年产4.2万吨镁铬砖生产车间设计【含CAD图纸+文档】
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4.2
万吨镁铬砖
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年产4.2万吨直接结合镁铬砖生产车间设计1 绪 论1.1直接结合镁铬砖的发展历史及其应用1.1.1直接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%5%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-Cr2O3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，尚无更适合的取代材料。1.1.2直接结合镁铬砖的应用直接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。2 工艺部分2.1工艺的理论基础采用合成镁铬砂，是生直接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，SiO2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5680。2.1.1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,它基本上是和四种尖晶石固溶体。这四种尖晶石在四元系系统中的位置如图2.1所示，其熔点分别为：，2400；,2105;,2160;和，1780。都是高熔点耐火的复合氧化物1。图2.1铬矿组成的四面体的尖晶石矩形截面系统（1）系统。里鲍德和米安发表了在的气氛下的系统的研究结果。1965年，霍夫曼又绘制了与铁平衡的系统的另一种相图形式。他们各自的相图如图2.2和图2.3所示。图2.2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。图2.2 系统（CO2/H2的气氛） 图2.3 系统（与铁平衡）（2）系统。米安和宗宫制作的系平衡相图如图2.4所示。图2.4 -系统在空气中的关系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间的固溶体范围。此结果与洛弗尔、里格比和格林指出的和具有无限互溶性的结论是一致的。（3）系统。三元系相图如图2.5所示。而奥斯本和米安绘制的三元相图固面图如 2.6所示。 图2.5 三元系统相图 图2.6 三元系统固面图由图2.6看出，三元系中没有三元化合物。这两幅图表明，由于MgO含量增加，配料的组成点将移入亚三元系内，其固化温度为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。2.1.2产品的理化指标表1产品的理化指标项目wt%显气孔率/%体积密度/g/cm3常温耐压强度/MPa荷重软化开始温度（0.2MPa）MgOCr2O3MGe-8608193.0351650MGe-125012183.03517002.1.3影响直接结合镁铬砖性能的主要因素2.1.3.1铬矿的选择铬矿配入的粒度越小，镁铬砖中形成的尖晶石就越多，材料的荷重软化温度也越高。说明在生产荷重软化温度高的镁铬砖时，其铬矿应以小粒度加入镁铬砖的配料中。此外，在镁砖中引入铬矿主要是为了提高镁铬砖的抗热震性。但在水泥回转窑上使用时，水泥混合料中的碱组分最先与尖晶石反应，使镁铬系耐火材料受到侵蚀。这说明高荷重软化温度与高耐侵蚀性不能同时要求，在配料的粒度方面必须权衡考虑。因此，在生产镁铬砖时要根据使用条件来选择铬矿配入的粒度1。2.1.3.2 添加剂对镁铬砖的性能的影响关于添加剂对镁铬砖性能的影响。人们已经作了许多的研究工作。例如ZrO2能够提高镁铬砖的致密度、常温耐压强度、高温强度、热稳定性和抗侵蚀能力。Cr2O3可降低镁铬砖的气孔率，同时提高抗侵蚀能力。为了提高镁铬砖的耐蚀性能，还可以采用添加MgO或者铬铁矿微粉以及铁铬等方法。1特别是后者，与未添加的相比，具有极高的耐蚀性能。通过进一步提高铬铁矿含量还有可能使镁铬砖的抗剥落性能得到提高。此外，通过在基质中加入超细粉能够显著提高耐蚀性。其原因是：超细粉原料促进了烧结从而强化了基质部分。根据烧结机理，原料粒径越小，烧结速度越大，因而材料也越容易烧结。此外由于配入了超细粉原料，使粒子之间的接触点增多了，除了易于烧结之外，气孔也易于密闭化，这有利于提高材料的耐蚀性能。2.1.4 破粉碎实验和理论计算表明，单一尺寸颗粒组成的泥料不能获得致密的坯体。因此，块状原料经检选后必须进行破粉碎，以达到制备泥料的粒度要求。MGe-12与MGe-8的生产过程中，将原料从200mm左右的大块物料破粉碎到2.50.088mm的粉料，采用连续粉碎作业，并根据破粉碎设备的结构和性能特点，使用相应的设备。在此采用颚式破碎机、圆锥破碎机、管磨机等对原料进行粉碎作业。2.1.5 筛分原料破粉碎后粗中颗粒混在一起。为了获得符合规定尺寸的颗粒组分，需要进行筛分。筛分是将粉碎物料通过单层或多层筛子按其尺寸大小不同分成若干粒度级别的过程。物料的筛分也是物料的分级。耐火材料生产过程中，物料的级配是关键，关系到产品质量的好坏，而级配必须进行物料分级，这是筛分的目的之一。筛分过程中，通常将通过筛孔的物料称为筛下料，残留在筛孔上粒径较大的物料称为筛上料，在循环粉碎作业中，筛上料一般通过管道重返破碎机进行再粉碎。本设计的主要筛分设备是振动筛，其筛分效率高达90%。