年產(chǎn)8萬噸鎂鉻磚耐火材料工廠的設計本科畢業(yè)設計論文

河南理工大學萬方科技學院畢業(yè)設計PAGEIV摘要以鎂砂和鉻礦為主要原料制造的鎂鉻系耐火材料在近70年的發(fā)展歷程中，首先在鋼鐵工業(yè)，繼之在玻璃，水泥等行業(yè)的熱工設備上廣為采用，成為了最重要的堿性耐火材料。鎂鉻磚屬堿性耐火制品，以方鎂石和鎂鉻尖晶石為主晶相，在氧化氣氛中于1600～1650℃燒成，也可用水玻璃等化學結合劑制成不燒磚，主要包括直接結合鎂鉻磚、半再結合鎂鉻磚以及普通鎂鉻磚等。其中的普通鎂鉻磚耐火度高、抗堿性爐渣侵蝕性強、熱震穩(wěn)定性優(yōu)良、高溫結構強度高。本次設計的題目是年產(chǎn)8萬噸鎂鉻磚耐火材料工廠的設計，本設計敘述了鎂鉻磚耐火材料的使用條件及生產(chǎn)工藝理論基礎，輔助原料的要求、加工處理方法、產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝流程、物料平衡計算結果、生產(chǎn)設備的選型計算以及生產(chǎn)技術檢查系統(tǒng)的說明和本設計的特點。關鍵詞：耐火材料鎂鉻磚生產(chǎn)工藝設計AbstractTherefractorymaterialplaysaroleinsouringinthedevelopmentofthesteelmaking,withthegradualdevelopmentofthemetallurgicaltrade,therefractorymaterialcrafthasgotconstantimprovement,theresultofstudyassertstheMg-Crdepartmentmaterialhasfunctionofthatothermaterialscan'tbecompared,combinemagnesiumchromiumqualitydirectly,halfcombineMg-Crquality,etc.Alkalinematerialcanraisetheliningdurabilityagain,itisaconciseextremelygoodmaterialoutsideastove.Thechromiumrefractorymaterialofmagnesiumisthefire-resistantproductstakingMgO-Cr2O3ascomposition,combineMg-Crbrick,half-bondMg-CrbrickandcommonMg-Crbrick.Ithasexactlypropertyanti-alkali,anti-corrosionrefractory-degreeandloadinghightemperature.Thedesignthemeisannuallyproductionof80,000tonmagnetite-chromebrickrefractorymaterialfactorydesign.OriginallydesignconcludeoftheMg-Crbrickrefractorymaterialandtheoreticalfoundationoftheproductiontechnology,requirementforrawmaterials,processthemethod,theproductiontechnologicalprocess,suppliesoftheproductsbalancecalculationofraw-materials,selectingandcalculatingofequipmentandproductiontechnology,inspectionsystemofproduction,andmaincharacteristicofmydesign.Keywords:RefractoryMagnesium-ChromebrickProductivetechnologicalprocessDesign目錄TOC\o"1-4"\h\u125581緒論 1149031.1鎂鉻磚的發(fā)展歷史 120471.2研究鎂鉻磚的目的與意義 3199881.3鎂鉻磚的應用 4276452工藝設計概述 516522.1工藝的理論基礎 5195572.2設計任務 594132.3設計原則 678062.4廠址選擇 6257142.4.1廠區(qū)地址 615792.4.2廠區(qū)條件 6244352.5原料的選擇 732522.6主要材料和動力來源 8154442.7影響鎂鉻磚性能的主要因素 879892.7.1鉻礦的選擇 865312.7.2添加劑對Mg-Cr磚的性能的影響 964592.7.3R2O3在方鎂石，尖晶石和硅酸鹽相中的溶解 920102.7.4CaO/SiO2比對鎂質耐火材料相組合的影響 1014302.8總平面布置方案 11140253工藝流程 12200733.1破粉碎 12180633.2篩分 1279293.3物料的貯存 1364893.4配料 1432843.5混練 145803.6成型 1428803.7干燥 16270333.8燒成 177883.9成品 18306523.10除塵 18313383.11含鉻廢水的處理 1993713.12噪聲的防治 19211944工藝參數(shù)及平衡計算 21142494.1工藝參數(shù) 2165864.2物料平衡計算 22257704.2.1物料平衡計算的目的 2217614.2.2物料平衡計算 22214635機械設備選型 29235735.1主機平衡計算 2961795.1.1破粉碎工序 29161475.1.2混合設備 32278165.1.3成型工序 3386215.2輔助設備 