回转窑结圈是物理、化学、工艺诸因素综合作用的结果 众所周知,回转窑的料层内部充满还原气氛,而窑气空间处于氧化状况。这样回转窑窑衬经受着两种气氛不断交替的作用。在回转窑旋转过程中,窑壁被料层理盖的时间约占旋转一周所需时间的四分之一,其余时间与热窑气接触。还原性回转窑结圈的主要原因在于上述回转窑窑气气氛的变换以及与此同时发生的反应。
从外观上看,回转窑结圈象坚硬的岩石类物体,不同的生成条件,其孔隙率差别也很大。从微观上看,回转窑结圈成层状结构,而且每一层形状独特。回转窑结圈不是匀质结构,而是由许多单独颗粒组成,由于熔结和生成熔融物使微粒相互粘结而成。
回转窑结圈应具备两个条件:一是出现一定的粘度的液相量;二是烟气、物料和衬料之间有一定的温差。回转窑结圈断面中夹杂许多煤粉,色泽发黑,圈体的成分有时与部分石灰相似。 燃气回转窑同样也避免不了结圈。回转窑结圈原因较为复杂,下面将从物理和化学方面详细阐述回转窑结圈现象的原因:
回转窑设备的物理机理。 在回转窑旋转过程中,料层与回转窑窑衬虽然直接接触,回转窑窑料中各种组分粘附在回转窑窑衬上往往是不可避免的,但在开始阶段由于“干净”的窑内壁表面缺乏附着基础,只有比重轻的细顺粒和烟气中的粉尘,首先附在回转窑窑壁的耐火衬上,这种极细颗粒的粘附主要是经过机械沉积,少量是经化学粘结桥而形成的。
回转窑物料粘附在回转窑窑壁上的这种颗粒,承受颗粒自重的机械分力、烟气流动的机械分力以及窑的轴向和切线负荷的机械分力,还有料层压紧力,当粘附强度不够时,较大的和较重的颗粒会从窑壁上自动脱落或被擦落。因而回转窑窑料在窑衬的粘附只有在粘附严重的后期层中才包有较小的球团或破碎球团等较大颗粒,如果使用粉矿还原工艺,则回转窑窑壁结圈主要由细顺粒矿石组成,也夹有细煤颗粒。
总之,回转窑窑料与窑衬直接接触极细粒级的机械粘附及料层上部窑气气流中的粉尘沉积,都是回转窑窑衬结圈的主要物理演变过程。