镁渣作水泥混合材的研究

镁水泥复合材料原料活性与成型工艺的研究陈斯蔼王晓*(中山大学化学系，广州，510275)摘要本实验从研究影响轻烧氧化镁粉末的活性的某些因素如原料产地，颗粒大小入手，进一步探讨轻烧氧化镁粉末活性与成型镁水泥的强度之间的关系。

实验结果表明采用碘吸附法测定氧化镁的活性是具有一定的准确度且较为方便快捷。

氧化镁的活性在其粒度相差不是太大的情况下，粒度对活性的影响不大；广州产的氧化镁与辽宁产的氧化镁活性相差较大。

镁水泥的成型速度在一定条件下与氧化镁的活性有关，活性较大的氧化镁在制备镁水泥的过程中其成型速度大于活性较小的氧化镁的成型速度。

因而成型速度也可以作为一种快捷的方法用来表征氧化镁的反应活性。

镁水泥的韧性和弯曲应力大小与成型所用的氧化镁粉末的活性大小有关，成型所用的氧化镁粉末的活性越大，所制得的镁水泥的韧性越大，但其弯曲应力反而变小。

镁水泥的弯曲模量大小与成型所用的氧化镁粉末的活性大有关，成型用的氧化镁粉末的活性较大者，所制得的镁水泥的弯曲模量较大.。

关键词氯氧镁水泥，氧化镁，活性镁水泥复合材料可使艺术工作者在公共环境艺术中得到一种质感好的新材料，具有仿石、仿铜的特殊性能，可用作建筑装饰及园林雕塑的成型材料。

其价格低廉，工艺简化，没有环境污染，有利于保护自然环境，具有新的艺术价值和更高的使用价值。

尽管镁水泥有着一系列的优良性能，但在使用过程中仍出现了不少问题，主要有“出汗”、“泛霜”、“滴盐水”。

甚至在雨水浸蚀下，强度大幅度下降。

为了解决镁水泥使用过程中的存在问题，必须对这种材料进行系统的研究。

本文对解决镁水泥使用过程中的问题的一些最基本的问题做初步的探讨，为进一步的研究打好基础。

在对生产第一线的实地调查中发现，镁水泥的原料和成型工艺都会对成型制品的性能和返卤泛霜的现象造成很大的影响。

另一方面，从理论上推断，氯氧镁水泥是轻烧氧化镁与氯化镁水溶液进行水化反应所形成的胶凝材料，反应产物的最终形成取决于氧化镁的活性和氧化镁、氯化镁与水之间的配合比。

湖南化工职业技术学院毕业论文题目:镁冶炼渣的处理研究进展和展望院系名称:应用化学系专业班级:工业分析与检验学生姓名: 何坤学号:201101011133指导老师:曹慧君2013年 11 月 11 日摘要近年来，我国镁冶炼行业快速发展，随着原镁和镁合金年产量的逐年增高，排放出来的镁渣也越来越多，如何有效合理地处理、开发利用镁渣，达到节约能源、节约资源、变废为宝和变害为利的目的，是当前迫切需要解决的问题。

本论文对近年来我国有关镁渣的研究应用情况进行全面的总结。

如：利用镁渣制作新型墙体材料、利用金属镁渣制作矿化剂、利用镁渣生产建筑水泥、利用镁渣做脱硫剂、利用金属镁渣和粉煤灰为主要原料生产加气混凝土、镁渣应用于混凝土膨胀剂、利用镁渣研制环保陶瓷滤料、镁渣作为路用才料、利用镁渣改善沥青粘结性等。

