近几年,钢铁行业处于微利或亏损经营状况,不少企业面临生死存亡考验,唯一求得生存的途径就是通过技术创新降低成本,而提高自产铁矿石利用率是有效降低成本一条途径。目前,国内数十亿吨难选铁矿石,受磁化焙烧工艺装备限制,不能有效利用,迫切需要开发出适合国内难选铁矿石磁化焙烧处理的回转窑装置。本课题主要以回转窑磁化焙烧装置为研究对象,对窑体结圈的机理进行研究分析,研究通过改变窑体结构抑制结圈的可行性,根据烟气流动过程中质量守恒原理和物料入窑预热、干燥、加热、还原所需时间及窑体长度,确定回转窑窑体结构设计的半径比和长径比,对实验室难选铁矿磁化焙烧回转窑窑体结构参数进行优化设计;开展变径回转窑和通径回转窑磁化焙烧处理酒钢0~15mm铁矿石分级后的1~5mm粒级粉矿窑体结圈对比验证试验,验证窑体变径优化设计对处理难选铁矿石抑制结圈的效果,根据试验结果,对已投用产业化生产的回转窑窑体结构进行设计。首先,对回转窑磁化焙烧难选铁矿石结圈机理进行分析研究,主要对窑体结圈的位置、窑体固相和液相结圈的机理及窑体结圈的影响因素进行分析,提出细粒级低熔点物质入窑和回转窑窑内局部高温是造成窑内结圈主要原因的观点。防止细粒级物料入窑可采用粒度分级的方法解决,而窑体内局部高温需通过窑体结构优化设计来解决,根据烟气流动过程中质量守恒原理和物料入窑预热、干燥、加热、还原所需时间及窑体长度,确定回转窑窑体结构设计的半径比为(?)倍和长径比为13~17倍以及回转窑窑体传动装置的参数设计。对实验室φ0.45×6m燃气通径回转窑进行窑体结构变径优化设计。其次,采用φ0.65~0.45×9m燃气变径回转窑和φ0.45×6m燃气通径回转窑,对酒钢镜铁矿1~5mm粒级粉矿进行磁化焙烧窑体结圈验证试验。验证试验结果显示,在磁化焙烧温度等其它参数相同条件下,变径回转窑较通径回转窑产能提高了50%、能耗降低20%左右,且具有明显抑制结圈功能,并对三种已投入产业化生产的回转窑进行窑体结构设计,确定了回转窑技术参数和运行参数。该项目完成后,能够有效解决回转窑受窑体结圈制约,不能广泛应用于难选铁矿石磁化焙烧领域的问题,为国内数十亿吨难选铁矿石有效利用提供高产能、低能耗的磁化焙烧装备,市场前景广阔。