回轉(zhuǎn)窯在北方稀土礦焙燒中的使用和維護

吳世龍WU Shi-long

（甘肅稀土新材料股份有限公司，白銀 730922）

0 引言

甘肅稀土新材料股份有限公司始建于1969 年，代號“903”廠。原隸屬于中國有色金屬工業(yè)總公司，2000 年5月下放為甘肅省國資委監(jiān)管的省屬國有企業(yè)。2018 年5月，公司完成了與北方稀土的整合重組，現(xiàn)為北方稀土的控股子公司，是一家集稀土加工分離、稀土金屬等應(yīng)用材料板塊齊全的國有企業(yè)。通過多年來不斷摸索、調(diào)整，形成了一套較完整的回轉(zhuǎn)窯使用和維護方法，在生產(chǎn)實踐中取得了良好的經(jīng)濟效益。現(xiàn)結(jié)合回轉(zhuǎn)窯在運行過程中出現(xiàn)的問題，談?wù)剬剞D(zhuǎn)窯的使用與維護經(jīng)驗，與同行共享。

Q——周長評價特征量，表示參評車站雷達圖面積與等同于該雷達圖周長的圓面積的比值，反映各評價指標的均衡性，其數(shù)值越大均衡性越好，反之則較差。

1 工作原理

回轉(zhuǎn)窯的筒體由合金鋼板卷制而成，筒內(nèi)鑲砌耐火磚及石墨磚（防腐內(nèi)襯），以低速回轉(zhuǎn)，物料與熱煙氣一般為逆流換熱，物料從窯的高端（窯尾）加入，由于窯體傾斜安裝，在回轉(zhuǎn)時（在帶輪的支承裝置附近窯體上用切向彈簧鋼固定一個大齒輪，其下有一個小齒輪與其嚙合）窯內(nèi)物料沿周向移動，燃燒器（天然氣噴嘴）從窯頭燃燒罩噴入燃料并燃燒，焙燒煙氣由高端排出經(jīng)過尾氣處理系統(tǒng)處理后達標排空。物料在移動過程中得到加熱，經(jīng)過物理、化學(xué)反應(yīng)，形成稀土焙燒礦由低端排出。

應(yīng)先根據(jù)路網(wǎng)規(guī)劃、互通立交現(xiàn)狀確定計算匝道數(shù)量需求，從而根據(jù)已有匝道數(shù)量反推所需新增匝道數(shù)量，然后根據(jù)現(xiàn)狀匝道的平縱關(guān)系，對可駛出匝道和可駛?cè)朐训馈⒁约皩?yīng)的駛出分流點，駛?cè)牒狭鼽c進行編號，然后對轉(zhuǎn)向匝道形式進行篩分選擇，對平縱線型進行優(yōu)化，最后根據(jù)上述梳理建設(shè)條件進行方案比選，確認最終推薦方案。

2 結(jié)構(gòu)特點

窯體采用碳素鋼20mm（GB7B-86）、Q235 鋼、普通低合金鋼（16Mn）等卷制，采用自動焊焊接，窯體壁厚，一般窯體厚度δ=22-28mm，燒成帶為δ=32-40mm，滾帶下襯板厚δ=25-32mm，一般窯體根據(jù)實際使用工況由筒體Ⅰ、筒體Ⅱ、筒體Ⅲ組成，從而使窯體的設(shè)計更為合理，既保證了截面的剛性又改善了支承裝置的受力狀態(tài)。輪帶與窯體的墊板間的間隙由熱膨脹量決定，其間隙控制在2mm 以內(nèi)，保證輪帶與筒體之間穩(wěn)固可靠，同時減少窯體徑向變形，增加窯體剛性；對滾帶兩側(cè)擋塊，其使用材料硬度應(yīng)低于滾帶材料硬度，當(dāng)其與滾帶間隙≥5-10mm 時應(yīng)組織進行更換處理。

