[发明专利]一种回转窑结圈在线清理方法

说明书

本发明提供了一种回转窑结圈在线清理方法，通过在传统铁矿石直接还原回转窑出料端窑头罩上设置长行程窑头加热烧嘴，在入料端的窑尾罩上设置铁矿石与残炭的给料斗，在回转窑正常生产过程中需要进行结圈清理时，停止从入料端加入铁矿石及从出料端粒煤的喷入，同时将残炭从给料斗加入到回转窑内，使残炭燃烧放出热量，将窑体中段结圈物加热到软熔温度进行清除；采用长行程窑头加热烧嘴，将窑体前段结圈物加热到软熔温度进行清除，实现回转窑在不排空窑内物料情况下，达到全窑结圈物在线清理的目的，缩短了结圈物清理时间。

技术领域

本发明属于冶金和矿物工程技术领域，涉及一种回转窑结圈在线清理方法。

背景技术

目前，铁矿石回转窑直接还原工艺为：铁矿石与还原煤经配料和混合后从入料端回转窑铁矿石给料斗加入到窑内，铁矿石在回转窑内旋转过程中不断从入料端往出料端方向流动，铁矿石在流动过程中与逆流而来的高温烟气进行热交换并使其温度升高，铁矿石加热的主要热源是从窑头烧嘴供入的煤气经与空气充分混合后燃烧产生的，煤气在窑内燃烧放出热量的同时会产生一个温度较高的局部高温区。铁矿石在窑内加热升温过程中首先进行干燥、脱除结晶水，并随温度的升高菱铁矿进行分解，当铁矿石温度达到950-1000℃时进入到回转窑的高温焙烧区，还原煤对铁矿石进行直接还原，当铁矿石达到回转窑出料端时，可得到还原率较高的金属化物料，图1为传统铁矿石直接还原回转窑的结构图。

当铁矿石在回转窑内采用煤基进行还原时，从料层内部会逸出大量CO含量为85-90%的冶金煤气，冶金煤气在窑内高温空间与窑背风机鼓入的常温空气混合后燃烧并放出热量，向回转窑内的铁矿石进行供热。由于铁矿石在回转窑的中段和前段较长区域内都进行还原反应，还原反应产出的冶金煤气在窑内与助燃空气在一边混合过程中一边进行燃烧，燃烧放出的热量可满足铁矿石回转窑还原的需要。同时在铁矿石还原过程中，当把Fe₂O₃或Fe₃O₄还原成FeO时，FeO容易与矿石中Si0₂在高温下形成低熔点的铁橄榄石2FeO •SiO₂，当铁矿石在直接还原回转窑内高温区域温度控制在950-1200℃时，铁矿石内部容易产生液相而粘附在窑壁上。

回转窑结圈物粘附在窑内耐火材料上形成一种难处置的环状物，在结圈形成初期，对回转窑的生产影响较小，但随着结圈厚度的逐渐增加，结圈会使窑内横截面积缩小，窑内的烟气、物料在流动过程中受阻程度增加，入料端至结圈部位因辐射传热程度的降低而温度下降，影响物料的焙烧效果，生产操作中为提高窑尾温度又不得不加大供热量，必然会导致回转窑能源的浪费。同时，窑壁结圈后窑内物料停留时间延长且难以排出，物料填充率增加会使设备负荷增大、产能降低。当窑内结圈物料厚度较厚时，窑内热工状况恶化，回转窑的产量和质量下降，要维持正常生产就必须对结圈物进行处理。回转窑频繁地停机除圈，还会造成窑内耐火材料表面形成的固溶体层也会伴随结圈脱落而使耐火材料不断变薄，其抗磨性和耐热性下降，使其更易结圈和损坏而进入恶性循环。

铁矿石直接还原回转窑产生结圈后，当采用机械清圈、人工打圈方法时，都需要在停窑后进行清理，停产时间长、人工消耗大、清理费用高，对生产影响较大；当采用高温下急冷方法清理结圈时，虽然对生产的影响较小，但结圈物料在急冷过程中对窑体的耐火材料损伤较大，同时窑内结圈物料的清理不彻底，清圈质量较差；但当采用高温烧圈方法清理结圈时，需要将结圈物料加热到较高的温度，结圈物料在高温达到软化点后就会变形脱落，达到结圈物料高温烧圈的目的，这种方法虽然对回转窑生产影响较小，但适宜于回转窑结圈较薄的情况，当结圈厚度较厚时，采用这种方法清理很不彻底、清理时间也较长，同时对窑内火焰或高温烟气不能到达的低温区域，其烧圈的温度不能达到物料的软熔温度，就不能对窑内结圈部位进行清理。