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年產(chǎn)40000噸鎂碳磚生產(chǎn)車(chē)間設(shè)計(jì)
摘 要
我國(guó)是鋼鐵生產(chǎn)大國(guó)，也是耐火材料需求大國(guó)。全國(guó)僅冶金企業(yè)年耗耐火材料價(jià)值就達(dá)300多億元，可見(jiàn)耐火行業(yè)在鋼鐵行業(yè)的發(fā)展中起著舉足輕重的地位。由于具有獨(dú)特的性能,例如熱導(dǎo)率高、熱膨脹低、抗熱震性能好、與渣接觸化學(xué)活性小,因而鎂碳質(zhì)耐火材料被廣泛應(yīng)用于轉(zhuǎn)爐、電爐、鋼包等領(lǐng)域。本設(shè)計(jì)是對(duì)年產(chǎn)40000噸轉(zhuǎn)爐鎂碳磚生產(chǎn)車(chē)間MT-14B和MT-18C產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)在敘述鎂碳磚的發(fā)展歷史、應(yīng)用、使用條件、損毀機(jī)理及生產(chǎn)工藝流程的基礎(chǔ)上，詳細(xì)論述了鎂碳磚生產(chǎn)的工藝?yán)碚摶A(chǔ)，并對(duì)各工序的設(shè)備選擇和工藝布置進(jìn)行了論證。對(duì)各工序所需處理的物料量和機(jī)械設(shè)備進(jìn)行了平衡計(jì)算以及對(duì)設(shè)備合理的選擇。本設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn)是布局合理，工藝流暢并考慮擴(kuò)大生產(chǎn)的需要，對(duì)廢磚坯進(jìn)行回收處理利用，降低成本。
關(guān)鍵詞：鎂碳磚；生產(chǎn)工藝；車(chē)間設(shè)計(jì)
Abstract
China is a big steel production country, at the same time, it’s also a country that needs refractory materials. The value of refractory materials that national metallurgical enterprises consume every year reaches more than 30,000,000,000 yuan. It’s clear that refractory industry in the development of steel industry plays an important role. Due to those unique properties such as high thermal conductivity, low thermal expansion, good thermal shock resistance and slag with small contact chemical activity, magnesia carbon refractory materials are widely used in converter, electric furnace , ladle, etc. This design is for yearly producing 40000 tons converter magnesia carbon brick production workshop MT14B and MT18C product design. What’s more, this design describes the historical development of magnesia carbon brick, application, use condition, damage mechanism and production process. And it describes in detail the basis of the theoretical basis of magnesia carbon brick production process, and it expounds equipment selection of every working procedure and process arrangement, too. For each working procedure required for processing the amount of material and mechanical equipment, the balance calculation and reasonable selection of equipment are conducted. The main characteristics of this design are rational layout and process flow, and it considers expanding the need of production, recycling and utilization of waste bricks refractory materials to reduce the cost.
Key words: Magnesia carbon, process design, workshop design
目 錄
摘要 I
Abstract II
1 緒論 1
1.1 鎂碳磚的發(fā)展歷史及其應(yīng)用 1
1.1.1 鎂碳磚的發(fā)展歷史 1
1.1.2 鎂碳磚的應(yīng)用 1
1.2 鎂碳磚的分類(lèi)、性能及其損毀機(jī)理 4
1.2.1 鎂碳磚的分類(lèi) 4
1.2.2 鎂碳磚的性能 6
1.2.3 鎂碳磚的損毀機(jī)理 7
1.3 鎂碳磚的現(xiàn)狀及發(fā)展前景 8
1.3.1 鎂碳磚的現(xiàn)狀 8
1.3.2 鎂碳磚的發(fā)展前景 8
2 工藝部分 9
2.1 生產(chǎn)工藝要點(diǎn) 9
2.1.1 原料選擇 10
2.1.2 破粉碎 13
2.1.3 篩分 13
2.1.4 物料的貯存 13
2.1.5 配料 14
2.1.6 混練 14
2.1.7 成型 15
2.1.8 干燥 15
2.1.9 檢選 15
2.1.10 成品倉(cāng)庫(kù) 16
2.2 工藝流程 16
2.2.1 工藝流程簡(jiǎn)述 16
2.2.2 工藝流程論證 17
2.3 工藝參數(shù) 18
2.4 物料平衡計(jì)算 19
2.5 生產(chǎn)設(shè)備 25
2.6 倉(cāng)庫(kù)設(shè)施 26
3 生產(chǎn)技術(shù)檢查系統(tǒng)說(shuō)明 29
3.1 檢查內(nèi)容 29
3.2 檢查方法 29
3.3 檢查制度 30
4 車(chē)間安裝、檢修與維護(hù)措施 31
5 生產(chǎn)車(chē)間除塵及安全措施 32
6 本設(shè)計(jì)的主要特點(diǎn) 33
致謝 34
參考文獻(xiàn) 35
附錄 36
一、MT-14B轉(zhuǎn)爐鎂碳磚15000噸/年 36
二、MT-18C轉(zhuǎn)爐鎂碳磚25000噸/年 40
