使用高MgO石灰石煅烧优质熟料的对策水泥厂用石灰石标准

①提高窑速3.26r/min ~3.56r/min →3.65r/min～ 3.85r/min；

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。

（4）存在于贝利特中，约占贝利特的0.5%。

（2）水泥试块的耐热性反而有所增长。

该公司4m×60m窑结圈频繁，严重影响了窑的运转率，经分析认为，R2O、Cl-、SO3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，粘度降低，烧成范围变窄，产生结圈。

比较王式与噗式可见：噗式在MgO小于3.0%时考虑影响小于王式，在MgO等于3%时与王式相同；而在MgO大于3%时考虑的影响大于王式，而且大出的部分是把MgO等同于Fe2O3对待，这一点看起来不太合理。

（7）配料计算上要重视 MgO对液相量的作用，适当降低Fe2O3含量。可参照使用有关专家提出的计算公式，但使用中要结合自己的实际情况进行不断的修正。

（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）以游离的方镁石晶体存在。

（11）要强调熟料的冷却速度，以减少方镁石析出。既可改善熟料的安定性，又可减少熟料强度的下降。

（4）HNQLG水泥厂

MgO在各矿物中的分布情况：

2m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、改变火嘴等措施，但是没有收到任何效果。

（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。

随着我国水泥工业的快速发展，新布点的企业矿山条件越来越差，近年新建水泥厂的石灰石矿山有不少存在 MgO含量较高的问题，给生产管理、操作运行、产品质量都带来了一定影响，经研究有关资料并结合生产实践整理成文，供水泥同仁参考。

6 使用高MgO石灰石的对策

（2）固溶于玻璃相中，占玻璃相的4％~5%。

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、黏土、铁粉三组分配料；石灰石 MgO含量高时，采取石灰石、砂岩、铝矾土、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见表 1。

分析认为，三组分生料R2O高，四组分生料MgO高，当两种生料交替时必将混合使用，导致R2O、MgO均高，MgO在R2O的助溶作用下，在某一特定温度下（回转窑的某一特定），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，进一步采取措施，取得较好效果。

SDLN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。

（天瑞集团水泥有限公司，河南汝州 467500）

（8）改善煤质、提高煤粉细度，减少不完全燃烧、避免长焰后烧，减少液相的提前出现。

③改善煤质，提高煤粉细度，防止不完全燃烧导致的结皮结圈。

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%，Al2O3为5.16%，Fe2O3为3.23%，熟料强度长期偏低，在60MPa左右。

（1）以固溶体形式存在于C4AF中，占C4AF的1%~3%。

（2）JSHH水泥厂 JSHH水泥厂熟料中MgO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MgO的提高而降低，这是因为配料时没有把MgO产生的液相、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。

根据上述专家的研究和生产实践经验，归纳出采用高MgO石灰石作原料时，可供采用的相应对策。

（3）HN水泥厂

（5）SDSL厂

③换料时在一个库内留存余料，不得用新料冲库同时使用；

②调整配料方案，提高耐火度及烧结范围（Fe2O3：3.5 →2.98%，KH：0.89 →0.91，SM：2.56 →2.73，IM：1.4→1.65）。

（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）。

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Fe2O3进行调整。按液相 w=3.0A+2.25F+M+R来平衡液相，当 MgO过高时，通过降低 Fe2O3，提高 SM、IM，以消除液相量过早出现的多种弊端。在熟料中 MgO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。

（4）10年的强度继续增长（一般水泥 10年不再增长）。

④窑灰由入库改为直接入窑，避免入窑生料的波动。

该厂1 000t/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。结圈恒定，准是在大齿轮前后

（8）MgO对熟料安定性的影响，因各厂的条件不同而差别较大。

②当MgO含量较高时，将生料R2O控制在0.8%以下，并同时降低Fe2O3，以减少液相量；

（6）适当提高IM以提高液相粘度，在一定程度上拓宽烧结范围，提高操作弹性。

4 有关厂家的实践体会

（5）存在于C3A中，最大占C3A的2.5%。

（5）MgO的提高将使熟料中的C3S降低，要适当提高熟料的KH，使强度得到一定的恢复。

SM=SiO2/（Al2O3+Fe2O3+MgO/2.25）IM=Al2O3/（Fe2O3+MgO/2.25）

②要求每班前后移动火嘴至少2~3次，并做好记录，按严格执行。

（2）加强矿山的开采搭配和进厂搭配，加强石灰石预均化和生料均化，以减小生料MgO的波动。

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。

（16）当熟料中 MgO≥5%时，必须做安定性压蒸试验，水泥安定性不合格。

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（OH）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。

