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年產(chǎn)2.5萬噸鎂鉻磚生產(chǎn)車間設計 1 緒論 1.1 鎂鉻磚的發(fā)展歷史及其應用 1.1.1 鎂鉻磚的發(fā)展歷史 在1913至1915年，將鉻礦和鎂砂搭配生產(chǎn)了MgO-Cr2O3磚，而穩(wěn)定生產(chǎn)燒成的或化學結(jié)合不燒成的MgO-Cr2O3磚大約是在1935年。在此期間側(cè)重的是生MgO-Cr2O3磚，即鉻礦含量較高的磚。鎂砂和鉻礦配合的耐火材料，對溫度急變不敏感，高溫體積穩(wěn)定性好，高溫強度大；同時因為他們的化學性質(zhì)呈堿性，被快速推廣應用。特別是含有鎂砂約55%-65%和鉻礦約45%-35%的MgO-Cr2O3磚先后經(jīng)過約20年的發(fā)展進程，便迅速取代了平爐和電爐中的許多產(chǎn)品。 目前，耐火材料工業(yè)生產(chǎn)各種成分含鉻堿性的耐火材料，已有鉻鎂質(zhì)﹑電熔鉻尖晶石質(zhì)﹑鎂鉻質(zhì)﹑鎂橄欖石鉻質(zhì)和鉻橄欖石等許多制品。但是自80年代后期以來世界上的MgO-Cr2O3系耐火材料的使用量卻下降了，MgO-Cr2O3系耐火材料生產(chǎn)和應用量減少的直接原因是在生態(tài)學上有害的Cr2O3形成于耐火材料的相界，在鉻礦與堿﹑CaO﹑BaO和SiO2等氧化物接觸時，Cr到Cr的轉(zhuǎn)變在空氣中加快，它對人們的健康有害。因此，都主張限制甚至取消MgO-Cr2O3系耐火材料的生產(chǎn)和應用。不過正如第33屆國際耐火材料研討會指出的，對于爐外精煉用耐火材料來說，最耐侵蝕的耐火材料依然是鎂鉻磚。此外，有色冶金用耐火材料除了MgO-Cr2O3系耐火材料之外，目前，尚無更適合的取代材料。因此，MgO-Cr2O3耐火材料仍然是耐火材料行業(yè)中一種重要的材料[1]。 1.1.2 鎂鉻磚的應用 鎂鉻磚適合在高溫，渣蝕和溫度急劇變化的條件下使用。和鎂鋁磚的使用條件相似，主要適用于水泥回轉(zhuǎn)窯燒成帶﹑過度帶和玻璃熔窯蓄熱室，亦可用于有色冶金爐﹑煉鋼電爐﹑轉(zhuǎn)爐以及混鐵爐﹑真空裝置。但不宜使用在氣氛頻繁變動的條件下。 2 工藝部分 2.1 工藝的理論基礎 鎂鉻磚是以電熔鎂砂和鉻礦為主要原料按適當比例制成的高級耐火制品，一般把鉻鐵礦加入量小于50%的稱為鎂鉻磚。 鎂鉻磚的生產(chǎn)工藝，從原料的破粉碎和篩分，各組分粒級配料，混煉，泥料成型，到半成品的干燥與燒成與鎂磚的生產(chǎn)工藝基本相同。 一般來說，采用電熔鎂砂和鉻鐵礦作為原料生產(chǎn)的Mg-Cr磚，其組成大多屬于MgO-Cr2O3-Al2O3-Fe2O3-CaO-SiO2系統(tǒng)，它的技術(shù)性能取決于該系統(tǒng)中各組分的特性和比例，而它的組成和結(jié)構(gòu)既取決于原料的性能又取決于燒成條件（特別是燒成溫度）。 在鎂鉻磚中引入不同的添加劑，可有效的提高常溫和高溫強度的作用。例如引入在方鎂石中溶解度小的添加劑，易于形成很多的次生尖晶石，這種尖晶石對制品的直接結(jié)合程度和強度，尤其高溫強度有顯著貢獻，并對改善其抗熱震性起有利作用[2]。 2.1.1 原料的技術(shù)指標 原料的技術(shù)指標 原料名稱 化學組成，% 體積密度 附著水分 粒度 MgO Cr2O3 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO 灼減 g/cm3 % mm 電熔鎂鉻砂A 71.6 16.43 0.78 4.22 6.35 0.62 0.21 3.67 　 0~120 電熔鎂鉻砂B 58.16 20.89 0.96 6.47 12.7 0.78 0.04 　 　 　 電熔鎂鉻砂C 38.97 36.70 0.96 4.26 18.52 0.97 0.20 　 　 0~120 鎂砂A 95.76 　 2.57 0.07 0.17 1.10 0.71 3.29 0.3 0~30 鎂砂B 92.10 　 3.89 1.11 1.04 1.46 0.40 3.18 0.3 0~30 電熔鎂砂A 98.19 　 0.51 0.06 0.47 0.66 0.11 3.48 　 0~120 電熔鎂砂B 97.58 　 0.85 0.09 0.62 0.73 0.03 3.37 　 0~30 鉻精粉A 17.10 55.85 0.88 10.32 14.45 　 0.4 　 　 ﹤0.2 鉻精粉B 13.52 56.30 1.04 11.33 14.75 0.49 1.25 　 　 ﹤0.2 鉻精粉C 14.47 47.57 1.19 7.60 27.30 0.52 1.23 　 　 　 鉻精粉D 10.15 47.10 0.67 14.47 25.42 0.14 　 　 　 　 鉻礦A 10 45.44 1.75 15.3 27 0.34 　 　 　 　 鉻礦B 19.50 35.99 3.40 25.27 13.76 0.69 0.33 　 1.06 20~300 鉻綠 　 99.9 　 　 　 　 　 　 　 2.1.2 影響鎂鉻磚性能的主要因素 1．