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鏈篦機(jī)回轉(zhuǎn)窯熱工制度的研究與改進(jìn)

文檔作者：徐景海1 2 李洪革2 張永明2 張強(qiáng)1 文檔來(lái)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(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2021年05月26日
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文章編號(hào):1005 - 7854 (2008) 03 - 0050 - 05
鏈篦機(jī)- 回轉(zhuǎn)窯熱工制度的研究與改進(jìn)
徐景海1 ,2 ,李洪革2 ,張永明2 ,張　強(qiáng)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(guò)對(duì)200 萬(wàn)t/ a 氧化球團(tuán)礦鏈篦機(jī)- 回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線鏈篦機(jī)生球爆裂、回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈的檢測(cè)分
析和試驗(yàn)研究,提出了較為合理的鏈篦機(jī)生球干燥風(fēng)速和風(fēng)溫,以及鏈篦機(jī)和回轉(zhuǎn)窯溫度梯度參數(shù),據(jù)
此進(jìn)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(jī)生球爆裂和回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈問(wèn)題,使球團(tuán)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(jì)效益,為大規(guī)模氧化球團(tuán)礦鏈篦機(jī)- 回轉(zhuǎn)
窯生產(chǎn)線的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)提供了翔實(shí)的技術(shù)依據(jù)。
關(guān)鍵詞: 氧化球團(tuán)礦;鏈篦機(jī);回轉(zhuǎn)窯;生球爆裂;回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈
中圖分類號(hào): TF04616 　　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)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(jiǎn)介:徐景海,工程博士,高級(jí)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(guó)內(nèi)第一條年產(chǎn)
100 萬(wàn)t 氧化球團(tuán)礦的鏈篦機(jī)- 回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線,并
一直高效穩(wěn)定運(yùn)行。2003 年4 月,該公司建成了國(guó)
內(nèi)第一條年產(chǎn)200 萬(wàn)t 氧化球團(tuán)礦的鏈篦機(jī)- 回轉(zhuǎn)
窯生產(chǎn)線,球團(tuán)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(rùn)土,使用燃料為煤粉。主要生產(chǎn)設(shè)
備包括: (1) 8 臺(tái)Φ7m 的圓盤造球機(jī),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(jī)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(shí)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(jī)中徑
為1815m , 有效冷卻面積121m2 , 冷卻時(shí)間約
48min。該生產(chǎn)線投產(chǎn)后,由于設(shè)計(jì)不合理和操作
不適應(yīng),鏈篦機(jī)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(shí),最大厚度達(dá)116～
118m ,造成氧化球團(tuán)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(tuán)礦的生產(chǎn)和發(fā)展。
1 　存在的主要問(wèn)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(jī)速生產(chǎn)和
停機(jī)處理結(jié)圈,同時(shí)結(jié)圈物的脫落對(duì)回轉(zhuǎn)窯耐火材
料沖擊較大,使回轉(zhuǎn)窯前部10m 長(zhǎng)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(zhǎng)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(guò)程中,窯內(nèi)大量脫落的結(jié)圈物
進(jìn)入環(huán)冷機(jī),造成對(duì)窯頭下料口耐火材料和環(huán)冷機(jī)
臺(tái)車嚴(yán)重沖擊和沖刷,影響了環(huán)冷機(jī)耐火材料和臺(tái)
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(jī)累計(jì)20 次,合計(jì)停機(jī)時(shí)間80h ;因處理回轉(zhuǎn)窯結(jié)
圈造成降機(jī)速生產(chǎn)320h ,最終年日歷作業(yè)率僅完成
75159 % ,比設(shè)計(jì)9014 %低14181 %。頻繁降機(jī)速生
產(chǎn)和處理回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈,使作業(yè)期球團(tuán)生產(chǎn)水平僅能
勉強(qiáng)維持在5500t/ d 左右,在投產(chǎn)后較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi),始
終未實(shí)現(xiàn)6060t/ d 的設(shè)計(jì)能力。
112 　能源消耗高
生產(chǎn)過(guò)程中,能源消耗明顯偏高,尤其是燃煤消
耗遠(yuǎn)超出設(shè)計(jì)水平,生產(chǎn)1t 球團(tuán)的標(biāo)煤消耗量平均
