关于铝土矿回转窑结球、结圈问题的答疑
问：韩工，我厂新投产铝土矿回转窑煅烧生产线一条，投产以来，频频发生回转窑结球、结圈事故，请问如何解决铝土矿回转窑结球、结圈问题？
答：铝矾土回转窑结球、结圈是原料、工艺、装备、管理等不到位导致的必然结果。众所周知，回转窑结球、结圈问题是回转窑生产过程不可避免的问题，但是频频发生结球、结圈，就需要从原料、工艺、装备、管理四个方面来详细分析，找到问题的根源所在，然后下力气、下成本改造、整改，避免类似问题继续发生。
所谓结球、结圈是因为煅烧料出现了液相，而且随着液相量的增大，煅烧料从脆性状态达到塑性状态，在滚动运转的窑体内，结团成球，粘壁结圈。
结球、结圈轻则影响产量、质量，重则造成荷载加重，损害窑墙、窑体、传动，影响气流、物料、温度制度，达到无法生产不得不停产维护保养的被动状态。
下文，从原料、工艺、装备、管理四方面来分析铝土矿回转窑结球、结圈的原因。
（1）原料。按照YB/T5057-1993铝土矿石技术条件规定，铝土矿可分为七个类型，七个品级，其中用作刚玉研磨材料的铝土矿石，要求其中包含Fe2O3<5.0%，Al2O3/SiO2≥15%，TiO2<5.0%，CaO+MgO≤1.0%。块度要求为20 ～ 300 mm，矿石中不得混入黏土、石灰岩等外来杂物。由于标准相对比较早，并不能完全适应生产和实际使用要求。而YB/T5179-2005高铝矾土熟料的理化指标分级标准，熟料可分为九个级别，其中Fe2O3<2.5%，CaO+MgO≤0.6%，K2O+Na2O≤0.6%，TiO2<4.5%。块度回转窑要求5 mm标准筛以下<8%，杂质含量<2%，同一牌号产品混入其它低牌号产品不得超过10%，产品中不得混入石灰石、白云石、黄土等其它杂质。我国铝土矿大部分是“鸡窝矿”，矿山夹杂在石灰石、白云石、铁矿、黏土矿之间，而且成分不稳定，物理化学技术指标波动较大，对于铝石分类分级、加工处理、煅烧加工都极具有挑战性。
作为回转窑煅烧原料，我认为铝土矿石应该选用理化指标相对比较稳定的矿点，技术部门或质检部门应该做好原料勘探、勘察、试验和研究，试验研究内容应该包括：原料的化学全分析，原料的干燥强度，原料的堆积密度，原料的流动休止角，原料的差热分析，不同粒度原料的煅烧温度试验、煅烧矿样的性能检测（包括显气孔率、吸水率、体积密度、真比重，XRD和SEM微观结构和晶相组成分析）。这些试验可以确定铝土矿石是否适合回转窑生产，确定回转窑生产应该采取什么样的生产工艺？什么样的技术装备？什么样的管理制度？原料流动性、粒度以及粒度级配是否满足现有回转窑倾角要求？什么样径长比，转速，可以满足在原料的堆积密度一定时的产质量？什么样的耐材，什么样的砌筑方式，才能满足煅烧温度制度？什么样干燥、预热、预分解工艺装备才能满足铝土矿石自然水和结合水的脱水反应？只有做好原料的勘探、勘察、普查、调研，做精原料的研究实验，才能选好工艺、用好装备，生产好产品，也才能杜绝事故，提质增产，精益增效。
（2）工艺。原料确定工艺，对于理化指标不稳定，管理制度不规范，技术能力比较低的企业，为了稳定生产，提高产品档次，最好采用均质铝矾土煅烧工艺技术，即通过均化工艺和适当煅烧温度制度，生产出成分稳定、结构均匀、性能稳定的产品，均化工艺包括矿物原料均化、配合料调配、原料球磨制浆、浆状原料均化陈腐、压滤脱水或干燥脱水，人工成球，球体干燥等工艺。对于土状原料、或硬度、强度不够的石状原料，也需要配入其它配合料，球磨制浆，均化陈腐、压滤脱水或干燥脱水，人工成球，球体干燥等工艺。对于铝含量不高，杂质比较多的矿石，也需要进行人工拣选、脱硅、脱钙、除铁等生产工艺。粒度也是生产稳定的一个关键点，制定原料的人工拣选、一次水洗、破碎、筛分、二次水洗、烘干、预热和预分解工艺是保证原料粒度和颗粒级配的关键。矿山开采的原料，避免不了黄土、石灰石等杂质，人工拣选和一次水洗，可以去除杂质，破碎筛分可以保证原料粒度和粒度级配，二次水洗需要洗去破碎筛分时颗粒原料中的细粉，烘干避免原料粘结成团，保证原料的流动性，预热和预分解保证矿石的脱水、铝土矿主要矿物组成是一水硬铝石，它在580 ～ 600°之间有一个脱水吸热谷，脱完水的铝土矿石在进入回转窑内就不存在继续脱水的问题了，缩短了生产周期，也避免料脱水结生料圈和铝土矿石炸窑的可能，炸窑就不能保证粒度，也不能保证生产的安全稳定。铝土矿的煅烧，实际上是完成从铝土矿到刚玉熟料转變的过程，合理的煅烧工艺可以提高α-Al2O3转化率，提高煅烧料的致密度，降低煅烧料的显气孔率和吸水率，缩短刚玉研磨材料或耐火材料的烧成周期。同时，随着国家对节能环保和市场对刚玉材料应用技术要求，选用先进的节能减排工艺技术和煅烧料深加工工艺技术，也是必不可少的。工艺无处不在，工艺研究永无止境，必须不断地研究新工艺，解决新问题，才能解决生产顽疾，突破生产技术瓶颈。
