浅谈原料中MgO对熟料质量的影响

1　遇到的问题

　　我厂所用原料多由附近乡村农民开采供给，矿点多、品位杂、成分波动大，特别是石灰石中MgO含量的波动给生料配料带来难度，成为影响熟料产、质量进一步提高的重要原因。原料化学成分见表1。 　

表1　 原料化学成分(%)

　　1993年以前，对控制原料(重点是石灰石)中MgO含量的重要性认识不足，导致熟料产、质量一直徘徊不前，甚至大起大落，波动幅度大，熟料质量差。立窑(Φ2.5m×10m盘塔式)台时产量只达到7.5t左右，熟料标号只达到平均52.5MPa左右。

　　具体表现为：

　　(1)配料不易掌握。生料CaO指标只能控制较低值(37.40%～38.00%左右)。一般情况下，只有固定配煤量，通过调整粘土配比以使CaO符合控制指标。若石灰石中CaO含量低，MgO含量高时，就必须加大石灰石配入量，其结果使生料烧失量不稳定，成分波动，率值变化大。窑内温度时高时低，热工制度不稳定，直接影响窑的正常运行。

　　(2)生产难度大，窑内通风状况不好，阻力大，鼓风机负荷重，有时甚至超负荷运行。还易发生喷窑、抽心等事故；有时连续出黄料；经常是边部欠烧，中部死烧严重，冷却慢；有时连续卸红料，熟料标号也较低。

　　(3)为稳定窑内温度，1992年4月起，增加了出磨生料烧失量检测指标。根据煤质和烧失量测定值调整配煤量，窑情有好转。但原料中MgO波动时带入生料中的烧失量使配煤量发生变化同样导致生料成分的不稳定。特别是在MgO变化较大时，虽然生料烧失量合格，CaO测定结果也符合要求，但生料率值仍有大幅度变化，导致窑内温度变化，出窑熟料质量不稳定，见表2。 　

表2　烧失量、CaO含量相近的两组生料率值有较大差异(%)

2　原因分析

　　我们知道，全黑生料的烧失量一般控制在40%以下(掺晶种配料则要低些)。其中原料中碳酸盐分解产生的CO₂气体约占30%，无烟煤燃烧(主要产生CO₂)后除灰分以外的烧失物约占8.5%左右，其它则为外在水分蒸发、结晶水挥发、有机物及少量可燃成分燃烧所失重量。

　　为便于分析原料中MgO含量对生料配料及质量的影响，现假定粘土化学成分比较稳定，煤的发热量及灰分波动也比较小，其它材料的变化忽略不计，只考虑石灰石中CaCO₃、MgCO₃含量的变化所带来的影响。

　　从表2两组数据对比结果来看，烧失量、CaO含量等相差无几，Ⅰ号生料MgO比Ⅱ号生料高1.0%。虽然差别不大，但对生产及熟料质量的影响却非常明显。原因分析如下：

　　(1)在相同的控制指标内，受控化学成分及烧失量能够得到比较理想的数据，而非受控成分的变化直接造成了生料率值的波动。当石灰石中MgO含量较高，而CaO含量相对低时，要保证CaO指标合格，就必然加大石灰石配入量，减少粘土配入量，这是造成SiO₂含量低，KH值偏高的主要原因。通过测算，石灰石中CaO每降低0.5%，要保持CaO合格，需相应增加配比约0.7%，则减少配土量0.7%，KH值相应增加0.045。

　　(2)两组生料数据烧失量相差无几，而生产中却感到温度差别较大。类似第Ⅰ组数据情况较多的月份，熟料产量低、欠烧料多，标号只达到53.2MPa，类似第Ⅱ组数据的月份则截然不同，对比见表3。 　

表3　与Ⅰ、Ⅱ号生料成分类似的月份生产情况对比

　　分析产生如此状况的原因如下：

　　我们知道，碳酸盐在高温下发生的反应为：

其中CaO的分子量为56；MgO为40.3；CO₂为44。所放出的CO₂气体是生料烧失量的主要部分，当生料中CaO含量比较稳定时，MgO的变化对烧失量的影响较大。Ⅱ号生料比Ⅰ号生料MgO高1.0%，而带入的烧失量多：

　　假定煤的烧失量占75%，那么由于MgO高而带入的烧失量就要冲减煤量1.09%/0.75=1.45%。

　　若生料中MgO含量更高，冲减煤量就会更多，反映在生产中必然出现窑温偏低、产量低和质量差的状况。

　　(3)生料中含少量MgO可起到降低共熔温度的作用，而在应用了复合矿化剂后，这种降低共熔温度的作用相互叠加而增强。因此，当MgO含量高时，由于配煤量的减少窑边部温度明显偏低，而中心部位则出现结大块现象，造成通风不良，是造成欠烧料比例大，严重影响产、质量的重要原因。

3　对策

　　通过以上原因分析，从1993年起，我们开始注意对原料中MgO含量的控制。从抓原材料质量入手，对各生产过程实行严格控制。

　　(1)从货源抓起，将原矿点逐一取样分析，选定其中MgO<2.5%的部分作为长期供货点，并且尽量选取MgO含量较低供货点，以便实施高低搭配使用，扩大供货源，预防出现供应紧张的情况。

　　(2)把好入厂关。对验收人员实行责任管理，首先让他们懂得MgO含量高对产、质量的危害；第二，以标本对比的方法，实行严格控制，凡不符合要求的拒绝入厂；第三，将生料中MgO含量与经济责任挂勾，超过2.2%，将受经济处罚。

　　(3)通过以上措施，生料中MgO含量基本控制在2.0%以下，熟料中MgO含量大幅度下降。窑中通风状况有所改善。要求入窑生料搭配均匀，看火工严格按操作规程操作，坚持大风大料实现三平衡，三班保一窑，稳定底火位置，熟料产、质量有了明显提高，对比见表4。 　

表4　 不同月份熟料产、质量对比

　　注：1995年熟料产量为1～6月份累计。

4　认识与建议

　　对原料中MgO实施严格控制，是提高机械化立窑台时产量和熟料标号的有效措施。据此，特提出如下初浅认识。

　　(1)采用复合矿化剂后MgO的降低共熔温度的作用虽处于次要位置，但含量高时，这种作用的叠加往往对生产不利。因此在一般情况下，生料中MgO应控制在1.5%～2.0%以下为宜；应将进厂石灰石中MgO控制在2.5%以下。

　　(2)熟料中MgO含量高时，有降低强度的趋势。因此，有必要对熟料中MgO实施更严格的控制，最好能控制在2.0%以下。这就需要更严格地选择矿点。在当地资源许可的情况下，提供MgO<1.5%以下的石灰石质原料。

　　(3)以控制烧失量稳定配热的企业，必须考虑MgO波动对配煤量的影响。在严格控制原料质量的前提下，确定烧失量控制指标时，应适当加上MgO带入部分，不可盲目照抄照搬而贻误生产。表5列出MgO含量变化而确定的烧失量控制指标范围供参考(表中数据允许在一定范围内波动)。 　

表5　根据生料MgO含量调整烧失量控制指标

　　(4)当生料中MgO含量较高时，应控制比较低的CaO指标，这样才能使熟料化学成分及率值稳定在一个比较合理的范围，对产、质量有利。