原料筛分时，筛网孔径选择主要根据临界粒度要求而定。一般要比临界粒度稍大些，同时也要考虑到筛子的倾斜度。生产实践表明，当筛子的倾斜角度在15度时，网孔直径应比临界粒度约增大10%；倾斜角为20度时，则增大15%左右；倾斜角为25度时，要增大25%左右。通常振动筛的倾斜角为15度-20度，最大不超过25度。2.1.6 物料的贮存原料经破粉碎、细磨、筛分后，一般存放在贮料仓内供配料使用。粉料在贮料槽中并不是单一粒度，而是由各种大小颗粒组成的。当物料进入料槽时，粗细颗粒开始分层，粗的颗粒滚到料槽的周边，细粉在卸料口中央部位。当物料卸料时，中间料先从卸料口流出，四周料下沉，而且分层流向中间，后从卸料口流出，从而造成颗粒偏析现象。 目前，生产中解决贮料仓颗粒偏析的方法主要有以下几种：（1）对粉料进行多级筛分，使同一料仓内的粉料粒级差值小些；（2）经常保持料仓内粉料在三分之二容积以上；（3）增加注料口，即多口上料，以减少加料时料仓内的分层现象或减少料仓截面积；（4）原料在破碎前加入适量的水，使粗颗粒与细颗粒粘附在一起，减少颗粒偏析现象；（5）采用小容积的壁呈曲线状的料仓，减少料仓下部各截面的等截面积差，以减少偏析和料仓内的棚料现象。（6）中央孔管法。在料仓中设一多方有孔的管子，物料通过多个“窗口”从不同高度、不同方向进入料仓2。2.1.7 配料耐火材料的配料是将各种不同品种，组分和性质的原料以及将各级粒度的熟料颗粒按一定比例进行配合的工艺。各种原料的配合是为了获得一定性质的制品。粒度的配合是为了获得最紧密堆积的或特定粒状结构的坯体。坯料的颗粒组成对坯体的致密度有很大的影响。预使多级不同粒度的颗粒组成的堆积体密度得到提高，必须使粗颗粒中的空隙全部由细颗粒填充，而细颗粒中的空隙全部由更细的颗粒填充，如此逐级填充即可获得最紧密堆积。只有符合紧密堆积的颗粒组成，才可能获得致密的坯体。为了获得高密度的制品，并避免泥料产生偏析和便于制品的烧结，常采取细粉量较多的配合。本设计采用配料车自动配料系统 ，即若干种物料排成一排，配料车依次开到物料出口处接料，当设定好的各种物料均配完后，配料车开到卸料口处卸料，此系统可实现半自动和全自动配料。2.1.8 混练混练是将合理配合的各种物料准确称量后，制成各组分、各种粒度均匀分布的泥料，并使泥料中各种物料实现结合良好的加工过程。因物料的组分、粒度、结合剂的不同，混练的过程也不同。固体散状物料的混合过程决定于许多因素：混合速度及混合设备的结构、各组分的比例和堆积密度及混合物的水分等。混练时的加料顺序对于泥料混合的均匀性影响很大。先加入粗颗粒料，然后加纸浆废液，混合12分钟后，再加细粉。坯料的配比合适，混练质量好，才能获得质量好的坯料。MGe-12和MGe-8使用湿碾机混练，混练时间达2025分钟左右。混练时间太短，会影响泥料的均匀性；而混练时间太长，又会因颗粒的再粉碎和泥料发热蒸发而影响泥料的成型性能。因此，要严格控制混料时间。2.1.9 成型成型是指借助于外力和模型将坯料加工成规定尺寸和形状的坯体过程。成型方法很多，传统的成型方法按坯料的含水量来分可分为半干法、可塑法和注浆法。经成型后的砖坯，由于其中各种物料间的机械结合力、静电引力及摩擦力，使砖坯的形状保存下来，并具有一定的强度。成型设备有摩擦压砖机，液压机等。由于液压机操作过程中油的黏度随温度而变化，引起工作机构的不稳定，因此在本设计中采用摩擦压砖机。在成型过程中要注意这些问题：因泥料颗粒过粗或泥料混练不匀，造成粗颗粒集中部位表面粗糙（麻面）或边角脱落；模板安装不好或压砖操作不当，造成裂纹或尺寸不合格；泥料水分不合适，造成层裂或裂纹等。 影响成型的基本因素是：作用在泥料上的单位压力、平均成型速度和整个周期中速度分布、成型的阶段性、在压力下保持时间以及加压次数等，其中单位成型次数是主要的。随着压力的增大，制品密度增加。到排除了空气气孔的某一临界密度时，制品已不再压缩。不论是临界密度，还是与临界密度相适应的临界压力都随着水分的增加而下降。对每一成型压力都有一定的最适宜的水分含量，在此水分条件下制品可达到的极限密度接近于临界密度。成型速度对制品的致密程度有很大影响。成型速度一般理解为接近压模的速度，而实际压制过程中在不同断面内颗粒实际移动速度却是不同的，缓慢成型可促进制品密度的提高，有利于排除空气，松弛在制品中产生的压力。压制是按如下三个阶段进行的：（1）在压力的作用下，坯料中的颗粒开始移动，重新配置成较紧密的堆积，当压力增至某一数值后，进入第二阶段，该过程的特点是压缩明显。（2）第二阶段，颗粒发生脆性和弹性变形，此过程具有阶段特性，坯料的压缩呈梯式。坯料被压缩到一定程度后，即阻碍进一步压缩，当压力增加到使颗粒再度发生变形的外力时，由于颗粒的变形，才引起坯料的压缩，并伴随有坯体致密度增加，这种压缩及增压的阶段，变得短促而频繁。最后，压制进入第三阶段。（3）第三阶段，在极限压力下，坯料的致密度不再提高。2.1.10干燥坯体干燥是砖坯中除去水分的过程。砖坯干燥的目的，在于通过干燥排出水分，使砖坯增加机械强度，以减少运输和搬运过程的机械损失，并使砖坯在装窑之后进行烧成时，使砖坯具有必要强度；承受一定的应力作用，提高烧成成品率；并为烧成提供有益条件。干燥过程如下图所示。干燥过程可分为四个阶段：（1）加热阶段。此阶段一般时间很短，坯体温度上升到湿球温度。（2）第二阶段是干燥过程最主要的阶段，此阶段排出大量水分，在整个阶段中，排出速度是恒定的，称为等速阶段。在此阶段水分的蒸发仅发生在坯体表面上，干燥速度等于自由水面的蒸发速度，故凡是可以影响表面蒸发速度的因素，都可以影响干燥速度。（3）第三阶段是降速干燥阶段。随着干燥时间的延长，或坯体含水量的减少，干燥速度逐渐降低。