关键词：镁渣；回收利用；资源节约；能源Title：Research progress and Prospect of treatment of magnesium smelting slagAbstractIn recent years, the rapid development of China's magnesium smelting industry, along with the increase of the original magnesium and magnesium alloy production, emission of magnesium slag is also growing, processing, how to effectively and reasonably development and utilization of magnesium slag, energy and resource saving, waste to treasure and change for good purposes, is the urgent need to resolve the problem. In recent years, research and application of China's magnesium slag are summarized comprehensively. Such as: Production of new wall material using magnesium slag, Making use of metal magnesium slag as mineralizer, The production of magnesium slag cement, As the sorbent utilization of magnesium slag,As the main raw material for the production of aerated concrete, magnesium slag used in concrete expansive agent, using magnesium slag to produce environmental ceramic filter using metal magnesium slag and fly ash,Magnesium slag as road material, asphalt adhesion utilization of magnesium slag.Key words Magnesium slag; recycling; energy resources;目录1 引言 (5)2镁渣的生成及特性 (6)2.1镁渣的生成 (6)2.2镁渣的特性 (6)3 镁渣再利用的研究应用现状及存在问题 (9)3.1利用镁渣制作新型墙体材料 (9)3.2利用金属镁渣制作矿化剂 (9)3.3利用镁渣生产建筑水泥 (9)3.4利用镁渣做脱硫剂 (10)3.5利用金属镁渣和粉煤灰为主要原料生产加气混凝土 (10)3.6镁渣应用于混凝土膨胀剂 (11)3.7利用镁渣研制环保陶瓷滤料 (11)3.8镁渣作为路用材料 (12)3.9利用镁渣改善沥青粘结性 (12)4 镁渣在国内的研究状况 (13)4.1国内对镁渣的研究 (13)4.2镁渣做水泥混合材的研究 (13)4.3镁渣配料做硅酸盐水泥熟料的研究 (13)4.4镁渣作为墙体材料的研究 (13)4.5国外镁渣的研究情况 (14)结论 (15)致谢 (16)参考文献 (17)1 引言随着金属材料消耗急剧上升，地球表壳的资源日趋贫化，很多传统金属矿产趋于枯竭，加速开发镁金属材料是社会可持续发展的重要措施之一。

镁渣的综合利用随着金属材料消耗急剧上升，地球表壳的资源日趋贫化，很多传统金属矿产趋于枯竭，加速开发镁金属材料是社会可持续发展的重要措施之一。

在我国生产金属镁时排出的工业废渣，很多镁厂都是作为废物丢掉，尤其是一些规模较小的生产企业。

随着镁渣的大量排放堆积，不但占用了大量的土地资源，而且镁渣随着雨水的冲淋汇入江河湖泊对农作物和周围环境造成了极大的影响，严重危及到人类的身体健康及农作物的生长，每生产1 t 金属镁大约排出8~10 t 左右的镁渣。

我国镁产业普遍存在生产规模小、高污染、高能耗、技术装备水平低及技术创新能力低等特点，如何充分利用镁渣成为制约我国镁产业发展的的一大主题。

由于能源、资源、环境保护三方面的迫切需要，工业废渣再利用的研究成为可持续发展的战略目标之一，也是业内专家学者的研究热点之一。

目前对镁渣再利用的研究主要集中在利用镁渣配料烧制水泥熟料和作为水泥活性混合材使用。

但镁渣是一种具有潜在活性的工业废渣，掺入生料中煅烧水泥熟料并不能高效地利用，二次煅烧实属能源浪费；镁渣当作混合材使用并不能象矿渣那样规模化、产业化利用，而且在量和质上都无法和矿渣相比较。

本文讲介绍几种常见的镁渣的再利用技术。

首先，可以利用镁渣制作新型墙体材料。

在国内，已有研究报道将镁渣直接与磨细的矿渣，按照一定比例混合，添加复合激发剂，配制胶结料。

研究表明，这种利用镁渣生产墙体材料的工艺简单，成本低廉，节省能源，并且这种金属镁渣生产出的胶结材具有良好的胶凝性能，制成的墙体材料密度小、强度高、耐久性好，产品质量符合相关标准。

大部分企业只是单一地应用镁渣材料制砖，其实还可以在镁渣中掺入一定量的轻骨料，制作轻质保温、隔热墙体材料或制成屋面材料。

其次，可以利用金属镁渣制作矿化剂。

矿化剂是能促进或控制结晶化合物的形成或反应而加入配料中的物质。

在水泥行业中，能加速结晶化合物的形成，使水泥生料易烧的少量外加剂。

加入的矿化剂可以通过与反应物作用而使晶格活化，从而增强反应能力，加速固相反应。

何为镁渣，可否用作水泥原料镁渣是金属镁厂提炼金属镁后排出的废渣，每生产1t金属镁约排出8～9t镁渣，镁渣外观上大部分呈5～10mm块状，少部分呈粉状，废弃的镁渣既造成堆放场地的浪费、又造成一定的环境污染，因此对镁渣的综合利用已势在必行。