添加劑對MgO-Cr2O3磚的性能的影響 關于添加劑對MgO-Cr2O3磚性能的影響。人們已經(jīng)作過許多研究工作。例如ZrO2能夠提高MgO-Cr2O3磚的致密度、常溫耐壓強度、高溫強度、熱穩(wěn)定性和抗侵蝕能力。Cr2O3可降低MgO-Cr2O3磚的氣孔率，同時提高抗蝕能力。為了提高MgO-Cr2O3磚的耐蝕性能，還可以采用添加MgO或者鉻鐵礦微粉等方法。特別是后者，與未添加的相比，具有極高的耐蝕性能。通過進一步提高鉻鐵礦含量還有可能使MgO-Cr2O3磚的抗剝落性能得到提高。此外，通過在基質(zhì)中加入超細粉能夠顯著提高耐蝕性。其原因是：超細粉原料促進了燒結(jié)而強化了基質(zhì)部分的結(jié)果。根據(jù)燒結(jié)機理，原料粒徑越小，燒結(jié)速度越大，因而材料也越易燒結(jié)。此外由于配入了超細粉原料，使粒子之間的接觸點增多了，除了易于燒結(jié)之外，氣孔也易于密閉化，這有利于提高材料的耐蝕性能[3]。 2. CaO/SiO2 比對鎂質(zhì)耐火材料相組合的影響 CaO 和 SiO2 及 CaO/ SiO2（簡寫為 C/S）比的影響。鎂質(zhì)耐火材料的 C/S＜1.87 時，與主晶相方鎂石共存的結(jié)合相以鈣鎂橄欖石（CMS）或（和）鎂薔薇輝石（C3MS2）等低熔點的礦物存在。提高 C/S 比，則會存在硅酸二鈣（C2S）和硅酸三鈣（C3S）高熔點礦物。因此，結(jié)合相對磚的高溫強度有極大的影響。鎂質(zhì)材料的 C/S 比應當控制在獲得強度最大值的最佳范圍，否則就會形成低熔點硅酸鹽，使強度顯著下降。將 MgO 和 C2S的混合物加熱至 1700℃以上時，發(fā)現(xiàn) CaO 在 MgO 中溶解而引起 C/S 的下降。MgO-CaO固溶體的生成導致 MgO-CaO-SiO2 三元系相關系發(fā)生變化，尤其對 SiO2 含量低的鎂質(zhì)原料，高溫下 CaO 在 MgO 中溶解所產(chǎn)生的影響更大。盡管溶解很少，但由于 SiO2 含量低，故 C/S 比的波動較之 SiO2 含量高的更大。例如含 2% SiO2 的物料，C/S 為 1.87，這種混合料在 1700℃冷卻，實際析出的晶體有 C2S+C3MS2，而對含 1% SiO2 者析出 C2S+C3MS2。倘若從加熱溶化角度出發(fā)，則含 5% SiO2 的混合物直至 1800℃，其硅酸鹽也不完全溶化，而含 2% SiO2 者其硅酸鹽在 1600℃已完全溶化，超過上述各溫度只有 MgO 固溶體存在。 2.1.3 破粉碎 破粉碎是耐火材料工業(yè)中必不可少的工序。運到工廠的原料，從粉末到350mm左右，其中大部分是25mm以上的料塊。 鎂鉻磚的生產(chǎn)過程中，將原料從200mm左右的大塊物料破粉碎到2.5~0.088mm的粉料，采用連續(xù)粉碎作業(yè)，并根據(jù)破粉碎設備的結(jié)構(gòu)和性能特點，使用相應的設備。在此采用顎式破碎機、圓錐破碎機、雙輥破碎機、懸輥磨粉機等對原料進粉碎作業(yè)。 破粉碎方式大致可分為如下四種：擠壓、沖擊、磨碎和劈裂。各種粉碎機械的作用，都是以上幾種方式的組合。粉碎分為干法粉碎和濕法粉碎[4]。 2.1.4 篩分 原料破粉碎后粗中顆?；煸谝黄?。為了獲得符合規(guī)定尺寸的顆粒組分，需要進行篩分。篩分是將粉碎物料通過單層或多層篩子按其尺寸大小不同分成若干粒度級別的過程。物料的篩分也是物料的分級。耐火材料生產(chǎn)中，物料的級配是關鍵，關系到產(chǎn)品質(zhì)量的好壞，而級配必須進行物料分級，這是篩分的目的之一。 篩分過程中，通常將通過篩孔的物料稱為篩下料，殘留在篩孔上顆粒較大的物料稱為篩上料，在循環(huán)粉碎作用中，篩上料一般通過管道重返破碎機進行再粉碎。本設計的主要篩分設備是振動篩，其篩分效率高達90%[5]。 原料篩分時，篩網(wǎng)孔徑選擇主要根據(jù)臨界粒度要求而定。一般要比臨界粒度稍大一些，同時也要考慮到篩子的傾斜度。生產(chǎn)實踐表明，當篩子的傾斜角度在15度時，網(wǎng)孔直徑應比臨界粒度約增大10%；傾斜角為20度時，則增大15%左右；傾斜角為25度時，要增大25%左右。通常振動篩的傾斜角為15度-20度，最大不超過25度[6]。 2.1.5 物料的貯存 原料經(jīng)破粉碎、細磨、篩分后，一般存放在貯料倉內(nèi)供配料使用。粉料在貯料槽中并不是單一粒度，而是由各種大小顆粒組成的。