此时，水分从表面蒸发的速度超过自坯体内部向表面扩散的速度，因此，干燥速度受空气的温度、湿度及运动速度的影响较小。（4）第四阶段干燥速度逐渐接近于零，最终坯体水分不再减少。干燥设备有隧道干燥器、转筒干燥器、室式干燥器、带式干燥机、流动干燥床和远红外干燥器等。本设计选用隧道干燥器干燥。砖坯在隧道干燥器内的干燥时间一般以推车时间表示，推车时间为1545分钟左右。镁铬砖坯的干燥过程主要是水分的蒸发及部分MgO水化的过程，且随干燥温度的升高而加快。为控制MgO在干燥过程中的水化程度，应注意：成型后的砖坯应及时干燥；干燥时宜采取低温大风量方式；干燥后的砖坯应立即入窑烧成。2.1.11 烧成制品的性质不仅取决于原料的成分和性质，配料组成和生产方法，而且在很大程度上取决于烧成质量的好坏。由于烧成是耐火制品生产过程中的最后一道工序，因此无论是制品的质量或是企业的技术经济指标，如产品质量，劳动生产率，单位产品燃烧消耗定额和产品成本等，都在很大程度上取决于烧成的好坏。所以烧成是电熔再结合MGe-12砖和电熔再结合MGe-8砖生产中特别重要的工序。1装窑制品在高温下由于强度降低较多，易产生变形，因此装砖高度一般应控制在0.91.0米以下，且应采取平装。2. 烧成过程中的物理化学变化（1）坯体排出水分阶段。温度范围为10200，在这一阶段中，主要是排出砖坯中残存的自由水和大气吸附水。水分的排出，使坯体中留下气孔，具有透气性。（2）分解氧化阶段（2001000）。此阶段发生的物理化学变化依原料种类而异。有排出化学结合水、碳酸盐或硫酸盐分解、有机物的氧化燃烧等。（3）液相形成和耐火相合成阶段（1000）。此时分解作用将继续完成，并随温度升高其液相生成量增加，液相黏度降低，某些新耐火矿物开始生成。（4）烧结阶段。坯体中各种反应趋于完全、充分、液相数量继续增加，结晶相进一步成长而达到致密化即所谓烧结。（5）冷却阶段。从最高烧成温度至室温的冷却过程中，主要发生耐火相的析晶、某些晶相的晶型转化、玻璃相的固化等过程。3烧成制度的确定（1）温度制度制品烧成时，在不同温度阶段应控制不同的升温速度：a：小于400阶段，砖坯中水分蒸发并伴有MgO的水化，使砖坯强度降低，应放慢升温速度；b：400800阶段，水化物分解排除结合水，有机物燃烧，可快速升温；c：8001200阶段，出现液相，并有固相反应进行，砖坯强度有所下降，应放慢升温速度；d：1200至烧成阶段，随温度升高液相量增多，固相反应速度加快，砖坯强度降低较多，为防止制品开裂或变形，应缓慢升温。电熔再结合镁铬砖的烧成温度一般为16001780；（2）压力制度和窑内气氛 制品应在微正压弱氧化气氛下烧成在还原气氛下烧成时，镁铬砖会产生很大的体积收缩，导致制品开裂2.1.12 成品仓库镁铬制品按品种、砖型批号、级别等分别贮放在成品库内，每种制品堆放方式和允许堆放高度均按标准进行。成品库面积除设有贮存量占用面积外，还留有成品检选、废品堆放和运输通道所需最小面积。2.1.13 除尘在耐火材料生产中，原料破碎、磨细、筛分以及各种运输作业，不可避免的会产生粉尘。粉尘进入人体肺部后可能引起各种肺部疾病，危害极大。粉尘还能加速机械的磨损，影响设备的寿命。因此必须采取有效措施来防止粉尘带来的危害。本设计主要采用滤芯除尘器。含尘气流由进风口进入除尘器内，粉尘被滤芯外表面分隔并聚集起来，净化后的气流由滤芯中心部流出排放，达到净化目的。利用压缩空气（0.6-0.7Mpa）产生强烈的气流，通过电磁阀门释放出来到滤芯中心部清洁滤芯，气流冲击波将滤芯外表面聚集的粉尘振荡及喷吹下来并落到下面的灰斗内。由PLC控制系统按设定程序进行反吹，以确保设备良好的除尘效能。 设备特点：（1）除尘效率高，可去除粒径的粉尘，效果达99.99%。（2）设备采用PLC控制脉冲反吹风，设有国外进口压差显示仪；带自动清灰动能，便于操作。（3）体积小，有效节省使用空间。（4）设备结构设计合理，便于保养和维护。（5）可选择灰桶、出灰车、螺旋出料装置等的出灰方式。2.2工艺流程2.2.1工艺流程简述根据产品的技术要求来指导生产，生产MGe-12的原料主要包括高纯镁砂和铬矿A；生产MGe-8的原料主要是直接结合镁铬砂和铬矿A。首先，经汽车将原料运到原料仓库，通过5吨桥式起重机装进颚式破碎机的供料槽，通过电磁振动给料机使原料经PEF250400颚式破碎机粗破，破碎的粒度要符合对辊破碎机的给料粒度，经带式输送机平行输送到PL450斗式提升机，由斗式提升机将物料提升到破粉碎楼的圆锥破碎机的供料仓中进行中破碎，原料被破碎成3左右的颗粒后，由斗式提升机提升到楼上，经三层振动筛筛分，筛下料分别进入53，31和10的贮料仓，筛上料经溜槽进到圆锥破碎机的供料槽，通过电磁振动给料机进入圆锥破碎机进一步的破碎，破碎好的物料由斗式提升机提升到楼上的三层振动筛上，继续筛分，这样形成一个破粉碎-筛分的循环系统。与此同时圆锥破碎机供料槽中的物料也可以通过闸板和溜槽下到下面的螺旋输送机上，由螺旋输送机将物料输送到一楼的管磨机供料槽中，使物料在管磨机中细磨成小于0.08mm的细粉，磨好的细粉由斗式提升机提升到楼上，再通过螺旋输送机运输到细粉料仓，准备配料。物料准备就绪后用电子配料车将各种粒度的铬粉、直接结合镁铬砂颗粒进行配料；各种粒度的直接结合镁铬砂进行配料，配好的物料直接进入湿碾机，经20-25分钟的混练后，由叉车将装有泥料的泥料罐推到成型车间，泥料罐经叉车提升将泥料送到压砖机供料仓，用7台630吨摩擦压砖机成型，成型的废品经手推车运回原料仓库，成型成品放在干燥车上，用3吨电拖车送到干燥工段的存放处等待干燥，采用隧道窑干燥器干燥，干燥后的砖坯要等到砖坯冷却后进行检选，不合格的砖坯运回原料仓库，合格的砖坯由工人进行装窑车，装砖后的窑车停放在窑车停放处等待进入隧道窑，进入隧道窑后砖坯经预热带、烧成带和冷却带出窑，冷却后进行检选，检选不合格的产品送到原料仓库，以备后用；检选合格的砖，装入成品库。