3467915.2.1給料，計量設備 34134875.2.2篩分設備 34129925.2.3運輸，提升設備 347325.2.4起重搬運設備 35255495.2.5除鐵設備 35318985.3隧道干燥器選型 35125455.4隧道窯選型計算 37169786車間工藝布置 39168936.1破碎車間的布置 39109006.2粉碎車間的布置 40293706.2.1粉碎設備的布置 40108676.2.2磨細設備的布置 41207306.2.3斗式提升機和篩分設備的布置 41147816.2.4配料倉的布置 42230676.2.5混合設備的布置 42230356.3成型車間的布置 4293756.4干燥燒成車間的布置 42241526.4.1干燥工序的布置 42150856.4.2燒成工序的布置 43173806.5成品倉庫的布置 44227986.6原料倉庫的布置 4494227技術經(jīng)濟 463456結論 4926249參考文獻 5032069致謝 51PAGEPAGE441緒論鎂鉻磚是以方鎂石和鎂鉻尖晶石為主晶相的堿性耐火制品。可在氧化氣氛中1600～1800℃燒成，也可用水玻璃或鎂鹽溶液等化學結合劑制成不燒磚。鎂鉻磚和鉻鎂磚的差異在于配料中鉻鐵礦加入量不同而引起礦物相的不同。鎂砂和鉻鐵礦的配比劃分，無統(tǒng)一規(guī)定。西歐國家以MgO含量55％～80％為鎂鉻磚，MgO含量35％～55％為鉻鎂磚。俄羅斯則以制品中Cr2O3≥8％小于20％的為鎂鉻磚；Cr2O3>20％的為鉻鎂磚。1.1鎂鉻磚的發(fā)展歷史19世紀后期至20世紀初，平爐廣泛采用鎂磚和鉻磚砌筑。鎂磚對溫度變化敏感，高溫下體積收縮大；鉻磚荷重軟化溫度低，對溫度變化也敏感，影響了這兩種制品的進一步發(fā)展。20世紀30年代中期出現(xiàn)了鎂砂鉻鐵礦燒結產(chǎn)品。英國切斯特斯(J.H.Chesters)、里斯(Rees)、萊納姆(Lynam)等人就鎂砂一鉻鐵礦性能和最佳配方進行了大量研究，認為鎂鉻混合物產(chǎn)品比單純的鎂質或鉻質制品有更高的斷裂溫度，不出現(xiàn)燒成收縮，具有較高的荷重軟化溫度和抗張強度。化學性質呈堿性，可抵抗堿性平爐渣的侵蝕。在不燒鎂磚的基礎上，1925年在英國出現(xiàn)了硅酸鈉結合的鎂鉻磚。1934～1937年出現(xiàn)了用硫酸氫鈉作結合劑的鎂鉻磚。1935年不燒鎂鉻磚和燒成鎂鉻磚的生產(chǎn)開始穩(wěn)步發(fā)展，取代硅磚，用于平爐后墻、端墻、爐頂直至出現(xiàn)全堿性平爐。鎂鉻磚的缺點是燒成過程中的異常膨脹，它使制品變脆，使用過程中工作面出現(xiàn)爆脹、剝片等現(xiàn)象。為克服這些缺點，從1935年起，就爆脹、溫度急變引起的崩裂和熔劑遷移現(xiàn)象進行了大量的研究工作。早期生產(chǎn)的鎂鉻磚，組成側重于鉻一鎂，燒成過程中產(chǎn)生很大的膨脹，使制品氣孔率增大，機械強度降低。里格比(RigDy)等人經(jīng)過研究認為鉻礦在還原氣氛中加熱不膨脹，已氧化的鉻礦還原時卻產(chǎn)生很大的膨脹。鎂鉻磚在燒成過程的早期，鉻礦中的低價鐵被氧化，后期又被還原，引起制品膨脹。含氧化鐵高的鉻礦尤甚。另外，鉻礦的表面積越大，氧化趨勢亦越大。1930年至1950年間堿性耐火材料在間歇窯內燒成，升溫速度很慢，最高燒成溫度為1400℃左右。慢速燒成助長了導致燒成異常膨脹的氧化還原反應的循環(huán)，止火溫度低，使避免膨脹的物理變化無法進行。為了降低燒成膨脹，提高制品的抗熱震性，鉻鐵礦被限以顆粒形式加入，同時高鐵鉻鐵礦的使用也受到限制。直至1950年逐步改用隧道窯燒成，燒成時間縮短，才消除了異常膨脹現(xiàn)象。化學結合鎂鉻磚的生產(chǎn)關鍵是結合劑的選擇。最早的有關文獻出現(xiàn)于1905年。將鎂砂、鉻鐵礦和Cr2O3等堿性物質與硅酸鈉或氧化鈣混合，可以制得一種有價值的耐火爐襯。此后，化學結合磚的發(fā)展中心移到美國。直至1941年，又出現(xiàn)了許多不同結合劑的化學結合磚專利。結合劑有硫酸鹽、硅酸鈉、亞硫酸鹽紙漿廢液和外加少量粘土。1949年米勒(Miller)提出，先加百分之幾的水成型，隨后以Cl2、SO2或SO3處理，在磚內形成結合劑。1952年霍耶爾(Heuer)用CO2按同法處理，取得專利。1954年和1962年凱撒鋁和化學產(chǎn)品公司和霍耶爾提到采用可溶性鉻酸鹽和在磚料中加入少量鐵粉?；瘜W結合磚發(fā)展的另一個重要標志是1941年出現(xiàn)了堿性磚在鋼盒內“共成型”的專利。這種制品在加熱時鋼板氧化，氧化鐵與方鎂石形成鐵酸鎂，使方鎂石跨越原磚表面交錯生長，從而得到一個近于整體的結構。與燒成磚一樣，化學結合磚在使用過程中出現(xiàn)剝片。為防止剝片，1957年曾在磚與磚之間夾入易氧化的鋼板。鋼板平放于磚中，與工作面垂直，大大提高了使用壽命?；瘜W結合磚的另一缺點是中溫強度(700～1200℃)較低?；瘜W結合堿性磚的發(fā)展成果美國較多。美國的堿性磚大部分是不燒制品，而歐洲和蘇聯(lián)則生產(chǎn)燒成制品。從1950年起，歐洲逐漸引用了美國化學結合制品的經(jīng)驗。直到直接結合鎂鉻磚的出現(xiàn)，化學結合磚才減少或停止生產(chǎn)。1960年以前，鎂鉻磚的燒成溫度較低，大都低于1500℃。在煉鋼爐上使用（1600℃）時，離工作面50～75mm處的溫度比制品的燒結溫度高。因此，制品的燒成與否，情況相同。所以當時燒成制品與不燒制品的使用效果無大差別?！爸苯咏Y合”由英國拉明(Laming)首先提出。由于氧化鐵引起的膨脹趨勢大大減少，在燒成溫度下溶于液相的尖晶石，冷卻時析出，形成直接結合。所以直接結合堿性磚在1961年末出現(xiàn)于市場。