回转窑工艺、操作要求及推荐参数

九沣矿业直接还原铁铁磷还原法生产

回转窑工艺、操作要求及推荐参数

一、回转窑直接还原法工艺流程

1、回转窑法工艺流程

一般如上图所示（九沣矿业使用的工艺流程与上图不完全一致）。回转窑是与水平稍呈倾斜放置在几组支撑托轮上、内衬耐火材料可连续旋转的筒形高温反应器。作业时，将一定粒度的原料（氧化铁皮)、部分还原煤(包括返回炭)和脱硫剂按比例连续从窑加料端(尾端)加入，随着窑体转动(0.5～1.2r/min)，物料受摩擦力被带起一定高度并因重力作用翻滚落下，同时向窑排料端(低端)前移一小距离。在窑排料端还设有还原煤喷送装疆，靠高压空气将适宜粒度的还原煤送入窑内，调节喷送空气量能有效地控制喷入距离和分布。窑内物料加热和反应热由排料端和沿窑长装设的伸入窑内的供风管送入空气(一次风和二次风)，燃烧窑内还原煤释放的挥发分、还原反应生成的CO和碳提供。如热量不足，可在窑头增设煤粉烧嘴补充。物料在前移过程中逐渐被逆向的热气流加热，完成干燥、预热、碳酸盐分解、脱硫、铁氧化物(或其他元素)还原和渗碳反应等。调节各风管供风量、煤粉和还原煤数量、粒度和分布，可灵活的控制窑内温度和分布。使入窑铁矿石在窑内停留8～10小时和950～1100℃下转变成海绵铁。

从排料端排出的高温料通过溜槽落入冷却筒。靠筒外喷水(或内、外同时喷水)将料冷却到120℃以下。为改善物料运动强化冷却，筒内装有扬料板。在回转窑卸料端及冷却筒两端安装有密封装置，生产时维持微正压，防止空气吸入发

生再氧化。冷却后的物料经筛分分级、磁选分离得出磁性颗粒料(直接还原铁)、磁性粉料、非磁性颗粒料和非磁性粉。非磁性颗粒料含较高固定碳，可作还原剂重新利用。

二、回转窑设备组成

回转窑设备主要由筒体、滚圈、支承装置、传动装置、窑头罩、密封装置、集尘室、燃烧装置及热烟室等部分构成，详见上图。

(1)筒体。回转窑的筒体由钢板卷成，从铆接已发展为全部焊接。筒体应具有足够的刚度和强度，以保证在安装和运转中轴线的直线性和截面的圆度。筒体内衬耐火材料，起保护简体和减少散热的作用，简体衬砖应能满足操作条件的要求。预热带一般采用粘土砖，烧成带根据煅烧温度、化学侵蚀等因素选择。煅烧铁矿的回转窑一般采用粘土砖或3等高铝砖砌筑。筒体两端设有窑口护板，防止筒体因受灼热物料或高温烟气作用而变形开裂以及导致筒体的窑衬脱落。由于窑口工作温度有时高达1000～1300℃，故窑口护板应由可以更换的耐热、耐磨材料制成，必要时还采用风冷或水冷措施。

(2)滚圈。简体上装有若干个滚圈(轮带)，将筒体分成数跨。简体、窑衬、物料及窑皮等所有回转部分的重量均通过滚圈传递到支承装置上。滚圈由耐磨性好，接触疲劳强度高的碳钢、合金钢铸成或锻造。滚圈截面形状有矩形和箱形两种，当前多数采用矩形截面滚圈。滚圈与筒体之间留有适度的间隙，既可增强筒体刚度，又不致使筒体和滚圈产生较大的热应力。

(3)支承装置。承受着回转设备的全部重量。对简体起着轴向与径向定位作用，使其能安全平稳的运转。支承装置由托轮、托轮轴、托轮轴承、挡轮及底座等部分构成。托轮直接与滚圈接触。各组托轮轴线必须与简体中心线平行，且两组托轮中心与筒体断面中心的三点连线应形成等边三角形。托轮宽度略宽于滚圈，由耐磨铸钢制成，托轮断面有单轮幅、双轮幅及三轮幅等3种结构，安装方式有心轴式和转轴式2种。转轴式托轮轴一般是热配合装配。托轮轴承结构形式分滑动轴承、滚动轴承及滑动一滚动轴承等，大多采用滑动轴承。滑动轴承的瓦衬镶在球面瓦上，形成球面接触，能自动调心，油勺带油润滑，球面瓦窜水冷却，轴端设有止推盘，轴肩有止推环以承受轴向推力。轴承固定在型钢底座上，并有调整托轮位置用的顶丝。滚动轴承虽具有结构简单，摩擦阻力小，电耗低等优点，但大型轴承的一次性投资大，寿命较滑动轴承低。除前苏联在大直径回转窑的支承装置上采用滚动轴承外，美国、丹麦和日本等国的回转窑均采用滑动轴承，中国仅在中小型回转窑上有的采用滚动轴承。挡轮的作用是限制或控制筒体轴向窜动。窑体支承装置的组数称为窑的档数。可在一档或数档支承装置上装有挡轮，称为带挡轮支承装置，除液压挡轮外，一般只在靠大齿圈附近的滚圈两旁装一组挡轮。挡轮按其功能分为“信号挡轮”，“推力挡轮”及“液压挡轮”。“信号挡轮”多数用在旧式窑上，它不是防止窑体轴向窜动的止挡装置，只起信号作用。“推力挡轮”承受窑体下滑力，限制筒体轴向窜动。“液压挡轮”是通过液压装置推动挡轮，迫使简体作轴向运动，保证滚圈和托轮在全宽度上均匀磨损及简体直线性以减少动力消耗。这种装置可同时采用几个小型液压挡轮，共同承受窑体轴向窜动力，特别适用于大直径多挡数的回转窑。