為32159kg , 與18 kg 的設(shè)計(jì)水平相比, 升高
81106 %; 比100 萬(wàn)t/ a 生產(chǎn)線的標(biāo)煤消耗升高
8117kg。2004 年,200 萬(wàn)t/ a 與100 萬(wàn)t/ a 生產(chǎn)線各
月燃煤消耗情況對(duì)比見圖1 。
圖1 　200 萬(wàn)t/ a 與100 萬(wàn)t/ a 生產(chǎn)線燃煤消耗對(duì)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(guò)程的順行與保證球團(tuán)礦
抗壓強(qiáng)度合格形成矛盾。要保證球團(tuán)礦抗壓強(qiáng)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(hù)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(tuán)礦抗壓強(qiáng)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(tuán)礦的抗壓強(qiáng)度大幅度波
動(dòng),平均水平僅勉強(qiáng)維持在2000N/ 個(gè)左右, >
2000N/ 個(gè)合格率很低。表1 是2004 年球團(tuán)礦抗壓
強(qiáng)度指標(biāo)完成情況。
表1 　2004 年各月球團(tuán)礦抗壓強(qiáng)度完成情況
Table 1 　Compressive strength test results of pellet
in each month of 2004
月份抗壓強(qiáng)度/ (N·個(gè)- 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(jì)2143 36144
2 　熱工制度研究
2004 年四季度,對(duì)回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈物成分進(jìn)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(duì)以球?yàn)橹鞯?以粉末為主的及以粉末和球共
同粘結(jié)的結(jié)圈物進(jìn)行取樣觀察和化學(xué)成分檢驗(yàn)。從
檢驗(yàn)結(jié)果看,無(wú)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(duì)應(yīng)的成品球團(tuán)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(tuán)礦中的亞鐵含量相
近,說(shuō)明結(jié)圈物在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)氧化非常充分。通過(guò)對(duì)
結(jié)圈物進(jìn)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(lái)了球團(tuán)礦抗壓強(qiáng)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(shí)保證回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈
的問(wèn)題解決和球團(tuán)礦抗壓強(qiáng)度的合格,必須從生球
徐景海等:鏈篦機(jī)- 回轉(zhuǎn)窯熱工制度的研究與改進(jìn)·51 ·
的干燥、預(yù)熱、焙燒各環(huán)節(jié)進(jìn)行系統(tǒng)研究。
211 　生球爆裂
在生產(chǎn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)鏈篦機(jī)生球和成品球團(tuán)礦存
在明顯爆裂,經(jīng)過(guò)連續(xù)一周取樣統(tǒng)計(jì)分析,鏈篦機(jī)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(jī)機(jī)頭干球爆裂比例為37179 % ,成品球
團(tuán)礦爆裂比例18173 %。如此高比例的爆裂球進(jìn)入
回轉(zhuǎn)窯后,勢(shì)必產(chǎn)生大量的粉末和碎球,對(duì)回轉(zhuǎn)窯窯
況控制以及穩(wěn)定球團(tuán)礦焙燒質(zhì)量非常不利。在鏈篦
機(jī)干球存在大量爆裂的情況下,要保證成品球團(tuán)礦
抗壓強(qiáng)度合格,必須進(jìn)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(jī)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(chǎng)兩個(gè)系列
的生產(chǎn)情況,確定從鏈篦機(jī)干燥介質(zhì)溫度與流速、鏈
篦機(jī)工藝溫度分布梯度兩個(gè)方面進(jìn)行研究。
21111 　鼓風(fēng)干燥風(fēng)速與風(fēng)溫
按照設(shè)計(jì),鏈篦機(jī)有效長(zhǎng)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(gè)預(yù)熱段長(zhǎng)度分別為12m 和21m。鏈篦機(jī)
風(fēng)機(jī)配備情況是:鼓風(fēng)機(jī)1 臺(tái),風(fēng)量30 萬(wàn)m3/ h ;耐
熱風(fēng)機(jī)2 臺(tái),總風(fēng)量60 萬(wàn)m3/ h ;主引風(fēng)機(jī)1 臺(tái),風(fēng)
量90 萬(wàn)m3/ h 。鏈篦機(jī)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(jī)
100 %負(fù)荷下,鼓風(fēng)干燥風(fēng)速為1168m/ s。實(shí)際鼓風(fēng)
機(jī)能力只能達(dá)到額定能力的80 % ,所以實(shí)際鼓風(fēng)干
燥風(fēng)速只有1135m/ s。生產(chǎn)過(guò)程中鼓風(fēng)干燥介質(zhì)溫
度為150 ℃左右,現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)發(fā)現(xiàn),鼓風(fēng)干燥段中有
5m 長(zhǎng)的煙罩溫度僅為20～30 ℃,明顯低于生球水
分蒸發(fā)的露點(diǎn)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(chǎng)鏈篦機(jī)運(yùn)行速度,在
