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年產2.4萬噸鎂磚生產車間設計
摘 要
耐火材料，根據(jù)國際標準是指在高溫環(huán)境下其化學與物理性質穩(wěn)定并能正常使用的非金屬 ( 并不排除含有一定比例的金屬) 材料與產品。當前鋼鐵行業(yè)發(fā)展迅速，耐火材料作為鋼鐵等行業(yè)重要的輔助性材料，在其發(fā)展中起著舉足重輕的作用，隨著冶金行業(yè)的逐步發(fā)展，耐火材料工藝得到了不斷的提高，尤其是鎂質耐火材料。鎂質耐火材料是以MgO為主成分以方鎂石為主晶相的耐火材料。目前，鎂質耐火材料的主要品種有普通鎂磚、直接結合鎂磚、鎂鈣磚、鎂硅磚、鎂鋁磚、鎂鉻磚以及鎂碳磚。另外，還有其他不經(jīng)燒結的不燒鎂質制品和不定形鎂質耐火材料。普通鎂磚是以燒結鎂石為原料，經(jīng)燒結制成的，含MgO 91％左右，以硅酸鹽結合的鎂質耐火制品。直接結合鎂磚是以高純燒結鎂砂為原料，經(jīng)燒結制成，含MgO 95%以上，是方鎂石晶間直接結合的鎂質耐火制品。本次設計是14000噸普通鎂磚MZ—91和10000噸普通鎂磚MZ—95的生產車間設計。設計敘述了鎂磚的使用條件及其生產工藝理論基礎，輔助原料的要求、加工處理方法、產品的生產工藝流程、物料平衡計算結果、生產設備的選型、燒成設備的選型計算以及生產技術檢查系統(tǒng)的說明和設計的主要特點。
關鍵詞：耐火材料,鎂磚,生產工藝,車間,設計
Engineering Design of a Production Workshop with 24,000 Tons Magnesia Bricks per Year
Abstract
At present, the steel making is developing rapidly. The refractory material plays an important role in the development of the steel making as a supplementary material. With the gradual development of the metallurgical trade, the refractory material craft has got constant improvement, especially the magnesia basic refractory. Magnesia based refractories consist of MgO as the primary chemical constituent with the primary phases of periclase. At present, the main products of magnesia based refractories include normal magnesia brick, direct-bonding magnesia brick, magnesia-calcia brick, magnesia-silica brick, magnesia-alumina brick, magnesia-chrome brick and magnesia-carbon brick. In addition, there are other type of magnesia based refractories which are free of firing and various unshaped products. Normal magnesia brick is made from sintered magnesia and then fired at high temperatures, which contains about 91% MgO with the silicate as the bonding phases. Direct bonding magnesia brick contains more than 95% MgO, in which the grains is bonded together with each other by high temperature sintering. This work designs a plant for producing MZ-91 normal magnesia brick of 14000 tons per year and MZ-95 normal magnesia brick of 10000 tons per year. The application conditions and processing fundamentals for magnesia brick are reviewed. Requirements for raw materials, processing technique, process flow, balance calculation of raw-materials supply, selection of firing equipments and related calculation and the processing inspection system in the production sequence are clarified. Characteristic of this workshop design is elucidated.
Keywords: Refractory, Magnesia brick, Productive technological process,Workshop design
任務書
課題名稱
年產2.4萬噸鎂磚生產車間的設計
課題類別
設計類
論文類
課題來源
生產實際
科研實際
社會實際
其它來源
√
√
一、 畢業(yè)設計(論文)要求、設計參數(shù)、各階段時間安排、應完成的主要工作等