當物料進入料槽時，粗細顆粒開始分層，粗的顆粒滾到料槽的周邊，細粉在卸料口中央部位。當物料卸料時，中間料先從卸料口流出，四周料下沉，而且分層流向中間，后從卸料口流出，從而造成顆粒偏析現(xiàn)象。 目前，生產(chǎn)中防止貯料倉顆粒偏析的方法主要有以下幾種： （1）回轉(zhuǎn)進料法：采用回轉(zhuǎn)機構(gòu)，增多進料點； （2）中央孔管法：在料倉中設一多方有孔的管子，物料通過多個“窗口”從不同高度、不同方向進入料倉； （3）細高法：縮短料面斜坡的長度，在相同的容積下，采用細而高的料倉； （4）分隔法：將料倉分隔[4]。 2.1.6 配料 耐火材料的配料是將各種不同品種，組分和性質(zhì)的原料以及將各級粒度的熟料顆粒按一定比例進行配合的工藝。各種原料的配合是為了獲得一定性質(zhì)的制品。粒度的配合是為了獲得最緊密堆積的或特定粒狀結(jié)構(gòu)的坯體。坯料的顆粒組成對坯體的致密度有很大的影響。預使多級不同粒度的顆粒組成的堆積體密度得到提高，必須使粗顆粒中的空隙全部由細顆粒填充，而細顆粒中的空隙全部由更細的顆粒填充，如此逐級填充即可獲得最緊密堆積。只有符合緊密堆積的顆粒組成，才可能獲得致密的坯體。為了獲得高密度的制品，并避免泥料產(chǎn)生偏析和便于制品的燒結(jié)，常采取細粉量較多的配合，如采取粗:中:細=（3.0~1.0）:（1.0~0）:（<0.088）。 本設計采取“兩頭大，中間小”的粒度配比，即：泥料中，粗、細顆粒多，中間顆粒少。在實際生產(chǎn)中，只控制粗顆粒篩分和細顆粒篩分兩部分的數(shù)量。 2.1.7 混煉 混煉是將合理配合的各種物料準確稱量后，制成各組分﹑各種粒度均勻分布的泥料，并使泥料中各種物料實現(xiàn)結(jié)合良好的加工過程。因物料的組分﹑粒度﹑ 結(jié)合劑的不同，混煉的過程也不同。固體散狀物料的混合過程決定于許多因素：混合速度及混合設備的結(jié)構(gòu) 各組分的比例和堆積密度及混合物的水分等。混煉時的加料順序?qū)τ谀嗔匣旌系木鶆蛐杂绊懞艽?。先加入粗顆粒料，然后加紙漿廢液，混合1-2分鐘后，再加細粉。坯料的配比合適，混煉質(zhì)量好，才能獲得質(zhì)量好的坯料?；鞜捹|(zhì)量好的坯料應該是 （1）各個成分均勻分布（包括不同原料的顆粒，同一原料的不同大小的顆粒和水分等）；（2）坯料的結(jié)合性應得到充分的發(fā)揮; （3）空氣充分排出； （4）再粉碎程度小。 Mg-Cr 磚使用濕碾機混煉，混煉時間達20-25分鐘左右?；鞜挄r間太短，會影響泥料的均勻性；而混煉時間太長，又會因顆粒的再粉碎和泥料發(fā)熱蒸發(fā)而影響泥料的成型性能。因此，要嚴格控制混料時間[7]。 2.1.8 成型 成型是指借助于外力和模型將坯料加工成規(guī)定尺寸和形狀的坯體過程。成型方法很多，傳統(tǒng)的成型方法按坯料的含水量來分可分為半干法﹑可塑法和注漿法。經(jīng)成型后的磚坯，由于其中各種物料間的機械結(jié)合力﹑靜電引力及摩擦力，使磚坯的形狀保存下來。并具有一定的強度。成型設備有摩擦壓磚機，液壓機等。由于液壓機操作過程中的油的粘度隨溫度而變化，引起工作機構(gòu)的不穩(wěn)定，因此在本設計中采用摩擦壓磚機。 在成型過程中要注意以下問題： （1）因泥料顆粒過粗或泥料混煉不均，造成粗顆粒集中部位表面粗糙（麻面）或邊角脫落； （2）模板安裝不好或壓磚操作不當，造成裂紋或尺寸不合格；泥料水分不合適，造成層裂或裂紋等。 影響成型的基本因素是：作用在泥料上的單位壓力﹑平均成型速度和整個周期中速度分布﹑成型的階段性﹑在壓力下保持時間以及加壓次數(shù)等，其中單位成型次數(shù)是主要的。 隨著壓力的增大，制品密度增加。到排除了空氣氣孔的某一臨界密度時，制品已臨不再壓縮。不論是臨界密度，還是與臨界密度相適應的臨界壓力都隨著水分的增加而下降。對每一成型壓力都有一定的最適宜的水分含量，在此水分條件下制品可達到的極限密度接近于臨界密度。 成型速度對制品的致密程度有很大影響。成型速度一般理解為接近壓模的速度，而實際壓制過程中在不同斷面內(nèi)顆粒實際移動速度確是不同的，緩慢成型可促進制品密度的提高，有利于排除空氣，松弛在制品中產(chǎn)生的壓力[8]。 2.1.9 干燥 坯體干燥是磚坯中除去水分的過程。磚坯干燥的目的，在于通過干燥排出水分，使磚坯增加機械強度，以減少運輸和搬運過程的機械損失，并使磚坯在裝窯之后進行燒成時，使磚坯具有必要強度；承受一定的應力作用，提高燒成成品率；并為燒成提供有益條件。干燥過程可分為四個階段： 1. 加熱階段。此階段一般時間很短，坯體溫度上升到濕球溫度 2. 第二階段是干燥過程的最重要的階段，此階段排出大量水分，在整個階段中，排出速度是恒定的，稱為等速階段。