2.3工艺参数本设计的配比见表2-2。表2-2直接结合MGe-12与MGe-8砖配料比砖种高纯镁砂铬矿A外加纸浆MGe-880205MGe-1270305表2-3直接结合MGe-12与MGe-8砖粒度配比砖种粒度配比，%532.51100.088MGe-80501535MGe-1205015352.4物料平衡计算制砖部分物料平衡计算参数见表2-4。表2-4物料平衡计算参数，%计算参数直接结合镁铬砖（MGe-12）直接结合镁铬砖（MGe-8）名称符号原料在仓库中损失L1高纯镁砂 0.5铬矿B0.5高纯镁砂 0.5铬矿A0.5原料水分W1W2原料洗涤损失L4原料干燥或风干后的水分W3原料的灼减量L2原料加工、运输损失（包括破粉碎、配料、混合、成型工序）L32.2配比P1P2 q1高纯镁砂 70铬矿B 30外加纸浆废液 5高纯镁砂 80铬矿B 20外加纸浆废液 5管磨机细粉加入量q23535泥料水分W42.52.5泥料的循环混炼量F31010结合剂的贮运损失L522干燥综合废品率F233烧成综合废品率F155干燥、烧成废品回收率T9595车间生产班制见表2-5。表2-5生产班制表工作名称原料仓库粉碎磨碎混合成型干燥烧成成品库年工作日365365365365365365365日工作班2222332班工作时8888888直接结合MGe12制砖部分物料平衡见表2-6。表2-6直接结合 MGe12制砖部分物料平衡表生产工序项目符号生产班制日班时物料量，吨年日班时原料仓库原料仓库总存放量其中：高纯镁砂废砖废坯铬矿B Q14Q15Q16Q173652836528365283652823288.9414623.771700.146986.6863.8140.074.6619.1531.9120.042.339.583.992.510.31.2纸浆废液率纸浆废液总存放量Q18365281163.873.191.60.2破、粉碎总破碎量其中：高纯镁砂铬矿B Q10Q11Q1236528365283652823277.2916294.116983.1763.7844.65 19.1431.8922.33 9.573.992.81.2磨碎总磨碎量Q13365288147.0622.3311.171.4配料总配料量其中：高纯镁砂铬矿B外加纸浆废液Q6Q7Q8Q93652836528365283652822811.7515968.226843.531140.5962.543.7518.75 3.1331.2521.889.381.573.912.74 1.180.2混合成型干燥烧成成品率总混合量总成型量总干燥量总烧成量总成品量Q5Q3Q2Q1365283652836528365283652825346.3922788.9422788.9422105.272100069.4562.4462.4460.5734.7331.2231.2230.294.35443.79直接结合MGe18制砖泥料水分平衡见表2-7。表2-7 直接结合 MGe12制砖泥料水分平衡表项目符号生产制度日班时需水量（吨）年日班时混合泥料中的水分总量其中：高纯镁砂带入的水分量配料时铬矿带入的水分量配料时纸浆废液带入的水分量混合时需外加水分量W总W镁W铬W纸W3652836528365283652836528602.4700456.24146.231.66001.250.410.83000.630.210.11000.080.03直接结合MGe8制砖部分物料平衡见表2-8。表2-8 直接结合 MGe12制砖部分物料平衡表 生产工序项目符号生产班制日班时物料量，吨年日班时原料仓库原料仓库总存放量其中：高纯镁砂废砖废坯铬矿B Q14Q15Q16Q173652836528365283652823417.7117006.321700.794683.5564.1646.64.66 12.8432.0823.32.336.424.0130.30.81纸浆废液率纸浆废液总存放量Q18365281165.043.201.60.2破、粉碎总破碎量其中：高纯镁砂铬矿BQ10Q11Q1236528365283652823300.6218640.54660.1363.8451.07 12.7731.9225.54 6.393.993.20.8磨碎总磨碎量Q13365288155.2222.3511.181.4配料总配料量其中：高纯镁砂铬矿B外加纸浆废液Q6Q7Q8Q93652836528365283652822834.6118267.694566.931141.7462.5750.0512.523.1331.2725.036.261.573.923.130.790.2混合成型干燥烧成成品率总混合量总成型量总干燥量总烧成量总成品量Q5Q3Q2Q1 365283652836528365283652825371.7922788.9422788.9422105.272100069.5262.4462.4460.5734.7631.2231.2230.29-4.353.913.913.79直接结合MGe8制砖泥料水分平衡见表2-8。表2-9直接结合 MGe8制砖泥料水分平衡表项目符号生产制度日班时需水量（吨）年日班时混合泥料中的水分总量其中：电熔镁铬砂A带入的水分量配料时铬矿带入的水分量配料时纸浆废液带入的水分量混合时需外加水分量W总W镁W铬W纸W3652836528365283652836528603.0700456,70146.371.66001.260.410.83000.630.210.11000.080.032.5生产设备根据设备的选型计算得到主机平衡表，见表2-10。