鼓風(fēng)干燥時(shí)間4min 條件下進(jìn)行了鼓風(fēng)風(fēng)速和風(fēng)溫
試驗(yàn)室試驗(yàn)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(jì)10 組試驗(yàn)。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(shí),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(shí),出現(xiàn)中層生球過(guò)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(shí),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(shí),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(jì)9 組試驗(yàn)。結(jié)果表明:在相同干燥時(shí)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(shí),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(shí),中層生球過(guò)濕,平均水分達(dá)到516 %;鼓風(fēng)干燥
風(fēng)溫在180～220 ℃時(shí),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(shí),中層及以下生球干燥效果較好,平均水分為
118 % ,但試驗(yàn)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(yàn),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(shí)間4min 條件下, 生球平均水分可降低到
316 %。從生產(chǎn)實(shí)際情況看,含有水分的生球進(jìn)入鏈
篦機(jī)抽風(fēng)干燥段時(shí),如果抽風(fēng)溫度不合適,仍然會(huì)造
成生球爆裂。為此進(jìn)行了抽風(fēng)溫度試驗(yàn)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(jìn)行抽風(fēng)溫度試驗(yàn)。
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(shí)間5min 條件下,風(fēng)溫
從240 ℃開始,每次遞增20 ℃,共進(jìn)行8 組試驗(yàn),自
然冷卻后觀察生球爆裂情況,并測(cè)定干燥后生球水
分。結(jié)果表明:干燥溫度在280 ℃及以下時(shí),干燥后
的生球水分為115 %～118 % ,生球沒(méi)有爆裂;干燥
溫度在340 ℃及以上時(shí), 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(shí),干燥后的生
球水分為018 %～110 % ,無(wú)爆裂現(xiàn)象。綜合分析,
鏈篦機(jī)最佳抽風(fēng)干燥熱風(fēng)溫度應(yīng)控制在300 ～
320 ℃。
21113 　鏈篦機(jī)溫度分布梯度
鏈篦機(jī)系統(tǒng)熱源分別來(lái)自回轉(zhuǎn)窯窯尾熱氣流、
環(huán)冷機(jī)二冷段回?zé)犸L(fēng)和環(huán)冷機(jī)三冷段回?zé)犸L(fēng)。鏈篦
機(jī)抽風(fēng)干燥段熱風(fēng)主要來(lái)自預(yù)熱二段2 臺(tái)耐熱風(fēng)機(jī)
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(gè)回風(fēng)口進(jìn)入抽風(fēng)干燥段的煙罩內(nèi),其次是
來(lái)自預(yù)熱一段的熱風(fēng)。生產(chǎn)過(guò)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(rùn)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(duì)生球干燥效果的影響,生球直
接進(jìn)入320 ℃以上的抽風(fēng)干燥段,仍然會(huì)造成部分
生球爆裂。因此,鏈篦機(jī)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(jìn)行控
制時(shí),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(guò)1060 ℃,減少高溫焙燒時(shí)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(tuán)粘結(jié)在一起,甚至產(chǎn)生熔化。
進(jìn)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(tuán)礦抗壓強(qiáng)度大幅度降低。為進(jìn)一步
確定合理的回轉(zhuǎn)窯溫度分布梯度,進(jìn)行了工業(yè)投籠
試驗(yàn)。
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(jìn)行
控制,每組溫度參數(shù)連續(xù)控制6 h 。從鏈篦機(jī)機(jī)頭人
工取樣,選取沒(méi)有爆裂和沒(méi)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(jìn)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(tuán)在窯內(nèi)焙燒狀況。每個(gè)溫度區(qū)間共計(jì)試驗(yàn)4
組吊籃,試驗(yàn)方法完全相同,每組溫度區(qū)間的吊籃球
團(tuán)為一個(gè)檢驗(yàn)批,分別對(duì)吊籃試驗(yàn)的球團(tuán)礦抗壓強(qiáng)
度和亞鐵含量進(jìn)行檢測(cè),其結(jié)果如下:
(1) 回轉(zhuǎn)窯窯頭、窯尾溫度為1070～1100 ℃、
1030～1060 ℃時(shí),球團(tuán)礦FeO 含量和抗壓強(qiáng)度分別
為215 %、1112N/ 個(gè),約有8 %左右的球團(tuán)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(shí),球團(tuán)礦FeO 含量和抗
壓強(qiáng)度分別為218 %、992N/ 個(gè),有4 %左右的球團(tuán)
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(shí),球團(tuán)礦FeO 含量和抗