三、原料倉(cāng)庫(kù)的選擇計(jì)算 43
四、破粉碎混合設(shè)備的選擇計(jì)算 45
五、成型設(shè)備選擇計(jì)算 48
六、干燥工段的計(jì)算 49
七、成品倉(cāng)庫(kù)的計(jì)算 51
八、鎂碳磚各工段處理量總計(jì) 51
1 緒論
1.1 鎂碳磚的發(fā)展歷史及其應(yīng)用
1.1.1 鎂碳磚的發(fā)展歷史
鎂碳磚發(fā)展歷史悠久，早在1938年Steetley公司與美國(guó)人Chesney合作建立了耐火材料工業(yè)的第一個(gè)工廠，Chesney指出可從海水與白云石中提取具有競(jìng)爭(zhēng)價(jià)格的耐火氧化鎂。自20世紀(jì)70年代起，鎂碳磚行業(yè)不斷發(fā)展。日本的渡邊明等人首先研制成功了鎂碳磚。1988年島田康平等提出將高純燒結(jié)鎂砂制鎂碳磚用于轉(zhuǎn)爐上。同年, 聯(lián)邦德國(guó)的Arno Gardziella 博士提出耐火制品中作為結(jié)合劑和碳形成劑的酚醛樹(shù)脂的選擇標(biāo)準(zhǔn)； Tadeusz Rymon Lipinski等 研究了吹氧轉(zhuǎn)爐鎂碳磚中金屬添加物的反應(yīng)。意大利的 B.DE Benedetti等研究了樹(shù)脂結(jié)合鎂碳磚的耐侵蝕性。1991年鹿野弘等對(duì)鎂碳磚的透氣性進(jìn)行了一系列的研究。1992年Gunar Klop等研究了不同碳含量及鎂砂成分對(duì)鎂碳磚微觀結(jié)構(gòu)的影響。1998年國(guó)外研究人員發(fā)現(xiàn)高粘性玻璃添加物可提高鎂碳磚的抗氧化性和抗水化能力。我國(guó)于上世紀(jì)80年代開(kāi)始研究鎂碳磚, 1991 年黃向東等人對(duì)鎂碳磚用結(jié)合劑合成工藝及性能進(jìn)行了研究。1994年胡超群等使用鎂碳磚代替原有材料作電弧爐內(nèi)襯, 提高了爐襯的使用壽命。1998 年謝建明等研制出鋁鎂碳磚用瀝青結(jié)合劑。1999 年姚金甫等人研制出中間包等離子加熱用導(dǎo)電鎂碳磚,并投入實(shí)際應(yīng)用[1]。
我國(guó)在1980前后年開(kāi)始研究含碳耐火材料[2]，并被列入國(guó)家“七五”(1985-1989)科技攻關(guān)項(xiàng)目。1987年鞍鋼三煉鋼廠在轉(zhuǎn)爐上試用MgO-C磚后，僅用一年時(shí)間就超額完成了“七五”轉(zhuǎn)爐爐齡達(dá)千次的攻關(guān)目標(biāo)。
隨著冶煉技術(shù)的進(jìn)步對(duì)耐火材料的新要求，低碳鎂碳耐火材料成為鎂碳耐火材料新的發(fā)展熱點(diǎn)。低碳MgO-C磚一般是指總含碳量不超過(guò)8%、由鎂砂與石墨通過(guò)有機(jī)結(jié)合劑結(jié)合而成的MgO-C磚，降低碳含量可明顯降低材料的熱導(dǎo)率[3]。
1.1.2 鎂碳磚的應(yīng)用
鎂碳磚廣泛應(yīng)用于轉(zhuǎn)爐、電爐和鋼包爐內(nèi)襯以及鋼包渣線等部分。圖1.1（a、b）是轉(zhuǎn)爐結(jié)構(gòu)示意圖。圖1.2是鋼包、電爐結(jié)構(gòu)示意圖。表1.1是鋼包用耐火材料。表1.2是轉(zhuǎn)爐使用的耐火材料[4]。
鋼包部位
渣線
包壁
包底
類(lèi)型
鎂碳磚
鋁鎂碳磚
低碳鎂碳磚
鋁鎂碳磚
鋁鎂不燒磚
鋁鎂澆注料
鋁鎂碳磚
鋁鎂澆注料
剛玉尖晶石澆注料
表 1.1 鋼包用耐火材料
圖1.1（a） 轉(zhuǎn)爐結(jié)構(gòu)示意圖
圖1.1（b） 轉(zhuǎn)爐結(jié)構(gòu)示意圖
圖1.2 鋼包示意圖（左）電爐示意圖（右）
表1．2 轉(zhuǎn)爐工作襯各部分的性能要求及所用耐火材料
部位
要求
爐口及爐帽部分
添加最佳數(shù)量的防氧化劑,選用含碳約13％的樹(shù)脂結(jié)合MgO-C磚,使錐體部較易掛上渣皮，錐體下部選C量15％左右的MgO-C磚。
爐襯的裝料側(cè)
以適當(dāng)?shù)逆V砂原料（配入一定數(shù)量的高純燒結(jié)砂）和鱗片石墨，選用最佳的鋁粉添加劑，C量15％左右，利用Al的反應(yīng)改進(jìn)磚的組織結(jié)構(gòu)和高溫強(qiáng)度。
爐襯的出鋼側(cè)
選用電熔鎂砂和鱗片石墨為主要原料,C量15％左右，高的抗機(jī)械磨損。
兩側(cè)耳軸部分
選用大結(jié)晶電熔鎂砂和高純鱗片石墨為主要原料；添加Al、Al-Mg合金為抗化劑；強(qiáng)化高溫強(qiáng)度和降低氣孔率措施，增強(qiáng)磚的抗氧化性。
渣線部分
以大結(jié)晶電熔鎂砂和高純鱗片石墨為主要原料，C量17%左右；強(qiáng)化基質(zhì)，添加適當(dāng)抗氧化劑；使鎂砂顆粒細(xì)化。
爐底風(fēng)眼
C量20~25%改善耐剝落性；添加金屬碳化物和氧化物如ZrO2強(qiáng)化磚的耐剝落性及及抗化性；磚的致密度高。
爐底及周邊
高強(qiáng)度，C量10~15%；不加金屬粉末抗氧化劑。
出鋼口部分
出鋼口受高溫鋼水侵蝕和溫度急劇變化的影響，損毀較為嚴(yán)重，因此應(yīng)砌筑具有耐沖蝕性好，抗氧化性高的鎂碳磚。
1.2 鎂碳磚的分類(lèi)、性能及其損毀機(jī)理
鎂碳磚是以氧化鎂和碳為主要成分的耐火材料。由于石墨的存在, 碳結(jié)合的鎂碳磚提高和改進(jìn)了鎂磚的性能。它具有優(yōu)良的抗渣侵蝕性、熔渣滲透性、熱震穩(wěn)定性和導(dǎo)熱性。主要用于煉鋼氧化轉(zhuǎn)爐的爐襯、出鋼口，高功率電爐爐墻熱點(diǎn)部位，以及爐外精煉爐內(nèi)襯、盛鋼桶渣線部位等。
1.2.1 鎂碳磚的分類(lèi)
根據(jù)碳含量不同,鎂碳質(zhì)耐火材料被分為三種類(lèi)型：
(1) 燒成含碳鎂磚（<2%碳）；
(2) 碳結(jié)合鎂磚（<7%碳）；
(3) 碳結(jié)合鎂碳磚（>7%碳）。
根據(jù)鎂碳磚中碳含量的不同，又可將鎂碳磚分為7類(lèi)，含碳量為5%、8%、10%、12%、14%、16%、18%。每類(lèi)又可以按鎂砂MgO含量分級(jí)，每類(lèi)又分A、B、C三種，因而共有21種牌號(hào)（見(jiàn)表1.3）[5]。
表1.3 不同牌號(hào)鎂碳磚理化性能
產(chǎn)品
顯氣孔
率/%
≤
體積密度/(g/cm3)
常溫耐壓強(qiáng)度/MPa
高溫抗折強(qiáng)/MPa
（1400℃,30min）
w(MgO)/%
≥
w(C)/%
≥
MT-5A
5.0
3.15±0.08
50
—
85
5
MT-5B
6.0
3.10±0.08
50
—
84
5
MT-5C
7.0
3.00±0.08
45
—
82
5
MT-8A
4.5
3.12±0.08
45
—
82
8
MT-8B
5.0
3.08±0.08
45
—
81
8
MT-8C
6.0
2.98±0.08
40
—
79
8
MT-10A
4.0
3.10±0.08
40
6
80
10
MT-10B
4.5
3.05±0.08
40
—
79
10
MT-10C
5.0
3.00±0.08
35
—
77
10
MT-12A
4.0