采用當(dāng)輪裝置承受下滑力，該裝置可推動窯體向上移動。支承點間跨度的正確分配，使各檔軸承裝置的設(shè)計更加合理，每個軸承均設(shè)有測溫裝置。

①回轉(zhuǎn)窯軸向異常竄動。由于回轉(zhuǎn)窯是以筒體中心線與水平線呈1.5%-3%的斜度安裝在托輪上。在實際運轉(zhuǎn)中。回轉(zhuǎn)窯筒體在限定的運動區(qū)間內(nèi)（中滾帶兩側(cè)擋輪進行限位的區(qū)間內(nèi)）按照一定規(guī)律上、下竄動，并保持相對穩(wěn)定，這種上下竄動是正常的。窯體正常竄動，可以有效地防止輪帶與托輪的局部磨損。但是，如果由于窯體受力不均，回轉(zhuǎn)窯不規(guī)律上下竄動，單方向上長期運行，會導(dǎo)致一系列故障，具體如下：1）給輪帶與托輪表面造成嚴重磨損，甚至托輪表面形成拉絲、掉渣等情況；2）容易導(dǎo)致托輪長時間單側(cè)受力不均導(dǎo)致軸承損壞、擋輪長時間受力，表面磨損出現(xiàn)臺階，軸承損壞導(dǎo)致抱死等情況；3）如發(fā)現(xiàn)不及時會導(dǎo)致?lián)踺喥茡p脫落，造成齒圈、滾帶脫軌設(shè)備事故；4）拖動電機電流增大，甚至燒毀，等機械事故的發(fā)生；5）更有甚者導(dǎo)致回轉(zhuǎn)窯窯體變形、內(nèi)襯松動，造成嚴重的經(jīng)濟損失。

3 常見問題

3.1 回轉(zhuǎn)窯結(jié)窯

3.1.1影響因素

①原料影響。公司常用稀土精礦粒度較大，一般在120 目左右，比表面積較小，造成球表面光潔度差，表面含粉較多，通過與濃硫酸混合后進入回轉(zhuǎn)窯，形成粉末較多，易于附著在內(nèi)襯磚表層，大量粘附燒結(jié)，形成結(jié)窯。由于工藝控制或混礦配酸崗位操作原因，導(dǎo)致濃硫酸配比過大，導(dǎo)致通過控火來控制物料，讓物料粉末增多，大量粘附燒結(jié)附著在內(nèi)襯磚表層，造成結(jié)窯。

②天然氣燃燒系統(tǒng)操作不合理。物料在與濃硫酸混合后，經(jīng)過混合段（低溫區(qū)）、反應(yīng)段（中溫區(qū)）、進入高溫區(qū)，由于火力不夠，人為強增火力，烘干后水分波動較大，燒結(jié)粘于防腐層形結(jié)窯。

3.1.2改進措施

4.2.1回轉(zhuǎn)窯燃燒罩

設(shè)定感官特殊性：很好為100分，好為80分，一般為60分，較差為40分，差為20分，可建立感官特殊性數(shù)集V=(100 80 60 40 20)，則酒樣的模糊綜合評判為T=V×V。

在每種主要系統(tǒng)疾病的護理理論教學(xué)后安排有2次的課間見習(xí)活動.在第一次見習(xí)活動中,帶教教師選取與學(xué)習(xí)內(nèi)容有關(guān)的典型病例，在教師的指導(dǎo)下由學(xué)生進行問診、體格檢查,獲取主客觀資料;學(xué)生回校后進一步查閱資料,并進行小組討論,分析病例，提出護理問題，制定護理措施.在第二次見習(xí)時組織討論，由一名學(xué)生匯報，其他同學(xué)進行補充，帶教教師根據(jù)學(xué)生的匯報進行總結(jié)，最后每位學(xué)生撰寫一份護理病歷.