表1为辽宁锦西镁厂的镁渣的化学成分。

表1 辽宁锦西镁厂镁渣的化学成分(%)镁渣由于经过1200℃左右的高温煅烧，具有一定的化学活性，并形成了C2S、CF等初级矿物。

其CaO、MgO含量较高，而且不是以CaCO3、MgCO3形式存在，从而减少了部分CaCO3、MgCO3分解所吸收的热量，可显著降低熟料热耗。

此外，MgO具有较好的矿化作用，因此，生料中掺入镁渣后，可以显著改善生料的易烧性，并且随着掺量的增加fCaO含量呈明显下降趋势。

立窑生料中掺入镁渣后，由于易烧性得到了改善，上火速度可明显加快，立窑台时产量明显提高。

但镁渣掺量不能太大，因为掺量过大会引起硅酸率过高，造成烧结困难，还会造成熟料中MgO超标，一般镁渣掺量可控制在20%左右。

用镁渣代替部分原料配料，如果出现生料中Al2O3含量偏低的情况，可用少量的煤矸石配料加以校正，以弥补Al2O3含量偏低的问题。

如需烧制道路水泥熟料或习惯烧高铁料，可不用校正。

由于采用镁渣配料后，生料的易烧性得到了明显改善，熟料热耗降低，如配煤过多，液相生成较多，会出现底火变软、粘边炼窑等不正常窑情，因此应采取逐步降低配热的原则，开始时应在原配热基础上，降低10%左右为宜，然后再根据窑面情况逐步降低，直至窑情正常。

采用镁渣配料后，生料烧失量降低，一般在34%～35%左右。

由于全黑生料烧失量降低，生料球与熟料的体积收缩比降低，因而应适当缩小扩大口角度。

采用镁渣配料后，生料易烧性得到了改善，上火速度加快，底火层厚度变薄。

应坚持暗火煅烧，湿料层厚度控制在400～500mm，底火层位置严格控制在喇叭口以上，做到大风大料急冷快烧，从而达到优质、高产、低耗的目的。

利用镁渣制复合硅酸盐水泥技术
资料：
适用范围
炼镁排放出的废渣作原料和水泥活性混合材料进行生产复合硅酸盐水泥，用于砌筑道路建设及装修工程。

主要技术内容
一、基本原理
利用炼镁废渣与石灰石、粘土、铁矿石配制水泥生料，经煅烧成硅酸盐水泥熟料后再加入适量沸石、镁渣、石膏磨细制得细制得复合水泥。

二、技术关健
镁渣的出淬处理和炼镁过程中镁的回收率高低程度是本本项目利用镁渣量大小和产品能否合格的关健。

典型规模
日产700吨水泥熟料的镁渣复合水泥生产线，年产熟料21万吨，水泥35万吨，消化处理废渣10万吨。

技术指标及条件
一、技术指标
镁渣作原料一次掺入量10—15%，作混合材料二次掺入量20—25%，两次合计掺入量为30—40%。

利用该炼镁废渣生产的镁渣复合硅酸盐水泥，产品经国家质检中心检查，各项技术指标符合GB12958—1991《复合硅酸盐水泥》标准要求。

主要技术指标：
1、 SO3： 1．97%
2、凝结时间（时：分）：初凝3：13，终凝4：20
3、细度： 80μm筛筛余量2．8%
4、沸煮法安定性合格
5、强度：3d抗折4．2Mpa、抗压23．1Mpa、28d抗折7．43Mpa、抗压47．3Mpa
二、条件要求
被利用的废镁渣MgO含量小于4．0%，水泥产品压蒸安定性膨胀率小于0．5%
主要设备及运行管理
一、主要设备
本项目主机设备配置为原料磨：Φ3．4×7．5×1．8m管磨一台
回转窑：Φ3×48m一台
预热器：TDF炉型700t/d五级旋风预热器` 一套
水泥磨：Φ3．8×12m管磨，0—Seap高选粉机系统一套。