1. 產品方案：
MZ-91 14000噸/年 MZ-95 10000噸/年
2. 產品技術指標：
牌號
MgO≥(%)
CaO≤ (%)
常溫耐壓強度≥（Mpa）(15℃-25℃)
顯氣孔率≤(%)
0.2Mpa荷重軟化溫度≥（℃）
MZ-91
91
3
58.8
18
1550
MZ-95
94.5
2
39.2
20
1620
3. 各階段時間安排：
第1周----第4周： 查閱相關文獻，進行物料平衡計算，完成開題報告。
第5周----第8周： 制定設計方案，繪制草圖。
第9周----第12周： 繪制正式圖。
第13周----第15周：撰寫設計說明書，答辯資格審查。
第16周： 答辯。
4. 應完成的主要工作：
在指導教師的指導下，進行物料平衡計算、設備選型、工藝設計，利用AutoCAD繪制總平面布置圖、設備表、工藝流程圖、生產車間平面布置圖、破粉碎工段三樓平面布置圖、成型工段剖面圖、主要破粉碎篩分流程剖面圖；撰寫一份鎂磚生產車間設計說明書（附設計計算書）。
指導教師(簽字)：
年 月 日
院長(系主任)(簽字)：
年 月 日
注：此頁裝訂在學生畢業(yè)設計說明書（論文）首頁。
年產2.4萬噸鎂磚生產車間設計
指導老師：
姓名：
年產2.4萬噸鎂磚生產車間設計
摘 要
耐火材料，根據(jù)國際標準是指在高溫環(huán)境下其化學與物理性質穩(wěn)定并能正常使用的非金屬 ( 并不排除含有一定比例的金屬) 材料與產品。當前鋼鐵行業(yè)發(fā)展迅速，耐火材料作為鋼鐵等行業(yè)重要的輔助性材料，在其發(fā)展中起著舉足重輕的作用，隨著冶金行業(yè)的逐步發(fā)展，耐火材料工藝得到了不斷的提高，尤其是鎂質耐火材料。鎂質耐火材料是以MgO為主成分以方鎂石為主晶相的耐火材料。目前，鎂質耐火材料的主要品種有普通鎂磚、直接結合鎂磚、鎂鈣磚、鎂硅磚、鎂鋁磚、鎂鉻磚以及鎂碳磚。另外，還有其他不經(jīng)燒結的不燒鎂質制品和不定形鎂質耐火材料。普通鎂磚是以燒結鎂石為原料，經(jīng)燒結制成的，含MgO 91％左右，以硅酸鹽結合的鎂質耐火制品。直接結合鎂磚是以高純燒結鎂砂為原料，經(jīng)燒結制成，含MgO 95%以上，是方鎂石晶間直接結合的鎂質耐火制品。本次設計是14000噸普通鎂磚MZ—91和10000噸普通鎂磚MZ—95的生產車間設計。設計敘述了鎂磚的使用條件及其生產工藝理論基礎，輔助原料的要求、加工處理方法、產品的生產工藝流程、物料平衡計算結果、生產設備的選型、燒成設備的選型計算以及生產技術檢查系統(tǒng)的說明和設計的主要特點。
關鍵詞：耐火材料,鎂磚,生產工藝,車間,設計
Engineering Design of a Production Workshop with 24,000 Tons Magnesia Bricks per Year
Abstract
At present, the steel making is developing rapidly. The refractory material plays an important role in the development of the steel making as a supplementary material. With the gradual development of the metallurgical trade, the refractory material craft has got constant improvement, especially the magnesia basic refractory. Magnesia based refractories consist of MgO as the primary chemical constituent with the primary phases of periclase. At present, the main products of magnesia based refractories include normal magnesia brick, direct-bonding magnesia brick, magnesia-calcia brick, magnesia-silica brick, magnesia-alumina brick, magnesia-chrome brick and magnesia-carbon brick. In addition, there are other type of magnesia based refractories which are free of firing and various unshaped products. Normal magnesia brick is made from sintered magnesia and then fired at high temperatures, which contains about 91% MgO with the silicate as the bonding phases. Direct bonding magnesia brick contains more than 95% MgO, in which the grains is bonded together with each other by high temperature sintering. This work designs a plant for producing MZ-91 normal magnesia brick of 14000 tons per year and MZ-95 normal magnesia brick of 10000 tons per year. The application conditions and processing fundamentals for magnesia brick are reviewed. Requirements for raw materials, processing technique, process flow, balance calculation of raw-materials supply, selection of firing equipments and related calculation and the processing inspection system in the production sequence are clarified. Characteristic of this workshop design is elucidated.