①当碱含量较高时，将MgO控制在2.1%以下，并加强矿山搭配以减少MgO波动；

（3）存在于阿利特中，约占阿利特的1.5%。

（3）配料上要防止MgO与R2O、SO3等低熔点矿物同时高，避免几种有害成分的同时作用。

3 建材研究部门的有关研究

对窑外分解窑来讲生料中过高的MgO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。

（9）火嘴要适当离料远一些，避免短焰急烧，减少长厚窑皮、结圈、结大块的可能。

（3）喇华噗《水泥》2000年第1期文章王善拔教授认为SM的计算公式应修改为：SM=SiO2/（Al2O3+Fe2O3+0.5MgO），以反映MgO对SM的影响，当MgO＜1.5%时可以不修正，在上式的基础上改为：SM=SiO2/[Al2O3+Fe2O3+（MgO－1.5）]

1 MgO对熟料生产和性能的影响

根据公式：液相量 =3.0A+2.25F+M+R2O，计算液相量为26%；根据结皮值=L1450℃+0.2C2S+2Fe2O3，算出熟料的结皮值为37%。但就一般新型窑来讲，液相量应控制在21%~24%，结皮值应控制在31%~34%，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Fe2O3含量，KH：0.9→0.91，SM：2.7→2.9，IM：1.4→1.6，Fe2O3控制在2.7％~3.0%。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：

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MgCO3分解用热。

石灰石中 MgO可在碳酸镁、白云石、菱镁矿、铁白云石、水镁石（Mg（OH）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（1~5μm）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（25~30μm）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MgO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。

但要注意，由于MgO与Fe2O3的作用并不完全相同，对液相粘度和液相出现的温度的影响也不如Fe2O3，所以必须结合本厂情况进行修正。

1977年建材研究院水泥所的研究材料指出，经建材研究院对水泥厂、昆明水泥厂的研究，当熟料中MgO含量达到7%时，取得以下结论：

（6）SDQS水泥厂

（1）对矿山MgO含量特别高的矿体要予以剥离，或部分购进其他矿山低MgO石灰石搭配使用，尽量将熟料中的 MgO含量控制在 3.5%以下，最好不超过4.0%。

（4）适应高MgO生产的关键措施是提高熟料SM，以降低熟料液相量、提高耐火度，平衡由于MgO提高增加的液相。

（1）SDLN水泥厂该厂石灰石MgO：2.25%，熟料中MgO：3.19%，AI2O3：5.55%，Fe2O3：3.52%。

（14）C4AF是高MgO熟料的良好稳定剂，增加C4AF可有效改善高MgO熟料的安定性，但对熟料强度和窑的煅烧是不利的，要掌握好平衡点。

该厂由于矿山的变化，熟料MgO由 1.53%上升到 4.81%，窑皮由 15~16m增长到22m左右，有时达30m，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：

（6）高粉磨细度、掺混合材、增加C4AF，可改善MgO对安定性的影响。

（12）适当降低熟料的f-CaO，可在一定程度上缓解MgO对安定性的影响。

高MgO熟料中多余MgO会代替部分CaO参与同SiO2的反应，在SiO2含量不变的情况下，高MgO时硅酸盐矿物将减少，同时f-CaO也会有走高的趋势。

①石灰石矿山进行多点搭配，减少MgO的波动。

2 国家有关技术标准

GB175-2007通用硅酸盐水泥：硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥中 MgO≤5.0%，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MgO≤6.0%，大于 6.0%时，需进行压蒸安定性试验并合格。

（15）适当提高窑速，采用薄料快烧，对煅烧、强度、安定性都有好处。

5 有关专家的研究

（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）。

（7）MgO的提高将使C3S降低，可适当提高KH以确保熟料强度。

（3）耐磨性、抗冲击性能没有变化。

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，借以弥补熟料强度的降低。

（10）入窑分解率不易过高，否则在提高 SM、IM后易造成飞砂。

在水泥生料中存在极限范围内的 MgO是合乎需要的，它能使液相最初出现温度降低 10°C左右，然而 MgO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 α-C2S→α＇-C2S的，导致冷却时弱水硬性的β-C2S的稳定，降低了熟料活性。

MgO在矿物中的固溶量占1.5%~2.0%，熟料中MgO最佳含量为1.5%，多余部分相当于提高Fe2O3，溶剂矿物相应增多，从而导致高MgO熟料烧结范围变窄，在正常生产中必然导致长厚窑皮、结圈、结大球等问题。

④将火嘴适当偏离物料，减少长厚窑皮及结圈。

熟料 MgO≤5%，（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%）。新的矿山地质勘探规范关于石灰石MgO的：一级品MgO＜3.0%，二级品MgO3.0%~3.5%。

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Fe2O3的作用很相似，故也可以在考虑熟料率值时，把MgO当作Fe2O3/2.25来进行配料计算，即：

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1.5%~2.0%的Fe2O3。为了消除高MgO的影响，实际生产中采用了高SiO2低Fe2O3的配料方案，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：0.98→0.92，SM：.6→3.3，IM：1.6→1.9。

（13）提高水泥细度、增加混合材掺加量，可缓解MgO对水泥安定性的影响。