3.05±0.08
40
6
78
12
MT-12B
4.0
3.02±0.08
35
—
77
12
MT-12C
4.5
3.00±0.08
35
—
75
12
MT-14A
3.5
3.03±0.08
40
10
76
14
MT-14B
3.5
2.98±0.08
35
—
74
14
MT-14C
4.0
2.95±0.08
35
—
72
14
MT-16A
3.5
3.00±0.08
35
8
74
16
MT-16B
3.5
2.95±0.08
35
—
72
16
MT-16C
4.0
2.90±0.08
30
—
70
16
MT-18A
3.0
2.97±0.08
35
10
72
18
MT-18B
3.5
2.92±0.08
30
—
70
18
MT-18C
4.0
2.87±0.08
30
—
69
18
以原料質(zhì)量來(lái)劃分，鎂碳磚分為高檔鎂碳磚、中檔鎂碳磚、低檔鎂碳磚，見(jiàn)表1.4。
表1.4 鎂碳磚的劃分
品種
主要原料
高檔鎂碳磚
大結(jié)晶電熔鎂砂、98電熔鎂砂、96以上天然鱗片石英
中檔鎂碳磚
97電熔鎂砂、94以上天然鱗片石英
低檔鎂碳磚
重?zé)V砂、高純鎂砂、94以上天然鱗片石英
基于結(jié)合劑的不同耐火材料分為以下兩種類(lèi)型：
(1)添加了抗氧化劑的瀝青結(jié)合磚(碳含量最大為15%)，隨后進(jìn)行真空瀝青浸漬,特殊情況下還浸漬兩次；
(2)添加了抗氧化劑(Al、Si、Mg、AlMg、B4C)的、用合成樹(shù)脂做結(jié)合劑的磚(碳含量達(dá)25%)。
1.2.2 鎂碳磚的性能
鎂碳磚是一種不燒制品，其理化指標(biāo)為：MgO70～85％，C 10～20％，顯氣孔率≤3％，體積密度2.87-3.15g/cm3，耐壓強(qiáng)度40～50MPa，1400℃抗折強(qiáng)度10～15MPa。影響鎂碳磚性能的工藝因素主要有原料、結(jié)合劑、添加劑等。
因?yàn)樘蓟蚴c熔融金屬之間的界面張力小，故大多數(shù)熔融材料不能潤(rùn)濕碳和石墨。它們具有極好的抗熱震性能,同時(shí)當(dāng)被加熱時(shí)它們的強(qiáng)度增加。2500℃時(shí)石墨的抗拉強(qiáng)度約是室溫時(shí)抗拉強(qiáng)度的兩倍,它在室溫時(shí)的抗拉強(qiáng)度是每平方英寸2000磅。有一個(gè)范圍,在這個(gè)范圍內(nèi)碳和石墨的導(dǎo)電率、導(dǎo)熱率、低膨脹系數(shù)等性能從較好變?yōu)闃O好。它們的抗熱震性足夠滿(mǎn)足常規(guī)應(yīng)用。盡管碳具有好的導(dǎo)熱率、抗熱震性能,但在高于400℃的氧化性氣氛下,它易于受到氧氣、水蒸汽、CO2的侵蝕,故它的使用受到限制。
碳質(zhì)耐火材料的結(jié)合劑灰分應(yīng)盡量低、收得率較高。焦油、煤焦油、焦油瀝青是作為碳源和耐火磚結(jié)合劑的最普通材料,他們得到了長(zhǎng)期應(yīng)用。由于此類(lèi)材料處理時(shí)存在潛在的健康危險(xiǎn)和有害的高溫分解產(chǎn)品，用酚醛樹(shù)脂來(lái)替代焦油、煤焦油和煤焦油瀝青。它具有熱固性性能,高溫炭化過(guò)程時(shí)發(fā)生裂解且碳收得率高。酚醛樹(shù)脂因具有良好的可塑性、成型性能、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠等特點(diǎn)而被廣泛用于鎂碳磚。
1) 低氣孔率和密實(shí)結(jié)構(gòu)：磚越致密，氣孔率越低。原料越純，越能抗熔渣侵蝕。電熔鎂砂比燒結(jié)鎂砂致密，方鎂石結(jié)晶較大，因而電熔鎂砂耐化學(xué)腐蝕和氧化鎂被還原蒸汽的性能得到改善。
2) 抗熱沖擊性能：鎂碳磚具有良好的抗熱沖擊性能。從微觀上來(lái)看，在于方鎂石和石墨膨脹不一致產(chǎn)生微小裂紋，宏觀上卻阻止了裂紋的發(fā)展。因?yàn)槭头芥V石間結(jié)合比較弱，這就很容易設(shè)想裂紋將不能通過(guò)石墨，所以鎂碳磚具有優(yōu)良的抗熱沖擊性能。另外良好的熱傳導(dǎo)率，也是提高抗熱沖擊性能的一個(gè)因素。
3) 熱傳導(dǎo)率：鎂碳磚熱傳導(dǎo)率較高，是其它磚的三到四倍，石墨的含量對(duì)熱傳導(dǎo)率大小有關(guān)。熱傳導(dǎo)率的提高提高了鎂碳磚的熱擴(kuò)散率，提高了鎂碳磚的抗熱沖擊性能。
4) 抵抗鋼水和渣侵蝕的性能:
石墨的潤(rùn)濕角大,使鎂碳磚對(duì)鋼水和渣不浸潤(rùn)。鎂碳磚的熱穩(wěn)定性很好, 使用時(shí)磚在熱狀態(tài)下磚縫連接得緊密, 這些性質(zhì)和條件使鎂碳磚具有良好的耐浸蝕性能。
1.2.3 鎂碳磚的損毀機(jī)理
鎂碳磚剝落損毀的原因被認(rèn)定為急冷急熱造成的熱沖擊所產(chǎn)生的熱應(yīng)力和由于結(jié)構(gòu)上的不均衡性所產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力的結(jié)果。造成鎂碳磚的損壞有6個(gè)方面的因素：
1) 碳磚在生鐵中的分解；
2) 氧化鉀發(fā)生沉積并往磚內(nèi)900℃溫度區(qū)遷移,與碳晶相反應(yīng),也就是與莫來(lái)石、石英反應(yīng)生成六方鉀霞石和白榴石。這些反應(yīng)伴有體積增大發(fā)生,導(dǎo)致磚的織構(gòu)被破壞。鉀進(jìn)一步沉積及C8K、C24K、C60K等碳化鉀化合物的形成引起了碳磚產(chǎn)生剝落和分解；
3) 磚內(nèi)MnO沉積并在高于1200℃的情況下與飛灰混合物反應(yīng)形成鋁鎂硅酸鹽,結(jié)果降低了磚的彈性模量；
4) 高爐關(guān)爐時(shí)，沉積的ZnO與碳磚的結(jié)合相反應(yīng)對(duì)磚造成破壞，形成正硅酸鋅(2ZnO·Si02)或鋁酸鋅；
5) 水蒸汽對(duì)碳的氧化;
6) 內(nèi)襯存在的壓力導(dǎo)致的熱應(yīng)力。
鎂碳磚使用過(guò)程中，石墨非常容易被氧化，它的氧化有三種原因：
1) 空氣中氧對(duì)石墨的氧化；
2) 渣中氧化物對(duì)石墨的氧化；
3) 石墨本身所含雜質(zhì)氧化物對(duì)石墨的氧化。
這些氧化物主要指SiO2和Fe2O3。鎂碳磚中雜質(zhì)氧化物和石墨反應(yīng)后，造成磚體結(jié)構(gòu)疏松，透氣性增大、強(qiáng)度下降，這是鎂碳磚損毀的內(nèi)因。石墨中的灰分嚴(yán)重影響著MgO-C磚的使用性能?；曳衷?600 ℃時(shí)影響MgO-C的顯氣孔率，在1400 ℃時(shí)影響高溫抗折強(qiáng)度。
1.3 鎂碳磚的現(xiàn)狀及發(fā)展前景
1.3.1 鎂碳磚的現(xiàn)狀