Keywords: Refractory, Magnesia brick, Productive technological process,Workshop design
目 錄
摘 要 1
Abstract 2
1 緒 論 1
1.1 鎂磚的發(fā)展歷史及應用 1
1.1.1 鎂磚的發(fā)展歷史 1
1.1.2 鎂磚的應用 1
1.2 鎂質耐火制品的化學組成對性能的影響 2
1.2.1 CaO和SiO2及CaO/SiO2比的影響 2
1.2.2 R2O3型氧化物的影響 2
1.3 鎂磚的技術指標 3
1.3.1 耐火材料的性能要求 3
1.3.2 鎂磚的技術指標 4
2工藝部分 5
2.1 工藝的理論基礎 5
2.1.1 泥料制備 6
2.1.2 成型 7
2.1.3 干燥 7
2.1.4 燒成 8
2.2 工藝流程 8
2.2.1 工藝流程簡述 8
2.2.2 各車間工段概要 9
2.3 工藝參數(shù) 11
2.4 物料平衡計算 12
2.5 生產設備 16
2.6 倉庫設施 17
3 生產技術檢查系統(tǒng)說明 19
3.1 檢查內容 19
3.2 檢查方法 19
4 車間安裝，檢修與維護措施 21
5 生產車間除塵及安全措施 22
6 本技術的主要特點 23
致 謝 24
參考文獻 25
附 錄 26
1 緒 論
1.1 鎂磚的發(fā)展歷史及應用
1.1.1 鎂磚的發(fā)展歷史
耐火材料在中國的發(fā)展使用歷史很久遠，在 4000 多年前的古代中國，人們越來越能夠駕馭火的使用，那時候就開始使用含雜質較少的粘土燒成陶器，并已能鑄造青銅器。東漢時期人們開始使用粘土質耐火材料做燒瓷器的窯材。20 世紀初，耐火材料向高純、高致密和超高溫制品方向發(fā)展，同時發(fā)展了完全不需燒成、能耗小的不定形耐火材料和高耐火纖維 ( 用于 1600℃以上的工業(yè)窯爐)。前者如氧化鋁質耐火混凝土，常用于大型化工廠合成氨生產裝置的二段轉化爐內壁，效果良好。50 年代以來，原子能技術、空間技術、新能源開發(fā)技術等的迅速發(fā)展，要求使用耐高溫、抗腐蝕、耐熱震、耐沖刷等具有綜合優(yōu)良性能的特種耐火材料，例如熔點高于 2000℃的氧化物、難熔化合物和高溫復合耐火材料等。
1.1.2 鎂磚的應用
鎂磚是以高溫死燒鎂砂或電熔鎂砂為原料,因其高溫性能好、抗堿性渣能力強，加入少量結合劑制成的燒結耐火材料，與硅磚相比，鎂磚的重要性更加提高了。因而被廣泛應用于鋼鐵工業(yè)的煉鋼爐襯、鐵合金爐、混鐵爐；有色冶金工業(yè)爐，如煉銅、鉛、鋅、錫德爐襯；建材工業(yè)的石灰窯；玻璃工業(yè)蓄熱室格子體和換熱器；耐火材料工業(yè)的高溫煅燒窯、豎窯及隧道窯等。
鎂磚主要用在氧氣噴吹轉爐和電爐上，也為有色金屬與水泥制品生產所需要，并在玻璃工業(yè)（蓄熱室）中，得到了廣泛的應用。它賴以成功的主要因素是其高的熔點（超過2800℃）以及對鐵的氧化物、堿類和高鈣熔劑具有優(yōu)良的抗侵蝕性。
鎂磚，
1.2 鎂質耐火制品的化學組成對性能的影響
1.2.1 CaO和SiO2及CaO/SiO2比的影響
圖1.1 MgO－CaO系相圖
鎂質耐火材料的CaO/SiO2 （簡寫為C/S）<1.87時，與主晶相方鎂石共存的結合相以鈣鎂橄欖石（CMS）或鎂薔薇輝石(C3MS2)等低熔點的礦物存在。提高C/S比，則存在硅酸二鈣（C2S）和硅酸三鈣（C3S）高熔點礦物。因此，結合相對磚的高溫強度有極大的影響。鎂質材料的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(見圖1.1)而引起C/S的下降。MgO-CaO固溶體的生成導致MgO-SiO2-CaO三元系相關系發(fā)生變化，尤其對SiO2含量低的鎂質原料，高溫下CaO在MgO中溶解所產生的影響更大。盡管溶解很少，但由于SiO2含量很低，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，而對含有1％SiO2者則析出C3MS2+ CMS。倘若從加熱熔化角度出發(fā)，則含5％SiO2的混合物直至1800℃，其硅酸鹽也不完全熔化，而含2％SiO2者其硅酸鹽在1600℃已完全水化，超過以上各溫度只有MgO固溶體存在 [3]。
1.2.2 R2O3型氧化物的影響
（1）硼的氧化物。已經(jīng)確定少量的B2O3對鎂質材料高溫強度的不利作用。生產海水鎂砂的實踐表明，B2O3對鎂砂性能影響很大。例如MgO達98％的海水鎂砂，其高溫強度不如MgO94％的希臘鎂砂。這是因為B2O3起強溶劑作用所致。因此各國都致力于生產低硼鎂砂。
（2）Al2O3、Cr2O3和Fe2O3。這些R2O3的加入會降低最大強度值，并且使達到最大強度的C/S比值降低。當C/S比增加到超過最佳比值之后，形成了低熔物鐵酸鈣、鋁酸鹽和鉻鐵礦，會使強度下降。加入Al2O3、Cr2O3和Fe2O3使鎂磚強度下降的情況與B2O3相類似。它隨著SiO2含量、C/S比和試驗溫度的變化而變化。在表1.1中列出往鎂磚(含0.5％中SiO2和C/S＝2.75)中他添加0.01％R2O3雜質對強度下降的影響。在該種鎂質試樣中，按相同質量考慮，R2O3危害程度約為Al2O3的10倍，Al2O3為Cr2O3的6倍、Fe2O3的17倍。由于R2O3 和Al2O3的克分子量小，因而R2O3 和Al2O3的克分子強度下降作用將減小。