在此階段水分的蒸發(fā)僅發(fā)生在坯體的表面上，干燥速度等于自由水面的蒸發(fā)速度，故凡是可以影響表面蒸發(fā)速度的因素，都可以影響干燥速度。 3. 第三階段是降速干燥階段。隨著干燥時間的延長，或坯體含水量的減少，干燥速度逐漸降低。此時，水分從表面蒸發(fā)的速度超過自坯體內(nèi)部向表面擴散的速度，因此，干燥速度受空氣的溫度﹑濕度及運動速度的影響較小。 4. 第四階段干燥速度逐漸接近于零，最終坯體水分不再減少。 干燥設備有隧道干燥器﹑ 轉(zhuǎn)筒干燥器﹑室式干燥器﹑ 帶式干燥機﹑ 流動干燥床和遠紅外干燥器等。本設計選用隧道干燥器干燥。磚坯在隧道干燥器內(nèi)的干燥器內(nèi)干燥時間13小時。 鎂鉻磚坯的干燥過程主要是水分的蒸發(fā)及部分MgO水化的過程，且隨干燥溫度的升高而加快。為控制MgO在干燥過程中的水化程度，應注意以下幾點： 1成型后磚坯應及時干燥； 2干燥時宜采取低溫大風量方式； 3干燥后的磚坯應立即入窯燒成[4]。 2.1.10 燒成 制品的性質(zhì)不僅取決于原料的成分和性質(zhì)，配料組成和生產(chǎn)方法，而且在很大程度上取決于燒成質(zhì)量的好壞。由于燒成是耐火制品生產(chǎn)過程中的最后一道工序，因此無論是制品的質(zhì)量或是企業(yè)的技術(shù)經(jīng)濟指標，如產(chǎn)品質(zhì)量，勞動生產(chǎn)率，單位產(chǎn)品燃燒消耗定額和產(chǎn)品成本等，都在很大程度上取決于燒成的好壞。所以燒成時Mg-Cr磚生產(chǎn)中特別重要的工序。 1.裝窯 制品在高溫下由于強度降低較多，易產(chǎn)生變形，因此裝磚高度一般應控制在0.9~1.0米以下，且應采取平裝。 2. 燒成過程中的物理化學變化[9] （1）坯體排出水分階段。溫度范圍為 10~200℃，在這一階段中，主要是排出磚坯中殘存的自由水和大氣吸附水。水分的排出，使坯體中留下氣孔，具有透氣性。 （2）分解氧化階段（200~1000℃）。此階段發(fā)生的物理化學變化依原料種類而異。有排出化學結(jié)合水、碳酸鹽或硫酸鹽分解、有機物的氧化燃燒等。 （3）液相形成和耐火相合成階段（1000℃）。此時分解作用將繼續(xù)完成，并隨溫度升高其液相生成量增加，液相黏度降低，某些新耐火礦物開始生成。 （4）燒結(jié)階段。坯體中各種反應趨于完全、充分、液相數(shù)量繼續(xù)增加，結(jié)晶相進一步成長而達到致密化即所謂燒結(jié)。 （5）冷卻階段。從最高燒成溫度至室溫的冷卻過程中，主要發(fā)生耐火相的析晶、某些晶相的晶型轉(zhuǎn)化、玻璃相的固化等過程。 3．燒成制度的確定 （1）溫度制度 制品燒成時，在不同溫度階段應控制不同的升溫速度： a：小于 400℃階段，磚坯中水分蒸發(fā)并伴有 MgO 的水化，使磚坯強度降 低，應放慢升溫速度； b：400~800℃階段，水化物分解排除結(jié)合水，有機物燃燒，可快速升溫； c：800~1200℃階段，出現(xiàn)液相，并有固相反應進行，磚坯強度有所下降， 應放慢升溫速度； d：1200℃至燒成階段，隨溫度升高液相量增多，固相反應速度加快，磚坯 強度降低較多，為防止制品開裂或變形，應緩慢升溫。鎂鉻磚的燒成溫 度一般為1600~1650℃；壓力制度和窯內(nèi)氣氛 制品應在微正壓弱氧化氣氛下燒成．在還原氣氛下燒成時，鎂鉻磚會產(chǎn)生很大的體積收縮，導致制品開裂[10]。 2.1.11 成品倉庫 鎂鉻制品按品種﹑ 磚型批號﹑ 級別等分別貯放在成品庫內(nèi)，每種制品堆放方式和允許堆放高度均按標準進行。成品庫面積除設有貯存量占用面積外，還留有成品揀選 廢品堆放和運輸通道所需最小面積。 2.1.12 除塵 在耐火材料生產(chǎn)中，原料破碎 磨細 篩分以及各種運輸作業(yè)，不可避免的會產(chǎn)生粉塵。粉塵進入人體肺部后可能引起各種肺部疾病，危害極大。粉塵還能加速機械的磨損，影響設備的壽命。因此必須采取有效措施來防止粉塵帶來的危害。 本設計主要采用濾芯中心部流出排放，達到凈化目的。利用壓縮空氣（0.6-0.7Mpa）產(chǎn)生強烈的氣流，通過電磁閥門釋放出來到濾芯中心部清潔濾芯，氣流沖擊波將濾芯外表面聚集的粉塵震蕩及噴吹下來并落到下面的灰斗內(nèi)。由PLC控制系統(tǒng)按設定程序進行反吹，以確保設備良好的除塵效能。 設備特點：（1）除塵效率高，可去除粒徑≥1μm的粉塵，效果達99.99%（2）設備采用PLC控制脈沖反吹風，設有國外進口壓差顯示儀；帶自動清灰動能，便于操作。（3）體積小，有效節(jié)省使用空間。（4）設備結(jié)構(gòu)設計合理，便于保養(yǎng)和維護。（5）可選擇灰桶﹑出灰車﹑螺旋出料裝置﹑等的出灰方式。 2.1.13 含鉻廢水的處理 含鉻廢水的處理應與鉻的回收利用結(jié)合起來，消除鉻對環(huán)境的污染。