關于鋁土礦回轉窯結球、結圈問題的答疑

問：韓工，我廠新投產鋁土礦回轉窯煅燒生產線一條，投產以來，頻頻發生回轉窯結球、結圈事故，請問如何解決鋁土礦回轉窯結球、結圈問題？

答：鋁礬土回轉窯結球、結圈是原料、工藝、裝備、管理等不到位導致的必然結果。眾所周知，回轉窯結球、結圈問題是回轉窯生產過程不可避免的問題，但是頻頻發生結球、結圈，就需要從原料、工藝、裝備、管理四個方面來詳細分析，找到問題的根源所在，然后下力氣、下成本改造、整改，避免類似問題繼續發生。

所謂結球、結圈是因為煅燒料出現了液相，而且隨著液相量的增大，煅燒料從脆性狀態達到塑性狀態，在滾動運轉的窯體內，結團成球，粘壁結圈。

結球、結圈輕則影響產量、質量，重則造成荷載加重，損害窯墻、窯體、傳動，影響氣流、物料、溫度制度，達到無法生產不得不停產維護保養的被動狀態。

下文，從原料、工藝、裝備、管理四方面來分析鋁土礦回轉窯結球、結圈的原因。

（1）原料。按照YB/T5057-1993鋁土礦石技術條件規定，鋁土礦可分為七個類型，七個品級，其中用作剛玉研磨材料的鋁土礦石，要求其中包含Fe2O3<5.0%，Al2O3/SiO2≥15%，TiO2<5.0%，CaO+MgO≤1.0%。塊度要求為20 ～ 300 mm，礦石中不得混入黏土、石灰巖等外來雜物。由于標準相對比較早，并不能完全適應生產和實際使用要求。而YB/T5179-2005高鋁礬土熟料的理化指標分級標準，熟料可分為九個級別，其中Fe2O3<2.5%，CaO+MgO≤0.6%，K2O+Na2O≤0.6%，TiO2<4.5%。塊度回轉窯要求5 mm標準篩以下<8%，雜質含量<2%，同一牌號產品混入其它低牌號產品不得超過10%，產品中不得混入石灰石、白云石、黃土等其它雜質。我國鋁土礦大部分是“雞窩礦”，礦山夾雜在石灰石、白云石、鐵礦、黏土礦之間，而且成分不穩定，物理化學技術指標波動較大，對于鋁石分類分級、加工處理、煅燒加工都極具有挑戰性。

作為回轉窯煅燒原料，我認為鋁土礦石應該選用理化指標相對比較穩定的礦點，技術部門或質檢部門應該做好原料勘探、勘察、試驗和研究，試驗研究內容應該包括：原料的化學全分析，原料的干燥強度，原料的堆積密度，原料的流動休止角，原料的差熱分析，不同粒度原料的煅燒溫度試驗、煅燒礦樣的性能檢測（包括顯氣孔率、吸水率、體積密度、真比重，XRD和SEM微觀結構和晶相組成分析）。這些試驗可以確定鋁土礦石是否適合回轉窯生產，確定回轉窯生產應該采取什么樣的生產工藝？什么樣的技術裝備？什么樣的管理制度？原料流動性、粒度以及粒度級配是否滿足現有回轉窯傾角要求？什么樣徑長比，轉速，可以滿足在原料的堆積密度一定時的產質量？什么樣的耐材，什么樣的砌筑方式，才能滿足煅燒溫度制度？什么樣干燥、預熱、預分解工藝裝備才能滿足鋁土礦石自然水和結合水的脫水反應？只有做好原料的勘探、勘察、普查、調研，做精原料的研究實驗，才能選好工藝、用好裝備，生產好產品，也才能杜絕事故，提質增產，精益增效。

（2）工藝。原料確定工藝，對于理化指標不穩定，管理制度不規范，技術能力比較低的企業，為了穩定生產，提高產品檔次，最好采用均質鋁礬土煅燒工藝技術，即通過均化工藝和適當煅燒溫度制度，生產出成分穩定、結構均勻、性能穩定的產品，均化工藝包括礦物原料均化、配合料調配、原料球磨制漿、漿狀原料均化陳腐、壓濾脫水或干燥脫水，人工成球，球體干燥等工藝。對于土狀原料、或硬度、強度不夠的石狀原料，也需要配入其它配合料，球磨制漿，均化陳腐、壓濾脫水或干燥脫水，人工成球，球體干燥等工藝。對于鋁含量不高，雜質比較多的礦石，也需要進行人工揀選、脫硅、脫鈣、除鐵等生產工藝。粒度也是生產穩定的一個關鍵點，制定原料的人工揀選、一次水洗、破碎、篩分、二次水洗、烘干、預熱和預分解工藝是保證原料粒度和顆粒級配的關鍵。礦山開采的原料，避免不了黃土、石灰石等雜質，人工揀選和一次水洗，可以去除雜質，破碎篩分可以保證原料粒度和粒度級配，二次水洗需要洗去破碎篩分時顆粒原料中的細粉，烘干避免原料粘結成團，保證原料的流動性，預熱和預分解保證礦石的脫水、鋁土礦主要礦物組成是一水硬鋁石，它在580 ～ 600°之間有一個脫水吸熱谷，脫完水的鋁土礦石在進入回轉窯內就不存在繼續脫水的問題了，縮短了生產周期，也避免料脫水結生料圈和鋁土礦石炸窯的可能，炸窯就不能保證粒度，也不能保證生產的安全穩定。鋁土礦的煅燒，實際上是完成從鋁土礦到剛玉熟料轉變的過程，合理的煅燒工藝可以提高α-Al2O3轉化率，提高煅燒料的致密度，降低煅燒料的顯氣孔率和吸水率，縮短剛玉研磨材料或耐火材料的燒成周期。同時，隨著國家對節能環保和市場對剛玉材料應用技術要求，選用先進的節能減排工藝技術和煅燒料深加工工藝技術，也是必不可少的。工藝無處不在，工藝研究永無止境，必須不斷地研究新工藝，解決新問題，才能解決生產頑疾，突破生產技術瓶頸。