在煉鋼爐承受應力和爐渣侵蝕嚴重的部位直接結合磚完全取代了化學結合磚和硅酸鹽結合磚。中國于1953年試制成功抗熱震性鎂鉻磚，并用于平爐爐頂。由于鎂鋁磚在平爐頂使用效果良好，且國內資源豐富，故平爐頂用鎂鉻磚未得到進一步發(fā)展。20世紀50～60年代，中國由于缺少鉻鐵礦，硅酸鹽結合鎂鉻磚僅供有色冶煉爐使用。70年代末隨著鉻礦資源的開發(fā)，新疆鉻鐵礦投入開采，鎂鉻磚亦開始使用于水泥回轉窯和玻璃熔窯蓄熱室。70年代末，隨著冶金、建材、輕工等各領域新工藝、新技術的采用，對堿性耐火材料不斷提出新要求。隨著高純原料、高溫手段不斷引入，開始研究致密堿性耐火材料。80年代起直接結合鎂鉻磚、再結合鎂鉻磚、半再結合鎂鉻磚、預反應鎂鉻磚等直接結合制品逐步投入市場。70年代開始研制熔鑄鎂鉻磚，并取得成功。1.2研究鎂鉻磚的目的與意義在冶金，硅酸鹽，化工，動力，石油，機械制造等工業(yè)中，耐火材料得到廣泛應用。耐火材料是高溫技術不可缺少的基礎材料。所有涉及高溫化學反應的工業(yè)生產(chǎn)過程，都必須有既耐火(高溫)，又耐侵蝕(化學反應)，而且在許多情況下還能抵抗應力或者溫度急劇變化的耐火材料作為容器的內村和部件。冶金工業(yè)消耗的耐火材料約占耐火材料總量的50～60%。隨著冶金工業(yè)和其他工業(yè)的發(fā)展，迫切要求提高耐火材料的質量，產(chǎn)量，增加新品種。近幾十年來，高溫技術迅速發(fā)展，由于熔煉難熔金屬和特種合金和超純金屬的需要，發(fā)展了特種耐火材料，耐火材料的應用領域不斷擴大，占有重要地位。目前，我國每年消耗耐火材料約800萬噸。鎂鉻質耐火材料是以氧化鎂(MgO)和三氧化二鉻(Cr2O3)為主要成分，以方鎂石和尖晶石為主要礦物組分的耐火材料制品。鎂鉻耐火磚的耐火度高，高溫強度大，抗堿性渣侵蝕性強，熱穩(wěn)定性優(yōu)良，對酸性渣也有一定的適應性。但是今后鎂鉻材料產(chǎn)量將會下降，因為在高溫條件下制備和使用時，它會產(chǎn)生有害的六價鉻的化合物造成環(huán)境污染。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所指出的，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（特別是銅冶煉工業(yè)）用耐火材料除了MgO-Cr2O3系耐火材料之外，目前，尚無更始和的取代材料。因此，MgO-Cr2O3耐火材料仍然是耐火材料工業(yè)中一種重要的材料。1.3鎂鉻磚的應用鎂鉻磚主要用于冶金工業(yè)，如構筑平爐爐頂、電爐爐頂、爐外精煉爐以及各種有色金屬冶煉爐。超高功率電爐爐壁的高溫部位采用熔鑄鎂鉻磚，爐外精煉爐高侵蝕區(qū)采用合成料制成的鎂鉻磚，有色金屬閃速熔煉爐高侵蝕區(qū)采用熔鑄鎂鉻磚、合成料制成的鎂鉻磚?；镜匿撹F爐用的是耐火等級相當高的鎂鉻耐火材料，此外，鎂鉻磚還用在水泥回轉窯燒成帶和玻璃窯的蓄熱室等部位。含鉻耐火材料會使鋼被金屬鉻污染和使玻璃著色，所以鎂鉻磚不可用作電弧爐的出鋼口或感應爐爐鎂襯，也不能砌筑玻璃池窯窯頂。2工藝設計概述本章節(jié)主要介紹工藝設計的理論基礎，設計任務，設計原則，原料的選擇，主要原料及動力來源，總平面布置的要求等。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，混練，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，采用燒結鎂砂和鉻礦作為原料生產(chǎn)的Mg-Cr磚，其組成屬于MgO-Cr2O3-Al2O3-Fe2O3-CaO-SiO2系統(tǒng)，它的技術性能取決于該系統(tǒng)中各組分的特性和比例，而它的組成和結構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。鎂質耐火材料的CaO/SiO2也是決定鎂質耐火材料礦物組成和高溫性能的關鍵因素。2.2設計任務設計題目：年產(chǎn)8萬噸鎂鉻磚耐火材料廠工藝設計規(guī)模及產(chǎn)品方案：（1）產(chǎn)量：8萬噸（2）產(chǎn)品方案：平頂爐用鎂鉻磚（3）建廠地區(qū)：河南省新密市東郊（4）配比：鎂鉻原料的粒度級配：粗：中：細=30：55：152.3設計原則（1）根據(jù)計劃任務書規(guī)定的產(chǎn)品品種，產(chǎn)量和質量進行設計；（2）選擇技術先進，經(jīng)濟合理的工藝流程和設備；（3）合理考慮機械化，自動化裝備水平；（4）全面解決工廠生產(chǎn)，廠外運輸和各種物料貯備的關系；（5）注意考慮工廠建成后生產(chǎn)的挖潛可能性和留有工廠的發(fā)展余地；（6）方便施工，安裝，便于生產(chǎn)，維修；（7）注意保護環(huán)境，減少污染。2.4廠址選擇2.4.1廠區(qū)地址本設計將此耐火材料廠建于新密市東郊。2.4.2廠區(qū)條件（1）氣象新密市地處中國中部地區(qū)，北瀕黃河，西依嵩山，東、南接黃淮平原。其山地丘陵面積占57％，平原面積占43％。氣候溫和，年平均氣溫14℃，七月平均氣溫27.5℃；一月平均氣溫－0.3℃，年降水量636毫米、無霜期225天。沒有臺風襲擊。（2）工程地質產(chǎn)區(qū)范圍內地質條件為粘土質和石灰質，地基為5kg/cm3,地下水豐富，水質多鈣質。地震烈度5度，適合建筑廠區(qū)。廠區(qū)地勢北高南低，方便工廠豎向布置并減少了平整場地的土石方量且有利于排水。（3）交通運輸條件新密區(qū)位優(yōu)越，環(huán)境優(yōu)良。新密地處以鄭州為中心的中原城市群隆起帶和“鄭州半小時經(jīng)濟圈”內，已納入大鄭州建設規(guī)劃，交通網(wǎng)絡四通八達，緊臨京珠高速公路和鄭州國際機場，鄭少高速橫貫東西，基礎設施完備，電力、水資源充足，綜合通信能力已跨入全國百強。