鎂碳磚的主要原料包括鎂砂、石墨以及有機(jī)結(jié)合劑。鎂砂分為電熔鎂砂與燒結(jié)鎂砂是生產(chǎn)鎂碳磚的主要原料。要確保鎂碳磚的質(zhì)量要求，應(yīng)選用低雜質(zhì)、高純度、經(jīng)過(guò)電爐重熔且結(jié)晶發(fā)育完好的鎂砂。電熔鎂砂與燒結(jié)鎂砂相比具有方鎂石結(jié) 晶粒粗大、顆粒體積密度大等優(yōu)點(diǎn)，是主要選用的原材料?？紤]到使用效果與成本，按不同比例選用各種級(jí)別的電熔鎂砂。鎂砂的顆粒配比對(duì)鎂碳磚的使用效果影響較大。粗顆粒作為骨料在配料中占有較大比例 ，而臨界尺寸的確定對(duì)磚的物理性能有更重要的影響。天然鱗片石墨是生產(chǎn)鎂碳磚理想的碳素材料。其熔點(diǎn)高達(dá)3700℃，具有典型的片層狀結(jié)構(gòu)、高導(dǎo)熱率和低膨脹系數(shù)及彈性模量，可以提高鎂碳磚的抗鋼水浸潤(rùn)能力。結(jié)合劑是生產(chǎn)鎂碳磚的關(guān)鍵。現(xiàn)在生產(chǎn)鎂碳磚多選用合成酚醛樹(shù)脂作為結(jié)合劑。原料首先在高速混煉機(jī)中混練，然后經(jīng)過(guò)壓制成型，最后在200℃左右的溫度下干燥制成鎂碳磚[6] 。
1.3.2 鎂碳磚的發(fā)展前景
1）低碳鎂碳磚是鎂碳磚的發(fā)展方向之一。低碳鎂碳磚是耐火材料工業(yè)按照國(guó)家工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)一個(gè)典型的產(chǎn)品，特別是2010年石墨價(jià)格劇烈的變化，對(duì)于鎂碳磚生產(chǎn)帶來(lái)了嚴(yán)重的影響，低碳鎂碳磚采用少量的鱗片石墨，首先可以少用鱗片石墨資源。另外，產(chǎn)品在使用時(shí)，可以降低熱量損失，節(jié)能環(huán)保。
對(duì)于低碳鎂碳磚來(lái)說(shuō)，最為關(guān)鍵的還是要提高其抗熱剝落性能和抗渣滲透性能?；趶?fù)合結(jié)合劑和納米結(jié)構(gòu)基質(zhì)開(kāi)發(fā)的低碳鎂碳磚可以有效地解決碳含量降低以后材料抗結(jié)構(gòu)剝落和抗渣滲透性差的問(wèn)題，同時(shí)又可使材料的導(dǎo)熱率大幅度減低，從而有效地解決傳統(tǒng)鎂碳磚在應(yīng)用過(guò)程中存在的主要問(wèn)題。
近年來(lái)，國(guó)內(nèi)低碳鎂碳磚的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用也取得了較大的進(jìn)展。浙江東瑞高級(jí)陶瓷有限公司與武漢科技大學(xué)專(zhuān)家聯(lián)合開(kāi)發(fā)的通過(guò)采用納米尺度的碳源和高效抗氧化劑，wc=4～6%的低碳鎂碳磚已成功地應(yīng)用于寶鋼120t VOD精煉鋼包的渣線與包壁，冶煉鋼種為304，304L，316，409，409L，410等不銹鋼種，最高冶煉溫度1750℃。所開(kāi)發(fā)的低碳鎂碳磚的使用壽命與進(jìn)口的鎂鈣磚相當(dāng)。
2） 利用新工藝對(duì)廢棄鎂碳磚 的綜合利用是今后科技工作者研究的課題之一 ，對(duì)提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益具有重要意義，有利于推動(dòng)我國(guó)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和構(gòu)建“節(jié)約型社會(huì)”，走可持續(xù)發(fā)展道路。減少耐火材料廢棄量，加大耐火材料的利用率，是未來(lái)該領(lǐng)域研究發(fā)展的方向。
2 工藝部分
2.1 生產(chǎn)工藝要點(diǎn)
（1）原料要求：鎂碳磚是指以鎂砂和石墨為主要原料生產(chǎn)的耐火制品。為了提高制品質(zhì)量和抗侵蝕能力，本次設(shè)計(jì)生產(chǎn)中利用的是電熔鎂砂。
（2）顆粒組成：顆粒組成確定的原則應(yīng)符合最緊密堆積原理和有利于燒結(jié)。一般粗顆粒、中顆粒、細(xì)顆粒按照所需磚的要求科學(xué)配比，使鎂碳磚的性能最大程度得到發(fā)揮，滿(mǎn)足使用的需求。
（3） 配料：將不同的顆粒組成的各種物料包括廢磚、結(jié)合劑和添加劑等進(jìn)行配料。在鎂碳磚的制作中，除了電熔鎂砂外，通常加入適量廢磚，節(jié)約成本，也能使資源得到再利用。
（4）混合：目前混煉過(guò)程采用兩類(lèi)混煉設(shè)備—高速混煉機(jī)、行星式混煉機(jī)或濕碾機(jī)。由于高速混煉機(jī)、行星式混煉機(jī)混出的料成分均勻，夾雜氣體少，成型性能好，且設(shè)備對(duì)物料完全封閉，防塵性能好。因此本設(shè)計(jì)采用高速混煉機(jī)進(jìn)行物料的混合。
（5）成型：首先要選擇合適噸位的壓力機(jī)。成型時(shí)要準(zhǔn)確控制泥料重量、確保布料均勻，打擊次數(shù)及輕重需要滿(mǎn)足要求。鎂砂是瘠性物料，且配料水分含量少，一般不會(huì)出現(xiàn)因空氣被壓縮而產(chǎn)生的過(guò)壓廢品，因此可采用高壓成型。
（6）干燥：坯需經(jīng)干燥車(chē)送入隧道干燥器在250~300℃之間高溫下作用,排除水分，物料與結(jié)合劑固化。鎂碳磚一般不用燒成，工藝比較簡(jiǎn)單，可以節(jié)約能源，我國(guó)的鎂砂和石墨資源比較豐富，所以鎂碳磚在我國(guó)的生產(chǎn)數(shù)量和質(zhì)量都在不斷提高。
2.1.1 原料選擇
鎂碳磚的主要原料包括電熔鎂砂或燒結(jié)鎂砂、鱗片狀石墨、有機(jī)結(jié)合劑酚醛樹(shù)脂以及抗氧化劑鋁粉。原料的技術(shù)指標(biāo)見(jiàn)表2.1。
表2.1 原料的技術(shù)指標(biāo)
項(xiàng) 目
MgO/%
SiO2/%
CaO/%
體密/g/cm3
粒度組成/mm
鎂砂DMS97.5
≥97.5
≤1.0
≤1.4
≥3.45
0～50，小于1不超過(guò)10％
鎂砂DMS96
≥96
≤2.2
≤2.0
≥3.45
0～120，小于1不超過(guò)5％
1）鎂砂的選取
選擇MgO含量高、方鎂石相結(jié)晶顆粒大、鈣硅比大于2的電熔鎂砂，B2O3含量少，生產(chǎn)鎂碳磚效果最好。
電熔鎂砂相對(duì)燒結(jié)鎂砂來(lái)說(shuō)，結(jié)晶結(jié)構(gòu)更完整，對(duì)碳的還原作用也更穩(wěn)定，特別是大結(jié)晶電熔鎂砂這些特征表現(xiàn)得更為突出，因此選電熔鎂砂。
鎂砂必須有較高的純度，因?yàn)镸gO在1650℃時(shí)和C反應(yīng)，即MgO+C→Mg↑+CO↑。這個(gè)反應(yīng)到l750℃時(shí)反應(yīng)加劇。這是鎂碳磚使用過(guò)程中損耗的重要原因之一，也是鎂碳磚在1700℃以上使用損耗明顯加劇的原因。而且鎂砂中的雜質(zhì)SiO2，F(xiàn)e2O3 等對(duì)上述反應(yīng)有促進(jìn)作用。
鎂砂的體積密度，方鎂石晶粒大小都對(duì)鎂碳磚的耐侵蝕性有十分重要的影響。電熔鎂砂由于其體積密度高，氣孔率低，方鎂石晶粒直徑大，晶界數(shù)目少，晶界面積小，熔渣沿晶粒表面浸入較難，鎂砂顆粒大部分是從方鎂石晶粒表面與溶渣接觸的界面慢慢熔解到溶渣中，從而使鎂碳磚的損失速度也減慢，磚的損耗速度就小。
2）石墨的選取