（3）裝備。回轉窯是一種傳統的煅燒工藝技術裝備，從煅燒水泥熟料到煅燒鋁土礦，裝備技術改革并沒有完全完成，同時隨著節能環保要求的逾越深入，回轉窯必須賦予新的技術革命，否則只有被淘汰。工藝決定裝備，同時裝備技術水平也是完成工藝技術路線的基本條件。作為鋁土礦煅燒工藝設備，需要針對原料研究工藝，需要針對工藝研究工藝技術裝備。回轉窯的傾角、長徑比設計，原料的預熱、預分解，熟料的冷卻、加工、儲存，都需要按照鋁土礦石的工藝技術特點、產量和質量要求設計，都必須滿足熱的循環利用，環境整潔適宜來設計。揀選、一次水洗、破碎、篩分、二次水洗、烘干以及物料運輸、物料計量、儲存、除塵技術裝備，都是為了生產的穩定和生產的改善。裝備的自動化、數控化水平以及先進的檢測計量手段也代表著裝備制造業發展方向，鋁土礦石回轉窯也應該不斷提高現代技術裝備水平，適應市場要求。

（4）管理。加強立項、可研管理，加強設備、原料、工藝、設備、生產、物流管理，完善管理組織機構，完善管理制度，通過行之有效的管理措施解決生產中不穩定、不安全、不科學的因素，才是穩定生產，安全生產的基本條件。對于新鋁土礦回轉窯煅燒料生產企業，應該加強人才儲備，有問題不可怕，戰略上藐視它，戰術上重視它，人才外進內出，引進熟練技術管理人員，將關鍵崗位操作人員送出去培訓學習，提高作業技術水平和操作調控能力。對于原料和工藝，生產和技術部門應該加強原料驗收管理、原料分級分類堆放管理，按照嚴格的工藝制度試驗、下達生產工藝參數，執行生產計劃，不允許隨意更改生產計劃，隨意變動生產指令和生產工藝參數。技術和品管部門應該加強生產過程原料、物料、設備、熟料檢測，不斷反饋生產信息，加強技術、品質生產管理。生產部門應該加強生產過程管理和監控，完善必要的計量檢測手段和智能化裝備水平，及時有效地發現問題，解決問題，對于不穩定的物料、能源、電源，想辦法穩定，對于缺乏的油料、工具、量具、用具想辦法完善，完善檢查、糾察制度和績效考核制度，通過制度促使員工規范化作業水平，創意創新工作能力，實現從量到質的轉變。

往往，一個被動局面不是一個因素所導致的，頻繁的結球、結圈，需要從方方面面來改善、來解決、來完善。如果真的發生了結圈可采取以下措施：

a）選擇適合本回轉窯工藝裝備條件的鋁土礦石，制定原料入廠檢驗標準、分級分類標準和儲存、運輸、加工方法，并嚴格執行之；

b）保證原料的清潔度、粒度、球形度和粒度級配，減少形成液相物質的含量。對于硬鋁石，回轉窯粒度要求為10 ～ 50 ㎜；

c）生產前，技術部門需要針對不同型號級配和粒度的原料進行試驗，下達工藝技術指標、指令；生產部門嚴格生產計劃，在物料輸送、氣能源上必須穩定；

d）生產時，技術或品管部門必須加強質量檢驗和生產跟蹤，生產部門要加強生產過程物料、主要設備狀況記錄。生產部門必須規范工作操作參數，穩定熱工制度。

e）在生產中要求看火工嚴格執行工藝操作參數，杜絕因加料量與窯的轉速不匹配的問題，也杜絕了因喂料不均勻引起的結圈問題的發生。

f）發現回轉窯產生結圈應及早處理，在結圈厚度超過300 mm時，就應采取冷燒法燒圈。冷燒步驟：將燃氣管退回并適當關小一、二次風，保持火焰順暢，減少喂料量，冷燒以移動煤氣槍位置和快速轉窯達到降溫的要求，使結網產生熱應力而開裂，直到燒掉為止。若圈口有增大的趨勢，就將冷燒的力度加大，增大降溫幅度，每隔2 h停火30 min，約兩天左右圈口會縮小到正常范圍內，此方法燒圈比冷熱燒圈法對窯內耐火材料傷害小，效果顯著。

g）不允許采取提高煅燒溫度的措施，這樣會進而惡化窯爐內襯和擴大粘結面。對于因結圈內襯損壞嚴重，需要及時修補，同時最好在內襯刷一層高溫氧化鋁，防止再次結圈。

（韓復興）

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