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1、高MgO石灰石对生产的影响及对策一、Mg0对熟料生产和性能的影响概述原料中所含的MgO经高温煅烧，其中部分与熟料矿物结合成固溶体，部分 溶于液相中。当熟料含有少量MgO时，能降低熟料的烧成温度，增加液相数量, 降低液相粘度，有利于熟料烧成，还能改善水泥的色泽。在硅酸盐水泥中， MgO 与主要熟料矿物相化合的最大含量为 2%（以质量计），超过该数量的部分就在 熟料中呈游离状态，以方镁石的形式出现。方镁石与水反应生成Mg（H）2,体积 较f-MgO增大，而且反应速度缓慢，导致已经硬化的水泥石膨胀，造成MgO膨 胀性皲裂。石灰石中 MgO 可以碳酸镁、白云石、菱镁矿、铁白云石、水镁石（ Mg（O H
2、）2）等不同形式存在。业已发现，在同样细度和快冷条件下，MgO在石灰石中 以硅酸镁形式存在时，可获得均匀分布和细小（15 微米）的方镁石晶体，而以 白云石或菱镁矿形式存在时，则易产生粗大的（2530 微米）方镁石晶体。众 所周知，当熟料中含有粗颗粒方镁石晶体时，MgO含量超过2%就会产生有害作 用。熟料中方镁石晶体的生长速度明显地与不同含镁矿物分解出Mg的温度有 关，分解温度越低，晶体生长的机会就越大，这在MgO与其它氧化物反应形成 过度相的情况下尤其如此。MgO可能形成过度相，否则将会影响熟料形成程序。在水泥生料中存在极限范围的MgO是合乎需要的，它能使液相最初出现温 度降低10。C,然而M
3、gO不能显著地影响熟料的形成速度。熟料中的MgO高至 3%时，阿利特相含有恒定的 MgO 的比例，一般可达 0.74%。由于降低了活化能， 加快了 a C2Sf a C2S的转化，导致冷却时弱水硬性的p -C2S的稳定， 降低了熟料活性。二、国家有关技术标准规定GB175-2007 通用硅酸盐水泥 规定：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥中 Mg 05.0%，如果水泥压蒸安定性试验合格，允许放宽至6.0%；矿渣水泥、火山 灰水泥、粉煤灰水泥、复合水泥中Mg0w6.0%,大于6.0%时，需进行压蒸安定 性试验并合格。熟料MgOw5%,（当制成I型硅酸盐水泥的压蒸安定性合格时，允许放宽 到 6%）。新的矿
4、山地质勘探规范 关于石灰石MgO的规定：一级品Mg0v3.0%, 二级品 Mg0 3.03.5% 。三、建材研究院水泥所的有关研究1977 年建材研究院水泥所指出，经北京建材研究院对本溪水泥厂、昆明水泥厂的研究，当熟料中MgO含量达到7%时，取得如下结论；1. 并不影响水泥的水工特性（水化热、抗蚀性、抗渗性、抗冻性、干缩性）；2. 水泥试块的耐热性反而有所增长；3. 耐磨性、抗冲击性能没有变化；4. 十年的强度继续增长（一般水泥十年不再增长）；5. 压蒸安定性是f-CaO和方镁石的膨胀之和，降低f-CaO可改善安定性;6. 提高粉磨细度、掺混合材、增加C4AF，可改善MgO对安定性的影响。7.
5、 MgO提高将使C3S降低，可适当提高KH以确保熟料强度；8. MgO 对熟料安定性的影响，因多厂的条件不同而差别较大。C4AF是高MgO熟料的良好稳定剂。熟料中MgO含量提高后，必须相应地 增加C4AF的含量，才能使熟料的压蒸安定性良好，说明MgO与C4AF能形成稳 定的固溶体，减少方镁石晶体的大量存在。MgO 在各矿物中的分布情况大致如下：1，以固溶体形式存在于c4af中，占c4af的13%； 2，固溶于玻璃相中，占玻璃相的 45%；3 ，存在于阿利特中，约占阿利特的 1.5%； 4，存在于贝利特中，约占贝利特的 0.5%；5，存在于 C3A 中，最大占 C3A 的 2.5%； 6，以游离
6、的方镁石晶体存在。熟料中的MgO含量的增加，则使CaO得含量降低，从而使熟料中硅酸钙含 量减少，所以在生产中，应选择较高的KH,借以提高熟料强度。四、几个厂家的经验体会1,鲁南水泥厂：该厂石灰石MgO为2.25%，熟料中MgO为3.19%，AO?为5.55%，FeO3 为 3.52%。鲁南水泥厂熟料中 MgO 在 3%以上，窑内不敢提高煅烧温度。温度一高易结 大蛋及烧流；在采用砂岩配料后， SM 由2.2 提高到2.5，液相量有28%降低到 24%，解决了窑内结蛋等问题。该厂 1993 年的质量报表显示，石灰石的 MgO 为1. 68%，熟料氧化镁为2.73%，AlO为5.16%，FeO为3.