綜上所述，雜質含量必須降到使其不影響鎂質耐火材料的高溫性能的程度。SiO2<0.9％和B2O3含量低的鎂砂中，C/S比值應高些，以防止形成低共熔點硅酸鹽相。從抗渣性考慮，對鎂質材料來說，高的C/S比值應高些。因為在氧氣轉爐中使用時，C/S比高的鎂磚對初期渣（氧化硅含量高）的抗侵蝕性更好。另外在熱面上SiO氧化生成的
SiO2進入含碳鎂質耐火材料的工作層內，高的C/S比可以阻止靠工作層的硅酸鹽相的C/S比的降低。
表1.1 R2O3型氧化物雜質對C2S的鎂磚的高溫斷裂模量（1500℃）的影響
R2O3添加物
添加物質量（％）
加入0.01％R2O3（質量）引起的強度下降值（平均）MPa
加入1克分子R2O3引起的強度下降比較
B2O3
0.01～0.07
11.0
×70
Al2O3
0.0～0.5
1.2
×11
Cr2O3
0.0～0.5
0.2
×3
Fe2O3
0.0～1.5
0.07
×1
1.3 鎂磚的技術指標
1.3.1 耐火材料的性能要求
由于耐火材料長期使用于各種不同加熱條件的高溫設備， 因此耐火材料必須具有以下主要性能：
1) 耐火度?，F(xiàn)代工業(yè)窯爐的工作溫度一般介于1000～1800℃之間，因此,耐火材料應具有在此溫度下不易熔化的性能;
2) 良好的荷重軟化溫度。大多數(shù)耐火材料的熔化溫度都超過1650～1700℃，但是它們在達到熔化溫度前就開始軟化變形，失去其結構強度。因此，耐火材料不僅要有高的溶化溫度，而且還應具有受高溫荷重的條件下不發(fā)生變形的性能;
3) 高溫時體積穩(wěn)定性。耐火材料在高溫條件下使用時，由于材料內部物理化學反應，體積發(fā)生變化。大部分耐火材料的體積收縮，但也有少數(shù)耐火材料體積膨脹。如果這種體積變化超出一定范圍，就會引起爐體結構的破壞。因此，要求耐火材料在使用范圍內具有良好的高溫體積穩(wěn)定性;
4) 熱穩(wěn)定性。在間歇式作業(yè)的窯爐中，當溫度急劇變化或各部位砌體受熱不均勻時，砌磚體內部產生應力而使材料開裂、剝落、造成爐體損壞。耐火材料應具有能承受爐溫的急劇變化和波動而不致開裂的性能－熱穩(wěn)定性;
5) 良好的抗渣性。耐火材料在使用過程中，常常因受其接觸的燃料灰、爐渣爐塵、溶融爐渣及熔融金屬等的侵蝕作用而被損壞。因此，耐火材料必須具有強的抵抗這種蝕損的性能。
此外，還要求耐火材料具有一定的耐磨性， 以及外形和尺寸準確。在某些特殊使用條件下，還要求耐火材料具有一定的透氣性、導熱性、導電性和硬度等。
1.3.2 鎂磚的技術指標
對鎂磚的技術要求見下表1.2：
表1.2 鎂磚的技術要求
指標
牌號
MZ-89
MZ-91
MZ-95
MZ-96
MgO≥(%)
89
91
94.5
95.5
CaO≤(%)
3
3
2
2
常溫耐壓強度≥（MPa）
(15℃-25℃)
49
58.8
39.2
39.2
顯氣孔率≤(%)
20
18
20
20
0.2MPa荷重軟化溫度≥(℃)
1540
1550
1620
1650
2工藝部分
2.1 工藝的理論基礎
鎂磚是以方鎂石（MgO）為主要成分，以鈣鎂橄欖石（CMS）為主要結合成分的鎂
質制品。其成產工藝流程如圖2.1所示：
圖2.1 鎂磚生產的一般工藝流程圖
2.1.1 泥料制備
1. 泥料
鎂磚通常采用燒結鎂砂單一配料。有時也加入一定數(shù)量的（加入量不超過25％）廢鎂磚，但必須清除廢鎂磚上的雜質，其中MgO含量不低于86％。燒結鎂砂的化學組成應為MgO>87%, CaO<3.5%, SiO2<5.0%,同時要求燒結良好。燒結程度一般是以致密度衡量，要求其體積密度大于3.53g/cm3，結晶致密，灼減<0.3％，沒有瘤狀物，黑塊越少越好。
表2.1 燒結鎂砂的技術指標
牌號
化學成分（％）
顆粒組成
（mm）
MgO≥
SiO2≤
CaO≤
IgL≤
B.D≥(g/cm3)
MS-89
89
5.0
2.5
0.5
3.15
0-120
MS-90
90
4.8
2.0
0.3
3.18
MS-91
91
4.5
1.6
0.3
3.18
MS-92
92
4.0
1.6
0.3
3.18
MS-95
95
2.2
1.6
0.3
3.25
0-30
MS-96
96
1.5
1.6
0.3
3.30
MS-97
97
1.0
1.5
0.3
3.30
2. 顆粒組成
鎂磚泥料的顆粒組成，除通?？紤]要有盡可能大的堆積密度外，還要考慮鎂磚燒結難易以及泥料混練、磚坯干燥和燒成時可能發(fā)生的水化作用等因素。增大臨界顆粒尺寸或增加大顆粒百分含量，可以提高熱震穩(wěn)定性，但燒結性能要變差。增加細粉含量或改變下限，或同時降低顆粒上限，則有利于荷重軟化溫度和燒結性能的提高，但熱震穩(wěn)定性可能降低。
在實際生產中，鎂磚泥料多數(shù)采用連續(xù)顆粒配料，細粉不足部分有管磨粉補充。一般顆粒配比為：3.0～1.0毫米燒結鎂砂顆粒50～60％；1.0～0毫米燒結鎂砂顆粒10％左右；小于0.088毫米燒結鎂砂顆粒30～40％。
3. 困料及混練
困料是將配好的鎂磚料加水混合，然后在料倉或困料室內在一定溫度條件下放置一定的時間。其目的是促進料內易水化的MgO以及游離CaO進行水化，以避免大量的水化反應延緩到磚坯干燥和燒成初期，而使磚坯產生網(wǎng)裂紋。鎂磚料的水化反應速度與鎂砂原料性質（化學成分和燒結程度）、水化溫度等因素有關。根據(jù)多年來的生產實踐表明，用CaO含量在2.5％以下的燒結良好的制轉鎂石生產鎂磚時，可以不進行困料，使生產連續(xù)進行；但用CaO含量超過2.5％的鎂石原料生產鎂磚時，必須進行困料，并控制困料的溫度和時間。由于游離CaO水化時，在初期呈膠體狀態(tài)，有利于提高泥料的塑性和成型可能，但困料溫度過高或困置時間太長，則逐步稱為結晶狀態(tài)，并使料發(fā)硬，不利于成型。所以，一般將鎂磚困料室的溫度保持在10～20℃，在正常情況下的困料時間為3～4晝夜。
