回轉(zhuǎn)窯中結(jié)圈物的形成機理

2015-02-26 作者：佚名網(wǎng)友評論 0 條

測定了回轉(zhuǎn)窯后、中、前部結(jié)圈物的礦相結(jié)構(gòu)并用kyky-2800能譜分析儀對其進(jìn)行了分析。結(jié)果表明，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)存在一定量的能形成低熔點化合物的粉末和過高的溫度或局部較強的氧化性氣氛是回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈的必具條件。

　　黃柱成姜濤鐘榮海

　　中南大學(xué)資源加工與生物工程學(xué)院

　　直接還原回轉(zhuǎn)窯“結(jié)圈”，這是較為普遍的現(xiàn)象。結(jié)圈嚴(yán)重導(dǎo)致窯內(nèi)重力負(fù)荷增加，爐料運行不暢通，耐火材料被拉裂剝落，導(dǎo)致檢修頻繁，也是影響其正常生產(chǎn)乃至制約其生存和發(fā)展的關(guān)鍵問題。對此，人們都極為關(guān)注。魯中冶金礦山公司直接還原回轉(zhuǎn)窯在試生產(chǎn)過程中，由于種種原因，也曾先后幾次出現(xiàn)程度不同的“結(jié)圈”和窯頭出大塊粘結(jié)物的現(xiàn)象，給回轉(zhuǎn)窯的正常運轉(zhuǎn)帶來了嚴(yán)重威脅，成為直接影響新工藝順利達(dá)產(chǎn)、達(dá)標(biāo)的重要原因之一。

　　回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)生結(jié)圈的原因主要與采用原料的性質(zhì)有關(guān)，低軟熔溫度的復(fù)雜化合物及過多的粉料是產(chǎn)生結(jié)圈的物質(zhì)基。一般認(rèn)為，回轉(zhuǎn)窯料層內(nèi)部充滿還原氣氛，料層溫度相對較低，而窯氣空間處于燃燒狀態(tài)，溫度較高。這樣，在生產(chǎn)過程中窯襯要經(jīng)受兩種氣氛、兩種溫度的不斷交替作用。當(dāng)窯內(nèi)存在粉末物料(包括球團(tuán)磨損和煤灰)時，如窯頭氣氛和溫度控制不當(dāng)，將造成“過燒”，此時粉末容易形成低熔點物質(zhì)，當(dāng)達(dá)到熔點時會形成液相，粘附在窯襯上形成回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈。

　　1.結(jié)圈物質(zhì)分析

　　表1為1999年2月停窯時，在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)取得的結(jié)圈物化學(xué)分析結(jié)果，表2為結(jié)圈物的礦物組成。

表1 結(jié)圈物化學(xué)組成/%

部位	TFe	MFe	CaO	MgO	Al₂O₃	SiO₂	K	Na	C
后部結(jié)圈物	63.66	1.37	3.19	6.06	1.30	3.57	0.006	0.08	0.06
中部結(jié)圈物	63.02	36.45	6.28	3.80	3.76	10.03	0.054	0.28	0.06
前部結(jié)圈物	68.05	40.98	5.62	4.04	3.25	8.87	0.043	0.21	0.05

表2 結(jié)圈物礦物組成/%

部位	MFe	FeO	Fe₃O₄	鈣鐵橄欖石	多成分化合物
后部結(jié)圈物	2.50	32.50	40.20	―	23.8
中部結(jié)圈物	36.50	28.10	3.20	16.40	15.80
前部結(jié)圈物	41.00	33.10	―	15.60	10.30

　　從表1～2可以看出，結(jié)圈物中以鐵為主，其次為SiO2、CaO、MgO、Al2O3等。從礦物組成來看，主要以金屬鐵相、FeO相、Fe3O4、鈣鐵橄欖石和多成分化合物等組成?；剞D(zhuǎn)窯中結(jié)圈物Al2O3/SiO2比值都很低，故軟熔溫度都很低。由于回轉(zhuǎn)窯后部、中部、前部的氣氛、溫度、物質(zhì)條件的不同，所形成的物相及結(jié)構(gòu)存在較大的差異 [2-3] 。下面結(jié)合顯微結(jié)構(gòu)分析和能譜分析結(jié)果，分別對后、中、前部結(jié)圈物進(jìn)行分析。

　　1.回轉(zhuǎn)窯后部(靠窯尾)結(jié)圈物礦相分析和其形成機理

　　2.2.1 后部結(jié)圈物礦相分析

圖1為回轉(zhuǎn)窯后部結(jié)圈物(靠窯尾)斷面照片。

圖1 后部結(jié)圈物斷面照片

圖2 后部結(jié)圈物顯微結(jié)構(gòu)(反光，100×)

　　從圖1可以看出，后部結(jié)圈物結(jié)構(gòu)松散，小孔多，獨立的原始磁鐵礦顆粒清晰可見。結(jié)圈物強度較差，但靠窯襯這層(照片下部)強度稍好，主要由于經(jīng)歷時間較長所致。

　　圖2表明，回轉(zhuǎn)窯后部結(jié)圈礦物主要是原生磁鐵礦，占40.2%，晶形呈塊狀和板狀，與顆粒靠攏并形成少量粘連，晶粒一般為0.075～0.055mm。渾圓狀的FeO占32.5%，一般粒度為φ0.012mm。MFe只占2.5%。嵌布在Fe3O4或FeO周圍的為多成分化合物(含CaO、MgO、Al2O3、SiO2、FeO等)。此外，主要是Fe3O4向FeO轉(zhuǎn)變階段，由于溫度低，硅灰石沒有生成。

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