3.2 回轉(zhuǎn)窯運行不平穩(wěn)

3.2.1回轉(zhuǎn)窯軸向異常竄動及調(diào)整

傳動系統(tǒng)采用較為穩(wěn)定可靠的交流調(diào)速電動機驅(qū)動二級硬齒面圓柱齒輪減速器，再帶動與窯一體的開式齒輪副實現(xiàn)窯體轉(zhuǎn)動，驅(qū)動方式采用變頻啟動，電機與減速機采用撓性柱銷聯(lián)軸器聯(lián)接，較小沖擊力，保證使用壽命，減速機與回轉(zhuǎn)窯配套小齒輪組之間采用十字滑塊聯(lián)軸器，保證回轉(zhuǎn)窯運行穩(wěn)定性。在減速機側(cè)設(shè)置突發(fā)情況應(yīng)急設(shè)施，防止突發(fā)性停電等導(dǎo)致的停窯盤車，防止緊急降溫導(dǎo)致回轉(zhuǎn)窯窯體變形并便于檢修[1]。

②處理措施。1）改變輪帶與托輪表面摩察系數(shù)。當(dāng)筒體上竄超限時，可在托輪表面涂抹粘度較小的油，以減小輪帶與托輪之間的摩擦系數(shù)；當(dāng)筒體下竄超限時，可在托輪表面涂抹粘度大的油，增加輪帶與托輪之間的摩擦系數(shù)。在托輪表面撒精礦或氧化鎂，雖然可以增加摩擦系數(shù)，控制窯體下竄，但因撒精礦或氧化鎂加劇了輪帶與托輪表面的磨損，故不可取。（抹油可以在一定程度上減少托輪、擋輪表面的磨損，但不能過多進行涂抹，這樣會造成回轉(zhuǎn)窯急速下竄或無法進行托輪中心線歪斜傾角的調(diào)整）2）當(dāng)用方法1）調(diào)整無效時，可采用托輪中心線歪斜傾角的調(diào)整方法，加以調(diào)整。根據(jù)窯的轉(zhuǎn)動方向，適當(dāng)調(diào)大一對托輪或兩對托輪的歪斜角，可以使窯體上行。反之，適當(dāng)調(diào)小一對或兩對托輪的歪斜角，可以使窯體在自重作用下緩慢下行[2]。3）調(diào)整托輪時應(yīng)注意以下幾點：a）調(diào)整前應(yīng)先仔細觀察回轉(zhuǎn)窯托輪磨損情況，及托輪的調(diào)整情況，看是否存在雙“八”字形（前、中、后三組托輪），針對窯體托輪底座前期安裝時基準進行測量對照，并采用水準儀對托輪基座進行測量校對，觀察托輪與輪帶的接觸面情況，是否存在點接觸等。b）如托輪基準面存在偏斜、托輪磨損嚴重，需要先對托輪進行更換找平后再進行調(diào)整，托輪磨損嚴重，回轉(zhuǎn)窯中心線下移，新托輪安裝受限，需先對將窯體借助千斤頂?shù)裙ぞ唔斊鸷蟛僮鳎⒁猓菏芰c接觸面要大，支點一般選取在滾帶襯板一側(cè)，建議更換托輪時，要成對進行更換，如三組均進行更換時，三組托輪中心線與窯體中心線保持平行，具體位置結(jié)合滾帶磨損情況、窯體傾斜度、窯體與燃燒密封裝置間隙綜合考慮后確定，安裝調(diào)整完成，滾帶與托輪接觸為線接觸，回轉(zhuǎn)窯規(guī)律運動僅需對前托輪根據(jù)窯體轉(zhuǎn)向進行微調(diào)即可滿足使用要求。c）日常調(diào)整托輪時，根據(jù)窯體符合情況，結(jié)合托輪磨損受力情況，應(yīng)先調(diào)負荷大的，后調(diào)負荷小的。d）一般情況窯體中托輪不宜經(jīng)常調(diào)整，托輪調(diào)整時應(yīng)將對應(yīng)的兩組托輪地腳固定螺栓均松開，進行調(diào)整，過程中使用鐵錘對每個調(diào)整端進行敲擊，讓窯體根據(jù)自身情況進行自調(diào)整，防止局部應(yīng)力集中，對設(shè)備造成損壞。e）調(diào)整托輪時若進入量≥10mm 以上時應(yīng)將窯體頂起，如強行頂窯則易造成托輪斷軸、頂絲歪斜，必須引起足夠的重視。f）調(diào)整時應(yīng)盡量避免單側(cè)托輪軸瓦受力，防止瓦磨偏或瓦臺磨損。g）一次調(diào)整的量不宜過大，一般為1-2mm；也不要只在一組托輪上調(diào)整。h）要根據(jù)筒體轉(zhuǎn)動方向和竄動方向來確定托輪調(diào)斜的方向。筒體下竄時，上推力小的托輪先調(diào)；筒體上竄時，上推力大的托輪先調(diào)。如有錯誤歪斜的托輪，應(yīng)首先予以糾正。i）當(dāng)托輪磨出錐形或凸凹不平時應(yīng)及時更換。如無條件撤換可在托輪座上安裝車床刀架，借助托輪的轉(zhuǎn)動將其外徑削平；一般托輪托輥表面淬硬層在10-20mm，淬硬層磨損后的托輪組嚴禁修復(fù)使用。j）托輪、擋輪軸承座保證潤滑良好，定期進行潤滑維護保養(yǎng)，一般每季度添加一次，輪帶與托輪的表面潤滑根據(jù)其潤滑情況，不定時進行潤滑處理。k）保持良好的潤滑外，當(dāng)托輪淬硬層磨損超過其厚度的2/3，出現(xiàn)臺階等情況時就應(yīng)更換，以免造成托輪軸線傾斜及窯體竄動。

