镁铝尖晶石毕业设计说明书

辽宁科技大学本科生毕业设计 第 页年产 3 万吨电熔再结合镁铬砖生产车间设计摘 要以烧结镁砂和铬矿为主要原料制造的镁铬系耐火材料在近 70 年的发展历程中，首先在钢铁工业，继之在玻璃，水泥等行业的热工设备上广为采用，成为了最重要的碱性耐火材料。镁铬砖属碱性耐火制品，以方镁石和镁铬尖晶石为主晶相，在氧化气氛中于 16001800烧成，也可用水玻璃等化学结合剂制成不烧砖，主要包括直接结合镁铬砖、再结合镁铬砖、半再结合镁铬砖以及普通镁铬砖等。其中的再结合镁铬砖耐火度高、抗碱性炉渣侵蚀性强、热震稳定性优良、高温结构强度高。本设计的主要产品为电熔再结合镁铬砖，其中 MGe-20 的产量为 15000 吨， MGe-18 的产量 15000吨。本设计叙述了电熔再结合镁铬砖耐火材料的使用条件及其生产工艺理论基础，辅助原料的要求、加工处理方法、产品的生产工艺流程、物料平衡计算结果、生产设备的选型计算以及生产技术检查系统的说明。关键词：耐火材料;电熔再结合镁铬砖; 生产工艺; 设计辽宁科技大学本科生毕业设计 第 I 页The design of 30，000 tons magnesium-chromium bricks workshopAbstractThe refractory material plays a role in suring in the development of the steel making, With the gradual development of the metallurgical trade, the refractory material craft has got constant improvement, the result of study asserts the Mg-Cr department material has function of that other materials cant be compared, combine magnesium chromium quality directly, half combine Mg-Cr quality ,etc. alkaline material can raise the lining durability again, it is a concise extremely good material outside a stove . The chromium refractory material of magnesium is the fire-resistant products taking MgO-Cr2O3 as composition, combine Mg-Cr brick ,combined with fused Mg-Cr brick, half-bond Mg-Cr brick and common Mg-Cr brick. It has excelly property anti-alkali , anti-corrosion refractory-degree and loading high temperature. Product of this design of Mg-Cr20 brick and Mg-Cr18 brick,which will be product 30000tons in one year.Originally design conclude of the combined with fused Mg-Cr brick refractory material and theoretical foundation of the production technology, requirement for raw materials, process the method , the production technological process , supplies of the products balance calculation of raw-materials, selecting and calculating of equipment and production technology, inspection system of production, and main characteristic of my design.Keywords: Refractory;Combined with fused magnesia-chrome brick;productive technological process;design辽宁科技大学本科生毕业设计 