表2-10 主机平衡表工序名称设备及规格主机作业率（%）生产能力（吨时）设备台数（台）要求主机产量主机台时产量要求主机台数设计的台数破碎PEF250400颚式破碎机900短头圆锥破碎机80609.9713.3121544.50.843.414磨碎15005700管磨机753.7311.23.734混合1600400湿碾机1600400湿碾机70 6.213.51.782干燥干燥器24.5米5条烧成隧道窑156米2条辅助设备（提升和运输设备）见表2-11。 表2-11 辅助设备表设备名称及规格数量备注B=500皮带输送机2L=12000mmPL450斗式提升机1H=17000mmD250斗式提升机3L=27300mm热处理设备见表2-12。表2-12热处理设备名称规格（长宽高）m3数目 条/辆干燥器24.50.951.655干燥车成型工段1.20.851.4514干燥器内40晾砖场地32检修场地22.6仓库设施本设计的原料仓库为封闭式，单侧卸料。其中各种原料的运输方式见表2-13。 表2-13 各种原料的运输方式原料运料方式搬运方式高纯镁砂汽车5t桥式抓斗起重机铬矿A汽车5t桥式抓斗起重机铬矿B汽车5t桥式抓斗起重机废砖、废坯CPQ型2.5t叉车CPQ型2.5t叉车各种原料和成品贮量、堆放方式及仓库的规格见表2-14。表2-14 原料和成品贮量、堆放方式及仓库的规格仓库名称物料名称堆放形式贮存天数（天）长 度宽 度高纯镁砂96丁种151424铬矿A丁种7014废砖丁种706成品库成品砖-2054- 3 生产技术检查系统说明3.1检查内容成品车间的生产技术检查内容见表3-1。表3-1 检查内容品种测试内容直接结合镁铬MGe-12砖Cr2O3、MgO、体积密度、显气孔率、荷重软化温度直接结合镁铬MGe-8砖Cr2O3、MgO、体积密度、显气孔率、荷重软化温度3.2检查方法1测试方法各种耐火制品检验制样规定应按国家颁布标准和有关规定的内容执行，部分名称及其代号如下：YB/T 370 荷重软化温度检验方法；GB 5072 常温耐压强度检验方法；GB 2997 显气孔率、吸水率及体积密度检验方法；GB 5070 镁铬质耐火材料化学分析方法；YB/T 376.2 抗热震性的检验方法；GB 10326 砖的尺寸，外观及断面的检查方法；GB 7321 砖的检验制样方法6。2YB耐火材料测试次数见表3-27。表3-2 耐火材料测试次数品种化学分析荷重软化温度显气孔率常温耐压强度MGe-121/21/411MGe-81/21/4113.3检查制度生产技术检查制度如表3-36。表3-3 检查制度检查项目试样数量，个试样形状及规格，毫米检验化验数量化学分析 10.088-0.1粉料68件/次荷重软化温度 13650圆柱体1件/炉显气孔率3体积为50-200立方厘米，棱长小于805件/次常温耐压强度3正方体或圆柱体1个/次抗热震稳定性3（1143）mm（642）mm（642）mm立方体2件/炉4 车间安装，检修与维护措施安装、检修与维护的原则如下：1） 车间厂房内所有设备的安装、出入大门、通道、楼层、设备提升时用的孔洞，以及各层设备安装、检修时用的起吊设备等需统筹配置。2） 高层厂房，当楼上安装有设备的情况下，一般设安装孔。3） 需经常检修的设备部件，凡超过200公斤以上的设有检修起重梁。4） 检修时放置检修设备或其部件的场地，不小于最大更换部件所需放置面积的两倍及其他拆卸附件所需的面积，并留有检修工必要的操作面积。5） 为车间设备的维修，各工段设有维修用的工具、器材、润滑油及常用小备件等的存放间。6） 各工段考虑电焊电源及36伏局部安全照明，以便工段内检查工作和小量修补与维修等使用。5 生产车间安全措施设计把尘源车间设在最小频率风向的上风侧，并且与住宅区、变电所、化验室等保持适当距离。合理的工艺流程减少了物料搬运环节，降低物料落差。同时加强设备、管道和料仓的密闭，减少漏风，提高机械化、自动化水平，减少人工操作，选择适当的排风量。 安全措施：1）在耐火材料工厂车间内，生产厂房为高层厂房，楼梯应有护拦。2）在阴暗处应设有照明设施。3）对设备应定期检查以防隐患。4）生产车间应设有安全员，定期对职工进行安全教育。5）在容易发生事故的地方，设有提示语。6 本设计主要特点本设计的主要特点如下：（1） 整体布局合理，工艺流畅并考虑扩大生产的需要。（2） 设计中选用除尘设备改善工作环境保证工人的身体健康。（3） 对废砖坯进行回收处理利用，降低成本。（4） 选用设备先进，采用先进计量设备、高效、节能、自动化预混合和混练设备；高效、节能制品成型设备、烧成设备；砖坯干燥新设备：采用可编程序控制器(PLC)和集散系统(DCS)等的镁质材料自动化生产控制技术及设备。（5） 系统运行稳定，操作方便。致 谢 通过在大石桥青花集团现场实地的实践、学习和企业、学校老师的悉心指导，让我初步了解了耐火材料工业的生产现状、工艺流程和设备性能，使我把在学校所学的理论知识与实践充分的结合了。在这三个多月毕业设计时间里，在游结刚老师的精心细致的指导下，和同组同学的帮助下，通过个人的努力完成了学校给予的毕业设计任务，在此请允许我对指导老师游结刚老师表示深深的谢意。同时也对本次设计提供帮助的企业各位领导表示最真诚的敬意和感谢！ 由于本人理论知识水平有限，且实践经验不足，尽管有游结刚老师的耐心指导，但在本设计中还有很多缺点与不足希望老师给予批评指正。谢谢大家！