链篦机-回转窑结圈已经成为抑制回转窑生产顺行的首要问题,如何探清结圈形成的本质、抑制结圈的形成已经成为球团矿回转窑工艺成功的关键。本课题与武钢矿业公司鄂州球团厂合作,从普遍使用的高铝质窑衬耐火材料与窑内物料反应的角度出发,重点研究了结圈的形成机理及其反应动力学特征,为预防结圈提供了有效的理论依据。首先,研究了结圈物和窑衬耐火材料的基本特性,及其对结圈形成的影响。结果表明:结圈物主要以赤铁矿为主;其它成份含量较少,以Al₂O₃、SiO₂为主,还有极少量的CaO、K₂O、Na₂O等碱金属氧化物,它们主要以玻璃相的形式分布在晶界和气孔中。回转窑结圈的生长主要依靠铁氧化物的固相烧结反应,杂质形成的液相只起到一定的促进作用。鄂州球团厂目前使用的窑衬耐火材料的矿物相主要以刚玉和莫来石为主,窑内物料的主要矿相氧化铁是侵蚀耐火材料的主要物质,高温下它与刚玉发生严重的固溶反应,同时促使耐火材料表层的莫来石分解。然而,氧化铁的溶蚀和渗透并不是造成耐火材料破损、脱落的直接原因,而是实现了结圈层与耐火材料之间的过渡,促进了结圈在耐火材料表面稳定生长。其次,详细分析了不同材质的耐火材料（包括刚玉质、莫来石质和矾土质耐火材料）与球团矿回转窑内不同物料组分（包括膨润土、煤灰和铁精矿）的作用机制。结果表明:刚玉质耐火材料抗球团矿回转窑物料侵蚀的能力最好,最适合于球团矿回转窑的生产环境。膨润土和煤灰对耐火材料的侵蚀机制相似,高温下转变成硅铝酸盐玻璃相,并侵入坩埚底部,一方面促进了其他物料粘结在耐火材料表面,一方面加速了固相烧结反应的进行。铁精矿与刚玉主要发生固溶反应;莫来石在空气气氛下受氧化铁的作用在1350℃开始分解成Al₂O₃和SiO₂,随即Al₂O₃会与Fe₂O₃发生固溶反应,分解出的SiO₂部分发生玻璃化转变。最后,研究了球团矿的主要成分氧化铁与窑衬耐火材料中的主要矿物相——刚玉和莫来石的反应动力学特征。采用静态坩埚法,研究了工业氧化铁对纯刚玉质耐火材料的宏观侵蚀行为,结果证明氧化铁侵蚀刚玉坩埚的行为主要是由固相扩散控制,侵蚀的活化能E = 525.5kJ·mol^-1,指前因子A0 = 4.15×10¹⁵,推导出该侵蚀行为的宏观经验公式为:d = 4.15×10¹⁵e^-525500/ （R T）t^1/2。通过显微结构观察和能谱分析,利用Origin软件进行计算、拟合,确定了氧化铁向刚玉固溶的扩散系数及其与温度的关系。在高温下氧化铁向刚玉扩散主要为本征缺陷所控制,扩散活化能Q = 929.2kJ/mol,扩散频率因子D0 = 4.61×10²⁰m²/s,氧化铁向刚玉固溶的扩散系数D与温度T关系的一般表达式为:D = 4.61×10²⁰exp（-9.292×10⁵/RT）。通过热分析法对莫来石分解反应动力学进行了研究,结果表明:莫来石在空气气氛下受氧化铁作用而分解的反应的最概然机理函数的积分式为G（α） =α¹,微分式为f（α） = 1,该反应是由一维相边界反应控制的,反应的表观活化能约为3234.7kJ/mol,指前因子约为7.3×10¹⁰²min^-1。