（3）装备。回转窑是一种传统的煅烧工艺技术装备，从煅烧水泥熟料到煅烧铝土矿，装备技术改革并没有完全完成，同时随着节能环保要求的逾越深入，回转窑必须赋予新的技术革命，否则只有被淘汰。工艺决定装备，同时装备技术水平也是完成工艺技术路线的基本条件。作为铝土矿煅烧工艺设备，需要针对原料研究工艺，需要针对工艺研究工艺技术装备。回转窑的倾角、长径比设计，原料的预热、预分解，熟料的冷却、加工、储存，都需要按照铝土矿石的工艺技术特点、产量和质量要求设计，都必须满足热的循环利用，环境整洁适宜来设计。拣选、一次水洗、破碎、筛分、二次水洗、烘干以及物料运输、物料计量、储存、除尘技术装备，都是为了生产的稳定和生产的改善。装备的自动化、数控化水平以及先进的检测计量手段也代表着装备制造业发展方向，铝土矿石回转窑也应该不断提高现代技术装备水平，适应市场要求。
（4）管理。加强立项、可研管理，加强设备、原料、工艺、设备、生产、物流管理，完善管理组织机构，完善管理制度，通过行之有效的管理措施解决生产中不稳定、不安全、不科学的因素，才是稳定生产，安全生产的基本条件。对于新铝土矿回转窑煅烧料生产企业，应该加强人才储备，有问题不可怕，战略上藐视它，战术上重视它，人才外进内出，引进熟练技术管理人员，将关键岗位操作人员送出去培训学习，提高作业技术水平和操作调控能力。对于原料和工艺，生产和技术部门应该加强原料验收管理、原料分级分类堆放管理，按照严格的工艺制度试验、下达生产工艺参数，执行生产计划，不允许随意更改生产计划，随意变动生产指令和生产工艺参数。技术和品管部门应该加强生产过程原料、物料、设备、熟料检测，不断反馈生产信息，加强技术、品质生产管理。生产部门应该加强生产过程管理和监控，完善必要的计量检测手段和智能化装备水平，及时有效地发现问题，解决问题，对于不稳定的物料、能源、电源，想办法稳定，对于缺乏的油料、工具、量具、用具想办法完善，完善检查、纠察制度和绩效考核制度，通过制度促使员工规范化作业水平，创意创新工作能力，实现从量到质的转变。
往往，一个被动局面不是一个因素所导致的，频繁的结球、结圈，需要从方方面面来改善、来解决、来完善。如果真的发生了结圈可采取以下措施：
a）选择适合本回转窑工艺装备条件的铝土矿石，制定原料入厂检验标准、分级分类标准和储存、运输、加工方法，并严格执行之；
b）保证原料的清洁度、粒度、球形度和粒度级配，减少形成液相物质的含量。对于硬铝石，回转窑粒度要求为10 ～ 50 ㎜；
c）生产前，技术部门需要针对不同型号级配和粒度的原料进行试验，下达工艺技术指标、指令；生产部门严格生产计划，在物料输送、气能源上必须稳定；
d）生产时，技术或品管部门必须加强质量检验和生产跟踪，生产部门要加强生产过程物料、主要设备状况记录。生产部门必须规范工作操作参数，稳定热工制度。
e）在生产中要求看火工严格执行工艺操作参数，杜绝因加料量与窑的转速不匹配的问题，也杜绝了因喂料不均匀引起的结圈问题的发生。
f）发现回转窑产生结圈应及早处理，在结圈厚度超过300 mm时，就应采取冷烧法烧圈。冷烧步骤：将燃气管退回并适当关小一、二次风，保持火焰顺畅，减少喂料量，冷燒以移动煤气枪位置和快速转窑达到降温的要求，使结网产生热应力而开裂，直到烧掉为止。若圈口有增大的趋势，就将冷烧的力度加大，增大降温幅度，每隔2 h停火30 min，约两天左右圈口会缩小到正常范围内，此方法烧圈比冷热烧圈法对窑内耐火材料伤害小，效果显著。
g）不允许采取提高煅烧温度的措施，这样会进而恶化窑炉内衬和扩大粘结面。对于因结圈内衬损坏严重，需要及时修补，同时最好在内衬刷一层高温氧化铝，防止再次结圈。
（韩复兴）
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