選用純度高、磷片結(jié)晶大的石墨。石墨是鎂碳磚中另一個(gè)基本組分，具有很好的耐火材料基本特性。主要理化指標(biāo)：固定碳85％～98％，灰分13％～2％(主要成分SiO2，Al2O3等)，相對(duì)密度2.09～2.23，熔點(diǎn)3640K(揮發(fā))。
石墨特別是單晶石墨的性能,如熱膨脹、導(dǎo)熱率、耐壓性能與其結(jié)構(gòu)有關(guān)。垂直于平面方向的熱膨脹是平行于平面方向熱膨脹的200倍,平行于平面方向的導(dǎo)熱率是垂直于平面方向?qū)崧实?00倍。垂直于平面方向的耐壓性比平行于平面方向的耐壓性大104-105倍。由于石墨微晶隨意陣列的石墨化合物的各向異性的降低,石墨化合物的性能不能從隨機(jī)結(jié)構(gòu)取向因素推測(cè)得到。由于它們含有無(wú)定形碳和具有良好的晶體結(jié)構(gòu),這是它們被用于制造鎂碳磚的原因。
石墨作為生產(chǎn)MgO-C磚的主要原料，具有優(yōu)良的物理性能：
①爐渣的不濕潤(rùn)性。
②高的導(dǎo)熱性。
③低的熱膨脹性。此外，石墨與耐火材料在高溫下不發(fā)生共熔，耐火度高。石墨的純度對(duì)MgO-C磚的使用性能影響較大，最好是大于98%的石墨。
3）結(jié)合劑
選擇合成酚醛樹(shù)脂作為結(jié)合劑。結(jié)合劑對(duì)鎂碳磚及其他含碳耐火制品來(lái)說(shuō)，作用至關(guān)重要。石墨和耐火氧化物之間沒(méi)有互溶關(guān)系，也不可能相互燒結(jié)，常溫下他們要靠結(jié)合劑粘接固化。高溫下，結(jié)合劑則要結(jié)焦碳化，和石墨形成碳結(jié)合，高溫結(jié)焦碳化后形成約3％左右的碳，這個(gè)量雖然不多，但在鎂碳磚或其他含碳制品中卻是最具有活力的組成部分，對(duì)制品的高溫性能有重要影響。國(guó)內(nèi)液體酚醛樹(shù)脂性能指標(biāo)見(jiàn)表2.2，酚醛樹(shù)脂在不同溫度下的耐壓強(qiáng)度見(jiàn)表2.3。
表2.2 國(guó)內(nèi)液體酚醛樹(shù)脂性能指標(biāo)
型號(hào)
物理性能
粘度(pa·s)
水分/%
固含量/%
殘?zhí)?%
游離酚/%
PH
GM-1
熱固性
3
≤1
≥70
≥41
﹣
6.5-7
L872-A
熱固性
2.5
≤5
≥75
≥42
＜10
6.8-7.2
2131
熱固性
2.35
≤5
≥72
≥43
≤18
6.8-7.2
5405
熱塑性
7.6
1.5-2.5
75-80
43-48
12
6.5-7.5
表2.3 酚醛樹(shù)脂在不同溫度下的耐壓強(qiáng)度
溫度
250℃
300℃
400℃
6000℃
800℃
1000℃
耐壓強(qiáng)度/MPa
13.72
12.6
11.14
8.27
8.76
7.38
酚醛樹(shù)脂作為MgO-C磚結(jié)合劑的優(yōu)點(diǎn)：
①混練與成型性能好，在室溫下可直接混練與成型；
②在熱處理時(shí)可進(jìn)一步縮合，使成品強(qiáng)度進(jìn)一步提高；
③在高溫下能使MgO-C磚保持較高的熱態(tài)強(qiáng)度。
④固定碳高，在還原氣氛下能形成牢固的碳結(jié)合；
⑤磚坯強(qiáng)度高；
酚醛樹(shù)脂作為MgO-C磚結(jié)合劑的缺點(diǎn)：酚醛樹(shù)脂當(dāng)在350-650℃范圍內(nèi)發(fā)生碳化時(shí)會(huì)產(chǎn)生氣體,如水蒸汽、氫氣、乙烯、苯酚、甲酚和二甲苯酚等,引起空氣污染并發(fā)出臭味。
結(jié)合劑的加入量和要求：在酚醛樹(shù)脂下石墨容易結(jié)合。在混練中希望結(jié)合劑用量盡可能少，而結(jié)合劑能很均勻地?cái)U(kuò)散在鎂砂顆粒表面上形成薄而均勻的液膜。這就要求液體酚醛樹(shù)脂的粘度低。但在石墨加入時(shí)又要求帶有液膜的鎂砂顆粒盡可能多地均勻沾上石墨，而且不允許石墨自身結(jié)聚，因而要求液體樹(shù)脂又要有一定的粘度。
4）抗氧化劑
本設(shè)計(jì)選擇加入2%的鋁粉作為抗氧化劑。在鎂碳磚的損毀過(guò)程中，石墨的氧化是最主要的原因之一。由于氧化失碳，致使磚體結(jié)構(gòu)疏松，強(qiáng)度下降。損毀過(guò)程遵循氧化失碳→結(jié)構(gòu)疏松→侵蝕→沖刷溶損的路途。為了提高鎂碳磚的抗氧化性，可以加入一定量的抗氧化劑。鋁粉的另一個(gè)作用是在耐火氧化物和石墨之間“搭橋”，使石墨和耐火氧化物形成牢固的結(jié)合，這種作用是由于鋁粉在一定溫度下形成新的礦物相促成的。
添加劑的作用原理大致可分為兩個(gè)方面：一方面是從熱力學(xué)觀點(diǎn)出發(fā)，即在工作溫度下，添加物或者添加物和碳反應(yīng)生成其他物質(zhì)，它們與氧的親和力比碳與氧的親和力大，優(yōu)先于碳被氧化從而起到保護(hù)碳的作用；另一方面，即從動(dòng)力學(xué)的角度來(lái)考慮添加劑與O2，CO或者碳反應(yīng)生成的化合物改變碳復(fù)合耐火材料的顯微結(jié)構(gòu)，如增加致密度，堵塞氣孔，阻礙氧及反應(yīng)產(chǎn)物的擴(kuò)散等。[7]
最近有研究揭示:Al與B4C或CaB6混合使用可取得最好效果。隨著Al含量的增加,鎂碳磚的氧化降低,這主要是氧化反應(yīng)界面上的Al4C3在氧分壓作用下的還原作用所致。由于顯氣孔率稍有增加,鋁添加物使氧化率稍增加。Jitsum麗等研究了Mgo-C質(zhì)耐火材料中添加AI作為抗氧化劑的作用機(jī)理,和它在使用過(guò)程中的相轉(zhuǎn)變過(guò)程。研究結(jié)果表明質(zhì)量百分含量為5%的Al或更多Al時(shí)可充分阻止氧化；但在MgO粗顆粒表面涂覆Al來(lái)阻止氧化僅用3%的Al。發(fā)現(xiàn)采用粒徑小的Al效果更佳?？寡趸瘎┑募尤肓恳话銥?%-6%。
2.1.2 破粉碎
實(shí)驗(yàn)和理論計(jì)算表明，單一尺寸顆粒組成的泥料不能獲得致密的坯體。因此，塊狀原料經(jīng)檢選后必須進(jìn)行破粉碎，以達(dá)到制備泥料的粒度要求。
鎂磚的生產(chǎn)過(guò)程中，將原料從200mm左右的大塊物料破粉碎到3-0.088mm的粉料，采用連續(xù)粉碎作業(yè)，并根據(jù)破粉碎設(shè)備的結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)，使用相應(yīng)的設(shè)備。在此采用顎式破碎機(jī)、圓錐破碎機(jī)、管磨機(jī)、對(duì)原料進(jìn)行粉碎作業(yè)。
（1）粗碎：在原料倉(cāng)庫(kù)內(nèi)內(nèi)進(jìn)行，減小粉碎工段的噪音，粗碎設(shè)備選用顎式破碎機(jī)。
（2）粉碎：用于制磚生產(chǎn)的原料，由于配料粒度組成要求，一般采用短頭圓錐破碎機(jī)，其粒度組成較穩(wěn)定。粉碎后的物料中間顆粒較少，有利于控制磚坯和制品的體積密度和強(qiáng)度。
（3）細(xì)磨：細(xì)磨粉的細(xì)度控制在小于0.088mm的大于90%，采用的細(xì)磨設(shè)備為管磨機(jī)。
2.1.3 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(jìn)行篩分。
