球团竖炉结块原因分析与预防

球团竖炉结块原因分析与预防

舒清禄

（重钢西昌矿业公司球团厂）

摘要：竖炉结块也称结炉或结瘤，是氧化球团竖炉在生产过程较常

发生的现象，对生产影响很大，本人从重钢西昌矿业公司球团厂的实

际情况出发，分析结块的原因，并阐述了我们通过设备和工艺不断改

进完善，从生产实践中总结出的一套行之有效的预防措施。

关键词：结块生球质量湿球入炉粉末布料高温焙烧

1、前言：

重钢西昌矿业公司（原重钢西昌太和铁矿,以下简称西矿）球团厂5.8m2竖炉生产线自2003年10月建成投产以来，很快达产，产质量稳步提高。但是，在氧化球团焙烧的生产过程中，竖炉经常出现炉料结块现象，轻则影响炉况，调整要减少生球投放，产品质量也不稳定；重则造成竖炉生产事故，停炉处理，工作环境差，劳动强度大，花费时间长。

竖炉结块，严重影响了设备作业率，当时成为困扰太矿人球团生产的一大问题，特别是2003-2005年间，由于原料粒度粗，水份高，煤气资源不足，竖炉风系统配置不够和造球系统不完善等原因，竖炉结块频繁发生，竖炉炉体砖、导风墙、火口损坏严重，影响了生产线的安全运行。

2005年终竖炉大修期间，球团厂增设了一台煤气发生炉，加大了冷风机，助燃风机，煤气加压机的配置，更换了烘干能力较大的烘干筒竖炉，改进了布料系统。重新投产后，调整了造球和竖炉热工控制参数，强化了工艺操作等措施，从而在外部的原燃料条件未得到有效改善的情况下，使竖炉结炉得到了有效的遏

制，近年来很少或未再出现严重结块现象（见表1），设备作业率大幅度提高，日产量始终保持在750T以上的较高水平，生产进入了长周期稳产高产状态。

表1 近几年严重结块生产事故次数

时间2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 结炉次数 5 12 10 4 3 2 1 1 0

2、竖炉结块原因分析

经过近十年来的生产实践，我们从工艺过程、控制参数、原料条件以及结块物的分析和现场观测，总结了竖炉结块的原因。表2为结块物主要化学成份，表3为结块物的主要矿相及含量，表4生产用铁精矿粉和成品球团矿化学成份。

表2 结块物主要化学成份（%）

结块物相T Fe Na K Ca Si O

硅酸盐相18.24 0.88 0.41 5.07 17.14 39.98 硅铝酸盐相8.63 0.63 2.99 6.6 50.53 Fe2O354.17 0.79 37.25

表3 结块物的主要矿相及含量（%）

Fe3O4Fe2O3脉石（SiO2）硅铝酸盐玻

璃相

主要铁相连接方式

<1 大多数约6 <1 赤铁矿，少量

磁铁矿

以微弱赤铁

矿再结晶为

主

表4 生产用铁精矿粉和成品球团矿化学成份（%）

项目TFe FeO SiO2CaO MgO S TiO2水份-200目铁精矿56.64 29.12 4.64 1.57 3.91 0.53 12.26 8-12 55-65 球团矿54.01 0.78 4.82 1.60 3.91 0.003 11.14

（1）生球质量差，粉末入炉较多。

A、由于进厂铁精矿粉成球球性差，主要是粒度粗（-200目含量在55-65%之间，加配烟尘矿和硫酸渣，微细颗粒少），SiO2含量偏高（接近5%）以致生球表面光洁度差，外观含粉量高，高温下含硅酸盐粉易与FeO形成低熔点化合物，并随着炉况恶化互相粘结长大，成为竖炉结块物。

B、精矿水份波动大，烘干能力不够，导致生球水份过大（>9.5%），在竖炉干燥预热带产生爆裂，形成炉内大量粉末，极易造成竖炉结块。

C、膨润土影响生球质量。

膨润土质量与生球质量不成线性关系，主要由于膨润土和精矿粉匹配度，相同质量的膨润土与不同配料的精矿粉配合生产的生球会有很大的差距。

短时间使用的膨润土质量波动频繁，造成实际生产中膨润土的配入量无法准确掌握，影响生球质量，造成入炉生球含粉多。

D、配料系统不正常，精矿仓矿槽内悬料，圆盘给料机不准确，给造球生产操作带来很大的不稳定。

E、造球盘工艺参数变动频繁。

（2）烟罩温度过低，造成入炉生球，未充分干燥就进入温度较高的预热带，导致生球爆裂粉化。

在竖炉生产中，由于生球烘干所需废气不足，导致生球未干透就入炉；或者因布料操作失误，造成湿球入炉；或者因齿辊较长时间停转后恢复动作引起塌料，造成大量生球入炉，在这种情

况下，入炉湿球遇到高温气流，往往发生爆裂产生大量碎球和粉末，使炉料之间接触面增大而造成粘结。况且粉末的增多，使炉内透气性变差，气流分布不均匀，炉料氧化不完全，同一截面上燃烧温度分布不均匀，未氧化的FeO在炉内高温条件下（1280±50℃）与SiO2形成铁橄榄石，富氏固熔体，铁酸钙，钙铁橄榄石，铁钙铝酸盐等低熔点化合物。

（3）燃烧温度控制过高。

氧化球团固结的主要方式是Fe2O3再结晶，其次是高温下产生少量约3%液相发生液相固结。在1200-1250℃，通过再结晶使球团的抗压强度达到2000N/个以上。如果球团焙烧温度过高，则可能出现以下情况：

A、矿物晶格中质点的可动性急剧增加，质点在球与球之间的界面上充分扩散，使之产生严重的固相粘结；

B、产生过多的液相，充填在颗粒之间，导致球粒之间粘结。同时，球团会发生塑性变形，进一步促进了粘结的发生；

C、温度超过1300℃时Fe2O3部份分解为Fe3O4和FeO生成熔化温度更低的固熔体。同时，在较高温度条件下，燃烧室废气含氧量减少，导致球团中的FeO氧化不完全。

由于上述三方面共同作用，在高温下，竖炉内很容易形成熔融状大块，严重时发生结炉。

（4）设备故障多，造成竖炉生产不正常，导致炉内加热制度不稳定。