壓強(qiáng)度分別為312 %、975N/ 個(gè),仍有1 %左右的球
團(tuán)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(shí),球團(tuán)礦FeO 含量和抗壓強(qiáng)度分別
為314 %、950N/ 個(gè),球團(tuán)礦邊緣無(wú)熔化現(xiàn)象,球團(tuán)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(shí),球團(tuán)礦FeO 含量和抗壓強(qiáng)度分別為
415 %、830N/ 個(gè),球團(tuán)礦邊緣無(wú)熔化現(xiàn)象,但20 %左
右的球團(tuán)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(shí),吊籃球團(tuán)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(huì)對(duì)窯內(nèi)球團(tuán)礦焙
燒質(zhì)量產(chǎn)生一定影響,為此對(duì)提高球團(tuán)礦焙燒的均
勻性進(jìn)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(shí)驗(yàn)方法,每個(gè)運(yùn)行速
度各進(jìn)行了3 組投籠試驗(yàn)。在回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速1115r/
min (物料停留時(shí)間25min) 時(shí),球團(tuán)礦抗壓強(qiáng)度達(dá)到
964N/ 個(gè),FeO 含量為3153 %;在回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速0185r/
min (物料停留時(shí)間36min) 時(shí),球團(tuán)礦抗壓強(qiáng)度達(dá)到
1047N/ 個(gè),FeO 含量為311 %。在焙燒溫度相同的
條件下,隨著焙燒時(shí)間的延長(zhǎng),窯內(nèi)球團(tuán)礦質(zhì)量相應(yīng)
提高。因此,適當(dāng)降低回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速,實(shí)施球團(tuán)礦低溫
均勻焙燒技術(shù),可減緩回轉(zhuǎn)窯溫度降低對(duì)窯內(nèi)球團(tuán)
礦焙燒質(zhì)量的影響。
3 　熱工制度改進(jìn)
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(gè)風(fēng)箱,使鼓風(fēng)干燥段長(zhǎng)
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(jìn)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(jìn)一步提高
球團(tuán)礦產(chǎn)能的需要,對(duì)原來(lái)30 萬(wàn)m3/ h 的回?zé)犸L(fēng)機(jī)
進(jìn)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(jī)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(shí)施了兩項(xiàng)技
術(shù)改造:一是在鼓風(fēng)干燥風(fēng)機(jī)進(jìn)口管道增加兌入冷
徐景海等:鏈篦機(jī)- 回轉(zhuǎn)窯熱工制度的研究與改進(jìn)·53 ·
風(fēng)的Φ800mm 蝶閥;二是在環(huán)冷機(jī)三冷段回風(fēng)管道
上部增加熱源放散設(shè)施。通過(guò)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(guò)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(diǎn)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(zhǎng)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(gè)抽風(fēng)
干燥段改造為兩個(gè)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(lái)自耐熱風(fēng)機(jī)
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(jī)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(hù)鏈篦機(jī)篦床的目的,實(shí)現(xiàn)鏈篦機(jī)系統(tǒng)長(zhǎng)周
期穩(wěn)定運(yùn)行。
通過(guò)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(duì)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(tuán)礦焙燒
質(zhì)量的前提下,以“低溫均勻焙燒”為核心,對(duì)回轉(zhuǎn)窯
熱工制度實(shí)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(zhǎng)焙燒時(shí)間
在滿足球團(tuán)礦焙燒質(zhì)量對(duì)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(zhǎng)
了球團(tuán)礦焙燒時(shí)間,實(shí)現(xiàn)球團(tuán)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(tuán)礦焙燒時(shí)間延長(zhǎng)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(jìn)一步實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)窯低溫均勻焙燒,對(duì)燃燒器
內(nèi)外風(fēng)進(jìn)行合理配置,將火焰長(zhǎng)度適當(dāng)增加并后移
2～3m ,延長(zhǎng)球團(tuán)礦高溫焙燒帶。
4 　效果
(1) 生球爆裂得到解決
通過(guò)鏈篦機(jī)三室五段式的改造,鼓風(fēng)干燥制度
的優(yōu)化,鏈篦機(jī)溫度分布梯度的優(yōu)化配置,鏈篦機(jī)系