篩分就是利用多層的篩子把物料按需求進(jìn)行分級(jí)。達(dá)到規(guī)格的篩下料根據(jù)不同的粒度進(jìn)入相應(yīng)的料倉(cāng)，篩上料則是重返破粉碎工段重新破碎。震動(dòng)篩按照所需要的物料粒度，顆粒粒度為5~3mm、3~1mm、1~0mm，規(guī)定篩網(wǎng)孔徑大小，一般比臨界粒度稍大些。篩子的傾斜角度也必須考慮，通常的傾角在15度到20度之間。
2.1.4 物料的貯存
原料經(jīng)過(guò)破粉碎、細(xì)磨、篩分后，一般則是存放在貯料倉(cāng)內(nèi)以供配料時(shí)使用。當(dāng)物料進(jìn)入料槽時(shí)，粗細(xì)顆粒開(kāi)始分層，粗的顆粒滾到料槽的周邊，細(xì)粉在卸料口中央部位。當(dāng)物料卸料時(shí)，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。
2.1.5 配料
配料是重要工序，應(yīng)嚴(yán)格按配方粒度、配比要求計(jì)量，坯料的顆粒組成對(duì)坯體的致密度有很大的影響。只有符合緊密堆積的顆粒組成，才可能獲得致密的坯體。本設(shè)計(jì)采取“兩頭大，中間小”的粒度配比，即：泥料中，粗、細(xì)顆粒多，中間顆粒少。在實(shí)際生產(chǎn)中，只控制粗顆粒篩分和細(xì)顆粒篩分兩部分的數(shù)量。
配料的組成包括按規(guī)定比例配合的各種原料是和同一種原料的各不同顆粒組成的粉料。采用的是四級(jí)配料，即5-3mm、3-1mm、1-0mm、≤0.088mm四種規(guī)格顆粒料。它隨著制品的類(lèi)型和性能要求、所用原料的性質(zhì)及工藝條件改變。我們采用的稱(chēng)重配料法。這里采用三斗配料車(chē)，其屬于自動(dòng)稱(chēng)量秤，配料準(zhǔn)確度高，配料誤差不超過(guò)2%。
2.1.6 混練
混練時(shí)的加料次序: 鎂砂粗顆粒、中顆粒（粒度為5-3、3-1、1-0）→ 酚醛樹(shù)脂 → 石墨 → 鎂砂細(xì)粉 → 金屬鋁粉
在混練機(jī)中混練時(shí)，首先將粗、中顆?；旌?-5min，然后加入樹(shù)脂混碾3-5min，再加入石墨，混碾4-5min，再加入鎂砂粉及添加劑的混合粉，混合3-5min，使總的混合時(shí)間在20-30min左右。若混合時(shí)間太長(zhǎng)，則易使鎂砂周?chē)氖c細(xì)粉脫落，且泥料因結(jié)合劑中的溶劑大量揮發(fā)而發(fā)干；若太短，混合料不均勻，且可塑性差，不利于成型。
加入顆粒料后加入結(jié)合劑低速混練一段時(shí)間，使液體樹(shù)脂在顆粒上附著均勻后，開(kāi)始加入石墨，通過(guò)混練使之粘在鎂砂顆粒的液膜外，經(jīng)過(guò)混練擠壓而將粘在鎂砂顆粒外殼上的石墨壓到顆粒上，并將一部分多余的樹(shù)脂排擠出去。這時(shí)才能進(jìn)行高速混練，否則就會(huì)使石墨浮在料上面無(wú)法制取良好的泥料。由于石墨導(dǎo)熱性好，熱容小，而鎂砂粗顆粒的熱容大，所以在高速混練時(shí)所產(chǎn)生的摩擦熱有利于潤(rùn)濕石墨。只有當(dāng)上述一系列操作完成后，才能加入鎂砂細(xì)粉和添加劑等繼續(xù)混練，當(dāng)石墨、鎂砂顆粒和細(xì)粉以及添加劑等已經(jīng)被潤(rùn)濕，并且顆粒上多余的結(jié)合劑也基本上全部排擠出來(lái)，同時(shí)鎂砂顆粒外包裹的石墨也較致密地壓到顆粒上時(shí)，混練才可結(jié)束。
2.1.7 成型
成型是提高填充密度，使制品組織結(jié)構(gòu)致密化的重要途徑，因此需要高壓成型，同時(shí)嚴(yán)格按照先輕后重、多次加壓的操作規(guī)程進(jìn)行壓制。生產(chǎn)鎂碳磚時(shí)，常用磚坯密度來(lái)控制成型工藝，應(yīng)高壓成型，以保證磚有較高體積密度和較低顯氣孔率的。因此要嚴(yán)格控制磚坯單重。?
加料時(shí)四角扒料，均勻布料，預(yù)防邊角裸露骨料。?
成型時(shí)就嚴(yán)格按照先輕后重、多次加壓的操作規(guī)程進(jìn)行壓制，要求吊坯2-3次，充分排氣，以免產(chǎn)生層裂。考慮壓制鎂碳磚時(shí)彈性后效原因，總加壓次數(shù)一般要求不少于15次，起錘不宜太快，最后幾錘要下重錘。最好采用抽真空、排氣加壓裝置。?因鎂碳磚的使用條件較苛刻，要求砌筑時(shí)砌筑面尺寸正負(fù)偏差不超過(guò)1mm，所以要求磚坯尺寸非常嚴(yán)格。
泥料的選?。荷a(chǎn)鎂碳磚較理想的泥料是鎂砂顆粒的表面應(yīng)完全均勻地被結(jié)合劑潤(rùn)濕，外面緊緊地?cái)D壓而包裹一層被結(jié)合劑潤(rùn)濕的石墨（石墨層越厚越好）其余分散的石墨或鎂砂粉等均勻地被結(jié)合劑潤(rùn)濕，各種添加劑及鎂砂細(xì)粉都分散均勻，泥料溫度適度，這就為成型提供了良好的條件。
2.1.8 干燥
坯體干燥是磚坯中去除水分、提高強(qiáng)度的過(guò)程。成型后的磚坯要室溫存放5-6小時(shí)，以利于揮發(fā)物的揮發(fā)。不能立即送入隧道干燥器。為使鎂碳磚獲得足夠的低溫強(qiáng)度，需嚴(yán)格確定與結(jié)合劑相適應(yīng)的熱處理溫度和熱處理時(shí)間等熱工制度，一般在150～200℃溫度下進(jìn)行熱處理，時(shí)間不少于32小時(shí)，且在室溫到80℃左右時(shí)要不少于16小時(shí)。通常，樹(shù)脂在達(dá)到固化溫度時(shí)要有足夠的時(shí)間，才能完成固化過(guò)程，如果固化時(shí)間不夠，揮發(fā)物排出不完全，會(huì)導(dǎo)致在使用過(guò)程中受熱時(shí)由于顆粒膨脹、基質(zhì)收縮而使結(jié)合強(qiáng)度降低，
使鎂碳磚的顯微結(jié)構(gòu)變壞，最終影響其使用壽命。
2.1.9 檢選
是產(chǎn)品出廠前的最后一道檢查工序，通過(guò)檢查工具對(duì)熱處理后的鎂碳磚制品按照包裝計(jì)劃的要求進(jìn)行檢選。嚴(yán)格控制砌筑方向的尺寸偏差，對(duì)于層裂的檢查范圍要求塊塊檢查，避免層裂磚出廠投入使用。
成型廢品類(lèi)型：層裂、層密度現(xiàn)象，尺不合，單重不合，料偏析，壓力太大產(chǎn)生層裂，壓力太小體密不合，飛邊，掉角，扭曲，偏沿等模具問(wèn)題。
2.1.10 成品倉(cāng)庫(kù)
鎂磚制品按品種、磚型批號(hào)、級(jí)別等分別貯放在成品庫(kù)內(nèi)，每種制品堆放方式和允許堆放高度均按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。成品庫(kù)面積除設(shè)有貯存量占用面積外，還留有成品檢選、廢品堆放和運(yùn)輸通道所需最小面積[8]。因鎂砂易水化結(jié)塊變質(zhì)，所以成品倉(cāng)庫(kù)必須保持干燥。
2.2 工藝流程
2.2.1 工藝流程簡(jiǎn)述
