一种铁矿石直接还原回转窑结圈高温清理方法技术

本发明专利技术公开了一种铁矿石直接还原回转窑结圈高温清理方法，通过在传统铁矿石回转窑出料端的窑头罩上设置粒煤喷枪、空气喷入口、煤气喷入口，在回转窑的窑背上沿长度方向设置5

【技术实现步骤摘要】
一种铁矿石直接还原回转窑结圈高温清理方法


[0001]本专利技术属于回转窑结圈清理领域，具体涉及一种铁矿石直接还原回转窑结圈高温清理方法。

技术介绍

[0002]回转窑作为铁矿石直接还原的主导工艺，其设备组成主要有：回转窑窑体和耐火材料、出料端窑头烧嘴、焙烧物料出口、入料端铁矿石给料装置、烟气排出口。其中铁矿石给料装置由铁矿石给料斗和螺旋给料器组成，回转窑窑体由筒体和耐火材料组成，窑体内装有焙烧物料，图1为传统铁矿石直接还原回转窑的结构图。铁矿石回转窑直接还原工艺具有大型化、连续化、封闭式的特点，且对原料适应性强、产品质量稳定，但其普遍存在着回转窑的结圈问题，影响回转窑的连续生产。
[0003]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窑尾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
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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。
[0004]当铁矿石在回转窑内进行氧化焙烧时，窑体的供热负荷全部从出料端的窑头烧嘴供入，生产中为延长窑内高温段的长度，窑头烧嘴的燃料燃烧采用较长的火焰，容易在烧嘴火焰的根部区域出现一个低温区域，在距离出料端10
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15m的火焰前端出现高温区域，铁矿石氧化焙烧过程中在高温区域容易产生液相，液相在往出料端方向移动并通过低温区域时，液相产生冷凝就会粘附在窑壁上而出现结圈现象。由于氧化焙烧过程中物料内部属于氧化性气氛，物料的熔点较高，产生液相的温度也较高，物料在温度950
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1000℃范围内焙烧时液相比例较低，窑内结圈厚度达到500mm左右需要较长的时间。但在还原性气氛回转窑内，铁矿石采用煤基进行还原时，从料层内部会逸出大量CO含量为85
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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
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1200℃时，铁矿石内部容易产生液相而粘附在窑壁上，图2为现有铁矿石直接还原回转窑的窑内结圈示意图。因此，在铁矿石直接还原过程中，与氧化性气氛的铁矿石回转窑相比，铁矿石还原性气氛回转窑更容易在窑内产生结圈。
[0005]回转窑结圈物黏附于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。
[0006]铁矿石直接还原回转窑焙烧温度对结圈物固结强度的影响如图3所示，结圈物固结强度随温度的升高几乎呈几何级数上升。回转窑生产中内窑内一旦出现结圈，就必须及时处理，而且结圈物变厚之后再经窑内高温固结，处理难度更大。
[0007]铁矿石直接还原回转窑结圈物的处理方法有以下几种：1）急冷法。在形成的结圈物上吹入冷风或者水蒸气，结圈物遇冷后会收缩，不同部分结圈物的收缩程度不一样，不均匀的收缩使部分结圈物自动脱落，其存在的问题是对窑体耐火材料的使用寿命影响较大。2）烧圈法。调整回转窑内烧嘴的位置或增加喷吹燃料的用量，使火焰能反复煅烧结圈带，使粘附的结圈物熔化而脱落，其存在的问题是对回转窑的结圈处理很不彻底。3）机械清圈法。采用机械清理结圈物主要有两种：安装刮圈机或用枪射击回转窑内的结圈物，前一种机械方法是在窑头部位安装硬度很高的刮刀并将刮刀的机架安装固定于车轮上，工作时开启电源，使刮刀随车轮的转动进入到窑内进行除圈。这种方法的优点在于不需要停窑可进行结圈物处理，但是要求刮刀材质有非常高的强度和韧性，并且刮圈机和机架会占用窑内很大的空间；后一种机械方法是用枪对结圈物进行扫射，这种方法的不足之处在于清理结圈物时需要停窑，4）人工打圈法。这种方法需回转窑停窑并冷却到常温后，人工进入到回转窑内通过敲砸结圈物，使之脱落后进行清理，这种处理方法需回转窑停产较长时间，且人工清理结圈物的劳动强度很大，并且很容易损伤窑壁耐火材料，只有在其他方法无法清理的情况下才采用此种方法。