統(tǒng)的熱工參數(shù)適應(yīng)了鈉化皂土的特性。通過(guò)對(duì)鏈篦
機(jī)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(wú)粉末產(chǎn)生;從鏈篦機(jī)機(jī)頭取
樣觀察,基本無(wú)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(jī)生球爆裂問(wèn)題逐步解決,通過(guò)實(shí)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(wèn)
題。2 年多來(lái),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(wèn)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(duì)保護(hù)高
溫區(qū)耐火材料非常有利。
(3) 設(shè)備運(yùn)行周期延長(zhǎng)、臺(tái)時(shí)產(chǎn)量提高
自2005 年1 月份開始,主體設(shè)備運(yùn)行周期從
2004 年的110～113 個(gè)月延長(zhǎng)到2005 年的3 個(gè)月;
2006 年以來(lái)設(shè)備運(yùn)行周期繼續(xù)延長(zhǎng),達(dá)到連續(xù)穩(wěn)定
運(yùn)行4～6 個(gè)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(yùn)行的同時(shí), 臺(tái)時(shí)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(tái)時(shí)。
(4) 產(chǎn)品質(zhì)量全面提高
通過(guò)對(duì)鏈篦機(jī)- 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(wèn)題,干球強(qiáng)度提高,FeO 含量降低;成品球抗壓
強(qiáng)度提高,FeO 含量降低。2005 年、2006 年和2007
年鏈篦機(jī)干球強(qiáng)度分別達(dá)到45613 , 59713 和
70012N/ 個(gè),比2004 年的381N/ 個(gè)分別提高7513 ,
21613 和31912N/ 個(gè); 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(qiáng)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(tuán)礦抗壓強(qiáng)度分別達(dá)到2297 ,2414 和2507N/ 個(gè),與
2004 年的2143N/ 個(gè)相比, 分別提高154 , 271 和
364N/ 個(gè);2004 年、2005 年、2006 年和2007 年上半
(下轉(zhuǎn)至第63 頁(yè))
·54 · 礦　　冶
服的問(wèn)題,但其也有著很廣的應(yīng)用前景。其存在的
最大難點(diǎn)在于: (1) 渣的結(jié)構(gòu)和組成不利于選礦和浸
出等處理過(guò)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(guò)程很難進(jìn)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(wú)法使用,同樣的問(wèn)
題也存在于轉(zhuǎn)爐渣的選礦過(guò)程中。(2) 爐渣的理論
研究工作不夠深入,銅渣利用的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)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(jìn)一步開發(fā)研究。本文對(duì)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(jì)效益和社會(huì)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(duì)其做深入研究,以達(dá)到對(duì)其產(chǎn)業(yè)化利用的要求。
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(上接第54 頁(yè))
年成品球團(tuán)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(jī)- 回轉(zhuǎn)窯熱工制度優(yōu)化,使整個(gè)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(shí)施,
實(shí)現(xiàn)了球團(tuán)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(tái)時(shí)產(chǎn)量提高也使噸球電耗大幅
度降低,所以使整個(gè)球團(tuán)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(jī)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(jī)
生球爆裂控制在3 %左右,干球抗壓強(qiáng)度滿足回轉(zhuǎn)
窯焙燒要求。
通過(guò)優(yōu)化回轉(zhuǎn)窯溫度分布梯度和實(shí)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(tuán)礦強(qiáng)
度達(dá)到2200N/ 個(gè)以上, FeO 含量較低,滿足大型高
爐需求。
通過(guò)對(duì)鏈篦機(jī)- 回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)技術(shù)改造和參數(shù)優(yōu)
化,實(shí)現(xiàn)了球團(tuán)生產(chǎn)的長(zhǎng)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(tái)時(shí)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(shí)現(xiàn)年經(jīng)濟(jì)效益1000 萬(wàn)元以上。
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劉綱等:當(dāng)前我國(guó)銅渣資源利用現(xiàn)狀研究·63 ·

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