mgo在水泥熟料煅燒中的作用

mgo在水泥熟料煅燒中的作用

0對(duì)mgo的關(guān)注水泥生產(chǎn)的主要原料是石材。國內(nèi)外的石灰礦通常有其他伴隨礦，其中白云石最為常見，其主要成分是cod。近年來隨著石灰石資源的劣化和枯竭以及水利水電工程對(duì)MgO膨脹劑的認(rèn)識(shí)與使用,國內(nèi)又重新關(guān)注了MgO存在的利弊。同時(shí)國外有關(guān)新型含鎂水泥的開發(fā)也啟發(fā)水泥工業(yè)重新審視MgO,甚至利用MgO作為吸收CO少量MgO的存在并非有害,只有超過一定量的MgO才會(huì)出現(xiàn)游離MgO,同時(shí)方鎂石形成的數(shù)量受到周圍環(huán)境的影響。而最近的試驗(yàn)結(jié)果表明MgO固溶量隨著氧化鎂含量的增加而增加,盡管兩者并不按比例同步增加1mgo對(duì)燃燒過程中液體轉(zhuǎn)化的影響1.1o的加入對(duì)熟料煅燒溫度的影響熟料煅燒產(chǎn)生液相的溫度被稱為燒結(jié),也就是說達(dá)到最低共熔點(diǎn)。根據(jù)相律,組份數(shù)增加,最低共融點(diǎn)溫度降低,因此MgO的加入降低了原有熟料煅燒溫度,隨著MgO含量的增加,液相量增加。根據(jù)熟料煅燒過程中各組份對(duì)液相量的貢獻(xiàn),國內(nèi)外研究了液相量的計(jì)算公式。尤其是近年來的計(jì)算公式中MgO的系數(shù)得以提高,表明MgO對(duì)液相量有較大的貢獻(xiàn),其降低液相出現(xiàn)溫度的程度,僅次于化學(xué)成分Fe通過固相反應(yīng)直接形成大量阿利特是非常困難的,只有CaO與[SiO1.2液相粘度的降低液相粘度是除去液相量以外另一個(gè)影響質(zhì)子擴(kuò)散速度的重要因素。Mg的最外層電子數(shù)為2,液相的粘度與元素外層電子的負(fù)電性有關(guān),液相粘度按它們堿性降低的次序(K→Na→Ca→Mg)逐漸降低,MgO僅對(duì)液相粘度有適當(dāng)?shù)南陆怠coknh試驗(yàn)結(jié)果表明液相粘度直接影響質(zhì)子擴(kuò)散速度,Stocks-Einstein方程直接揭示了液相粘度與擴(kuò)散系數(shù)的關(guān)系,液相粘度越大,質(zhì)子擴(kuò)散時(shí)與溶劑離子的碰撞幾率越大,質(zhì)子的擴(kuò)散速度越慢,MgO是弱堿性,液相中的兩性元素Al離解為Me1.3mgo對(duì)熟料表面張力的影響液相表面張力是液相的重要性質(zhì),與熟料結(jié)粒有著直接的關(guān)系。液相的表面張力越小越能浸潤(rùn)熟料顆粒表面或者固相物質(zhì),有利于固相反應(yīng)與固液反應(yīng),促進(jìn)阿利特的形成。液相表面張力增大,則熟料容易結(jié)粒,如圖1所示,熟料顆粒的大小與液相表面張力呈良好的線性關(guān)系從化學(xué)反應(yīng)的角度看,MgO的加入降低熟料燒成溫度和促進(jìn)各種礦物的形成,這源于熟料反應(yīng)過程中活化能的降低,王春芳等熟料煅燒過程液相表面張力大小除受到溫度和壓力的影響外,最主要的因素是液相自身組分性能,也就說也向內(nèi)部分子之間的相互作用,尤其是各種化學(xué)鍵。化學(xué)鍵作用力越強(qiáng),表面張力越大,通常元素形成離子鍵的表面張力大于元素形成共價(jià)鍵的表面張力。Mg作為一種金屬元素可以形成較強(qiáng)的離子鍵,從而提升液相表面張力。從這個(gè)觀點(diǎn)看MgO的存在對(duì)固相物質(zhì)的浸潤(rùn)是不利的,因此MgO對(duì)液相的作用存在積極的一面也存在不利的一面。2mgo對(duì)鈉礦床形成的影響2.1mgo對(duì)熟料組分的影響MgO可以降低熟料燒成溫度,從而促進(jìn)熟料煅燒的液固反應(yīng),這被多數(shù)的實(shí)驗(yàn)所證實(shí),但對(duì)于單個(gè)礦物而言,又有所差異。國內(nèi)外有關(guān)MgO對(duì)A礦的摻雜作用的試驗(yàn)較多,并且比較詳細(xì),但是結(jié)果往往不能統(tǒng)一甚至相互矛盾。F·LocherI·Ak?nAltun路紅將等有關(guān)MgO對(duì)B礦的研究相對(duì)較少,且沒有詳細(xì)記錄固溶量,可能的原因是B礦在普通硅酸鹽水泥熟料中含量較少。