常用的處理方法有化學還原和沉淀法﹑電解還原法﹑鋇鹽法﹑離子交換法等[9]。 a) 化學還原和沉淀法。常用的還原劑有硫酸亞鐵 亞硫酸氫鈉 二氧化硫等。加入還原劑和石灰，生成難熔的氫氧化鉻。再經(jīng)沉淀物脫水 干燥等實現(xiàn)回收再利用。 b) 電解還原法。將含鉻廢水引入電解處理槽，以鐵板為陰陽極板，用壓縮空氣攪拌再直流電作用下，鐵陽極溶解出亞鐵離子，將六價鉻離子還原成三價鉻；陰極氫離子將六價鉻還原成三價鉻。 c) 鋇鹽法。向含鉻廢水中投加碳酸鋇或氯化鋇。使廢水中的六價鉻離子轉(zhuǎn)化為不易溶解于水的鉻酸鋇沉淀。 d) 離子交換法。以鉻酸根（CrO）形式存在的六價鉻，可用離子交換法除去?？晒┦褂玫碾x子交換有Na型陽離子交換樹脂 混合型陰離子交換樹脂H型陰離子交換樹脂，Na型磺化煤等[11]。 2.1.14 噪聲的防治 無機非金屬工業(yè)的工藝流程復雜，機械設備比較笨重，物料處理環(huán)節(jié)多，生產(chǎn)過程中能產(chǎn)生大量的噪聲，對工人及周圍居民造成很大的危害。因此噪聲的防治也是我們設計者必須考慮的課題之一。 我們首先考慮的是在傳播途徑上降低噪聲。在廠區(qū)內(nèi)將高噪聲車間與辦公室宿舍等分開布置；種植綠化帶，并利用土坡 地坑等使噪聲衰減。本設計中的破碎機便嘗試了地下放置，一方面符合了工藝流程上的要求，另一方面達到了衰減噪聲的目的。另外，本車間采用了聲學控制方法來治理車間內(nèi)部的噪聲，即在車間內(nèi)的墻壁﹑天花板﹑ 地面等處鋪設多孔的吸聲材料，這樣既有一定的降低噪音的效果，而且，對設備的操作和維修又沒有妨礙作用[12]。 2.2 工藝流程 2.2.1 工藝流程的簡述 根據(jù)產(chǎn)品的技術(shù)要求來指導生產(chǎn)，生產(chǎn)直接結(jié)合鎂鉻磚的原料主要包括高純鎂砂97.5和鉻礦B。首先，經(jīng)火車將原料運到原料倉庫，通過5噸橋式起重機裝進顎式破碎機的供料槽。通過電磁振動給料機使原料經(jīng)250×400顎式破碎機粗破，破碎的粒度要符合圓錐破碎機的給料粒度，經(jīng)帶式輸送機平行輸送到PL450斗式提升機，由斗式提升機將物料提升到破粉碎樓上的圓錐破碎機的供料倉中進行中破，原料被破碎好后，由斗式提升機提升到樓上，經(jīng)雙層振動篩篩分，篩網(wǎng)孔徑分別為5mm，3mm，1mm，篩上料返回圓錐破碎機繼續(xù)破碎，篩中料，篩下料進入各自的5-3,3-1，1-0料倉，根據(jù)料倉的存料情況多余的顆粒料可逆帶式輸送機進入管磨機磨成小于0.088mm的細粉，產(chǎn)生的細粉由斗式提升機提升到樓上，再通過螺旋輸送機運輸?shù)郊毞哿蟼}，準備配料。物料準備就緒后用電子配料車將各種粒度的鉻礦，電熔鎂砂B顆粒和細粉進行配料，配好的料進入濕碾機，經(jīng)20-25分鐘的混煉后，用橋式起重機將泥料罐吊到平板車上，再由平板車將裝有泥料的泥料罐推到成型車間，泥料罐經(jīng)橋式起重機提升將泥料送到壓磚機供料倉，用1臺1000噸摩擦壓磚機和9臺600噸摩擦壓磚機成型，成型的廢品經(jīng)手推車運回原料倉庫，成型成品放在干燥車上，用3噸電拖車送到干燥工段的存放處等待干燥，采用隧道窯干燥器干燥，干燥后的磚坯要等到磚坯冷卻后進行揀選，不合格的磚坯送到原料倉庫，合格的磚坯由工人裝窯車，裝磚后的窯車停放處等待進入隧道窯，進入隧道窯后磚坯經(jīng)預熱帶、燒成帶和冷卻帶出窯，冷卻后進行揀選，揀選不合格的產(chǎn)品送到原料倉庫，以備后用；揀選合格的磚裝入成品庫。 2.2.2 工藝流程論證 1.原料倉庫，本設計的原料有2種，分別是電熔鎂砂B和鉻礦A，為了防止原料的潮濕，原料倉庫采用封閉式單側(cè)卸料的方式，原料之間設有隔墻防止原料混料。 2.破碎工段。經(jīng)顎式破碎機粗破，圓錐破碎機粉碎后篩分，篩上料返回圓錐破碎機再次破碎，通過管磨機磨細粉，嚴格控制物料級配。 3.混料工段。不同的顆粒料存貯在專門設計的貯料倉中，避免不同的顆粒料混料。可使物料在裝﹑卸料時的偏析減到最小 4.燒成工段。采用小型隧道窯燒成，不僅可以精確控溫，而且燒成溫度也高。對于普通鎂鉻磚，燒到1750℃左右，預熱帶1-17車位，燒成帶為18-36車位，冷卻帶37-50車位。 