第 II 页目录摘 要 .IAbstract .II目录 .III1 绪论 .11.1 电熔再结合镁铬砖的发展历史及其应用 .11.1.1 电熔再结合镁铬砖的发展历史 .11.1.2 电熔再结合镁铬砖的应用 .12 工艺部分 .12.1 工艺的理论基础 .22.1.1 与 MgO-Cr2O3 系耐火材料有关的相平衡 .22.1.2 原料的技术指标 .62.1.3 影响电熔再结合镁铬砖性能的主要因素 .62.1.3.1 添加剂对 Mg-Cr 砖的性能的影响 .62.1.4 破粉碎 .92.1.5 筛分 .102.1.6 物料的贮存 .102.1.7 配料 .112.1.8 混练 .112.1.9 成型 .122.1.10 烧成 .14辽宁科技大学本科生毕业设计 第 III 页2.1.11 成品仓库 .162.1.12 除尘 .162.2 工艺流程 .172.2.1 工艺流程简述 .172.3 工艺参数 .182.4 物料平衡计算 .192.5 生产设备 .252.6 仓库设施 .263 生产技术检查系统说明 .2753.1 检查内容 .273.2 检查方法 .273.3 检查制度 .284 车间安装，检修与维护措施 .285 生产车间安全措施 .29参考文献 .31附录： 一物料平衡计算部分 .32三破粉碎设备的选择计算 .39五干燥工段的计算 .42六烧成工段的计算 .43七成品仓库的计算 .44辽宁科技大学本科生毕业设计 第 0 页1 绪论1.1 电熔再结合镁铬砖的发展历史及其应用1.1.1 电熔再结合镁铬砖的发展历史在 19131915 年，将铬矿和镁砂搭配起来生产了 MgO-Cr2O3砖，而稳定生产烧成的或者化学结合不烧成的 MgO-Cr2O3砖大约是在 1935 年。在此期间侧重于生产 MgO-Cr2O3砖，即铬矿含量较高的砖。镁砂- 铬矿配合的耐火材料，高温体积稳定性好，对温度急变不敏感，高温强度大；同时由于他们的化学性质呈碱性，被迅速的推广应用。特别是含镁砂约 55%-65%和铬矿约 45%-35%的 MgO-Cr2O3砖先后经过约 20 年的发展，便迅速的取代了平炉和电炉中的许多久产品。大约在 1955 年以后，美国、英国和欧洲各国迅速往碱性平炉炉顶过渡，1959 年完成了直接结合 MgO-Cr2O3 砖的首批研究工作。约在 1962 年，直接结合 MgO-Cr2O3 砖投入了市场。目前，耐火材料工业生产各种成分的含铬碱性耐火材料，已有镁铬质、铬镁质、电熔铬尖晶石质、镁橄榄石铬质和铬橄榄石等许多制品。但是自 80 年代后期以来世界上的 MgO-Cr2O3 系耐火材料的使用量却下降了，MgO-Cr 2O3 系耐火材料生产和应用量减少的直接原因是在生态学上有害的 CrO3 形成于耐火材料的相界，在铬矿与碱、CaO、 BaO 和 SiO2 等氧化物接触时， Cr3+ Cr6+的转变在空气中在空气中加快，它对人们的健康有害。因此，都主张限制甚至取消 MgO-Cr2O3 系耐火材料的生产和应用。不过，正如第 33 届国际耐火材料研讨会所指出的，对于炉外精炼用耐火材料来说，最耐侵蚀的耐火材料依然是镁铬砖。此外，有色冶金（特别是铜冶炼工业）用耐火材料除了 MgO-Cr2O3 系耐火材料之外，目前，尚无更始和的取代材料。1.1.2 电熔再结合镁铬砖的应用再结合（半再结合）镁铬砖广泛应用在冶金炉渣蚀最严重的部位,如炉外精炼装置AOD 炉风眼区；RH 炉真空室下部槽及浸渍管；VOD 炉渣线；重有色冶金（铜、铅、锡、镍等）转炉风口区；闪速炉反应塔，沉淀池；阳极炉渣线，艾萨炉渣线，贫化电炉渣线及出渣口；碱性耐火材料窑炉高温带等。辽宁科技大学本科生毕业设计 第 1 页2 工艺部分2.1 工艺的理论基础采用合成镁铬砂，是生产再结合、半再结合镁铬砖的工艺基础。合成镁铬砂有烧结法和电熔法两种。由于电熔合成法生产工艺简单，熔融温度高，物相反应充分，气孔少，料的致密度高，在国内应用较广。采用电熔法生产镁铬砂,一般选用高纯原料：特级菱镁石、高纯轻烧 MgO 或重烧镁砂（灼减为零时 MgO 含量大于 97）和精选铬矿（杂质尽量低，SiO 2 含量小于 1） 。为得到纯度高的电熔镁铬砂，也有在配料中加入Cr2O3 的，奥地利某厂电熔合成铬矿的 Cr2O3 含量高达 56-802.1.1 与 MgO-Cr2O3 系耐火材料有关的相平衡MgO-Cr2O3 系耐火材料是用镁砂和铬矿生产的一种碱性耐火材料，它的组成实际上属于 MgO-CaO-SiO2-FeO-Fe2O3-Al2O3-Cr2O3 七元系统。组成铬矿颗粒的矿物为铬铁矿尖晶石，又称铬矿尖晶石，即 ,它基本上是32, AlFeCreMg和 四种尖晶石固溶体。