镁渣的综合利用1.我国镁渣现状我国镁产业普遍存在生产规模小、高污染、高能耗、技术装备水平低及技术创新能力低等特点，如何充分利用镁渣成为制约我国镁产业发展的的一大主题。

由于能源、资源、环境保护三方面的迫切需要，工业废渣再利用的研究成为可持续发展的战略目标之一，也是业内专家学者的研究热点之一。

2.镁渣的生成镁渣是金属镁厂在炼镁过程中排放的固体废弃物。

生产金属镁的工艺大致如下：将白云石（MgCO3·CaCO3）在回转窑中锻烧（煅烧温度为1 150~1 250 ℃），然后经研磨成粉后与硅铁粉（含硅75%）和萤石粉（含氟化钙95%）混合、制球（制球压力9.8~29.4 MPa，送入耐热钢还原罐内，在还原炉中以1 190~ 1 210℃的温度及1.33~10 Pa 真空条件下还原制取粗镁，再经过熔剂精炼、铸锭、表面处理，即得到金属镁锭，剩余的残渣即为镁渣。

主要反应方程式为：MgCO3·CaCO3→MgO+CaO+CO2↑MgO+CaO+Si（Fe）→CaO·SiO2+Mg从上面反应方程式可以看出，镁渣的主要成分是CaO，SiO2，此外还有未还原的MgO 等。

由于各镁厂生产条件及工艺差别，镁渣的成分并不是固定的，而是有一个波动范围。

镁渣成分波动的范围：CaO 为40%~50%；SiO2为20%~30%；A12O3为2%~5%：MgO 为6%~10%；Fe2O3 约9%[2]。

而硅酸盐水泥熟料组成的范围：CaO 为62%~68%；SiO2为20%~24%；A12O3为4%~7%；MgO<5%；Fe2O3为2.5%~6.5%。

3 镁渣再利用的研究应用现状及存在问题3.1 利用镁渣制作新型墙体材料在国内，已有研究报道将镁渣直接与磨细的矿渣，按照一定比例混合，添加复合激发剂，配制胶结料。

研究表明，这种利用镁渣生产墙体材料的工艺简单，成本低廉，节省能源，并且这种金属镁渣生产出的胶结材具有良好的胶凝性能，制成的墙体材料密度小、强度高、耐久性好，产品质量符合相关标准。

