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回转窑结圈物的形成机理 黄柱成 中南大学 提纲 回转窑结圈的危害及产生的原因 回转窑结圈物质分析 回转窑后部结圈物矿相分析及形成机理 回转窑中部结圈物矿相分析及形成机理 回转窑前部结圈物矿相分析及形成机理 结论 　　结圈影响正常生产乃至制约回转窑直接还原生存和发展的关键问题 1.回转窑结圈的危害及产生的原因 　　结圈严重导致窑内重力负荷增加，炉料运行不畅通，耐火材料被拉裂剥落，导致检修频繁 1.1 回转窑结圈的危害 　　回转窑结圈的原因与原料性质有关，过多的粉料以及低软熔点的复杂化合物生成是产生结圈的物质基础。 　（１）料层中还原气氛，温度相对较低；窑气处于燃烧状态，温度较高；窑衬经受两种气氛、两种温度交替作用。 　（２）存在粉末物料，气氛和温度控制不当，造成“过烧”，形成低熔点物质，达到熔点形成液相，结圈发生。 1.2 回转窑结圈的原因 　　针对鲁中Φ3.6×50m直接还原回转窑试验中停窑后，测定了回转窑后、中、前部结圈物的矿相结构进行了分析，对产生结圈的原因进行了探讨，从而对解决结圈问题提供理论指导。 1.3 研究目的及意义 部位 TFe MFe CaO MgO Al2O3 SiO2 K Na C 后部结圈物 63.66 1.37 3.19 6.06 1.30 3.57 0.006 0.08 0.06 中部结圈物 63.02 36.45 6.28 3.80 3.76 10.03 0.054 0.28 0.06 前部结圈物 68.05 40.98 5.62 4.04 3.25 8.87 0.043 0.21 0.05 表1结圈物的化学组成/% 表1 为在回转窑内后部、前部和中部取得的结圈物化学分析结果 2.结圈物质分析 部位 MFe FeO Fe3O4 钙铁橄榄石 多成分化合物 后部结圈物 2.50 32.50 40.20 ― 23.8 中部结圈物 36.50 28.10 3.20 16.40 15.80 前部结圈物 41.00 33.10 ― 15.60 10.30 表2 结圈物矿物组成/% 　　结圈物中以铁为主，其次为SiO2、CaO、MgO、Al2O3等。主要矿物为金属铁、FeO、Fe3O4、钙铁橄榄石和多成分化合物等。回转窑中结圈物Al2O3/SiO2比值都很低，故软熔温度都很低。 　　回转窑后部、中部、前部所形成的物相及结构存在较大的差异。 图1后部结圈物断面照片 图2 后部结圈物显微结构 （反光，100×） 3. 1 回转窑后部矿相分析及形成机理 　　后部结圈物结构松散，小孔多，独立的原始磁铁矿颗粒清晰可见。结圈物强度较差，但靠窑衬层强度稍好。 Fe3O4 　　原始磁铁矿占40.2%，呈块状和板状，形成少量粘连。浑圆状的FeO占32.5%。嵌布在Fe3O4或FeO周围的为多成分化合物。 FeO 多 Element Weight/% Fe 100.00 Element Si Fe Al Mg Ca Weight/% 18.05 52.89 0.08 2.73 20.25 图3 Fe3O4或FeO相能谱分析 图4 多成分化合物能谱分析 　　Fe3O4相或Fe3O4向FeO转变相，保持原始颗粒形状和大小不变，小颗粒变化稍大。存在少量的多成分化合物。仅出现极少量液相，主要为FeO和煤灰分中SiO2、Al2O3、CaO、MgO等发生固相反应、形成低熔点物质。  （１）氧化物间发生固相反应 　　后部料层温度较低（700℃），还原气氛较弱，气相温度800～950℃，气氛为弱氧化性气氛。 　　当局部温度较高或烟气氧化性较强时，少量FeO、SiO2、Al2O3、CaO、MgO等发生了固相反应，形成的多成分复杂化合物，产生化学粘结。 3.3 后部结圈物的形成机理 （２）粉尘的物料粘附 　　微细粒的铁精矿和煤灰，表面能大，附在窑壁上。 　　粘附细粒，承受机械力作用下，发生机械沉积而粘附在窑壁上，当粘附强度不够时，会自动脱落或被擦落，并反复进行粘附和脱落。 4 回转窑中部结圈物矿相分析及机理 4.1 回转窑中部结圈物矿相分析 图5 中部结圈物断面照片 图6 中部结圈物显微结构（反光，50×） 中部结圈物断面层次分明，紧密层和疏松层交替重复排列。靠窑衬部分出现软熔或熔化现象，结构致密，强度高。表层较为松疏，为粘附层。嵌布在金属铁或FeO相周围的板状钙铁橄榄石。 Fe CS 多 FeO Element Si Fe Mg Ca Weight/% 2.64 92.16 0.14 5.06 Element Si Fe Mg Ca Al S Weight/% 2.98 93.78 0.22 2.74 0.14 0.13 图7 回转窑中部结圈物金属铁相能谱分析