（4）物產(chǎn)資源新密資源豐富，物阜品優(yōu)。礦產(chǎn)資源遍布全境，已探明礦藏有25種，煤炭、鋁釩土、石灰石、硅石等儲量大、品位高，為工業(yè)發(fā)展奠定了雄厚的物質基礎，由此逐步形成了煤炭、耐材、造紙、建材四大支柱產(chǎn)業(yè)，超化鎮(zhèn)是聞名國內外的耐火材料專業(yè)鎮(zhèn)。2.5原料的選擇鎂鉻磚的主要原料是燒結鎂砂B和鉻鐵礦，及少許外加劑。1.燒結鎂砂：主要由菱鎂礦、水鎂礦或從海水中提取的氫氧化鎂經(jīng)高溫煅燒而成?？顾芰?。菱鎂礦在700-950℃下煅燒即逸出CO2，所得的鎂砂為軟質多孔疏松物質，不能用于耐火材料；菱鎂礦經(jīng)1550-1600℃煅燒即所謂燒死的鎂砂稱燒結鎂砂。高純鎂砂是選用天然特級菱鎂礦石浮選提純經(jīng)輕燒、細磨、壓球、超高溫油豎窯煅燒而成。是制磚、不定耐火材料優(yōu)質原料。中檔鎂砂是以MgO含量為97%的輕燒氧化鎂為原料，經(jīng)壓球、高溫豎窯煅燒等工藝生產(chǎn)而成。產(chǎn)品燒結程度好，結晶致密，是生產(chǎn)中檔鎂質耐火制品的優(yōu)質原料。2.鉻鐵礦：一般含兩種成分，即鉻鐵礦顆粒和脈石礦物。脈石礦物一般為鎂硅酸鹽，通常分布在顆粒周圍，并充填于顆粒的裂縫之中。鉻鐵礦顆粒為尖晶石化合物的固溶體，通式為RO?R2O3。鉻鐵尖晶石熔點超過1800℃，鉻鐵礦中的鐵可以二價或三價兩種狀態(tài)存在，但三價鐵很少發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)eO為常見的狀態(tài)。鉻鐵礦主要產(chǎn)于南非、津巴布韋等。3.外加劑：為了改變鎂鉻磚的性質，往往在生產(chǎn)鎂鉻磚的料內加入專門的加入物，結合劑有硫酸鹽、硅酸鈉、亞硫酸鹽紙漿廢液和外加少量粘土。本設計選用的是亞硫酸鹽紙漿廢液。表2-1原料的技術指標原料名稱化學組成，%體積附著粒度密度水分mmg/cm3%MgOCr2O3SiO2Al2O3Fe2O3CaO灼減鉻鐵礦19.535.993.4025.2713.760.690.3320～300燒結鎂砂B97.580.850.090.620.730.033.370～302.6主要材料和動力來源（1）進場原料均由外地固定礦山供給；（2）進場原料，燃料質量均應符合部頒標準或國家標準并應按品種級別分別使用；（3）紙漿廢液由紙漿庫供給；（4）電力由配電廠輸送；（5）壓縮空氣，蒸汽分別由空氣站，鍋爐房供應；（6）煤氣或重油由本廠煤氣站或重油庫供應；（7）生產(chǎn)或生活用水由廠上水上系統(tǒng)供應，生活污水有廠內下水系統(tǒng)排放。2.7影響鎂鉻磚性能的主要因素2.7.1鉻礦的選擇鉻礦配入的粒度越小，Mg-Cr磚中形成的尖晶石就越多，材料的荷重軟化溫度也越高。說明在生產(chǎn)荷重軟化溫度高的Mg-Cr磚時，其鉻礦應以小粒度加入Mg-Cr磚的配料中。此外，在鎂磚中引入鉻礦主要是為了提高Mg-Cr磚的抗熱震性。但在水泥回轉窯上使用時，水泥混合料中的堿組分最先與尖晶石反應，使Mg-Cr系耐火材料受到侵蝕。這說明高荷重軟化溫度與高耐侵蝕性不能同時要求，在配料的粒度方面必須權衡考慮。因此，在生產(chǎn)Mg-Cr磚時要根據(jù)使用條件來選擇鉻礦配入的粒度。2.7.2添加劑對Mg-Cr磚的性能的影響關于添加劑對Mg-Cr磚性能的影響。人們已經(jīng)作了許多的研究工作。例如ZrO2能夠提高Mg-Cr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Mg-Cr磚的氣孔率，同時提高抗侵蝕能力。為了提高Mg-Cr磚的耐蝕性能，還可以采用添加MgO或者鉻鐵礦微粉以及Fe-Cr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Mg-Cr磚的抗剝落性能得到提高。此外，通過在基質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從而強化了基質部分。根據(jù)燒結機理，原料粒徑越小，燒結速度越大，因而材料也越容易燒結。此外由于配入了超細粉原料，使粒子之間的接觸點增多了，除了易于燒結之外，氣孔也易于密閉化，這有利于提高材料的耐蝕性能。2.7.3R2O3在方鎂石，尖晶石和硅酸鹽相中的溶解（1）硼的氧化物。目前已經(jīng)確定少量的B2O3對鎂質材料高溫強度有不利影響。生產(chǎn)海水鎂砂的實踐表明，B2O3對鎂砂性能的影響很大。例如MgO達98%的海水鎂砂，其高溫強度不如MgO為94%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(chǎn)低硼鎂砂。（2）Al2O3、Cr2O3和Fe2O3。這些B2O3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類似。它隨SiO2含量、C/S比和實驗溫度的變化而變化。并且按相同質量考慮，B2O3的危害程度約為Al2O3的10倍，Al2O3為Cr2O3的6倍，F(xiàn)e2O3的17倍。（3）方鎂石、尖晶石和硅酸鹽的相對含量同MgO-Cr2O3磚中的Al2O3、Cr2O3和Fe2O3的含量有一定的關系，其中尖晶石含量隨Fe2O3含量的減少和Al2O3含量的增加而增加。而且，F(xiàn)e2O3和Cr2O3在方鎂石中的含量比在尖晶石中多，相反，Al2O3在尖晶石中的含量比在方鎂石中高。因此，可以根據(jù)使用要求來調整Al2O3/Cr2O3比例，使MgO-Cr2O3磚性能達到最佳化。