镁渣等工业废渣应用现状的研究及前景分析*摘要：镁渣矿物属于介稳的高温型结构，结构中存在活性的阳离子，所以，镁渣本身具有很高的水化活性，水化后生成水化硅酸钙凝胶．镁渣作为破胶凝材料是可行的，镁渣中的[SiO ]4一更易丢失，链断裂，形成类于有机一无机杂化物的结构，在镁渣中掺入一定的硅酸盐水泥或磨细硅酸盐水泥熟料和磨细矿渣，以提高镁渣胶凝材料的耐久性．镁渣作为砂浆的胶结材料是非常理想的，镁渣不但可以提高砂浆的和易性，而且还可以提高砂浆的强度和耐久性．镁渣中掺入一定量的轻骨料，可制作轻质保温墙体材料或制成屋面材料．关键词：工业废渣；镁渣；胶凝材料；墙体材料Status Research and Applications of M agnesium SlagXIAO Li—guang，W ANG Si—yu，LUO Feng(School of Materials Science and Engineering，Jilin Architectural and Civil Engineering Institute，Changchun 130021)Abstract：Magnesium is a mineral residue in the high—temperature metastable structure，activity in the struc—ture of the cation，magnesium slag itself with very high activity hydration，hydration could be the last generationcalcium silicate ge1．Magnesium slag as a base cementitious materials is feasible，magnesium residue[SiO4 j 一more 1OSS，strand breaks，similar to the formation of organic—inorganic hybrid of structure，but the proposedincorporation in the slag in the magnesium silicate cement or cement clinker to enhance magnesium slag Cementi—tious M aterials Durability．M agnesium as a slag cement mortar is ideal material，magnesium slag not only canimprove the workability ，but also can improve the strength and durability of mortar．Magnesium Slag broughta certain amount of lightweight aggregate，wall insulation can be made of light materials or manufactured roofingmaterials．Keywords：industria1 waste；magnesium slag；cementitious Inateria1；wal1 materia10 引言随着工业不断的发展，工业废渣日益增多，据资料报道l1 J，1995年我国各种工业废渣为74亿吨，累计堆存量达65亿吨，占地5万公顷～6万公顷．全世界每年排放工业废渣约20亿吨，矿业废渣约80亿吨．由于能源、资源、环境保护三方面的迫切需要，充分利用工业废渣是当前迫切需要解决的问题，其主要目的是节约能源，节约资源，变废为宝，变害为利．在展望21世纪的发展远景时，我们必须从可持续发展的战略目标来探讨充分利用工业废渣的深远意义．1 工业废渣的主要品种及其成分分析1．1 煤矸石煤矸石是夹在煤层中的岩石，是采煤和选煤过程中排出的废弃物．我国煤矸石排放量达1亿多吨，煤矸石的化学成分与粘土相似，主要有Sio2， 203，Fe203，CaO等，其波动范围为Sio2：40％～65％；A12O3：15％- 40％；Fez03：4％～20％；CaO：2％～7％；烧失量：3％～10％．煤矸石可以用来代替部分粘土，作为煅烧硅酸盐水泥熟料的原料；也可以直接作为硅酸盐水泥的混合材，应用煤矸石作混合材生产的火山灰质硅酸盐水泥，适用于大体积水工混凝土和海港工程[ ．1．2 固硫渣。

Research 研究探讨327镁渣混凝土的研究进展李姗姗（宁夏大学新华学院工程与应用科学系，宁夏银川 750021）中图分类号：TU528.1 文献标识码：A 文章编号1007-6344（2018）07-0327-01摘要：我国的镁资源较丰富，镁工业的发展较为先进，同时作为21世纪重要战略物资，金属镁在汽车、计算机、通讯及航空航天领域应用广泛，然而产出金属镁的同时会排放出约9倍的镁渣，金属镁的产量逐年增加，镁渣处理不当会给环境带来很大的污染，因此需要好的方法来解决镁渣的处理问题。

镁渣中含有的氧化镁最早源1982年建成使用的吉林白山混凝土重力拱坝。

曾作为水泥掺和料应用在大坝中，可以有效地减少坝体的裂缝；并且镁渣中也含有和水泥类似的活性材料，因此镁渣可以用在混凝土中，也成为解决镁渣污染的一种有效的方法。

关键词：镁渣；混凝土；和易性；碳化；收缩0 前言镁渣是在冶炼金属镁而产生的工业废料，镁原料经过一系列的工业生产还原出粗镁，剩余的反应物就是镁渣，镁渣颗粒较细有较好的保水性，并且其具有一定的火山灰活性和水化能力，但在还原过程中不可避免的在剩下的反应物中有约的6%的MgO[1]，现在对镁渣的研究已经有较多的成功，包含镁渣作为掺和料对混凝土强度的提高、增加混凝土的耐久性并且镁渣自身的膨胀性能够有效地抑制混凝土的收缩，现在已经有很多学者已经在不断地深入研究工业废料镁渣，并进行了大量的试验与实践，对镁渣也有了一些更准确的认识与评价，尝试将其应用到实际工程当中并且取得丰硕的成果。

本文在总结镁渣对混凝土的研究成果和应用效果的基础上，对镁渣的应用前景及其需要进一步研究的问题进行了分析，供工程技术人员参考。

1 镁渣对混凝土的研究进展1.1 镁渣对混凝土和易性的影响刚从工厂排出的废渣中颗粒分布不均匀，块状物也教多，但是镁渣易粉化，所以大颗粒的镁渣是不能作为混凝土的掺合料，会降低混凝土的强度。

因此需过筛除去颗粒状，经浸水烘干后使用。