球团竖炉结块原因分析与预防
舒 清 禄
（重钢西昌矿业公司球团厂）
摘要：竖炉结块也称结炉或结瘤，是氧化球团竖炉在生产过程较常
发生的现象，对生产影响很大，本人从重钢西昌矿业公司球团厂的实
际情况出发，分析结块的原因，并阐述了我们通过设备和工艺不断改
进完善，从生产实践中总结出的一套行之有效的预防措施。
关键词：结块 生球质量 湿球入炉 粉末 布料 高温焙烧

1、前言：
重钢西昌矿业公司（原重钢西昌太和铁矿,以下简称西矿）
球团厂5.8m2竖炉生产线自2003年10月建成投产以来，很快达
产，产质量稳步提高。但是，在氧化球团焙烧的生产过程中，竖
炉经常出现炉料结块现象，轻则影响炉况，调整要减少生球投放，
产品质量也不稳定；重则造成竖炉生产事故，停炉处理，工作环
境差，劳动强度大，花费时间长。
竖炉结块，严重影响了设备作业率，当时成为困扰太矿人球
团生产的一大问题，特别是2003-2005年间，由于原料粒度粗，
水份高，煤气资源不足，竖炉风系统配置不够和造球系统不完善
等原因，竖炉结块频繁发生，竖炉炉体砖、导风墙、火口损坏严
重，影响了生产线的安全运行。
2005年终竖炉大修期间，球团厂增设了一台煤气发生炉，
加大了冷风机，助燃风机，煤气加压机的配置，更换了烘干能力
较大的烘干筒竖炉，改进了布料系统。重新投产后，调整了造球
和竖炉热工控制参数，强化了工艺操作等措施，从而在外部的原
燃料条件未得到有效改善的情况下，使竖炉结炉得到了有效的遏
制，近年来很少或未再出现严重结块现象（见表1），设备作业
率大幅度提高，日产量始终保持在750T以上的较高水平，生产
进入了长周期稳产高产状态。
表1 近几年严重结块生产事故次数
时间 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
结炉次数 5 12 10 4 3 2 1 1 0

2、竖炉结块原因分析
经过近十年来的生产实践，我们从工艺过程、控制参数、原
料条件以及结块物的分析和现场观测，总结了竖炉结块的原因。
表2为结块物主要化学成份，表3为结块物的主要矿相及含量，
表4生产用铁精矿粉和成品球团矿化学成份。
表2 结块物主要化学成份（%）
结块物相
T Fe Na K Ca Si
O
硅酸盐相
18.24 0.88 0.41 5.07 17.14
39.98
硅铝酸盐相
8.63 0.63 2.99 6.6
50.53
Fe2O3 54.17 0.79
37.25

表3 结块物的主要矿相及含量（%）

Fe3O4 Fe2O3
脉石（SiO2） 硅铝酸盐玻璃相 主要铁相 连接方式

<1 大多数 约6 <1
赤铁矿，少量
磁铁矿

以微弱赤铁

矿再结晶为
主

表4 生产用铁精矿粉和成品球团矿化学成份（%）

项目 TFe FeO SiO2 CaO MgO S TiO2 水份 -200目
铁精矿
56.64 29.12 4.64 1.57 3.91 0.53 12.26 8-12 55-65
球团矿
54.01 0.78 4.82 1.60 3.91 0.003 11.14
（1）生球质量差，粉末入炉较多。
A、由于进厂铁精矿粉成球球性差，主要是粒度粗（-200
目含量在55-65%之间，加配烟尘矿和硫酸渣，微细颗粒少），SiO
2