針對回轉(zhuǎn)窯內(nèi)襯使用情況，定期停窯檢查，并做好技術(shù)檔案，制定年度檢修計劃，定期進行維修，保證正常運行。

回轉(zhuǎn)窯徑向跳動發(fā)生在回轉(zhuǎn)窯窯體變形、傳動系統(tǒng)嚙合不良等情況下，由于回轉(zhuǎn)窯長期停車，在開車過程中要嚴格按照相關(guān)主管部門下發(fā)的回轉(zhuǎn)窯升溫曲線圖（圖1）進行緩慢升溫，否則會造成窯體變形，形成徑向跳動。回轉(zhuǎn)窯開車和停車過程的溫度控制須嚴格按照焙燒窯升溫和降溫程序進行操作。

圖1 不同工況回轉(zhuǎn)窯升溫曲線圖

①在回轉(zhuǎn)窯正常運行過程中，出現(xiàn)突然停電等事故，由于回轉(zhuǎn)窯溫度較高，自重及物料重量大，如果不進行及時的盤車處理，會導(dǎo)致回轉(zhuǎn)窯窯體變形，甚至危及內(nèi)襯層，形成徑向跳動。②由于軸向竄動未及時進行調(diào)整，回轉(zhuǎn)窯長期一端運行，導(dǎo)致托輪、滾帶局部磨損導(dǎo)致或在進行更換托輪時，未按要求進行調(diào)整處理或僅更換單側(cè)托輪，長期運行容易導(dǎo)致托輪磨損情況不一等情況，也會造成窯體變形。③回轉(zhuǎn)窯滾帶襯板間隙過大未進行及時維修更換，長期運行，會導(dǎo)致回轉(zhuǎn)窯徑向跳動增加。④回轉(zhuǎn)窯地基下沉等異常情況，導(dǎo)致回轉(zhuǎn)窯中心線與托輪中心線不平行，長時間帶病運行，導(dǎo)致回轉(zhuǎn)窯窯體變形等均會形成徑向跳動。

4 回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)生徑向異常跳動的處理措施

1.投入指標。（1）勞動投入。采用2000—2015年各工業(yè)行業(yè)全部從業(yè)人員的年末人數(shù)（單位：萬人）進行衡量，具體數(shù)據(jù)來源于歷年《中國工業(yè)統(tǒng)計年鑒》和《中國勞動統(tǒng)計年鑒》。（2）能源投入。選取以用標準煤法折算后的能源消費量（單位：萬噸標準煤）作為代理指標，其數(shù)據(jù)來源于2001—2016年《中國能源統(tǒng)計年鑒》。

4.1 回轉(zhuǎn)窯內(nèi)襯維護與維修

原回轉(zhuǎn)窯無內(nèi)襯，雖然外包保溫材料，但是窯體熱損失嚴重，由于物料采用濃硫酸高溫強化焙燒，濃硫酸在反應(yīng)過程中稀釋，對窯筒體腐蝕嚴重。