用于制造鎂磚的鎂石，按技術標準規(guī)定CaO含量不超過2.5％，近年來生產鎂磚時多數(shù)不困料。由于鎂磚泥料時全瘠性泥料，水分又低，一般為2.0~3.0％，為使鎂磚泥料具有一定塑性和提高磚坯強度，在混練時加入5％的比重為1.2～1.24的紙漿廢液或鹵水（MgCl2）作結合劑。鎂磚泥料在濕碾機內進行混練，混練時間波動于7～15分鐘?；炀殨r間太短，會影響泥料的均勻性；而混練時間太長，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。
2.1.2 成型
材料成型及控制工程是研究熱加工改變材料的微觀結構、宏觀性能和表面形狀，研究熱加工過程中的相關工藝因素對材料的影響，解決成型工藝開發(fā)、成型設備、工藝優(yōu)化的理論和方法；研究模具設計理論及方法，研究模具制造中的材料、熱處理、加工方法等問題。
鎂磚泥料為瘠性材料，可塑性低、結合性差、在壓制磚坯時需要較高的成型壓力。須采用公稱壓力不低于300噸的摩擦壓磚機或液壓機成型。磚坯的體積密度一般控制在2.85～3.00g/cm3。也可以采用控制磚坯單重和顯氣孔率兩項指標來控制磚坯的成型質量。
2.1.3 干燥
鎂磚磚坯的干燥，可以分為水分蒸發(fā)和MgO、CaO的水化兩個基本過程，同時伴隨著膠體氫氧化物的凝固和硬化以及紙漿廢液的濃縮聚合或鹵水生成鎂質絡合物（MgO·MgCl2·nH2O），從而使磚坯強度逐步提高。
由于磚坯的成型水分很低，在干燥過程中水分蒸發(fā)量很少，干燥收縮也極微，只是水化反應所伴隨的體積膨脹才有可能使磚坯產生網(wǎng)狀裂紋。因此，鎂磚磚坯干燥時，應力要求在水分快速排除的同時，產生最少量的新水化物。當用隧道干燥器進行干燥時，其熱風進口溫度一般為100～150℃，出口溫度為60～90℃，磚坯殘余水分在1.5～0.6％以下。此外，應盡量減少磚坯內的水化反應，成型后的磚坯應及時干燥；干燥后的磚坯應及時入窯燒成。當采用較長的帶有干燥段的隧道窯燒成時，成型后的磚坯可直接裝窯燒成。
2.1.4 燒成
鎂磚在燒成過程中發(fā)生下述變化：
在200～500℃時，主要是水分的排除和氫氧化物的結構水的析出，升溫速度可以加快。
500～1200℃時，結合劑的結合作用已經(jīng)破壞，而液相尚未生成，磚坯主要靠顆粒之間的摩擦力來維持，升溫速度要適當降低。
1200～1400℃時，有固相反應，生成液相，制品開始燒結，但此時磚坯的強度仍然很低，故升溫速度也不宜過快。
1400℃以上，方鎂石發(fā)生再結晶，有可能產生塑性變形，此時強度很低，因此要避免強烈的火焰沖擊，升溫要緩慢。
1500～1600℃時，制品最后燒結。
鎂磚宜在弱氧化性氣氛下燒成。在這種氣氛下燒成時，一方面時火焰對制品的沖擊力較?。涣硪环矫媸欠乐勾u坯中的Fe2O3還原成FeO而影響制品的燒成質量。
由于鎂磚的燒成溫度接近甚至超過其荷重軟化溫度，因此裝窯高度不宜過高，一般在一米左右，且宜平碼并做到平、穩(wěn)、直。鎂磚的最高燒成溫度主要取決于制磚鎂石的化學與礦物組成，原料越純制品的燒成溫度就越高[6]。
2.2 工藝流程
2.2.1 工藝流程簡述
根據(jù)產品的技術要求來指導生產，生產普通鎂磚的原料主要包括燒結鎂砂MS-92和燒結鎂砂MS-96。首先，經(jīng)汽車將原料運到原料倉庫，通過5噸橋式起重機裝進鄂式破碎機的供料槽，通過電磁振動給料機使原料經(jīng)PEF250400顎式破碎機粗破，破碎后物料粒度要符合圓錐破碎機的給料粒度，物料經(jīng)帶式輸送機輸送到破粉碎車間，由可逆帶式輸送機將物料輸送到圓錐破碎機的供料倉中進行中破，原料被破碎成3.0mm左右的顆粒后，由斗式提升機提升到樓上，經(jīng)雙層振動篩篩分，篩中、下料分別進入3.0~1.0mm和1.0~0mm的貯料倉，部分篩上料經(jīng)溜槽進到管磨機的供料槽，通過螺旋輸送機進入管磨機進一步的破碎，余下的回到圓錐破碎機。與此同時3.0~1.0mm和1.0~0mm貯料倉中的燒結鎂砂也可以送到管磨機供料槽中，使物料在管磨機中細磨成小于0.088mm的細粉，磨好的細粉由氣力輸送到細粉料倉，等待配料。物料準備就緒后用電子配料車將各種粒度的燒結鎂砂MS-92、燒結鎂砂MS-96顆粒和細粉進行配料，配好的物料直接進入濕碾機，經(jīng)15-20min的混練后，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8臺300噸摩擦壓磚機成型，成型的廢品經(jīng)手推車運回濕碾機，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，采用隧道式干燥器干燥，干燥后的磚坯冷卻后進行檢選，不合格的磚坯運回原料倉庫，合格的磚坯由人工裝窯車，裝磚后的窯車停放在窯車停放處等待入窯燒成，進入隧道窯后磚坯經(jīng)由預熱帶、燒成帶和冷卻帶后出窯。經(jīng)20噸電拖車將窯車拉到卸磚臺，經(jīng)過冷卻后進行檢選，檢選不合格的產品送到原料倉庫，以備后用；檢選合格的磚，進入成品庫[7]。
2.2.2 各車間工段概要
1．原料倉庫
本設計的原料有2種，分別是燒結鎂砂MS-92和燒結鎂砂MS-96，為了防止原料的潮濕，原料倉庫采用封閉式單側卸料的方式，原料之間設有間隔防止原料混料。
2．破碎工段
經(jīng)顎式破碎機粗破，圓錐破碎機中碎后篩分，部分篩上料經(jīng)溜槽進到管磨機的供料槽，通過電磁振動給料機進入管磨機進一步破碎，余下的回到圓錐破碎機。采用連續(xù)粉碎作業(yè)，嚴格控制物料級配。
3．篩分工段
原料破粉碎后粗中顆粒混在一起。為了獲得符合規(guī)定尺寸的顆粒組分，需要進行篩分。
篩分過程中，通常將通過下層篩孔的粉料稱為篩下料，在兩層篩孔間的物料稱為篩中料，殘留在篩孔上粒徑較大的物料稱為篩上料，在循環(huán)粉碎作業(yè)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雙層振動篩，其篩分效率高達90%。
4．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供配料使用。此過程出現(xiàn)的主要問題是顆粒偏析。