含量偏高（接近5%）以致生球表面光洁度差，外观含粉量高，

高温下含硅酸盐粉易与FeO形成低熔点化合物，并随着炉况恶
化互相粘结长大，成为竖炉结块物。
B、精矿水份波动大，烘干能力不够，导致生球水份过大
（>9.5%），在竖炉干燥预热带产生爆裂，形成炉内大量粉末，极
易造成竖炉结块。
C、膨润土影响生球质量。
膨润土质量与生球质量不成线性关系，主要由于膨润土和精
矿粉匹配度，相同质量的膨润土与不同配料的精矿粉配合生产的
生球会有很大的差距。
短时间使用的膨润土质量波动频繁，造成实际生产中膨润土
的配入量无法准确掌握，影响生球质量，造成入炉生球含粉多。
D、配料系统不正常，精矿仓矿槽内悬料，圆盘给料机不
准确，给造球生产操作带来很大的不稳定。
E、造球盘工艺参数变动频繁。
（2）烟罩温度过低，造成入炉生球，未充分干燥就进入温度较
高的预热带，导致生球爆裂粉化。
在竖炉生产中，由于生球烘干所需废气不足，导致生球未干
透就入炉；或者因布料操作失误，造成湿球入炉；或者因齿辊较
长时间停转后恢复动作引起塌料，造成大量生球入炉，在这种情
况下，入炉湿球遇到高温气流，往往发生爆裂产生大量碎球和粉
末，使炉料之间接触面增大而造成粘结。况且粉末的增多，使炉
内透气性变差，气流分布不均匀，炉料氧化不完全，同一截面上
燃烧温度分布不均匀，未氧化的FeO在炉内高温条件下（1280
±50℃）与SiO2形成铁橄榄石，富氏固熔体，铁酸钙，钙铁橄
榄石，铁钙铝酸盐等低熔点化合物。
（3）燃烧温度控制过高。
氧化球团固结的主要方式是Fe2O3再结晶，其次是高温下产
生少量约3%液相发生液相固结。在1200-1250℃，通过再结晶使
球团的抗压强度达到2000N/个以上。如果球团焙烧温度过高，
则可能出现以下情况：
A、矿物晶格中质点的可动性急剧增加，质点在球与球之间
的界面上充分扩散，使之产生严重的固相粘结；
B、产生过多的液相，充填在颗粒之间，导致球粒之间粘结。
同时，球团会发生塑性变形，进一步促进了粘结的发生；
C、温度超过1300℃时Fe2O3部份分解为Fe3O4 和FeO生成
熔化温度更低的固熔体。同时，在较高温度条件下，燃烧室废气
含氧量减少，导致球团中的FeO氧化不完全。
由于上述三方面共同作用，在高温下，竖炉内很容易形成熔
融状大块，严重时发生结炉。
（4）设备故障多，造成竖炉生产不正常，导致炉内加热制度
不稳定。
通过上述分析，我们归纳出结块的原因图（见图1）
3、预防竖炉结炉采取的措施
3.1 严格控制进厂精矿粉的质量
1)控制入厂精矿粉粒度，鉴于我们球团厂铁精矿供应实际
情况，要想在短期内将原料粒度控制在球团工艺所要求的水平还
存在较大困难，为此我们要求选厂精矿粒度-200目含量必须大于
60%，否则不予入厂，这样在一定程度上避免了生球表面含粉高
的问题，提高了生球质量，减轻粉末入炉严重结炉的后果。
2）控制精矿水份。如有大批量水份超标，我们采用了“先
堆存、后配用”的方法，有利于圆盘给料机长时间稳定均匀出料。
同时，我们用大烘干筒更换了小烘干筒提高了对精矿的烘干能
力，保证了合格生球水份，有利于竖炉烘床干燥预热。
3.2 严格控制生球质量
根据现有原料状况，严格控制造球盘产量，提高生球质量，
保证生球水份在8.5-9.2%，落下>4次，生球强度>1kg/球，另外，
我们对圆辊筛系统进行了改造，在原来的基础上，加宽了陶瓷圆
辊筛，同时在辊筛出料口配置直线振动筛，筛出大球。
3.3 加强布料操作，严禁湿球入炉，坚持用焙球调节炉况。
布料要求烘床上球层厚度均匀，在不空炉篦的前提下实行
薄料层操作；保证干球入炉，要求炉篦上有1/3的干球才排料，
不得以生球直接入炉；如因故料面下降到炉篦以下，必须用培球
填充。为了达到上述操作要求,我们改进布料小车，加大了冷风、
助燃风的供风能力。
3.4 严格焙烧制度，减少温度波动，保证炉口氧化气氛，燃料、
风量与生球量相适应。
根据竖炉现场实际工况条件和理论探索，我们采用了大风量
—低温度焙烧方法。即将助燃风开到最大，通过发生炉煤气来调
节和控制燃烧室温度到规定值，这样操作即能保证足够的废气
量，又使炉内氧化气氛充足。为了此我们投资增设一台2号煤气
炉，加大了煤气加压机的配置。
4、改进后的效果
通过近几年来对烘干系统，造球系统等的改造，以及增设
一台煤气发生炉，供风动力系统的增大，以及加强原料管理改善
原料条件，加上日常生产组织时严格控制生球质量和稳定造球，
主控各工艺参数 ，竖炉结块现象明显遏制，减轻了工人劳动强
度，设备作业率也大幅度提高，生产日趋稳定，生产质量稳定在
较高水平。虽然采取以上措施后取得了一定效果，但精矿粉的粒
度粗始终制约球团生产一个重要因素。还好，新选厂试产后，精
矿粒度可达到-200目含量大于80%，可以从很好解决这一问题。
其次，应增设球团工序内的原料细磨工艺，进一步改善原料成球
性能。再次，。我们应该多学习国内外球团的新工艺、新技术，
向先进的球团的生产技术靠拢。
5、结论：
通过分析西矿球团厂生产线的运行可知，竖炉结炉主要有
三方面原因，即生球质量差，粉末入炉多；湿球入炉，导致生球
爆裂粉化；焙烧温度高，生成熔融大块。通过采取严格控制进厂
原料质量，强化造球和提高布料、辊筛筛分效果，加强造球、竖
炉工艺参数控制和提高设备作业率等措施，竖炉结炉现象得到有
效遏制。

参考文献
1、傅菊英、姜涛、朱德庆，烧结球团学，长沙：中南工业大学出版社
2、张一敏 球团生产知识问答 北京：冶金工业出版社2005.7