因為Al2O3/Cr2O3比例可以用來控制磚中的顯微結構，進一步研究發(fā)現(xiàn)，MgO-Cr2O3磚中Al2O3/Cr2O3比高時，易于得到較細的方鎂石和較少的晶內尖晶石以及大量的晶間尖晶石；降低Al2O3/Cr2O3比時則可以逐漸改變顯微結構，使方鎂石晶體尺寸增大，而且此時晶內的沉析尖晶石增加而晶間尖晶石卻減少了。另外，MgO-Cr2O3磚中Cr2O3/MgO比和Al2O3/MgO比也會對制品的性能產(chǎn)生重要的影響。但是Cr2O3/MgO比值和Al2O3/MgO比值所起的作用不同。Cr2O3對MgO-Cr2O3磚的抗渣性和抗蠕變性起關鍵作用；而Al2O3對提高它們的高溫抗折強度起了主要作用。因此，調整MgO-Cr2O3磚組成中的Cr2O3/MgO比達到最合適的數(shù)值是取得優(yōu)質高效MgO-Cr2O3磚的關鍵因素。2.7.4CaO/SiO2比對鎂質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。鎂質耐火材料的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（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含量低的鎂質原料，高溫下CaO在MgO中溶解所產(chǎn)生的影響更大。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。另外，SiO2（＜0.9%）和B2O3含量低的鎂砂中，C/S比值應該稍高些，以防止形成低共溶點硅酸鹽相。就抗渣性考慮，對鎂質材料來說，高的C/S比也是需要的。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。表2-2鎂質耐火材料的CaO/SiO2和相組合的關系C/S分子比00-1.01.01-1.51.51.5-2.02.0C/S質量比01.00.930.93-1.41.41.4-1.871.87相結合MgOMgOMgOMgOMgOMgOMgOM2SM2SCMSCMSC3MS2C3MS2C2SCMSC3MS2C2S固化溫度，℃18601502149014901575157518902.8總平面布置方案總體布置的原則要求：工廠區(qū)與居民區(qū)的安排（1）居民區(qū)（又稱生活區(qū)）應安排在上風向。（2）工廠區(qū)（又稱生產(chǎn)區(qū)）與居民區(qū)之間應有一定的防護距離。（3）人流的主導走向應該是先到居民區(qū)，再到工廠區(qū)。（4）廠址面積應足夠擺下居民區(qū)和工廠區(qū)這兩大組成部分。2.節(jié)約用地，節(jié)省建、構筑物及土方工程量，考慮發(fā)展余地，減少運輸周轉量、利于生產(chǎn)生活及環(huán)保。3.其他要求：（1）風向。污染源應放在下風向。除生活區(qū)外，辦公樓、化驗室等部分生產(chǎn)區(qū)的設施也應擺在上風向。（2）地形。工廠生產(chǎn)區(qū)一般多呈矩形。當?shù)匦斡懈卟顣r，短邊放在坡度大的地方而長邊放到坡度小的地方，既可減少土方工程量，又利于生產(chǎn)。（3）工程地質。廠區(qū)內工程地質若不均一時，重型設備和震動大的設備的廠房應避開耐力差或不均勻之處，另外安排。3工藝流程燒結鎂砂和鉻鐵礦破、粉碎后，按適當比例配合、混練、成型，干燥后于氧化氣氛中在1600℃以上的溫度燒成，制得燒成鎂鉻磚。化學結合鎂鉻磚所用原料和制磚工序與燒成磚相同，只是不經(jīng)高溫燒成，而是在配料中加入化學結合劑，經(jīng)混練成型、干燥后低溫處理即成。3.1破粉碎實驗和理論計算表明，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)檢選后必須進行破粉碎，以達到制備泥料的粒度要求。Mg-Cr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)破粉碎設備的結構和性能特點，使用相應的設備。在此采用顎式破碎機、圓錐破碎機、雙棍破碎機、雷蒙磨等對原料進行粉碎作業(yè)。破粉碎工藝流程通常有兩類，即開流式和閉流式。開流式的優(yōu)點是流程簡單，原料只通過破碎機一次。缺點是動力消耗大，生產(chǎn)效率低，且生產(chǎn)細粉過多，不利于提高制品的質量。閉流式的優(yōu)點是粉碎效率較高，易于達到顆粒度的要求。缺點是流程復雜，需要很多的附屬設備。通常原料的破碎采用開流式，而粉碎采用閉流式。3.2篩分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)過程中，物料的級配是關鍵，關系到產(chǎn)品質量的好壞，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振動篩，其篩分效率高達90%。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。3.3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。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，使同一料倉內的粉料粒級差值小些；（2）經(jīng)常保持料倉內粉料在三分之二容積以上；（3）增加注料口，即多口上料，以減少加料時料倉內的分層現(xiàn)象或減少料倉截面積；（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）采用小容積的壁呈曲線狀的料倉，減少料倉下部各截面的等截面積差，以減少偏析和料倉內的棚料現(xiàn)象。