本設(shè)計(jì)主要生產(chǎn)鎂碳磚，將原料和電熔鎂砂及部分廢磚坯用5噸橋式抓斗起重機(jī)送入1臺(tái)PEF250×400鄂式破碎機(jī)的供料槽中，在顎式破碎機(jī)中進(jìn)行粗破，經(jīng)B=500mm的帶式輸送機(jī)送到破粉碎車(chē)間，分別送到3臺(tái)PYD-1200短頭圓錐破碎機(jī)的供料倉(cāng)，利用電磁震動(dòng)給料機(jī)送到供電熔鎂砂的圓錐破碎機(jī)中進(jìn)行中碎。原料被破碎后，由TD250斗式提升機(jī)提升到3個(gè)DZSF-Ⅱ-90180三層自定中心震動(dòng)篩篩分，篩下料、篩中料經(jīng)流管送到顆粒料料倉(cāng)存放，篩上料經(jīng)流管送回到圓錐破碎機(jī)料倉(cāng)繼續(xù)破碎。一部分篩下料和一部分篩上料通過(guò)流管直接進(jìn)入2臺(tái)Ф1200×450管磨機(jī)磨細(xì)，產(chǎn)生的細(xì)粉由2臺(tái)TD250斗式提升機(jī)送到細(xì)粉料倉(cāng)。同時(shí)一部分電熔鎂砂篩下料由B=500可逆帶式輸送機(jī)進(jìn)入破粉碎車(chē)間一樓的管磨機(jī)供料倉(cāng)，一部分進(jìn)入另一個(gè)細(xì)粉料倉(cāng)。電熔鎂砂顆粒配料后依次進(jìn)入5臺(tái)600L混煉機(jī)，經(jīng)15-20min的混練后，泥料倒入泥料灌，不合格泥料返回高速混練機(jī)重新混合。用橋式起重機(jī)將泥料罐吊到壓磚機(jī)供料倉(cāng)，用6臺(tái)800噸摩擦壓磚機(jī)、5臺(tái)1000噸摩擦壓磚機(jī)和1臺(tái)液壓機(jī)進(jìn)行成型，成型的廢品再經(jīng)叉車(chē)送至混煉機(jī)中重新混合，成型后的磚坯放在干燥車(chē)上，分別用1.5噸手拖車(chē)和3噸電帶推桿拖車(chē)送到干燥工段的存放處等待干燥，采用隧道式電加熱干燥器干燥，干燥后等到磚坯冷卻進(jìn)行揀選，不合格的磚坯用叉車(chē)送到原料倉(cāng)庫(kù)的顎式破碎機(jī)內(nèi)進(jìn)行破碎，合格的磚坯由工人進(jìn)行碼磚裝窯，合格的磚坯經(jīng)包裝后存放在成品倉(cāng)庫(kù)，用卡車(chē)運(yùn)輸出廠。
鎂磚生產(chǎn)流程如圖2.1。
圖2.1 鎂磚的生產(chǎn)工藝流程
2.2.2 工藝流程論證
（1）原料倉(cāng)庫(kù).
工廠的選址距離原料產(chǎn)地較近，原料在倉(cāng)庫(kù)存放時(shí)間較短，考慮到降低成本，嚴(yán)格根據(jù)理論計(jì)算進(jìn)行倉(cāng)庫(kù)設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)的原料有電熔鎂砂97.5、電熔鎂砂96、石墨、酚醛樹(shù)脂、防氧化劑Al粉。為了防止原料的潮濕，原料倉(cāng)庫(kù)采用單側(cè)封閉式卸料的方式，原料之間設(shè)有擋墻來(lái)防止原料混料。
（2）破碎工段
原料是經(jīng)過(guò)推車(chē)送入顎式破碎機(jī)進(jìn)行粗破，然后通過(guò)傳送帶到短頭圓錐破碎機(jī)細(xì)碎，接著通過(guò)振動(dòng)篩篩分，篩上料返回圓錐破碎機(jī)再次破碎，篩下料進(jìn)入各自料倉(cāng)。生產(chǎn)中所需要的粉料通過(guò)管磨機(jī)進(jìn)行磨粉。
（3）配料工段
生產(chǎn)時(shí)根據(jù)需要采用微機(jī)控制三斗稱(chēng)量車(chē)進(jìn)行自動(dòng)稱(chēng)料，自動(dòng)化程度高，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量好。
（4）混料工段
濕碾機(jī)為間歇式混合設(shè)備，能使泥料混拌均勻、密實(shí)和使泥料具有一定可塑性。濕碾機(jī)是耐火材料生產(chǎn)廠采用的主要混合設(shè)備，用于半干法和多熟料制品的泥料混合。設(shè)備簡(jiǎn)單，操作容易，維修方便；但是設(shè)備笨重，金屬磨損大，效率低，動(dòng)力消耗大，出料不干凈。在濕碾機(jī)中混合時(shí)間不應(yīng)少于250~300秒，間歇一般為50~80毫米。
（5）成型設(shè)備
成型設(shè)備應(yīng)滿(mǎn)足磚坯組織致密和均勻，外型光潔整齊、無(wú)夾層及裂紋等要求。磚坯質(zhì)量的優(yōu)劣除與顆粒配合及泥料的塑性等因素有關(guān)外，還取決于成型壓力與壓制工藝等因素。摩擦壓磚機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便、換模迅速以及設(shè)備較低，用于壓制磚型較大，外形復(fù)雜的磚。
（6）熱處理工段
選用電加熱干燥器，和燃料式干燥器相比，節(jié)能，環(huán)保，可以控制溫度，不會(huì)產(chǎn)生有害物質(zhì)影響制品質(zhì)量。由于產(chǎn)量比較大，本設(shè)計(jì)選用了7條電加熱隧道干燥器。
2.3 工藝參數(shù)
本設(shè)計(jì)的粒度配比見(jiàn)表2.4。
表2.4 鎂碳磚配料比
磚 種
配 比 (%)
外加劑(%)
電熔鎂砂97.5
電熔鎂砂96
石墨
金屬鋁粉
酚醛樹(shù)脂
MT-14B
86
—
14
2
3
MT-18C
—
82
18
2
3
本設(shè)計(jì)鎂碳磚生產(chǎn)的混合制度見(jiàn)表2.5。
表2.5 混合制度
磚 種
混 合 量(千克/次)
混合周期(分鐘)
MT-14B
900
20
MT-18C
900
20
本設(shè)計(jì)鎂碳磚生產(chǎn)的干燥制度見(jiàn)表2.6。
表2.6 干燥制度
干燥器類(lèi)型
長(zhǎng)×寬×高
(mm)
數(shù)
量
(條)
干燥
裝磚
(kg/車(chē))
干燥
時(shí)間
(h)
干燥
廢品率
(%)
熱風(fēng)進(jìn)
口溫度
(℃)
熱風(fēng)
出口溫
(℃)
24500×1000×1650
7
1000
20
3
200
40~50
2.4 物料平衡計(jì)算
車(chē)間生產(chǎn)班制見(jiàn)表2.7。
制磚部分物料平衡計(jì)算參數(shù)見(jiàn)表2.8。
表2.7 生產(chǎn)班制表
序號(hào)
工段名稱(chēng)
年工作日
日工作班制
班工作小時(shí)
1
原料倉(cāng)庫(kù)
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
表2.8 物料平衡計(jì)算參數(shù)，%
計(jì)算參數(shù)
轉(zhuǎn)爐鎂碳磚
MT14B
轉(zhuǎn)爐鎂碳磚
MT18C
名稱(chēng)
符號(hào)
干燥綜合廢品率
F2
3
3
泥料的循環(huán)混練量
F3
10
10
鎂碳磚的配比系數(shù)
K
1
1
石墨配比
P
14
18
石墨的灼減量
L2
0
0
石墨在原料倉(cāng)庫(kù)中的水分
W2
0
0
配料時(shí)石墨的水分
W3
0
0
電熔鎂砂水分
W1
0
0
酚醛樹(shù)脂外加量
q1
3
3
金屬鋁粉的外加量
q2
2
2