7、23%，熟料强度长期偏低，在60MPa左右。2 32 3无论从平衡熟料液相的总量上考虑，还是从选择烧结范围的宽度考虑，都 需要对Fe 进行调整。按液相w=3.0A+2.25F+M+R来平衡液相，当MgO过高23时，通过降低Fe，提高SM、IM,以消除液相量过早出现的多种弊端。在熟料23中 Mg 高出 2.5%时，液相将快速生成，烧结范围变窄，在窑内温度波动时，容 易发生结大块及结圈。2淮海水泥厂：淮海水泥厂熟料中Mg在2.5% 3.0%之间，熟料标号只有57MPa左右， 窑内不敢提高煅烧温度，温度一高就会结大块或烧流。从统计结果看，熟料强度 随Mg的提高而降低，这是因为配料时没有把Mg产生的液
8、相、降低液相出现 的温度、降低液相的粘度的作用考虑进去。结果导致熟料液相量增加，熟料煅烧 温度提不起来，熟料强度下降。3. 新乡水泥厂：该厂由于矿山的变化，熟料Mg由1.53%上升到4.81%，窑皮由1516米 增长到22米左右，有时达30米，副窑皮也增厚，有时可达600mm，影响 了窑的通风。熟料结粒明显增大，大小不匀，且经常出现大块料甚至结大蛋，熟 料质量下降。在采取以下措施后，窑生产趋向正常：C1）石灰石矿山进行多点搭配，减少MgO的波动；（2）调整配料方案，提高耐火度及烧结范围（Fe 3.52.98%，KH 0.23890.91，SM 2.562.73，IM 1.41.65）；（3）改
9、善煤质，提高煤粉细度，防止不完全燃烧导致的结皮结圈；（4）将火嘴适当偏离物料，减少长厚窑皮及结圈；（5）适当减少头煤，加大尾煤，以满足MgO提高后熟料耐火度下降和窑尾MgC 分解用热。34. 七里岗水泥厂：该厂1000t/d生产线正常运行后，由于MgO的变化，引起频繁结圈，感觉料子易烧性好，熟料升重为1400g/l左右，f-CaO几乎全是0%，熟料强度 降到55MPa。结圈位置恒定，准是在大齿轮前后加处，圈长2m,厚约500mm， 表面光滑，圈前的窑皮均不厚；而且结圈速度非常之快，从点火投料到圈完全长 成，一般均在50 多个小时左右。该厂采取了加强操作、降低煤粉细度、降低窑 温、改变火嘴位置等
10、措施，但是没有收到任何效果。后来根据矿石MgO含量的不同，采用了两种配料方案，即石灰石MgO含量 低时，采取石灰石、粘土、铁粉三组分配料；石灰石 MgO 含量高时，采取石灰 石、砂岩、铝矶土、铁粉四组分配料，并同时将SM由2.25调整到2.59。结 果发现，不论是MgO较低的三组分配料还是MgO较高的四组分配料，都取得了 较好的效果，不但解决了长厚窑皮和结圈问题，熟料强度也由 55.4MPa 提高到 60.4MPa,窑的台时产量也大幅度提高，但在两种生料的交替期间仍然频繁结圈， 两种配料方案的熟料状况如下：配料 MgOf-CaOKO2NaO2KHSMIMCAF4LOSS三组份 2.830.61
11、1.360.270.9062.651.3710.550.29四组份 3.950.320.720.1750.9162.521.619.670.14分析认为，三组分生料RO高，四组分生料MgO高，当两种生料交替时必2将混合使用，导致RO、MgO均高，MgO在RO的助溶作用下，在某一特定温度 22下（回转窑的某一特定位置），液相量突然增加、液相粘度大幅度下降，便在这一部位形成镁碱圈。为此，进一步采取了如下措施，取得了较好效果：（1），当碱含量较高时，将Mg控制在2.1%以下，并加强矿山搭配以减少MgO 波动；（2）,当MgO含量较高时，将生料R2O控制在0.8%以下，并同时降低FeO ，以减少液相量