2.3 工藝參數(shù) 鎂鉻磚配料比 磚　　種 物 料 種 類 電熔鎂砂B 鉻礦A 外加量紙漿 普通鎂鉻磚12 75 25 5 普通鎂鉻磚8 85 15 5 普通鎂鉻磚粒度配比，% 原料 2.5~0 % 細粉 % 電熔鎂砂B 80 20 鉻礦 80 20 混合制度 項 目 磚 種 混　合　量 （Kg/碾） 混合周期t，min 普通鎂鉻磚12 700 20 普通鎂鉻磚8 700 20 干燥制度 干燥器類型 長×寬×高（mm） 數(shù)量(條） 干燥裝 磚量 （噸/車） 干燥時間 (小時) 干燥廢品率 （%） 干燥前水分 （%） 干燥后水分 （%） 熱風進口溫度 （℃） 熱風出口溫度 （℃） 24500×950×1650 4 1.0 12 4 3.0~4.0 ＜0.5 110~120 50~70 2.4 物料平衡計算 生產(chǎn)班制表 序號 工段名稱 年工作日 日工作班制 班工作小時 1 原料倉庫 365 2 8 2 破粉碎 365 2 8 3 磨碎 365 2 8 4 配料 365 2 8 5 混合工段 365 2 8 6 成型工段 365 2 8 7 干燥工段 365 3 8 8 燒成工段 360 3 8 9 成品倉庫 365 2 8 物料平衡計算參數(shù)，% 計算參數(shù) 直接結(jié)合鎂鉻磚（MGe-12） 直接結(jié)合鎂鉻磚（MGe-8） 名稱 符號 原料在倉庫中的存放損失 L1 電熔鎂砂B 0.5 鉻礦A 0.5 電熔鎂砂B 0.5 鉻礦A 0.5 原料水分 W1 W2 電熔鎂砂B — 鉻礦A — 電熔鎂砂B — 鉻礦A — 原料洗滌損失 L4 — — 原料干燥或風干后的水分 W3 — — 原料的灼減量 L2 電熔鎂砂B 0.03 鉻礦A 0 電熔鎂砂B 0.03 鉻礦A 0 原料加工、運輸損失（包括破粉碎、配料、混合成型工序） L3 2 2 配比 P 1-P q1 鉻礦A 30 電熔鎂砂B 70 外加紙漿廢液 5 鉻礦A 20 電熔鎂砂B 80 外加紙漿廢液 5 管磨機加入量 q2 30 30 泥料水分 W4 2.5 2.5 泥料的循環(huán)混練量 F3 10 10 結(jié)合劑貯運損失 L5 2 2 干燥綜合廢品率 F2 4 4 燒成綜合廢品率 F1 5 5 干燥廢品回收率 T 95 95 制磚物料平衡表 生產(chǎn) 工序 項目 符號 生產(chǎn)班制 物料量 噸 年 日 班 時 原料 倉庫 總存放量 Q14 360/2/8 30604.71 85.01 42.51 5.31 電熔鎂砂B Q15 360/2/8 20608.66 57.24 28.62 3.58 鉻礦 Q17 360/2/8 5217 14.49 7.24 0.91 回收廢磚坯 MGe8 Q16 360/2/8 789.47 2.19 1.09 0.14 MGe12 Q16 360/2/8 526.32 1.46 0.73 0.09 紙漿廢液 Q18 360/2/8 1384.17 3.85 1.92 0.24 破粉碎 總破粉碎量 Q10 360/1/8 27683.35 76.89 76.89 9.61 電熔鎂砂B Q11 360/1/8 22423.5 62.29 62.29 7.78 鉻礦 Q12 360/1/8 5269.84 14.64 14.64 1.82 磨碎 總磨碎量 Q13 360/2/8 5536.67 15.37 7.68 0.96 配料 總配料量 Q6 360/2/8 27179.51 75.50 37.75 4.72 M Ge 8 電熔鎂砂 Q7 360/2/8 13836.14 38.44 19.22 2.4 鉻礦 Q8 360/2/8 2441.67 6.78 3.40 0.43 紙漿廢液 Q9 360/2/8 813.89 2.26 1.13 0.15 M Ge 12 電熔鎂砂 Q7 360/2/8 9224.1 25.62 12.81 1.6 鉻礦 Q8 360/2/8 2712.97 7.53 3.77 0.47 紙漿廢液 Q9 360/2/8 542.6 1.46 0.72 0.1 混料 總混料量 Q5 360/2/8 30144 83.73 41.87 5.23 MGe8 Q5 360/2/8 18086.45 50.24 25.12 3.14 MGe12 Q5 360/2/8 12057.6 33.49 16.75 2.09 成型量 總成型量 Q3 360/2/8 27129.68 75.36 37.68 4.7 MGe8 Q3 360/2/8 16277.81 45.21 22.61 2.8 MGe12 Q3 360/2/8 10851.87 30.14 15.07 1.88 干燥量 總干燥量 Q2 365/3/8 27129.68 75.36 25.12 3.14 MGe8 Q2 365/3/8 16277.81 45.21 15.07 1.88 MGe12 Q2 365/3/8 10851.87 30.14 10.04 1.25 燒成量 總燒成量 Q1 365/3/8 26315.79 70.1 24.37 3.04 MGe8 Q1 365/3/8 15789.47 43.85 14.62 1.82 MGe12 Q1 365/3/8 10526.32 29.24 9.75 1.22 成品量 總成品量 Q 365/3/8 25000 MGe8 Q 365/3/8 15000 MGe12 Q 365/3/8 10000 