（6）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。3.4配料耐火材料的配料是將各種不同品種，組分和性質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構的坯體。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，常采取細粉量較多的配合。3.5混練混練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)結合良好的加工過程。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決定于許多因素：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。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，混練質量好，才能獲得質量好的坯料?；鞜捹|量好的坯料應該是：（1）各個成分均勻分布；（2）坯料的結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磚使用濕碾機混練，混練時間達20～25分鐘左右。混練時間太短，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。因此，要嚴格控制混料時間。3.6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；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顆粒實際移動速度卻是不同的，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。壓制的過程可用壓力－壓縮曲線表示，壓制是按如下三個階段進行的：（1）在壓力的作用下，坯料中的顆粒開始移動，重新配置成較緊密的堆積，當壓力增至某一數(shù)值后，進入第二階段，該過程的特點是壓縮明顯。（2）第二階段，顆粒發(fā)生脆性和彈性變形，此過程具有階段特性，坯料的壓縮呈梯式。坯料被壓縮到一定程度后，即阻礙進一步壓縮，當壓力增加到使顆粒再度發(fā)生變形的外力時，由于顆粒的變形，才引起坯料的壓縮，并伴隨有坯體致密度增加，這種壓縮及增壓的階段，變得短促而頻繁。最后，壓制進入第三階段。（3）第三階段，在極限壓力下，坯料的致密度不再提高。3.7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。干燥過程如下圖所示。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最主要的階段，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）成型后的磚坯應及時干燥；（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。3.8燒成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(chǎn)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(chǎn)過程中的最后一道工序，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(chǎn)品質量，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。所以燒成是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（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，結晶相進一步成長而達到致密化即所謂燒結。（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℃；（2）壓力制度和窯內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。3.9成品鎂鉻制品按品種、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。3.10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除塵器。含塵氣流由進風口進入除塵器內，粉塵被濾芯外表面分隔并聚集起來，凈化后的氣流由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振蕩及噴吹下來并落到下面的灰斗內。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≥0.001mm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）設備結構設計合理，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。3.11含鉻廢水的處理含鉻廢水的處理應與鉻的回收利用結合起來，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。（1）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，生成難溶的氫氧化鉻。再經(jīng)沉淀物脫水、干燥等實現(xiàn)回收再利用。