氧化镁碱氯硫和微量元素对烧成及水泥

一、氧化镁含量对烧成及水泥品质的影响

氧化镁主要存在于石灰石、矿渣、黏土中,生料中氧化镁含量一定时易烧成,但过多易造成窑内结皮脱落频繁。原料中的MgO经高温煅烧,其中部分与熟料矿物结合成固熔体,部分熔于液相中。因此,当熟料中含有少量MgO时,能降低熟料的烧成温度,增加液相数量,降低液相黏度,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的Mg(OH)2,其体积较游离MgO增大,而且反应速度极其缓慢,导致已经硬化的水泥凝固体内部发生体积膨胀而开裂,造成所谓氧化镁膨胀性破裂,因此造成水泥强度的降低。另外,MgO含量高的熟料粉碎性不良。

二、碱(K2O,Na2O)含量对烧成及水泥品质的影响

碱一般存在于原料黏土与硅石中,为低熔点物质,容易与SO3、Cl结合,降低了C3A、C4AF的生成温度。碱对水泥生产的影响主要有两个方面:一是影响新型干法熟料烧成系统的正常生产;二是影响熟料的质量。

煅烧含碱过高的生料,由于碱性挥发物在窑尾和预热器中的循环富集,容易引起烟道、分解炉、预热器中结皮堵塞,回转窑内则是料子发黏,烧结温度范围缩小,热工制度不稳,飞砂严重,窑皮疏松,烧成带材料寿命缩短,致使熟料质量下降,严重时将无法正常生产。生料中的碱除一部分挥发循环外,其余的大部分均以硫酸盐的形式存在于熟料中。如果熟料含碱量过高,则其凝结时间将缩短,以致急凝,水泥标准稠度需水量增加,熟料中游离石灰增高,安定性不良,抗折强度降低,并出现1d,3d的抗压强度略有升高,而7d,28d的抗压强度明显下降。此外,高碱水泥在有些地区使用时,还应特别注意防止碱集料反应的破坏作用。

三、氯含量对烧成及水泥品质的影响

氯主要存在于石灰石、矿渣与燃料中,是低熔点物质,易和碱结合,成为旋风筒堵塞的原因。氯在烧成系统中主要生成CaCl2或氯化碱,其挥发性特别高,在窑内几乎全部再次挥发,形成氯、碱循环富集,致使预热器生料中氯化物的含量提高近百倍,引起预热器结皮堵塞。一般入窑生料氯含量控制在0.%,氯可以增加熟料的早期强度,但会氧化钢筋。

四、硫含量对烧成及水泥品质的影响

硫主要存在于石灰石、黏土及燃料中,硫易和碱结合,过多的硫含量会造成旋风筒堵塞。生料和燃料中的硫在燃烧过程生成SO2,又在窑烧成带气化,在窑气中与R2O结合,形成气态的硫酸碱,然后凝聚在温度较低处(窑尾和预热器)的生料颗粒表面。这些R2SO4,除一小部分被窑灰带走外,因其挥发性较低,故大部分被固定在熟料中而带出窑外,这是SO2与R2O含量比例正好平衡时的情况。如果SO2含量有富裕,则在预热器中它将与生料中的CaCO3反应生成CaSO4进入窑内。在烧成带,其大部分再分解呈CaO和气态SO2,小部分残存于熟料中。这样,SO2在窑气中循环富集,往往引起预热器结皮堵塞或窑内结圈。反之,如碱含量有富裕,则剩余的碱就会生成高挥发性的氯化碱和中等挥发性的碳酸碱,形成氯和碱的循环,影响预热器的正常操作。SO3可以增进水泥的早期强度,但会降低28d强度。

五、微量元素(f-SiO2,V,Zn,P2O5,F)对烧成及水泥品质的影响

(1)f-SiO2(燧石)是原料中的有害杂质,石灰岩中的燧石常以隐晶质的α-石英为主,以结合状、条带状或层状形态存在。燧石结构致密,质地坚硬,耐压强度高,化学活性很低,对设备的磨损严重,对窑磨操作均有不良影响。

(2)V主要存在于燃料中,对烧成有不利影响,含量在0.5%以上时会造成熟料强度不良的影响。

(3)Zn主要存在干矿渣中,含量在0.1%以上会造成水泥强度不良。

(4)P2O5,主要存在于石灰石中,会造成水泥强度降低,凝结时间延迟。

(5)F主要存在于石灰石中,有利于烧成,但过多易造成旋风筒堵塞,虽然F能增加熟料强度,但过多会使凝结延迟。

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水泥生产质量控制

                    

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