目前，生產中解決貯料倉顆粒偏析的方法主要有以下幾種：
1).對粉料進行多級篩分，使料倉內的粉料粒級差值小些；
2).保持料倉內粉料在三分之二容積以上；
3).增加加料口，即多口上料；
4).原料在破碎前加入適量的水，使粗顆粒與細顆粒粘附在一起，減少顆粒偏析現(xiàn)象。
5．配料
坯料的顆粒組成對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。在實際生產中，只控制粗顆粒篩分和細顆粒篩分兩部分的數(shù)量。
6．混料工段
因物料的組分、粒度、結合劑的不同，混練的過程也不同。固體散狀物料的混合過程取決于許多因素：混合速度及混合設備的結構、各組分的比例和堆積密度及混合物的水分等?；炀殨r的加料順序對于泥料混合的均勻性影響很大，因此先加入粗顆粒料，然后加紙漿廢液，混合1~2分鐘后，再加細粉。
鎂磚用Φ1600×400濕碾機混練，混練時間達20~25分鐘左右?；炀殨r間太短，會影響泥料的均勻性；而混練時間太長，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。
4．成型工段
由于液壓機操作過程中油的粘度隨溫度而變化，引起工作機構的不穩(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練不勻，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；
3) 泥料水分不合適，造成層裂或裂紋等；
4）鎂磚磚坯的放尺率，規(guī)定為裝窯受壓方向的1.5～3.0）；非受壓方向的0.5~1.5%。
5．干燥工段
本設計選用隧道干燥器干燥。磚坯在隧道干燥器內的干燥時間一般以推車時間表示，推車時間為15~45分鐘左右。
鎂磚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).成型后的磚坯應及時干燥；
2).干燥時宜采取低溫大風量方式[8]。
6．燒成工段
制品的性質不僅取決于原料的成分和性質，配料組成和生產方法，而且在很大程度上取決于燒成質量的好壞。由于燒成是耐火制品生產過程中的最后一道工序，制品在燒成過程中發(fā)生一系列物理化學變化，隨著這些變化的進行，氣孔率降低，體積密度增大，使坯體變成具有一定尺寸，形狀和結構強度的制品。另外，通過燒成過程中的一系列物理化學變化，形成穩(wěn)定的組織結構和礦物相，具有適用于不同條件下對制品所要求的各種性質。因此無論是制品的質量或是企業(yè)的技術經(jīng)濟指標，如產品質量，勞動生產率，單位產品燃燒消耗定額和產品成本等，都在很大程度上取決于燒成的好壞。所以燒成是鎂磚生產中特別重要的工序。
1).裝窯
裝窯的基本要求是磚垛穩(wěn)固，火道布置合理以減少煙氣運動阻力，并使氣流按各部位裝磚量分布，達到均勻加熱。在裝窯時，預熱帶1-24車位，燒成帶為25-32車位，冷卻帶32-52車位[9]。制品在高溫下由于強度降低較多，易產生變形，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).燒成制度的確定
溫度制度
鎂磚大多在隧道窯中燒成，它不僅可以精確控溫，而且燒成溫度也高。這種窯一般是燒氣或燒油的，其燒成周期為3～5天,最高溫度為1550～1750℃。對于較低級的磚，一般認為燒到1600℃就滿足了，但對直接結合的高溫強度高的制品，必須燒到1750℃甚至1800℃。在使用要求特別高的地方，例如（卡爾多）斜吹氧氣轉爐或斜吹氧氣頂爐（BOF）的爐襯，鎂磚的抗渣性可用焦油/瀝青浸漬方法而進一步提高。被處理的磚裝進吊籃中在真空室內加熱到約200℃。之后，根據(jù)所用焦油/瀝青的軟化溫度與黏度在150℃～250℃使其浸滿焦油或瀝青。在真空浸漬之后加壓可以加強浸漬效果。
（2）壓力制度和窯內氣氛
燒成時窯內氣氛分為氧化，還原和中性三種，氣氛性質與制品的燒成，制品的性質有很大關系，它直接影響到制品燒成時一系列物理化學反應。鎂制品應在微正壓弱氧化氣氛下燒成。在還原氣氛下燒成時，鎂磚會產生很大的體積收縮，導致制品開裂[9]。
7．成品倉庫
鎂磚制品按品種、磚型批號、級別等分別貯放在成品庫內，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，還留有成品檢選、廢品堆放和運輸通道所需最小面積[10]。
2.3 工藝參數(shù)
本設計的粒度配比見表2.2：
表2.2 粒度配比
磚 種
配 比，%
MS
廢磚
鎂磚MZ-91
MS-92
100
0
鎂磚MZ-95
MS-96
100
0
本設計鎂磚生產的混合制度見表2.3：
表2.3 混合制度
磚種
項目
混合量（Kg/碾）
混合周期（分鐘）
鎂 磚91
700
15~20
鎂 磚96
700
15~20
干燥制度見表2.4:
表2.4 干燥制度
干燥器類型
長×寬×高
(mm)
數(shù)量
(條)
干燥裝磚量
（kg／車）
干燥時間
（h）
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
3
1.2
12
5.0
3.0~4.0
＜0.5
110~120
50~70
2.4 物料平衡計算
車間生產班制見表2.5:
表2.5生產班制
工作班制
年工作日
日工作班
班工作時
原料倉庫
365
2
8
破粉碎
365
2
8
磨碎
365
2
8
配料
365
2
8
混合工段
365
2
8
成型工段
365
3
8
干燥工段
365
3
8
燒成工段
365
3
8
成品庫
365
2
8
制磚部分物料平衡計算參數(shù)見表2.6：
表2.6 物料平衡計算參數(shù)
計算參數(shù)名稱
符號
鎂磚
備注
原料在倉庫中的損失
L1
燒結鎂砂 0.5
廢鎂磚 0.5
—
原料水分
W
—
—
原料的灼減
L2
0.3
—
原料加工運輸損失
（包括粉碎，配料，混合，成型工序）
L3
2
—
配比
1-p
燒結鎂砂 100
—
p
—
—
q1
外加紙漿廢液 5
—
管磨機細粉加入量
q2
35