（2）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，將六價鉻還原成三價鉻；陰極氫離子將六價鉻還原成三價鉻。（3）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化為不易溶解于水的鉻酸鋇沉淀。（4）離子交換法。以鉻酸根（CrO42-）形式存在的六價鉻，可用離子交換法除去。可供使用的離子交換劑有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。3.12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。本設計中的泥碾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的目的。另外，本車間采用了聲學控制方法來治理車間內部的噪聲，即在車間內的墻壁、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。廢鎂鉻磚磚燒結鎂砂BB鉻礦廢鎂鉻磚磚燒結鎂砂BB鉻礦破粉碎破粉碎篩分結合劑水篩分結合劑水細磨細磨混煉混煉配料成型配料成型廢坯干燥廢坯干燥廢磚燒成廢磚燒成成品運輸包裝成品運輸包裝圖3-1鎂鉻磚生產(chǎn)工藝流程圖4工藝參數(shù)及平衡計算物料平衡計算的目的是：計算各種原料，燃料，材料的需要量以及從原料進工廠至成品出工廠各工序所需加工處理的物料量。物料平衡計算結果作為確定工廠原料的需要量，運輸量，工藝設備選型，計算各倉庫的容量和物料平衡系數(shù)的依據(jù)。物料平衡計算的根據(jù)生產(chǎn)工藝參數(shù)和各車間工作制度。生產(chǎn)工藝參數(shù)指的是產(chǎn)品產(chǎn)量和品種，工藝流程，制品的配合比和泥料水分，燃料的種類，發(fā)熱值和消耗量等。車間工作制度包括生產(chǎn)年制度，生產(chǎn)班制度。物料平衡計算的基準是燒成車間成品的燒后重量。4.1工藝參數(shù)本設計的配比見表4-1。表4-1鎂鉻磚配料比磚種配比，%燒結鎂砂B鉻礦外加紙漿廢液普通鎂鉻磚70305表4-2鎂鉻磚粒度配比磚種粒度配比，%2.5～1.0mm1.0～0mm<0.088mm普通鎂鉻磚501535車間生產(chǎn)班制見表4-3。表4-3生產(chǎn)班制表工作名稱原料倉庫粉碎磨碎混合成型干燥燒成成品庫年工作日306306306350360350306日工作班2223332班工作時88888884.2物料平衡計算4.2.1物料平衡計算的目的計算各種原料，燃料，材料的需要量以及從原料進工廠至成品出工廠各工序所需加工處理的物料量。物料平衡計算結果作為確定工廠原料的需要量，運輸量，工藝設備選型，計算個倉庫的容量和物料平衡系數(shù)的依據(jù)。物料平衡計算的根據(jù)生產(chǎn)工藝參數(shù)和各車間工作制度。生產(chǎn)工藝參數(shù)指的是產(chǎn)品產(chǎn)量和品種，工藝流程，制品的配合比和泥料水分，燃料的種類，發(fā)熱值和消耗量等。車間工作制度包括生產(chǎn)年制度，生產(chǎn)班制度。物料平衡計算的基準是燒成車間成品的燒后重量。4.2.2物料平衡計算制磚部分物料平衡計算參數(shù)見表4-4。表4-4物料平衡計算參數(shù)，%計算參數(shù)普通鎂鉻磚名稱符號原料在倉庫中損失L1燒結鎂砂B0.5鉻礦0.5廢鎂鉻礦0.5原料水分W1W2燒結鎂砂B鉻礦原料洗滌損失L4原料干燥或風干后的水分W3原料的灼減量L2原料加工、運輸損失（包括破粉碎、配料、混合、成型工序）L32配比1-PPq1q3q4燒結鎂砂B70鉻礦30外加紙漿廢液5管磨機細粉加入量q218泥料水分W42.5泥料的循環(huán)混煉量F310結合劑的貯運損失L52干燥綜合廢品率F25燒成綜合廢品率F15干燥、燒成廢品回收率T95（1）總成品量Q=80000噸/年（2）總燒成量Q1=Q/(1－F1)（4-1）式中：F1：燒成廢品率，F(xiàn)1=5%Q1=80000/(1－0.05)=84210.5噸/年燒成廢品量f1=Q1－Q（4-2）f1=84210.5－80000=4210.5噸/年總干燥量Q2=Q1/(1－F2)（4-3）式中：F2：干燥廢品率F2=5%Q2=84210.5/(1－0.05)=88642.6噸/年干燥廢品量f2=Q2－Q1（4-4）f2=88642.6－84210.5=4432.1噸/年（4）總成型量Q3=Q2（4-5）（5）總混合量Q5=Q3/K(1－F3)（4-6）其中F3：包括成型廢坯和不合格泥料的循環(huán)混練量。F3=10%K：鎂鉻磚的配比系數(shù)K=1K=1－[P×(L2＋W3－L2×W3)＋(1－P)W1]（4-7）K=1－[0.3×(0＋0－0×0)＋0.7×0]=1Q5=88642.6/(1－0.1)=9841.8噸/年（6）總配料量Q6=Q5/(1－F3)（4-8）Q6=9841.8/(1－0.1)=88642.6噸/年其中燒結鎂砂B的配料量Q7=Q6×(1－P)（4-9）Q7=88642.6×(1－0.3)=62049.8噸/年其中鉻礦的配料量Q8=Q6×P（4-10）Q8=88642.6×0.3=26592.8噸/年其中紙漿廢液的配料量Q9=Q6×q1（4-11）式中q1紙漿廢液外加量，q1=5%Q9=88642.6×0.05=4432.1噸/年（7）總破碎量Q10=Q6/(1－L3)（4-12）式中L3：原料加工運輸損失L3=2%Q10=88642.6/(1－0.02)=90451.6噸/年其中燒結鎂砂破碎量Q11=Q7/(1－L3)（4-13）Q11=62049.8/(1－0.02)=63316.1噸/年其中鉻礦的破碎量Q12=Q8/(1－L3)（4-14）Q12=26592.8/(1－