從上世紀90 年代，現(xiàn)一系統(tǒng)2 臺Ф2.2m×29m 回轉(zhuǎn)窯使用開始，引入內(nèi)襯回轉(zhuǎn)窯，內(nèi)襯主要由石墨磚與耐火磚構(gòu)成，兩者耐高溫性能俱佳，但耐腐蝕性能石墨磚優(yōu)于耐火磚，而耐磨性能耐火磚優(yōu)于石墨磚。耐火磚的理化性能對溫度變化較為敏感，有劇烈的溫度波動時，高溫?zé)嵴饡r會使耐火磚產(chǎn)生開裂、失性等現(xiàn)象。特別是頻繁開停窯，溫度波動更加劇烈，產(chǎn)生熱震應(yīng)力會大大縮短耐火磚的使用壽命。

采取計劃檢修，做好回轉(zhuǎn)窯技術(shù)檔案的記錄，針對上次檢修時間及內(nèi)容，組織進行；每次停產(chǎn)要組織進窯查看內(nèi)襯情況，如果耐火磚磨損大于100mm，則要組織進行更換；石墨磚有無松動、掉磚現(xiàn)象，對局部出現(xiàn)石墨磚被浸透，出現(xiàn)凹坑深度大于100mm，要進行挖補。看圓周方向有無環(huán)縫，縫隙寬度是否均勻，環(huán)縫是否規(guī)則，對環(huán)縫均勻的，寬度較寬，深度較深或深及窯筒體的，要進行鑲?cè)褂媚z泥進行澆灌，對窯體鋼板有破漏的，要進行補焊后進行鑲?cè)麧补嗵幚恚粚Νh(huán)縫不均勻，不規(guī)則有局部掉磚的，證明窯體扭勁嚴重，窯體嚴重變形，需要矯正窯體后拆除內(nèi)襯重新進行砌筑。

經(jīng)過長期實踐總結(jié)，將原筒體Ⅰ不銹鋼筒體進行更換，將筒體Ⅰ、Ⅱ制作為一整體，筒體內(nèi)部焊接毛爪，澆筑搗鼓料，其費用僅4 萬元左右，使用壽命近2-3 年。隨著天然氣焙燒系統(tǒng)的使用，反應(yīng)段前移，于是耐火磚砌筑段減少，目前約10m 左右，石墨磚約17-18m。

回轉(zhuǎn)窯石墨磚及耐火磚均采用楔形磚，采用圓周方向錯縫砌筑，徑向合縫技術(shù)，采用環(huán)氧呋喃膠泥砌筑。

回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)生徑向異常跳動說明回轉(zhuǎn)窯窯體出現(xiàn)變形，結(jié)合實際運行情況，可通過窯筒體對接、滾帶襯板更換、托輪成組更換進行處理。

剛開始，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)襯砌筑方式為：窯頭短管為高溫區(qū)，采用不銹鋼制作短管，一臺費用近60 萬元，由于長時間開停窯，及物料腐蝕，使用壽命＜1a，短管向后約17m 砌筑耐火磚，其余砌筑石墨磚[3]。

Bruegel：歐盟發(fā)布2021—2027年預(yù)算提案。5月9日,布魯蓋爾研究所發(fā)文稱，歐委會2日發(fā)布總額為1.23萬億歐元的歐盟2021—2027年預(yù)算提案，顯示預(yù)算支出重點將由農(nóng)業(yè)等傳統(tǒng)重點轉(zhuǎn)移至邊境保護、移民、軍事合作和數(shù)字技術(shù)升級等領(lǐng)域。然而，因面臨英國脫歐、資金不足等不利因素，歐盟必須提高預(yù)算并規(guī)劃新的支出分配方案。

3.2.2回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)生徑向異常跳動的原因

4.2 回轉(zhuǎn)窯窯頭窯尾密封的正確使用

改進措施主要是穩(wěn)定焙燒后水分、穩(wěn)定礦酸比以及強化天然氣焙燒操作，合理調(diào)整回轉(zhuǎn)窯溫度分布及梯度，保證窯體轉(zhuǎn)速相對穩(wěn)定，嚴禁低轉(zhuǎn)速運行。