12、；3(3),换料时在一个库内留存余料，不得用新料冲库同时使用；(4),窑灰由入库改为直接入窑，避免入窑生料的波动。5. 鲁南地区SL厂：对窑外分解窑来讲生料中过高的Mg含量，除对水泥的安定性和强度造成 影响外，还会给生产带来较传统生产更大的困难。MgO 在矿物中的固溶量占1.52.0%，熟料中 MgO 最佳含量为1.5%，多余部分相当于提高Fe，溶剂矿物相应增多，从而导致高Mg熟料烧结范围变23窄，在正常生产中必然导致长厚窑皮、结圈、结大球等问题。高MgO熟料中多余MgO会代替部分CaO参与同SiO的反应，在SiO含量 22不变的情况下，高Mg时硅酸盐矿物将减少，同时f-Ca也会有走高的趋势。
13、SL厂石灰石中MgO含量达到2.5%，熟料中MgO达到3.5%左右，相当于增加了 1.52.0%的 Fe2O3 。为了消除高MgO的影响，实际生产中采用了高SiO低FeO的配料方案，22 3结果烧成系统运行情况良好，几乎感觉不到高 MgO 对生产造成的影响。三率值的调整情况是：KH 0.980.92 SK 2.63.3，IM 1.61.9。6, 山东泉山水泥厂：该公司4x60m窑结圈频繁，严重影响了窑的运转率，经分析认为，RO、2Cl、SO均在正常范围，只是石灰石中MgO含量高达到3.4%，生料中MgO含 3量3.38%,熟料中MgO含量4.11%,降低了液相出现的温度，液相量迅速增加， 粘度
14、降低，烧成范围变窄，产生结圈。根据公式：液相量=3.0A+2.25F+M+RO，计算液相量为26%；根据结皮值2=L1450C+0.2C2S+2 FeO, 算出熟料的结皮值为37%。但就一般新型窑来讲，22 3液相量应控制在2124%，结皮值应控制在 3134%，过大易结圈，过小易损窑 皮。为了减少MgO的影响，该厂调整了配料方案，提高了 SM、IM,降低了 FeO 含量，KH 0.9 0.91 , SM 2.7 2.9 , IM 1.4 1.6, Fe2O3 控23制在2.73.0%。调整后熟料液相量在 24%，结皮值 34%，基本达到合理范围, 结圈现象明显减少。同时采取的其它措施还有：（
15、1）提高窑速 3.263.56rpm3.653.85rpm；（2）要求每班前后移动火嘴至少 23 次，并做好记录，按规定严格执行。 五有关专家的研究1. 沈威等水泥工艺学1991 年版：每1%的MgO在1450。C时能产生2.25%的液相，由于MgO与其它氧化物的亲和力小，故1%的MgO仅能提供1%的高温液相。当原料中MgO含量较高时，窑内高温液相量明显增加（烧结范围变窄）。2. 王善拔水泥工程1996 年第二期文章:MgO 的存在使熟料中 C3S 含量增加，含铝相减少而含铁相增加，使水泥凝 结变慢，特别是在高温煅烧的情况下影响更大。对分解窑来讲， MgO 含量比较高时，一般使熟料强度降低，因为增加了液相量、降低了液相出现温度、降低了液相粘度，料子不耐火，使煅烧温度降低所 致，因此采用高 MgO 原料时，应提高 SM、 IM。采取的措施：一个简单的方法是减少铁粉的掺入量，由于MgO与FeO的23作用很相似，故也可以在考虑熟料率值时，把MgO当作Fe O /2.25来进行配料23 计算，