这四种尖323232FAlgCrMg、 32l晶石在 四元系系统中的位置如图 1-1 所示，其熔点分别为：O32，2400 ； ,2105 ; ,2160 ;和 ，32rg32Olg32OCrFe32OAlFe1780 。都是高熔点耐火的复合氧化物 1。辽宁科技大学本科生毕业设计 第 2 页MgO FeO -Al23O MgOCrFe-Cr2O3 Cr2O3 图 1铬 矿 组 成 的 MgCr-Al23四 面 体 的 尖 晶 石 矩 形 截 面 系 统r2O3FeO359半 倍 氧 化 物尖 晶 石 尖 晶 石 +半 倍 氧 化 物尖 晶 石 L约 2075半 倍 氧 化物温度，摄氏度 重 量 ， %图 - Cr系 统 在 空 气 中 的 关 系（1） 系统。里鲍德和米安发表了在 的气氛下的FeCr32 1:/2H系统的研究结果。1965 年，霍夫曼又绘制了与铁平衡的 系统Or32 eCr32的另一种相图形式。他们各自的相图如图 1-2 和图 1-3 所示。图 1-2 表明，可见尖晶石的耐火度可达 2100 ，只有接近 本身的成分才超过它。32OCr2034568901780921液 相 液 相 +尖 晶 石 液 相尖 晶 石+CrO尖 晶 石液 相尖 晶 石尖 晶 石方 铁 矿 Fe-23 FeO 重 量 ， %温度，摄氏度 液 相方 铁 矿方 铁 矿图 -Cr系 统 （ O/H的 气 氛 ） 14561708FeO+Cr24 液 相液 相 O3重 量 ， %Fe图 -3系 统 （ 与 铁 平 衡 ）温度，摄氏度（2） 系统。米安和宗宫制作的 系平衡相图如图 1-43232e 3232eCr辽宁科技大学本科生毕业设计 第 3 页所示。此相图表明了在氧化性的条件下，当 中加入 时，氧化铁可以被32OFe32Cr亚铬酸铁所饱和的情形。图中标明了尖晶石的区域大致上是 和32OFe间的固溶体范围。此结果与er32洛弗尔、里格比和格林指出的和 具有无限互32OFeCr32溶性的结论是一致的。（3） 系统。232SiMg三元系相图如图32ir1-5 所示。而奥斯本和米安绘制的三元相图固面图如 232SiOCg1-6 所示。 10234506789010234506789 1230456789镁 铬 尖 晶 石方 镁 石762118Cr2OMgO-Cr32MgO-Si-iSiOrgOM-CrSi三 元 系 统 相 图 （ 5） iMgO-Si2igMgO-Cr3r2i+K154670Si r2+S809HMO-Cr3i三 元 系 统 固 面 图 （ 16）9由图 1-6 看出， 三元系中没有三元化合物。这两幅图表明，由232Sirg于 MgO 含量增加，配料的组成点将移入 亚三元系内，其固232Sigrg化温度为 1850 ，说明 系耐火材料的高温性能比 系耐火材料的高温32OCr 3OCrMgO FeO -Al23 FeO-Al23MgOCrCr Cr2O3 图 1铬 矿 组 成 的 MgCr四 面 体 的 尖 晶 石 矩 形 截 面 系 统e359半 倍 氧 化 物尖 晶 石 尖 晶 石 +半 倍 氧 化 物尖 晶 石 L约 2075半 倍 氧 化物温度，摄氏度 重 量 ， %图 - Cr系 统 在 空 气 中 的 关 系辽宁科技大学本科生毕业设计 第 4 页性能优越，它们为生产 系耐火材料提供重要的依据，并划定了镁铬质、铬32OCrMg镁质、镁橄榄石铬质、铬镁橄榄石质耐火材料各相区的范围，因而该三元相图是含铬镁质及镁橄榄石质耐火材料的基本相图。（6） 系统。 系平衡相图如图（1-7）所3232AlrgO3232OAlrg示。由于 与 以及 与 能形成连续固溶体，所以在32AlC32OlCM系或在 系耐火材料中加入 ，其开始出现M 32r液相的温度都有所提高。该图还表明，靠近尖晶石 相区的液相线和固相线32lg的温度高出临近区域约 100。除此之外， 在 尖晶石系列32OAlr中加入 MgO 时也会导致液相线温度上升，而且整个方镁石初晶区域和固相线的温度都在 1900以上。图（1-7） 系统内在液相线温度上的相关系3232OAlCrMg辽宁科技大学本科生毕业设计 第 5 页2.1.2 原料的技术指标表 2-1 原料的技术指标化学组成，%原料名称MgO Cr2O3 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO 灼减体积密度g/cm3附着水分%粒度mm电熔镁铬砂 58.16 20.89 0.96 6.47 12.7 0.78 0.04 20300电熔镁砂 98.19 - 0.51 0.06 0.47 0.66 0.11 3.48 - 0-120铬精粉 17.10 55.85 0.88 10.32 14.45 0.4 0.22.