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回转窑结圈的机理和防治措施 太原理工大学现代科技学院冶金 摘 要 ：随着科学技术的发展，回转窑直接还原技术也有了很大的提高，特别是缺乏焦煤和天然气的地区，回转窑直接还原技术无疑对国家的建设提供了很大的帮助。因此，如何更好、更快的生产，是当前所要面临的首要任务。然而，由于工艺上的缺陷，结圈问题一直是回转窑使用上的一个常见障碍，它不仅影响设备的使用，更降低了生产效益。因此，针对回转窑生产出现的结圈现象，将从使用的煤种、原料、回转窑的工作参数、热工制度等方面对结圈产生的原因进行分析与探讨，从而找出结圈产生的原因，并提出预防和处理结圈的措施及方法，提高设备的运转率，降低生产成本，提高经济效益。 关键词 ：回转窑；结圈；分析；处理方法 l 引言 随着钢铁企业的迅猛发展以及市场对钢铁质量的要求，国内许多大型企业为了提高冶金的质量及活性度，都上了不同规格的回转窑，以此满足企业冶炼高品质钢材的需求。但是在使用燃煤式回转窑时，经常出现结圈，直接破坏正常的热工制度，影响回转窑的产量、质量和长期安全运行。结圈现象已经成为当今钢铁企业一个重大问题，如果回转窑结圈问题得到有效控制，不仅能提高设备的运转率，而且能降低生产成本，提高产品质量，使综合经济水平有较大幅度的提高。我通过自己查相关资料，找出了回转窑结圈的原因，来和大家分享。 2 现状 结圈实际上是烧成带与吸热带反应交界处挂上一层窑皮，当窑皮达到一定厚度时，就形成结圈，结圈使窑内的物料填充系数增大，回转窑主电机电流增大，有时会出现跳闸现象，给窑炉的安全运行带来了隐患。为了保证窑炉的正常运行，不得不停窑处理结圈，导致无法连续生产。 3 原因分析 回转窑结圈是物理、化学、工艺诸因素综合作用的结果。众所周知，回转窑的料层内部充满还原气氛，而窑气空间处于氧化状况。这样窑衬经受着两种气氛不断交替的作用。在回转窑旋转过程中，窑壁被料层理盖的时间约占旋转一周所需时间的四分之一，其余时间与热窑气（氧化气氛）接触。还原性回转窑结圈的主要原因在于上述窑气气氛的变换以及与此同时发生的反应。 从外观上看，结圈象坚硬的岩石类物体，不同的生成条件，其孔隙率差别也很大。从微观上看，结圈成层状结构，而且每一层形状独特。结圈不是匀质结构，而是由许多单独颗粒组成，由于熔结和生成熔融物使微粒相互粘结而成。 结圈应具备两个条件：一是出现一定的粘度的液相量；二是烟气、物料和衬料之间有一定的温差。结圈断面中夹杂许多煤粉，色泽发黑，圈体的成分有时与部分石灰相似。 1、结圈原因较为复杂，下面将从物理和化学方面详细阐述结圈现象的原因： （一）物理机理 在回转窑旋转过程中，料层与窑衬虽然直接接触，窑料中各种组分粘附在窑衬上往往是不可避免的，但在开始阶段由于“干净”的窑内壁表面缺乏附着基础，只有比重轻的细顺粒和烟气中的粉尘，首先附在窑壁的耐火衬上，这种极细颗粒的粘附主要是经过机械沉积，少量是经化学粘结桥而形成的。 粘附在窑壁上的这种颗粒，承受颗粒自重的机械分力、烟气流动的机械分力以及窑的轴向和切线负荷的机械分力，还有料层压紧力，当粘附强度不够时，较大的和较重的颗粒会从窑壁上自动脱落或被擦落。因而窑料在窑衬的粘附只有在粘附严重的后期层中才包有较小的球团或破碎球团等较大颗粒，如果使用粉矿还原工艺，则窑壁结圈主要由细顺粒矿石组成，也夹有细煤颗粒。 总之，窑料与窑衬直接接触极细粒级的机械粘附及料层上部窑气气流中的粉尘沉积，都是窑衬结圈的主要物理演变过程。 （二）化学机理 产生大粘附强度结圈更重要的原因是各种组分之间的化学反应和键组合。当达到一定的温度条件时，该区存在的窑料在合适的条件下形成低熔点共晶物，特别是酸性煤灰或矿石中的脉石与FeO生成的铁橄榄石起很重要的作用，在还原性气氛下，FeO的存在使煤灰分熔点降低，产生液相，还原煤灰分熔点越低，产生的液相越多，粘附也越严重，粘附力也越大。这便是还原性回转窑更易结圈的原因。因而还原煤灰分的熔点的高低是防止和控制结圈至关重要的因素之一。 粘附物之间的粘结桥有两种不同的形成机理，一种是马上形成粘结桥，例如固体微粒之间通过分子力，静电力或磁力，粘结剂中的粘附力和聚合力，液体表面的界面力和毛细管压力形成粘结桥；另一种是需经一段时间之后形成粘结桥，如焙烧、再结晶、晶桥连接或有化学反应和无化学反应的熔融粘结。 若细粒物料已经有足够的粘附力并很快粘附在窑衬上，则其他机理所起的作用可能会更加活跃，促使其它细粒物料更加容易粘结，污损耐火窑衬的表面，开始形成结圈。 焙烧固结和熔融联结形成固体粘结桥的缓慢过程，熔融相也可能参与这种形成过程。该过程的开始温度大约是煤灰分熔点的0.8倍左右，这时晶格键会松散，甚至出现表面熔化，并把附近颖粒粘结起来。 当出现化学反应时，则会出现超相界的物质迁移。 上述