MgO对水泥熟料煅烧的影响.doc

MgO对水泥熟料煅烧的影响水泥熟料主要成份是CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3等四种化合物，次要成份为MgO、R2O、SO3等化合物，而其中MgO含量允许达到5%，是次要成份中含量最多的一种。通常人们认为MgO影响水泥产品的安定性，规定了限制值，但实际上MgO在一定程度影响着熟料的煅烧，这种情况往往被忽视。现根据国内外的研究成果及工厂生产实践，讨论MgO对熟料煅烧及其产品性能的影响，供有关技术人员参考。 1、水泥原料中的MgO 水泥生产中，生料中的MgO主要来源于石灰石中的镁质矿物，这些矿物主要以硅酸镁、白云石、菱镁矿、铁白云石等不同类型存在。当石灰石中MgO以硅酸镁形式存在时，可获得均匀分布和细小（1～5μm）的方镁石晶体，而以白云石或菱镁矿形式存在时，易生成粗大（25～30μm）的方镁石晶体。我院曾对不同年代所形成的石灰石中MgO含量对熟料强度的影响进行了测试，发现石灰石中MgO的含量对熟料强度有一定的影响，总的趋势是石灰石中MgO含量越高，则熟料强度越低。根据试验研究，镁质矿物中MgCO3的分解温度为660～700，白云石Mg（CO3）2的分解温度为800，而石灰石中CaCO3分解温度接近900。在水泥熟料生产过程中，MgO较CaO先形成。 2、MgO对熟料煅烧的影响 熟料煅烧时，约有2%的MgO和熟料矿物结合成固熔体，此类固熔体甚多，例如CaO·MgO·SiO2、2CaO·MgO·SiO2、2CaO·MgO·2SiO2、3CaO·MgO·2SiO、7CaO·MgO·2Al2O3、3CaO·MgO·2Al2O3、MgO·Al2O3、MgO·Fe2O3以及C3MS2等，此类化合物的稳定温度在1200～1350，同时它还可能含有一些微量元素。在温度超过1400以上时，MgO的化合物会分解，且从熔融物中结晶出来。当熟料中含有少量细小方镁石晶格的MgO时，它能降低熟料液相生成温度，增加液相数量，降低液相粘度，增加液相表面张力，有利于熟料形成和结粒，也有利于C3S的生成，还能改善熟料色泽。粗大方镁石晶体的MgO超过2%时，则易形成方镁石晶体，导致熟料安定性不良。而当氧化镁含量过高时，则易生成大块、结圈和结厚窑皮，以及表面呈液相的熟料颗粒，此类熟料易损坏篦冷机篦板。 3、MgO对熟料结粒的影响 3.1? 影响熟料结粒的因素 窑内熟料颗粒是在液相（有些资料称熔体）作用下形成的，液相在晶体外形成毛细管桥。液相毛细管桥起到两个作用：一是使颗粒结合在一起，另一作用是作为中间介质，使CaO和C2S在熔融态内扩散生成C3S，颗粒的强度取决于毛细管桥的强度，桥的强度即连接颗粒的力随液相表面张力和颗粒直径的降低而增加。毛细管桥的数量又和颗粒直径的平方根成反比。要结好粒，必须有足够的液相，并要求颗粒在液相内分布均匀，形成较高的表面张力，较低的液相粘度，适宜的结粒时间和温度等。 3.2? MgO对液相性质的影响 3.2.1? 液相量 熟料液相量太少不易结粒，太多易结成致密的大块熟料。液相量与液相中所含的Al2O3、Fe2O3、K2O、Na2O、MgO含量有关。从近年来国外发表的液相量计算公式中，MgO的系数得以提高，说明MgO对液相量有较大的影响，与Fe2O3的系数接近。其计算公式为： 1400时液相量 L=3.0Al2O3+2.25Fe2O3+K2O+Na2O+MgO 液相量在25～28%时，对结粒最有利。 当MgO含量超过2%以上的值乘以系数1.5。 3.2.2? 液相表面张力 液相表面张力是液相的重要性质，与结粒有着直接的关系。液相表面张力增大易结粒，熟料颗粒的大小与液相表面张力呈良好的线性关系（见图1）。 图1? 回转窑内熟料最终尺寸与液相表面张力的关系 液相的表面张力与元素外层电子的负电性有关（见图2），有些元素如K、Cl、S的表面张力值较低，不利于结粒；而Mg、Al等元素的表面张力值较高，有利于结粒。 图2? 液相粘度和表面张力的影响 3.2.3? 液相粘度 不同成分熟料的液相粘度值是不同的，一般说来液相粘度值减少，有利于CaO和C2S在液相内扩散生成C3S，也易结粒，液相粘度与温度有关，随温度上升而下降。 几种元素共存的液相粘度值并非单元素的液相粘度值的叠加。 近年来，国内一些单位相继发表了MgO、R2O、SO3对结皮和结粒有较大影响的报导。为解释此现象，现将MgO－R2O－SO3复合存在时液相等粘度线示于图3。从图3来看，R2O含量增加，粘度值增加较大，不利于结粒；SO3含量增加，粘度值降低，但SO3的粘度值较R2O低得多，因此SO3存在时结粒有所改善；若R2O、SO3均存在时，MgO含量增加，液相粘度值大大降低，有利于结粒。 图3? MgO-R2O-SO3复合存在时液相等粘度线 液相的粘度与元素外层电子的负电性有关，液相粘度按它