缘直接与窑壁或物料接触。特别是结圈物未清除干净时，更为明显，这是结圈快速长大的根本原因所在。

 （3）目前窑内温度情况。由于对抽干布袋除尘反吹风风管维检不到位，造成除尘器堵塞，影响了抽干风机的风量，窑内正压严重。加之火焰短促，链篦机温度难以保证（750 ℃左右）。加大喷煤量，势必引起窑温升高，促使低熔点粘结相的形成。

    2、预防回转窑结圈、结块的措施

   2.1 严格控制进厂原、燃料质量，把好造球关

 （1）水分。混合料水分7.5%～8.5%，当混合料水分≤7.0%时，圆筒干燥机尾气温度降低；造球补加水严格控制，确保生球水分不超标。

 （2）生球粒度。（8～16 mm）含量≥70%。

 （3）煤粉质量要求。挥发分17%~ 20%、灰分13%~15%、灰分熔点≥1400 ℃、S≤0.5%、发热值≥29 MJ/kg、水分≤1%、粒度-200目≥80%。

 （4）皂土质量要求。水分≤10%，吸蓝量≥30g/100 g，胶质价≥90 mL/15 g，膨胀容≥12 mL/g，-200目≥98%。

 （5）造球机起动控制。各输送系统运转正常后，起动球盘。起动顺序：先起动距大球辊筛最近的1台，顺序起动，1台运转正常后，再起动另1台，不允许多台同时起动，防止压料、结料。

    2.2 布 料布料厚度控制与链篦机温度和机速控制。 在初开机时，链篦机蓄热不足，料厚控制薄一点，机速控制慢一点，并适量减少鼓干和抽干排风量；温度正常后再逐步增加机速至正常机速，随机速加快适量提高抽风量，以确保链篦机温度、确保干球质量为第一要务。

   2.3 链篦机温度控制鼓风干燥段250～300℃，抽风干燥Ⅰ段350～450℃，抽风干燥Ⅱ段500～700℃，预热段900～1050℃。链篦机各段温度必须控制在以上范围内，否则不得组织生产。

 （1）开机控制。初次开机链篦机预热段温度达到800℃以上，干燥段达到350℃以上，呈上升趋势开机生产，料厚控制160±5mm，机速控制在1.0m/min以下，链篦机蓄热充足，温度正常后再逐步恢复正常机速（这时环冷机二段温度达400℃以上）。

 （2）故障停机控制。根据时间长短调整操作，短时间停机（30min以内）适量减煤，降低链篦机温度。恢复生产先恢复喷煤量，再组织开机，根据链篦机温度控制机速。较长时间停机，温度下降较多，机速1.0m/min，料厚160±5mm；温度正常后再逐步恢复机速、料厚（先恢复机速，后恢复料厚）。保证入窑球质量合格。开机过程中随时注意链篦机、回转窑焙烧球状况，发现问题及时调整操作。

 （3）链篦机开始布料后，如发现链篦机干燥段温度降低，应开大抽风干燥和鼓风干燥排风量，并适量加大回转窑喷煤量，保证生球的充分干燥预热和回转窑的焙烧温度，待环冷机一段排风温度达800℃、二段排风温度达400℃以上时，应密切关注窑尾及链篦机预热段温度，当二者温度超过1100℃以上时，必须降低喷煤量，确保该工序的温度要求。

 （4）干球质量。干球强度≥500 N/个，AC转鼓-5mm＜10%，FeO含量≤10% 。

   2.4 回转窑控制

 （1）每半小时观察一次火焰情况，及时通过调节燃烧器内、外风调整火焰形状和位置，确保火焰长度，使窑内高温带分布均匀。

 （2）即时观察窑内煤粉燃烧情况，当煤粉燃烧不完全时，及时调整喷煤量。

 （3）密切观察排料情况，对固定筛上未排下的大块粘结料，及时扒出冷却处理，避免大块物料堵塞隔筛或进入环冷机。

 （4）随时观察窑头压力情况，及时调节环冷机、链篦机风流系统，确保窑头微负压操作。

    2.5 回转窑结圈、结块处理办法如因操作失误造成大量粉末进窑，应立即减少造球量，降低窑温，避免粉末结圈或大量排入环冷机，造成环冷机台车物料板结，而使整个焙烧过程形成恶性循环。具体措施如下。

 （1）迅速减少生球进球量，降低链篦机转速，避免情况恶化。

 （2）尽量控制回转窑和链篦机转速，确保窑头排料畅通。

 （3）将环冷机一、二段鼓风量开到最大，使物料尽量充分冷却，减少结块。

    3、结 论

 （1）加强燃煤质量和用量的控制，确保煤粉充分燃烧。

 （2）加强对皂土质量的控制，严格控制皂土配比。

 （3）改善造球操作，确保合格生球进入链篦机和合格干球进入回转窑。

 （4）优化回转窑的送风制度和对煤粉燃烧器的使用，确保火焰稳定和窑内高温分布均匀