(4)传动装置。通过减速机构将动力传递给用弹簧板固定在简体上的大齿圈，使筒体作慢速回转。由于运输和安装的要求，齿圈为两半剖分式，其齿数均为偶数。弹簧板有切向和纵向两种。窑传动装置特点是传动比大，要求平滑无级调速，起动力矩大。分为主传动和辅助传动两个系统。主传动系统多数由主电动机、主减速机、齿轮和大齿圈组成，亦可中间再加一级半敞开齿轮或皮带传动，或采用两套电动机和减速机构的双传动方式。主电动机应有调速功能。

辅助传动系统的作用是当主电动机或主电源发生故障时定期转动窑体，避免筒体产生变形与弯曲，在窑体砌砖或检修时亦使用。由辅助电动机带动辅助减速机，通过离合器与主减速机的高速轴相连。辅助电动机与主电动机分别用不同电源供电。辅助电动机也可用柴油发动机代替。

(5)窑头罩。连接筒体窑头端与冷却装置，罩内砌有粘土砖，并设有监视窑

内燃料和物料燃烧情况的看火孔和检修门。窑头罩有固定式和移动式2种。大型回转窑多数采用固定式。

(6)密封装置。防止从窑的回转部件与固定装置间隙处吸入空气或窑内携尘的气体外泄。有窑头，窑尾密封之分，窑头罩与简体间的密封称窑头密封；集尘室与简体间的密封称窑尾密封。密封装置的基本要求首先是密封性能好，能适应运转时简体圆度公差值和轴向窜动幅度；此外是结构简单，维修方便，耐磨损且不影响窑的热工制度。密封装置有迷宫式(曲径式)，接触式(摩擦式)和气封式等3种。也可将上述两种或3种综合应用。

(7)集尘室。设于窑尾端，由红砖砌筑，内砌筑粘土砖，外部用钢骨架加强。其顶部设加料管将物料直接喂入窑内，烟气自窑尾进入集尘室，因流速降低，一部分粉尘在室内沉降，侧墙装有烟气排出管，室下部设有粉尘清理门或机械运灰装置。当窑尾采用预热装置时，则不设集尘室。

(8)燃烧装置。根据燃料不同，燃烧装置有喷煤管、燃油烧嘴及燃气烧嘴。燃烧装置装设在支架上，从窑头以悬臂形式伸入窑内，支承架上装有烧嘴调节机构，可调节火焰的位置。

(9)热烟室。设于窑头罩下部，由红砖砌筑，内衬粘土砖，外部用钢骨架加强，其中部一侧设有下料口，将回转窑煅烧好的料溜至冷却装置。进入冷却装置的冷空气经与回转窑煅烧好的物料进行热交换后，温度可达500℃左右，被排烟装置吸引至窑内作为二次空气使用。热烟室侧墙装有小门，供观察及处理结砣

的物料用。

三、回转窑及热工系统操作要求

1、回转窑型号及生产能力

φ2.5X38ｍ回转窑，一条；直按还原铁年生产能力6.20万吨，台时产量20±2吨。

2、加煤操作

窑头喷煤总量在7.0±0.5吨/小时，精煤枪压力控制在60KPa，细煤枪压力控制10～14KPa。窑尾加煤控制在800±50Kg/h，严禁窑尾煤量过值。

北科大试验表明：在还原时间70分钟，还原温度1050℃条件下，还原铁品位、金属化率、抗压强度随着还原煤/铁矿的质量比加大而上升，当质量比为2 时，指标最佳，当质量比为4时，开始下降，故适宜质量比为2—4，最好控制在1025—1040℃。

3、窑温控制

窑头箱<980℃， 1、2、3号电偶控制在1000～1040℃，短时温度不得超过1060℃； 4、5、6号电偶控制在1000±20℃； 7、8、9号电偶控制在950～1000℃；