参考文献1王诚训，张义先镁铬铝系耐火材料M北京：冶金工业出版社，1995：1-42王维邦，耐火材料工艺学M，鞍山钢铁学院，冶金工业出版社，1996：123-1623钱之荣，范广举耐火材料实用手册M北京：冶金工业出版社，1992：3284李庭寿，孙险峰，张用宾耐火材料科技进展M冶金工业出版社，1997：3355汤长根耐火材料生产工艺M北京：冶金工业出版社，1982：39-546耐火材料工厂设计参考资料上，下册M北京：冶金工业出版社，1981：1027耐火材料标准汇编上，下册M北京：中国标准出版社，1999：25-3478林宗寿，李凝芳，赵修建，刘顺妮，无机非金属材料工学，武汉，武汉工业大学出版社 ，2003：33-52； 9徐维忠，耐火材料，西安，冶金工业出版社，1998，90-14110李锦文，耐火材料机械设备，冶金工业出版社，1995，181-19311饶东生，硅酸盐物理化学，冶金工业出版社，1996，260 35附 录一物料平衡计算部分1）镁铬砖生产计算（MGe-12砖，20000吨/年）1、 物料种类的配比： 高纯镁砂96： 70% 铬矿B ： 30%2、 砖种粒度配比，%3-1.01.0-00.088普通镁铬砖（MGe-12）5015353、 计算：（1） 总成品量：Q=21000吨/年（2） 总烧成量：Q1=Q/（1F1） 式中：F1：烧成废品率 F1=5% Q1=21000/（10.05）=22105.27吨/年 结果：Q1=22105.27吨/年 其中烧成废品量：f1 f1=QF1/(1F1)=210000.05/(10.05)=吨/年 结果：f1=1105.27吨/年（3） 总干燥量：Q2 =Q/（1F1）（1F2） 式中：F2：干燥废品率 F2=3% Q2=21000/（10.05）（10.03）=22788.94吨/年 结果：Q2=22788.94吨/年 其中干燥废品量：f2 f2=F2Q/(1F1)(1F2) =0.0321000/(10.05)(10.03)=683.67吨/年 结果：f2=683.67吨/年（4） 总成型量：Q3 Q3=Q/（1F1）（1F2） =21000/（10.05）（10.03）=22788.94吨/年 结果：Q3=22788.94吨/年（5） 总混合量：Q5 Q5=Q/K（1F1）（1F2）（1F3） 其中F3：包括成型废坯和不合格泥料的循环混炼量 查表5-3 F3=10% K：镁铬砖的配比系数 K=1p（l2w3l2w3）（1p）w1 =10.30.004（10.3）0.0003 =0.999 结果：K=0.999 Q5=21000/0.999（10.05）（10.03）（10.1）=24366吨/年 结果：Q5=25346.39吨/年 （6） 总配料量：Q6 Q6=Q/K（1F1）（1F2） =21000/0.999（10.05）（10.03）=22811.75吨/年 结果：Q6=22811.75吨/年 其中高纯镁砂96的配料量:Q7 Q7=Q（1p）/K（1F1）（1F2） =21000（10.3）/0.999（10.05）（10.03）=15968.22吨/年 结果：Q7=15968.22吨/年 其中铬矿A的配料量：Q8 Q8=QP/K（1F1）（1F2） =210000.3/0.999（10.05）（10.03）=6843.53吨/年 结果：Q8=6843.53吨/年 其中纸浆废液的配料量：Q9 Q9=Qq1/K（1F1）（1F2） 式中q1纸浆废液的外加量，q1=5% =200000.05/0.999（10.05）（10.03）=1140.59吨/年 结果：Q9=1140.59吨/年 （7） 总破粉碎量：Q10 Q10=Q/K（1F1）（1F2）（1L3） 式中L3：原料加工运输损失L3=2% Q10=21000/0.999（10.05）（10.03）（10.02）=22377吨/年 结果：Q10=22377.29吨/年 其中高纯镁砂96破碎量:Q11 Q11=Q（1p）/K（1F1）（1F2）（1L3） =21000（10.3）/0.999（10.05）（10.03）（10.02）=16294.11吨/年 结果：Q11=16294.11吨/年 其中铬矿A的破碎量：Q12 Q12=QP/K（1F1）（1F2）（1L3） =210000.3/0.999（10.05）（10.03）（10.02）=6983.17吨/年 结果：Q12=6983.17吨/年 （8） 总磨碎量：Q13=Qq2/K（1F1）（1F2）（1L3） 式中q2：管磨机的细粉加入量；q2=35% Q13=210000.35/0.999（10.05）（10.03）（10.02）=8147.06吨/年 结果：Q13=8143.06吨/年（9）原料在仓库总的存放量：Q15 Q14=Q(1W3)P(W2W3)/K(1F1)(1F2)(1L3)(1L1)(1W2)= 21000(10)30%0/ 0.999(10.05)(10.03)(10.02)(10.005)=23288.94吨/年 结果：Q14=23288.94吨/年 式中：L1为原料在仓库中的损失，查表L1=0.5% 其中高纯镁砂96的存放量：Q15 总磨碎量：Q15=Q（1p）/K（1F1）（1F2）（1L3）（1L1）QTF2K1F1(1F1)/K(1F1)(1F2) 式中T：干燥废品回收率；T=95% K1：换算系数；K1=K Q15=21000（10.3）/0.999（10.05）（10.03）（10.02）（10.005）210000.950.030.9990.05(10.05)/ 0.999(10.05)(10.03)=14623.77吨/年 结果：Q15=14623.77吨/年 