技术实现思路

[0008]本专利技术提供了一种铁矿石直接还原回转窑结圈高温清理方法，目的在于解决目前回转窑结圈难以有效清理的问题。
[0009]为此，本专利技术采用如下技术方案：一种铁矿石直接还原回转窑结圈高温清理方法，所述回转窑的窑背上间隔设有多组窑背风机，窑背风机的出风口伸入至回转窑内，且出风口朝向回转窑窑尾；回转窑的窑头罩上连接有粒煤喷枪和窑头加热烧嘴，粒煤喷枪和窑头加热烧嘴的头端伸入至回转窑内；窑头罩上还设有贯穿窑头罩的空气喷入口和煤气喷入口；所述清理方法包括以下步骤：1）发现回转窑结圈严重需要清理时，首先停止从回转窑尾端上料，然后提高回转窑转速将窑内物料快速排出；2）物料排出后，通过空气喷入口和煤气喷入口分别向回转窑内喷入空气和煤气，空气和煤气在窑内流动过程中混合并燃烧，提高回转窑窑壁上结圈物料的温度；空气压力范围6～60KPa，煤气压力范围6～60KPa，窑气和煤气压力调节范围较大，可使火焰长度在窑
内较长范围内进行调整，煤气采用热值7500KJ/Nm3以上的高热值煤气，可使窑内空间温度升高到1300℃左右，加热时间可根据结圈厚度进行调整，当结圈厚度为200mm左右时，一般需要加热8
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12h；3）打开窑头罩上的粒煤喷枪，将粒煤喷吹到窑内的结圈区域，粒煤与窑内的高温烟气接触后温度迅速升高并释放挥发分；开启粒煤落入区域上方的窑背风机，窑背风机鼓入的空气使粒煤迅速燃烧，窑内温度快速升高，将结圈物料的温度提高至1100℃以上；使结圈物料软熔后从回转窑的窑壁上脱落，软熔的结圈物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铁矿石直接还原回转窑结圈高温清理方法，其特征在于，所述回转窑的窑背上间隔设有多组窑背风机，窑背风机的出风口伸入至回转窑内，且出风口朝向回转窑窑尾；回转窑的窑头罩上连接有粒煤喷枪和窑头加热烧嘴，粒煤喷枪和窑头加热烧嘴的头端伸入至回转窑内；窑头罩上还设有贯穿窑头罩的空气喷入口和煤气喷入口；所述清理方法包括以下步骤：1）物料排尽：回转窑结圈严重需要清理时，首先停止从回转窑尾端上料，然后提高回转窑转速将窑内物料快速排出；2）结圈预热：物料排出后，通过空气喷入口和煤气喷入口分别向回转窑内喷入空气和煤气，空气和煤气在窑内流动过程中混合并燃烧；3）结圈软熔：打开窑头罩上的粒煤喷枪，将粒煤喷吹到窑内的结圈区域，粒煤与窑内的高温烟气接触后温度迅速升高并释放挥发分；开启粒煤落入区域上方的窑背风机，窑背风机鼓入的空气使粒煤迅速燃烧，窑内温度快速升高，将结圈物料的温度提高至1100℃以上；使结圈物料软熔后从回转窑的窑壁上...

【专利技术属性】
技术研发人员：权芳民，王明华，雷鹏飞，张志刚，卢红山，吴振中，胡建国，蔡斌，张红军，王建平，寇明月，余煌鸣，张小兵，郑小龙，
申请(专利权)人：酒泉钢铁集团有限责任公司，
类型：发明
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