—
泥料水分
W4
3
—
泥料的循環(huán)混練量
F3
10
—
結合劑的貯運損失
L5
2
—
干燥綜合廢品率
F2
5
—
燒成綜合廢品率
F1
5
—
干燥燒成廢品回收率
T
95
—
MZ-91制磚部分物料平衡見表2.7：
2.7 MZ-91制磚部分物料平衡表
生產工序
項目
符號
生產班制
日/班/時
物料量/噸
年
日
班
小時
原料倉庫
原料倉庫總存放量
廢磚廢坯
紙漿廢液
Q15
Q17
Q19
365/2/8
365/2/8
365/2/8
16191.17
164.85 805.51
44.36
0.45
2.21
22.18
0.23
1.10
2.77
0.03
0.14
破、粉碎
總破、粉碎量
Q13
365/2/8
5477.47
15.01
7.50
0.94
磨碎
總磨碎量
Q10
365/2/8
16110.21
44.14
22.07
2.76
配料
總配料量
外加紙張廢液
Q6
Q9
365/2/8
365/2/8
15788.01
789.40
43.25
2.16
21.63
1.08
2.70
0.14
混合
成型
熱處理
成品庫
總混合量
總成型量(指成型后的合格磚坯)
總熱處理量
總成品量
Q5
Q3
Q2
Q1
365/2/8
365/3/8
365/3/8
365/2/8
17542.23
15677.49
15677.49
14000
48.06
42.95
42.95
38.36
24.03
14.32
14.32
19.18
3.00
1.79
1.79
2.40
MZ-95制磚部分物料平衡見表2.8。
表2.8 MZ-95制磚部分物料平衡表
生產工序
項目
符號
生產班制
日/班/時
物料量，噸
年
日
班
小時
原料倉庫
原料倉庫總存放量
廢磚廢坯
紙漿廢液
Q15
Q17
Q19
365/2/8
365/2/8
365/2/8
11565.13
1146.32
575.37
422.13
41.84
21.0
211.06
20.92
10.50
26.38
2.62
1.31
破、粉碎
總破、粉碎量
Q13
365/2/8
3912.48
142.81
71.40
8.93
磨碎
總磨碎量
Q10
365/2/8
11507.30
420.02
210.01
26.25
配料
總配料量
外加紙張廢液
Q6
Q9
365/2/8
365/2/8
11277.15
563.86
411.62
20.58
205.80
10.29
25.73
1.29
混合
成型
熱處理
成品庫
總混合量
總成型量(指成型后的合格磚坯)
總熱處理量
總成品量
Q5
Q3
Q2
Q1
365/2/8
365/3/8
365/3/8
365/2/8
12530.17
11198.21
11198.21
10000
457.35
408.73
408.73
27.40
228.68
136.24
136.24
13.70
28.58
17.03
17.03
1.71
MZ-91制磚泥料水分平衡見表2.9：
表2.9 MZ-91制磚泥料水分平衡表
項目
符號
生產班制
需水量（噸）
年
日
班
時
水分總量
W總
350/2/8
424.9
1.16
0.58
0.073
紙漿廢液帶入的水分量
W紙
350/2/8
349.8
0.96
0.48
0.060
配料時鎂砂帶入水分量
W鎂
350/2/8
0
0
0
0
需要外加水量
W
350/2/8
75.1
0.21
0.10
0.013
MZ-95制磚泥料水分平衡見表2.10：
表2.10 MZ-95制磚泥料水分平衡表
項目
符號
生產班制
需水量（噸）
年
日
班
時
水分總量
W總
350/2/8
566.0
1.55
0.78
0.097
紙漿廢液帶入的水分量
W紙
350/2/8
446.4
1.22
0.61
0.076
配料時鎂砂帶入水分量
W鎂
350/2/8
0
0
0
0
需要外加水量
W
350/2/8
119.6
0.33
0.16
0.020
物料平衡系數(shù)表(MZ-91)見表2.11：
表2.11 物料平衡系數(shù)表(MZ-91)
各種原料的配比
1
總破碎量
1.139
綜合成品率
1
總磨碎量
0.399
燒成
總燒成量
1.053
燒成廢品量
0.053
干燥
總干燥量
1.108
原料倉庫
總存放量
1.144
干燥廢品量
0.055
廢磚廢坯量
0.103
總成型量
1.108
配比系數(shù)
0.993
總混合率
1.240
紙漿廢液總存放量
0.059
配料
總配料量
1.116
紙漿廢液
0.058
物料平衡系數(shù)表(MZ-95)見表2.12：
表2.12 物料平衡系數(shù)表(MZ-95)
各種原料的配比
1
總破碎量
1.139
綜合成品率
1
總磨碎量
0.421
燒成
總燒成量
1.053
燒成廢品量
0.053
干燥
總干燥量
1.108
原料倉庫
總存放量
1.144
干燥廢品量
0.054
廢磚廢坯量
0.102
總成型量
1.108
配比系數(shù)
0.993
總混合率
1.240
紙漿廢液總存放量
0.057
配料
總配料量
1.116
紙漿廢液
0.056
2.5 生產設備
根據(jù)設備的選型計算得到主機平衡表，見表2.13:
表2.13主機平衡表
工序
名稱
設備及規(guī)格
主機作業(yè)率%
生產能力/噸／時
設備臺數(shù)/臺
要求主機產量
主機臺時
產量
要求主機臺數(shù)
設計臺數(shù)
破碎
PEF250×400顎式破碎機
80
9.91
12-15
0.79
1
粉碎
Φ900短頭圓錐破碎機
65
7.27
7-8
1.70
2
磨碎
Φ1200×4500管磨機
75
1.25/0.89
2.5-3.0
1.30
2
混合
Φ1600×400濕碾機
75
3.6/2.57
1
7.14
4
成型
300噸摩擦壓磚機
60
2.98/2.13
1.00
7.14
7
輔助設備（提升和運輸設備）見表2.14。
表2.14輔助設備表
設備名稱及規(guī)格
數(shù)量