Zhang等李好新等MgO對(duì)CMgO對(duì)C礦的影響就明顯超過了C式中Si∶Ti=3∶1,這些鐵相的組成范圍通常是Ca總體而言,MgO對(duì)于熟料四種主要礦物中的阿利特是促進(jìn)其數(shù)量增加的,而對(duì)于B礦由于它是中間礦物,即使MgO能夠提升其數(shù)量但是由于其不斷向A礦轉(zhuǎn)化,貝利特不能長(zhǎng)期留存,如果實(shí)驗(yàn)時(shí)不能實(shí)時(shí)監(jiān)控其數(shù)量是很難發(fā)現(xiàn)其峰值的,并且需要與沒有摻加MgO的熟料作對(duì)比,才能發(fā)現(xiàn)其貢獻(xiàn),顯然高溫液相的實(shí)驗(yàn)研究證明這一點(diǎn)是困難的。兩種熔劑礦物的固溶量將隨著MgO摻量的增加而增加,并且其數(shù)量也會(huì)有所增加。2.2礦物晶型MgO的固溶對(duì)于存在多種晶型的熟料礦物而言,可以保留在較高溫度的晶型,但對(duì)每種礦物也有所區(qū)別。LiXuerun等當(dāng)使用SOMgO對(duì)A礦保留高溫形態(tài)有利,但不同的試驗(yàn)結(jié)論有所不同,對(duì)于C3mgo是生物渣的一種形式3.1熟料礦物固溶量的影響少量的MgO以固溶形式存在于熟料礦物晶格內(nèi)。N·K·Katyal等根據(jù)從上表分析,影響MgO固溶量的因素主要與熟料礦物有關(guān),不同的熟料礦物固溶量不同。陳湘湘其它雜質(zhì)離子對(duì)MgO的固溶量也有影響,尤其是FMgO在熟料中的固溶量根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件的不同而存在差異,不過不能否認(rèn)的是MgO的固溶改變了礦物形貌與反應(yīng)活性。而生產(chǎn)的煅燒溫度和冷卻條件是最重要的外部因素,礦物晶格間距與置換離子決定了Mg3.2更微觀的層次國內(nèi)外的研究發(fā)現(xiàn)MgO以兩種形式存在:一種是以固溶態(tài)存在于熟料C在總MgO含量一定的條件下,MgO分布受到熟料煅燒溫度和冷卻條件的影響。張景明等從更微觀的層次看方鎂石,如果其能夠均勻分布在液相內(nèi),即使將來的膨脹產(chǎn)生的應(yīng)力也是均勻的,相反如果方鎂石以礦巢形式集中分布,那么膨脹的應(yīng)力集中,所產(chǎn)生的危害也更嚴(yán)重。研究顯示摻加螢石礦化劑的熟料,MgO在中間相的分布更加均勻,也即液相中摻加螢石礦化劑后,高溫液相粘度降低,離子遷移加快,液相在熟料中分布更加均勻,而熟料中的方鎂石是在熔融狀態(tài)下從液相中結(jié)晶析出的,故其分布也更加均勻3.3其它離子對(duì)熟料礦物固融作用的影響方鎂石形成的唯一條件就是MgO含量的過飽和析晶。高溫液相中的MgO,存在著方鎂石溶解—析晶的平衡過程,高溫液相中溶質(zhì)離子動(dòng)能增加,促進(jìn)了方鎂石晶體的發(fā)育。影響方鎂石含量的因素首先與MgO含量有關(guān),熟料中MgO含量越高,方鎂石含量越高冷卻條件也對(duì)方鎂石晶體的尺寸有影響。魏麗穎等嵇鷹等在摻雜有其它離子的情況下,例如立窯使用的礦化劑螢石等,方鎂石的形成受到了其它離子的影響。鄔燕蓉等其它金屬離子的存在可以優(yōu)先占用熟料礦物的固溶位置,從而增加方鎂石含量;專利顯示利用釩鈦礦渣中錳、釩、鈦等金屬元素代替鎂進(jìn)行礦物固熔,降低熟料液中固融MgO相對(duì)含量,從而提高高鎂中熱水泥熟料中游離態(tài)MgO的含量總之,少量的MgO得以固溶于熟料礦物,而方鎂石是MgO飽和析晶的結(jié)果,除自身因素外,周圍環(huán)境對(duì)其析晶能力和晶粒大小都有直接影響。對(duì)于采用高鎂石灰石原料生產(chǎn)熟料,降低方鎂石出現(xiàn)機(jī)率的合適措施就是提高熟料的冷卻速率。4smo與mgo反應(yīng)產(chǎn)物的影響通過全面回顧MgO自發(fā)現(xiàn)其危害性以來的研究歷程,以及對(duì)水泥熟料各個(gè)方面的影響,大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)支撐了以下結(jié)論:(1)MgO對(duì)熟料燒成是有利的,表現(xiàn)在煅燒溫度的降低,液相量的增加,熟料阿利特礦物形成活化能的降低等。(2)MgO作為硅酸鹽水泥熟料中的雜質(zhì)離子,對(duì)熟料礦物的晶格結(jié)構(gòu)與晶型產(chǎn)生影響,可以穩(wěn)定礦物在較高的非熱力學(xué)穩(wěn)定狀態(tài),但是也改變了熟料的水化反應(yīng)與水化產(chǎn)物,宏觀上表現(xiàn)為熟料強(qiáng)度的降低。(3)MgO可以提高阿利特的形成數(shù)量,對(duì)C(4)方鎂石的形