原料加工、運(yùn)輸損失（包括破粉碎、配料、混合成型工序）
L3
2
2
管磨機(jī)加入量
q3
20
20
原料在倉(cāng)庫(kù)中的存放損失
L1
0.5
0.5
干燥廢品回收率
T
95
95
換算系數(shù)
K1
K1=K
K1=K
酚醛樹(shù)脂的貯運(yùn)損失
L5
2
2
鋁粉貯運(yùn)損失
L6
2
2
表2.9 MT-14B制磚部分物料平衡表
生產(chǎn)工序
項(xiàng) 目
符號(hào)
生產(chǎn)班制
日/班/時(shí)
物料量，噸
年
日
班
時(shí)
原料倉(cāng)庫(kù)
原料倉(cāng)庫(kù)總存放量
其中：電熔鎂砂97.5
回收廢磚坯
石墨
酚醛樹(shù)脂
金屬鋁粉
Q12
Q13
Q14
Q15
Q16
Q17
365/2/8
15858.80 13197.85
440.72
2220.23
473.39
315.59
43.45
36.16
1.21
6.08
1.30
0.86
21.72
18.08
0.60
3.04
0.65
0.43
2.72
2.26
0.075
0.38
0.08
0.054
破碎
總破碎量DMS97.5
Q10
365/2/8
13570.38
37.18
18.59
2.32
磨碎
總磨碎量DMS97.5
Q11
365/2/8
3155.90
8.65
4.32
0.54
配料
總配料量
其中：電熔鎂砂97.5
石墨
酚醛樹(shù)脂
金屬鋁粉
Q5
Q6
Q7
Q8
Q9
365/2/8
15463.92
13298.97
2164.95
463.92
309.28
42.37
36.44
5.93
1.27
0.85
21.18
18.22
2.97
0.64
0.42
2.65
2.28
0.37
0.079
0.053
混合
成型
總混合量
總成型量（指成型后的合格磚坯）
Q4
Q3
365/2/8
17182.13
15463.92
47.07
42.37
23.54
21.18
2.94
2.65
干燥
成品庫(kù)
總干燥量
總成品量
Q2
Q1
365/3/8
15463.92
15000
42.37
41.10
14.12
13.70
1.77
1.71
MT-18C制磚部分物料平衡見(jiàn)表2.10。
表2.10 MT-18C 制磚部分物料平衡表
生產(chǎn)工序
項(xiàng) 目
符號(hào)
生產(chǎn)班制
日/班/時(shí)
物料量，噸
年
日
班
時(shí)
原料倉(cāng)庫(kù)
原料倉(cāng)庫(kù)總存放量
其中：電熔鎂砂96
回收廢磚坯
石墨
酚醛樹(shù)脂
金屬鋁粉
Q12
Q13
Q14
Q15
Q16
Q17
365/2/8
26431.34
20939.16
734.54
4757.64
788.98
525.98
72.41
58.58
2.01
13.03
2.16
1.44
36.21
29.29
1.01
6.52
1.08
0.72
4.53
3.66
0.126
0.815
0.135
0.090
破碎
總破碎量DMS96
Q10
365/2/8
21565.33
59.08
29.54
3.69
磨碎
總磨碎量DMS96
Q11
365/2/8
5259.84
14.41
7.21
0.90
配料
總配料量
其中：電熔鎂砂96
石墨
酚醛樹(shù)脂
金屬鋁粉
Q5
Q6
Q7
Q8
Q9
365/2/8
25773.20
21134.02
4639.18
773.20
515.46
70.61
57.90
12.71
2.12
1.41
35.31
28.95
6.36
1.06
0.71
4.41
3.62
0.79
0.132
0.088
混合
成型
總混合量
總成型量（指成型后的合格磚坯）
Q4
Q3
365/2/8
28636.88
25773.20
78.46
70.61
39.23
35.31
4.90
4.41
干燥
成品庫(kù)
總干燥量
總成品量
Q2
Q1
365/3/8
25773.20
25000
70.61
68.49
23.54
22.83
2.94
2.85
MT-14B制磚部分物料平衡系數(shù)見(jiàn)表2.11。
表2.11 MT-14B 制磚部分物料平衡系數(shù)表
綜合成品率
97%
破、粉碎
總破、粉碎量
13570.38
原料倉(cāng)庫(kù)
總存放量
15858.80
總磨粉量
3155.90
DMS97.5
13197.85
電熔鎂砂97.5與石墨比
6.14:1
廢磚廢坯
440.72
石墨
2220.23
總混合量
17182.13
外加酚醛樹(shù)脂
473.39
外加鋁粉
315.59
干燥
總干燥量
15463.92
配料
總配料量
15463.92
DMS97.5
13298.97
干燥廢品量
463.92
石墨
2164.95
總成型量（系指合格磚坯量）
15463.92
外加酚醛樹(shù)脂
463.92
鋁粉
309.28
配比系數(shù)（k值）
1
MT-18C制磚部分物料平衡系數(shù)見(jiàn)表2.12。
表2.12 MT-18C制磚部分物料平衡系數(shù)表
綜合成品率
97%
破、粉碎
總破、粉碎量
21565.33
原料倉(cāng)庫(kù)
總存放量
26431.34
總磨粉量
5259.84
DMS96
20939.16
電熔鎂砂96與石墨比
4.401:1
廢磚廢坯
734.54
石墨
4757.64
總混合量
28636.88
外加酚醛樹(shù)脂
788.98
外加鋁粉
525.98
干燥
總干燥量
25773.20
配料
總配料量
25773.20
DMS96
21134.02
干燥廢品量
773.20
石墨
4639.18
總成型量（系指合格磚坯量）
25773.20
外加酚醛樹(shù)脂
773.20
鋁粉
515.46
配比系數(shù)（k值）
1
2.5 生產(chǎn)設(shè)備
根據(jù)設(shè)備的選型計(jì)算得到主機(jī)平衡表，見(jiàn)表2.13。
表2.13 主機(jī)平衡表
工序
名稱(chēng)
設(shè)備及規(guī)格
產(chǎn)品
主機(jī)
作業(yè)率
（%）
生產(chǎn)能力（噸／時(shí)）
設(shè)備臺(tái)數(shù)（臺(tái)）
主機(jī)要求
產(chǎn)量
主機(jī)臺(tái)時(shí)
產(chǎn)量
要求主機(jī)
臺(tái)數(shù)
設(shè)計(jì)的
臺(tái)數(shù)
破碎
PEF250×400顎式破碎機(jī)
MT14B
MT18C
80
2.905
4.616
12-15
0.242
0.385
1
粉碎
Ф900短頭圓錐破碎機(jī)
MT14B
MT18C
60
3.873
6.154
4-4.5
0.968
1.539
3
磨碎
Φ1500×5700管磨機(jī)
MT14B
MT18C
75
0.721
1.201
2.5-3
0.288
0.480
2
混合
600L高速混練機(jī)
MT14B
MT18C
70
4.203
7.005
2.7
1.557
2.594
5
成型
800 噸摩擦壓磚機(jī)
1000噸摩擦壓磚機(jī)
1200噸液壓壓磚機(jī)
—
70
70
90
5.044
4.035
0.785
1
1