備注[7]
B=500皮帶輸送機
2
L=27000mm
帶式輸送機
1
L=30000mm
帶式輸送機
1
L=45000mm
TD250斗式提升機
2
L=27300mm
干燥設備見表2.15:
表2.15 干燥設備的選擇結果
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
25
干燥前后周轉
13
機械成型占用
20
干燥器內
60
揀選和貯存磚坯
10
檢修場地
2
總的干燥車數(shù)量
130
燒成設備選擇結果見表2.16：
表2.16 燒成設備選擇結果
名稱
規(guī)格（長×寬×高）m
數(shù)目 條/輛
隧道窯
156×3.2×1.1
1
窯車
裝磚臺
3.0×3.1
3
隧道窯內
52
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
95
2.6 倉庫設施
本設計的原料倉庫為火車和汽車運輸封閉式。其中各種原料的運輸方式見表2.18：
表2.17 各種原料的運輸方式
原料
運料方式
搬運方式
燒結鎂砂92
汽車
5噸橋式抓斗起重機
燒結鎂砂96
汽車
5噸橋式抓斗起重機
紙漿廢液
汽車
CPQ3型叉車
廢坯、廢磚
汽車
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2.18：
表2.18 原料和成品貯量堆放方式及倉庫的規(guī)格
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
MS-92
堆放
30
14
24
MS-96
堆放
30
14
廢磚
堆放
30
14
成品庫
成品磚
堆放
20
54
18
成品倉庫計算結果見表2.19：
表2.19 成品倉庫計算結果
產品
運貨方式
日存儲量,t
貯存時間,天
占用面積m2
搬運方式
MZ－91
卡車
32.9
20
358.9
CPQ3型叉車
MZ－95
卡車
43.8
20
477.8
CPQ3型叉車
木板和塑料
CPQ3型叉車
—
—
—
CPQ3型叉車
揀選占用
100
—
總的倉庫面積
936.7 （取24×114＝2746）
3 生產技術檢查系統(tǒng)說明
3.1 檢查內容
成品車間的生產技術檢查內容見表3.1：
表3.1 檢查內容
品種
測試內容
鎂磚MZ—91
MgO、顯氣孔率、荷重軟化溫度、常溫耐壓強度
鎂磚MZ—95
MgO、、顯氣孔率、荷重軟化溫度、常溫耐壓強度
3.2 檢查方法
1．測試方法
各種耐火材料檢驗、化驗方法及耐火材料制品檢驗制樣規(guī)定，應按冶金工業(yè)部部頒標準和有關規(guī)定的內容執(zhí)行。部頒標準名稱及其代號如下：
YB 377-75 鎂質耐火材料化學分析方法
YB 370-75 荷重軟化溫度檢驗方法
YB 4018-91 耐火制品抗熱震性檢驗方法
GB 2997-82 致密定形耐火制品顯氣孔率、吸水率、體積密度和真氣孔率試驗方法
GB 5072-85 致密定形耐火制品常溫耐壓強度試驗方法
GB 10326-88 耐火制品尺寸、外觀及斷面的檢查方法
2．YB耐火材料測試次數(shù)見表3.2：
表3.2 耐火材料測試次數(shù)，次/批
品種
化學分析
荷重軟化溫度
顯氣孔率
常溫耐壓強度
鎂磚MZ—91
1/2
1/4
1
1
鎂磚MZ—95
1/2
1/4
1
1
3. 生產技術檢查制度如表3.3：
表3.3 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立方厘米，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，以便工段內檢查工作和小量修補與維修等使用。
5 生產車間除塵及安全措施
設計把塵源車間設在最小頻率風向的上風側，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。
主要除塵方法：
（1）物料加濕；
（2）設備密封；
（3）灑水清掃和濕抹設備。
主要用除塵設備是旋風除塵器其優(yōu)點是：設備構造簡單，價格便宜，除塵效率高（可達70-80%）特別是對粉塵粒度大。含塵濃度高的含塵氣體，有良好的除塵效果。
安全措施：
（1）在耐火材料工廠車間內，生產廠房為高層廠房，樓梯應有護攔。
（2）在陰暗處應設有照明設施。
（3）對設備應定期檢查以防隱患。
（4）生產車間應設有安全員，定期對職工進行安全教育。
（5）在容易發(fā)生事故的地方，設有提示語。
6 本技術的主要特點
本設計的主要特點如下：
1.工藝流暢，布局合理，并考慮到擴大生產的需要。
2.原料選擇、泥料顆粒級配合理。
3.采用除塵設備，改善工人工作環(huán)境。
4.整個系統(tǒng)安全可靠，運作靈活。
5.考慮經(jīng)濟效益，廢磚可用于銷售或回收再利用。
致 謝
在青花集團參觀實習的過程中,我把所學的專業(yè)知識和實踐最好的結合了起來,不但鞏固了理論知識,更重要的是獲得寶貴的實踐經(jīng)驗,而且也更好的了解了社會。在郭玉香老師的指導和幫助下,我對耐火材料的生產工藝過程有了更加詳細的了解,尤其是鎂質耐火磚。
在郭玉香老師的悉心指導下,我基本完成了我的畢業(yè)設計，貫穿了四年所學的知識得到了綜合的運用，對設計類工作有了初步的了解，對專業(yè)知識的綜合運用能力也有了顯著的提高，同時也學會一些繪圖技巧。在設計期間，老師不厭其煩的指導使我的 設計更完善，郭老師的淵博知識和求學態(tài)度使我受益終生，郭老師在我的設計過程中給予的教導和鼓勵，將是我今后工作學習的動力。在次，我對郭老師表示最真誠的感謝。
同時也感謝青花集團給我提供的學習機會！
在本設計中，限于我知識有限，難免出現(xiàn)一些錯誤和疏漏，敬請各位老師批評指導。
參考文獻
[1] 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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