回轉(zhuǎn)窯燃燒裝置，經(jīng)歷了燃燒室、燃燒罩兩個階段，當(dāng)前使用燃燒罩是公司自我設(shè)計的迷宮型密封燃燒罩，主要由混合室、配風(fēng)腔、折流板、下料斗及密封環(huán)構(gòu)成，能夠很好地引入自然風(fēng)進入混合室，充分燃燒。

由于燃燒罩要求耐高溫、腐蝕及磨損，在混合室內(nèi)焊補毛爪澆筑搗骨料，雖然解決了耐高溫及磨損問題，但是密封環(huán)部位在回轉(zhuǎn)窯日常運行中煙氣上溢，長期燃燒罩折流板及密封環(huán)腐蝕嚴重。現(xiàn)采用定期進行維修更換處理。

4.2.2回轉(zhuǎn)窯端面密封

根據(jù)目前回轉(zhuǎn)窯工況，端面密封作用尤為突出，對其耐腐蝕、耐高溫的要求很高，其使用壽命提升仍然待解決，周期過短，導(dǎo)致頻繁窯體開停車，嚴重制約生產(chǎn)。

端面密封的作用：端面密封通過靜環(huán)與窯體平面端板形成密封相連，通過下料裝置與窯尾混礦配酸罐相連，輸送物料進入窯體進行焙燒，高溫?zé)煔馔ㄟ^端面密封進入尾氣噴淋降溫吸收裝置處理。

通過不斷探索，不斷嘗試先后采用文氏器裝置、A3 鋼自制端面密封、哈氏C237 端面密封，到如今使用鑄鋼合金（添加鎘、鎳等）端面密封裝置，對不同工況、不同材質(zhì)端面密封進行對比分析，具體見表1 所示。

HPLC法同時測定3種紅景天藥材中5種化學(xué)成分的含量…………………………………………………… 呂秀梅等（18）：2515

統(tǒng)計軟件SPSSl7.0處理數(shù)據(jù),百分比方式表示計數(shù)數(shù)據(jù),x2檢驗,采用Logistic進行多因素分析,組間差異顯著則P

表1 不同工況、不同材質(zhì)端面密封性價比比較

目前公司結(jié)合試用情況，選用性價比較高的鑄鋼合金端面密封，定期組織進行停窯更換。

文山州閃電以負閃為主，占90%以上，時間分布不均勻，主要集中在4～10月，占全年閃電的97%，4～9月閃電逐月增加趨勢明顯；其中8月閃電次數(shù)最多，平均次數(shù)為16 582次；1月閃電最少，月均僅為10次(圖1)。全州月平均閃電強度為-21.3 KA，其中2、3、12月以正閃為主，其它大部分月份均以負閃為主，閃電強度在11月至次年2月較弱，3月后逐漸增加，9月份閃電強度最大，平均閃電強度為-36.3KA；3月閃電強度最小，僅為1.1 KA(圖4)。

5 結(jié)束語

通過加強回轉(zhuǎn)窯日常維護和做好計劃檢修，我們總結(jié)出如下維護操作經(jīng)驗：生產(chǎn)工藝參數(shù)要保持相對穩(wěn)定，避免頻繁開停車等情況，窯體出現(xiàn)結(jié)窯時，需采取相應(yīng)措施解決。加強回轉(zhuǎn)窯托輪及擋輪日常維護保養(yǎng)，保證回轉(zhuǎn)窯周期上下串動，如有異常及時進行調(diào)整維護，對回轉(zhuǎn)窯長期穩(wěn)定運行至關(guān)重要。對回轉(zhuǎn)窯及相關(guān)附件，要進行“點檢定修”，并建立相應(yīng)設(shè)備管理技術(shù)檔案，定期組織進行更換、維修，避免出現(xiàn)突發(fā)異常情況。回轉(zhuǎn)窯開車和停車過程的溫度控制須嚴格按照焙燒窯升溫和降溫程序進行操作。