其中回收的废砖废坯的存放量： Q16=QTF2K1F1(1F2)/K(1F1)(1F2) =210000.950.030.9990.05(10.03)/ 0.999(10.05)(10.03)=1700.14吨/年 结果：Q16=1700.14吨/年 其中铬矿A的存放量： Q17=QP（1w3）/K（1F1）（1F2）（1L3）（1L1）（1w3） =210000.3（10）/0.999（10.05）（10.03）（10.02）（10.005）（10） =6986.68吨/年 结果：Q17=6986.68吨/年（10） 纸浆废液的存放量：Q18 Q18=Qq1（1w3）/K（1F1）（1F2）（1L5） 式中纸浆废液的储存损失：L5=2% Q18=210000.05（10）/0.999（10.05）（10.03）（10.02）=1163.87吨/年 结果：Q18=1163.87吨/年（11）混合泥料时需要外加水分量：W配料时高纯镁砂96带入水分量：W烧 W烧=Q7W1=159680=0吨/年 结果：W烧=0吨/年配料时铬矿A带入水分量：W铬W铬=Q8W2=6843.530=0吨/年 结果：W铬=0吨/年配料时纸浆废液带入水分量：W纸 W纸=0.4Q9=0.41140.59=456.24吨/年 结果：W纸=456.24吨/年混合泥料中的水分总量：W总W总=W4(Q7W烧）（Q8W铬）（Q9W纸)/(1w4)式中w4:为混合泥料的水分已定W4=2.5%W总=0.025(15968.220）（6843.530）（1140.59456.24)/(10.025)=602.47吨/年混合泥料时需要外加水量：W W=W总WAWBW纸 W=602.4700456.24=146.23吨年 结果：W=146.23吨年2) 镁铬砖生产计算（MGe-8砖，21000吨/年）1、物料种类的配比： 高纯镁砂96：80% 铬矿B ：20%2、砖种粒度配比，%3-1.01.0-00.088普通镁铬砖（MGe-8）5015353、计算：（1）总成品量：Q=21000吨/年（2）总烧成量：Q1=Q/（1F1） 式中：F1：烧成废品率 F1=5% Q1=21000/（10.05）=22105.27吨/年 结果：Q1=22105.27吨/年 其中烧成废品量：f1 f1=QF1/(1F1)=210000.05/(10.05)=1105.27吨/年 结果：f1=1105.27吨/年（3）总干燥量：Q2 =Q/（1F1）（1F2） 式中：F2：干燥废品率 F2=3% Q2=15000/（10.05）（10.03）=吨/年 结果：Q2=22788.94吨/年 其中干燥废品量：f2 f2=F2Q/(1F1)(1F2) =0.0321000/(10.05)(10.03)=658吨/年 结果：f2=683.67吨/年（4）总成型量：Q3 Q3=Q/（1F1）（1F2） =21000/（10.05）（10.03）=16447吨/年 结果：Q3=22788.94吨/年（5）总混合量：Q5 Q5=Q/K（1F1）（1F2）（1F3） 其中f3：包括成型废坯和不合格泥料的循环混炼量 查表5-3 f3=10% K：镁铬砖的配比系数 K=1p（l2w3l2w3）（1p）w1 =10.2（0000）（10.2）0 =0.998 结果：K=0.998 Q5=21000/0.998（10.05）（10.03）（10.1）=25371.79吨/年 结果：Q5=25371.79吨/年 （6）总配料量：Q6 Q6=Q/K（1F1）（1F2） =21000/1（10.05）（10.03）=22834.61吨/年 结果：Q6=22934.61吨/年 其中高纯镁砂96的配料量:Q7 Q7=Q（1p）/K（1F1）（1F2） =21000（10.2）/0.998（10.05）（10.03）=18267.69吨/年 结果：Q7=18267.69吨/年 其中铬矿B的配料量：Q8 Q8=QP/K（1F1）（1F2） =210000.2/0.998（10.05）（10.03）=4566.93吨/年 结果：Q8=4566.93吨/年 其中纸浆废液的配料量：Q9 Q9=Qq1/K（1F1）（1F2） 式中q1纸浆废液的外加量，q1=5% =210000.05/0.998（10.05）（10.03）=1141.74吨/年 结果：Q9=1141.74吨/年 （7）总破粉碎量：Q10 Q10=Q/K（1F1）（1F2）（1L3） 式中L3：原料加工运输损失L3=2% Q10=21000/0.998（10.05）（10.03）（10.02）=23300.62吨/年 结果：Q10=23300.62吨/年 其中高纯镁砂97.5破碎量:Q11 Q11=Q（1p）/K（1F1）（1F2）（1L3） =21000（10.2）/0.998（10.05）（10.03）（10.02）=18640.5吨/年 结果：Q11=18640.5吨/年 其中铬矿B的破碎量：Q12 Q12=QP/K（1F1）（1F2）（1L3） =210000.2/0.998（10.05）（10.03）（10.02）=4660.13吨/年 结果：Q12=4660.13吨/年 （8）总磨碎量：Q13=Qq2/K（1F1）（1F2）（1L3） 式中q2：管磨机的细粉加入量；q2=35% =210000.35/0.998（10.05）（10.03）（10.02）=8155.22吨/年 结果：Q13=8155.22吨/年(9) 原料在仓库总的存放量：Q15 Q14=Q(1W3)P(W2W3)/K(1F1)(1F2)(1L3)(1L1)(1W2)= =21000(10)20%0/ 