MGe-12制磚泥料水分平衡表 各種原料的配比 75:25 破粉碎 總破碎量 1.1073 綜合成品率 1 其中 電熔鎂砂B 0.8305 燒成 總燒成量 1.052632 鉻 礦 0.2768 燒成廢品量 0.052632 總磨碎量 0.2214 干燥 總干燥量 1.0851 原料倉庫 總存放量 1.3911 干燥廢品量 0.0851 其中 電熔鎂砂量 0.7545 總成型量 1.0851 廢磚廢坯量 0.0809 配比系數(shù) 0.9924 鉻 礦 量 0.2782 總混合率 1.2057 紙漿廢液總存放量 0.0554 配料 總配料量 1.0851 電熔鎂砂B 0.9224 鉻礦 0.2712 紙漿廢液 0.0542 MGe-8制磚泥料水分平衡表 各種原料的配比 80：20 破粉碎 總破碎量 1.1073 綜合成品率 1 其中 電熔鎂砂B 0.9412 燒成 總燒成量 1.052 鉻 礦 0.166 燒成廢品量 0.053 總磨碎量 0.221 干燥 總干燥量 1.120 原料倉庫 總存放量 1.112 干燥廢品量 0.056 其中 電熔鎂砂量 0.8708 總成型量 1.085 廢磚廢坯量 0.081 配比系數(shù) 0.9924 鉻 礦 量 0.167 總混合率 1.205 紙漿廢液總存放量 0.0554 配料 總配料量 1.808 電熔鎂砂B 0.9224 鉻 礦 0.163 紙漿廢液 0.054 2.5 生產(chǎn)設備 根據(jù)設備的選型計算得到主機平衡表，見表 主機平衡表 工序 設備名稱及規(guī)格 生產(chǎn)班制日/班/時 生產(chǎn)能力 t/h 設備 臺數(shù) 作業(yè)率 需要 設計 需要 設計 破 碎 PEF250×400 顎式破碎機 360/1/8 3.79 14 0.494 1 80 Ф900 短頭圓錐破碎機 360/1/8 3.79 40 0.527 1 60 磨 碎 Ф1200×4500管磨機 360/2/8 0.56 1.0 0.63 1 75 Ф1200×4500管磨機 360/2/8 0.37 1.0 0.63 1 75 混 料 Ф1600×400濕碾機 360/2/8 3.69 4.5 0.82 1 70 Ф1600×400濕碾機 360/2/8 3.69 4.5 0.82 1 70 成 型 1000噸壓磚機 360/2/8 1.2 1.2 1 1 100 630噸壓磚機 360/2/8 0.82 1.1 0.745 1 100 630噸壓磚機 360/2/8 0.82 1.1 0.745 1 100 630噸壓磚機 360/2/8 0.82 1.1 0.745 1 100 630噸壓磚機 360/2/8 0.82 1.1 0.745 1 100 輔助設備（提升和運輸設備） 輔助設備表 設備名稱及規(guī)格 數(shù)量 備注 B=500皮帶輸送機 1 L=4000mm G×300螺旋輸送機 3 L=10500mm G×200螺旋輸送機 2 L=36500mm Φ1000×3500單倉空氣輸送泵 2 — D250斗式提升機 1 L=27300mm 干燥設備見表 干燥設備的選擇 名稱 規(guī)格 （長×寬×高）m 數(shù)目 條/輛 干燥窯 24.5×0.95×1.65 3 干燥車 成型工段 1.2×0.85×1.43 16 空班裝車 15 干燥前后周轉(zhuǎn) 8 大型（異型）磚 3 干燥器內(nèi) 30 揀選 8 貯存磚坯占用 12 檢修場地 2 總的干燥車數(shù)量 132 燒成設備的選擇 名稱 規(guī)格 （長×寬×高）m 數(shù)目 條/輛 隧道窯 110×2.2×1.9 2 窯車 裝磚臺 2.2×2.2 3 隧道窯內(nèi) 50 卸磚臺 3 貯存磚坯占用 8 窯外冷卻占用 16 檢修占用 5 裝卸班制不同占用窯車數(shù)量 8 總的窯車數(shù)量 186 2.6 倉庫設施 設計的原料倉庫為封閉式，單側(cè)卸料。其中各種原料的運輸方式見表 原料 運料方式 搬運方式 鉻礦 卡車 鏟車 電熔鎂砂B 卡車 鏟車 紙漿廢液 卡車 CPQ3型叉車 廢坯、廢磚 CPQ3型叉車 CPQ3型叉車 各種原料和成品貯量、堆放方式及倉庫的規(guī)格見表 倉庫名稱 物料名稱 堆放形式 貯存天數(shù)（天） 長度(米) 寬度(米) 原料倉庫 電熔鎂砂B 丁種堆積 20 12 24 鉻礦A 丁種堆積 30 12 成品庫 成品磚 堆積 30 54 24 3 生產(chǎn)技術(shù)檢查系統(tǒng)說明 3.1 檢查內(nèi)容 成品車間的生產(chǎn)技術(shù)檢查內(nèi)容見表： 檢查內(nèi)容 品種 測試內(nèi)容 MGe12鎂鉻磚 MgO、CrO、顯氣孔率、荷重軟化溫度、體積密度 MGe8鎂鉻磚 MgO、CrO、顯氣孔率、荷重軟化溫度、體積密度 3.2 檢查方法 1.測試方法 各種耐火制品檢驗制樣規(guī)定應按國家頒布標準和有關規(guī)定的內(nèi)容執(zhí)行，部分名稱及其代號如下：YB/T370荷重軟化溫度檢驗方法；GB5072常溫耐壓強度檢驗方法；GB2997顯氣孔率、吸水率及體積密度檢驗方法；GB5070鎂鉻質(zhì)耐火材料化學分析方法；YB/T3762抗熱震性的檢驗方法；GB10326磚的尺寸，外觀及斷面的檢驗方法；GB7321磚的檢驗制樣方法[13]。 3.3 檢查制度 生產(chǎn)技術(shù)檢查制度如表 [14]。 檢查制度 檢查項目 試樣數(shù)量，個 試樣形狀及規(guī)格，毫米 檢驗化驗數(shù)量 化學分析 1 0.088-0.1 粉料 6～8件/次 荷重軟化溫度 1 Φ36×50圓柱體 1件/爐 顯氣孔率 3 體積為50-200 cm3棱長小于80 5件/次 常溫耐壓強度 3 正方體或圓柱體 1個/次 抗熱震穩(wěn)定性 3 （114±3）mm×（64±2）mm×（64±2）mm 立方體 2件/爐 4 車間安裝，檢修與維護措施 安裝、檢修與維護的原則如下： （1）車間廠房內(nèi)所有設備的安裝、出入大門、通道、樓層、設備提升時用的孔洞，以及各層設備安裝、檢修時用的起吊設備等需統(tǒng)籌配置。 （2）高層廠房，當樓上安裝有設備的情況下，一般設安裝孔。 （3）需經(jīng)常檢修的設備部件，凡超過200公斤以上的設有檢修起重梁。 （4）檢修用單軌梁的位置，須設在起重設備或主要起吊部件的中心部位，應避免斜吊。 （5）檢修時放置檢修設備或其部件的場地，不小于最大更換部件所需放置面積的兩倍及其他拆卸附件所需的面積，并留有檢修工必要的操作面積。 （6）為車間設備的維修，各工段設有維修用的工具、器材、潤滑油及常用小備件等的存放間。 （7）各工段考慮電焊電源及36伏局部安全照明，以便工段內(nèi)檢查工作和小量修補與維修等使用。 5 生產(chǎn)車間除塵及安全措施 設計把除塵車間設在最小頻率風向的上風側(cè)，并且與住宅區(qū)、變電所、化驗室等保持適當距離。合理的工藝流程減少了物料搬運環(huán)節(jié)，降低物料落差。同時加強設備、管道和料倉的密閉，減少漏風，提高機械化、自動化水平，減少人工操作，選擇適當?shù)呐棚L量。 安全措施： （1）在耐火材料工廠車間內(nèi)，生產(chǎn)廠房為高層廠房，樓梯應有護欄。 （2）在陰暗處應設有照明措施。 （3）對設備應定期檢查以防隱患。 （4）生產(chǎn)車間應設有安全員，定期對職工進行安全教育。 （5）在容易發(fā)生事故的地方，應設有提示標語。 6 本設計的主要特點 本設計的主要特點是工藝流程簡便，工廠整體布局合理緊湊，對廢磚坯進行回收處理利用，降低成本。最突出的設計特點主要是環(huán)保和節(jié)能。 節(jié)能措施如下： （1）原料從原料倉庫到破粉碎樓的輸送過程中，采用斗式提升機不但縮短了物料的輸送路徑，而且避免了使用過長的帶式輸送機，降低了能量的消耗。 （2）隧道窯冷卻帶的尾氣被輸送到預熱帶以達到重復再利用的目的。另外，這部分尾氣還可以被輸送到干燥窯，供干燥磚坯使用。 環(huán)保方面體現(xiàn)在： （1）本設計的主要礦質(zhì)原料鉻，是極易污染水源的有毒物質(zhì)，對人類的身體健康產(chǎn)生了很大的威脅，所以做好對含鉻廢水的處理也是本設計的一項重要舉措。 （2）在實際生產(chǎn)中物料處理量大，物料倒運次數(shù)多，加工工序多，揚塵點多，粉塵污染比較嚴重。所以我們在易于產(chǎn)生煙塵和粉塵的車間采用了高效的除塵設備，并且盡可能多的采用了溜槽或溜管輸送物料，避免了物料自由墜落，設法減少物料的落差，從而減少物料在倒運和處理過程中的飛散量。 致 謝 經(jīng)過近三個月的理論學習和計算，在欒艦老師的精心指導和嚴格要求下，我基本上完成了本次的畢業(yè)設計，綜合能力有所提高，使我對耐火材料從原料到生產(chǎn)的一系列理論知識和生產(chǎn)實際有了更為深入的了解。在設計期間，老師不厭其煩的指導我使設計更完善，在欒艦老師的精心細致的指導下，通過個人的努力基本順利地完成了學校給予的畢業(yè)設計任務，在此對欒艦老師表示深深的謝意。 在此次設計中由于知識水平有限，，難免存在著一些錯誤和不足之處，敬請老師批評指正。 參考文獻 [1]王誠訓，張義先．鎂鉻鋁系耐火材料[M]．北京：冶金工業(yè)出版社，1995：1-74． [2]李庭壽，孫險峰，張用賓．耐火材料科技進展[M]．冶金工業(yè)出版社，1997：335． [3] 王誠訓，欒永杰，李洪申． 爐外精煉用耐火材料[M]．北京：冶金工業(yè)出版社．1995：52～78. 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