0.998(10.05)(10.03)(10.02)(10.005)=2317.71吨/年 结果：Q14=23417.71吨/年 式中：L1为原料在仓库中的损失，查表L1=0.5% 其中高纯镁砂97.5的存放量：Q15 Q15=Q（1p）/K（1F1）（1F2）（1L3）（1L1）QTF2K1F1(1F1)/K(1F1)(1F2) 式中T：干燥废品回收率；T=95% K1：换算系数；K1=K Q15=21000（10.2）/0.998（10.05）（10.03）（10.02）（10.005）210000.950.030.9980.05(10.05)/ 0.998(10.05)(10.03)=17008.32吨/年 结果：Q15=1700.38吨/年 其中回收的废砖废坯的存放量： Q16=QTF2K1F1(1F2)/K(1F1)(1F2) =210000.950.030.9980.05(10.03)/ 0.998(10.05)(10.03)=1700.79吨/年 结果：Q16=1700.79吨/年 其中铬矿A的存放量： Q17=QP（1w3）/K（1F1）（1F2）（1L3）（1L1）（1w3） =210000.2（10）/0.998（10.05）（10.03）（10.02）（10.005）（10） =4683.55吨/年 结果：Q17=4683.55吨/年（10）纸浆废液的存放量：Q18 Q18=Qq1（1w3）/K（1F1）（1F2）（1L5） 式中纸浆废液的储存损失：L5=2% Q18=210000.05（10）/0.998（10.05）（10.03）（10.02）=1165.04吨/年 结果：Q18=1165.04吨/年(11) 混合泥料时需要外加水分量：W配料时高纯镁砂96带入水分量：W烧 W烧=Q7W1=18267.690=0吨/年 结果：W烧=0吨/年配料时铬矿B带入水分量：W铬 W铬=Q8W2=4566.930=0吨/年 结果：W铬=0吨/年配料时纸浆废液带入水分量：W纸 W纸=0.4Q9=0.41141.74=456.70吨/年 结果：W纸=456.7吨/年混合泥料中的水分总量：W总 W总=W4(Q7W烧）（Q8W铬）（Q9W纸)/(1w4)式中w4:为混合泥料的水分已定W4=2.5% W总=0.025(18267.690）（4566.930）（1141.74456.7)/(10.025)=603.07吨/年 结果：W总=603.07吨年 混合泥料时需要外加水量：W W=W总WAWBW纸 W=4603.0700456.7=146.37吨年 结果：W=146.37吨年3）总计算量：1. 总成品量 Q=42000吨年2. 总烧成量 Q1=44210.54吨年 总烧成废品量 f1=2210.54吨年3.总成型量 Q3=45577.88吨年4.总混合量 Q5=50718.18吨年5.总配料量 Q6=45646.36吨年其中烧结镁砂96的配料量 Q7=34235.91吨年其中铬矿A的配料量 Q8=11410.46吨年其中纸浆废液的配料量 Q9=2282.33吨年6.总破碎量 Q10=46577.91吨年其中烧结镁砂96的破碎量 Q11=34934.61吨年其中铬矿A的破碎量 Q12=11643.3吨年7.总磨碎量 Q13=16302.28吨年8.原料在仓库的存放量 Q14=46706.65吨年其中烧结镁砂96的存放量 Q15=31630.09吨年其中废砖坯的存放量 Q16=3400.93吨年其中铬矿A的存放量 Q17=11670.23吨年其中纸浆废液的存放量 Q18=2328.91吨年2、 原料仓库的选择计算：原料仓库采用单侧封闭卸料式，丁种料堆方式，料堆中心线距仓库柱线距离L=9.475米，料堆高度h=8.0米，料堆截面积F=72.48米，F乙=87.6米，料堆长度l=14.0米。计算基础的确定：1） 原料仓库的跨距B，一般取B=24米。 2） 各种原料的要求贮量Q料吨。3） 各种原料的堆积比重料=2.1吨米4） 原料的贮存时间： 高纯镁砂96： 15天 铬矿A： 70天5） 料堆长度：a、 高纯镁砂96每天堆积量31630.09365=86.66吨天，体积密度3.34吨米，高纯镁砂96的料堆体积V=86.66153.34=389.2米601.74米。 取l=14.0米b、 铬矿A每天堆积量11670.23365=31.98吨天。 取l=14.0米c、 废砖废坯每天的存放量3400.93365=9.32吨天。 取l=6.0米6） 仓库的总长度：l=lll+nf+2l端 7） 其中，n=4,f=1.58） 所以，仓库长度l=14.02+6+41.5+25=50米。 取l=54米3、 破粉碎设备的选择计算：GN-要求主机小时产量 吨小时 Gy-物料平衡量 吨年k-年工作日数 日年 k-日工作班数 班日k-班工作小时数 小时班 -选定主机作业率（1） 颚式破碎机的选择：（选定主机作业率-80） 主机要求产量GN=46577.91365280.8=9.97吨小时 选择设备规格：颚式破碎机PEF250400，生产能力1215吨小时 设备台数n=9.9712=0.84（台） 取1台 （2）短头圆锥破碎机：（选定主机作业率-60） 主机要求产量GN=46577.91365280.6=13.29吨小时 选择设备规格：900短头圆锥破碎机，生产能力1015吨小时 设备台数n=13.2910=1.329（台） 取2台（3） 管磨机：（选定主机作业率-75） 主机要求产量GN
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