0.02)=27135.5噸/年（8）總磨碎量Q13=Q10×q2（4-15）式中q2：管磨粉機的細粉加入量；q2=18%Q13=90451.6×0.18=16281.3噸/年鉻礦干燥量Q14=Q12(1－W3)/(1－W2)（4-16）Q14=27135.5×(1－0)/(1－0)=27135.5噸/年（9）原料在倉庫總的存放量Q15=Q16＋Q17＋Q18（4-17）Q15=52090.5＋8210.5＋28563.7=88864.7噸/年其中燒結鎂砂的存放量Q16=Q11/(1＋L1)－Q17（4-18）Q16=63316.1/(1＋0.005)－8210.5=52090.5噸/年式中L1：原料在倉庫中的損失；L1=0.5%其中廢磚廢坯的存放量Q17=Tf1＋Tf2/K1（4-19）Q17=0.95×4210.5＋0.95×4432.1/1=8210.5噸/年式中T：干燥廢品回收率；T=95%K1：K1=K其中鉻礦的存放量Q18=Q14/(1－L1)（4-20）Q18=27135.5/(1－0.005)=28563.7噸/年（10）紙漿廢液的存放量Q19Q19=Q9/(1－L5)（4-21）式中紙漿廢液的貯存損失L5=2%Q19=4432.1/(1－0.02)=4522.6噸/年（11）混合泥料時需外加水分量W配料時鎂砂帶入水分量W鎂=Q7×W1（4-22）W鎂=62049.8×0=0噸/年配料時鉻礦帶入水分量W鉻=Q8×W3（4-23）W鉻=26592.8×0=0噸/年配料時紙漿廢液帶入的水分量W紙=0.5×Q9（4-24）W紙=0.5×4432.1=2216.1噸/年混合泥料中的水分總量W總W總=W4×[(Q7－W鎂)＋(Q8－W鉻)＋(Q9－W紙)]/(1－W4)式中W4：為混合泥料的水分已定W4=2.5%（4-25）W=0.025×[62049.8＋26592.8＋(4432.1－2216.1)]/(1－0.025)=2329.7噸/年混合泥料時需要外加水量W=W總－W鎂－W鉻－W紙W=2329.7－0－0－2216.1=113.6噸/年（4-26）鎂鉻磚制磚部分物料平衡見表4-5。表4-5鎂鉻磚制磚部分物料平衡表生產(chǎn)工序項目符號生產(chǎn)制度日/班/時物料量，噸年日班時原料倉庫原料倉庫總存放量其中，燒結鎂砂B鉻礦Q15Q16Q18306/2/8306/2/8306/2/888864.752090.528563.7290.4170.293.3145.285.146.718.210.65.8紙漿廢液庫紙漿廢液總存放量Q19306/2/84522.614.87.40.9破、粉碎總破粉碎量其中，燒結鎂砂B鉻礦Q10Q11Q12306/2/8306/2/8306/2/890451.663316.127135.5295.6206.988.7147.8103.544.318.512.95.5磨碎總磨碎量Q13306/2/816281.353.226.63.3配料總配料量其中，燒結鎂砂B鉻礦外加紙漿廢液量Q6Q7Q8Q9306/2/8306/2/8306/2/8306/2/888642.662049.826592.84432.1289.7202.886.914.5144.8101.443.57.318.112.75.40.9混合成型干燥燒成成品庫總混合量總成型量總干燥量總燒成量總成品量Q4Q3Q2Q1Q306/2/8350/3/8360/3/8350/3/8306/2/898491.888642.688642.684210.580000321.9253.3246.2240.6261.4160.984.482.180.2130.780.510.610.31016.3鎂鉻磚制磚泥料水分平衡見表4-6。表4-6鎂鉻磚制磚泥料水分平衡表項目符號生產(chǎn)制度日/班/時需水量，噸年日班時混合泥料中的水分總量W總306/2/82329.77.63.80.475其中：配料時燒結鎂砂B帶入的水分量W鎂306/2/80000配料時鉻礦帶入的水分量W鉻306/2/80000配料時紙漿帶入的水分量W紙306/2/8113.60.370.1850.023混合時需外加水分量W306/2/82216.17.243.620.45鎂鉻磚制磚部分物料平衡系數(shù)見表4-7。表4-7鎂鉻磚制磚部分物料平衡系數(shù)表燒結鎂砂B與鉻磚比綜合成品率70:301破、粉碎總、粉碎量燒結鎂砂B鉻礦1.130.70.3燒成總燒成量燒成廢品率1.050.05總磨碎量0.2干燥總干燥量干燥廢品率1.110.05原料倉庫存放量總存放量燒結鎂砂B鉻礦1.110.590.32配料總配料量燒結鎂砂B鉻礦紙漿廢液外加量1.110.070.30.05紙漿廢液總存放量0.06總成型量1.1配比系數(shù)（K）1總混合量1.235機械設備選型耐火廠用的設備，一般分為破粉碎，磨碎，混合，成型等主要設備及給料，篩分，泥漿攪拌，定量，稱量，起重運輸，運輸提升等輔助設備。為了保證生產(chǎn)的連續(xù)性，提高機械化程度，應盡量選用能連續(xù)生產(chǎn)操作的設備，便于組織生產(chǎn)流水線，減少工人搬運過程。在選擇設備時應該很好的保證前后設備的聯(lián)系和配合，并充分發(fā)揮設備的固有特性。5.1主機平衡計算5.1.1破粉碎工序耐火材料工業(yè)中，所用的原料大都是固體的，需要進行破碎。為了滿足耐火材料制品對不同粒度的要求，根據(jù)實際生產(chǎn)任務和各種設備的工作性能選擇設備完成破粉碎作業(yè)。（1）顎式破碎機顎式破碎機是目前工程施工中應用最為普遍的碎石機械之一，具有破碎比大、產(chǎn)品料度均勻、結構簡單、工作可靠、維修簡便、運營費用經(jīng)濟等特點因此，在耐火材料工業(yè)及其他工業(yè)部門中廣泛應用它來粗碎和中碎難碎性及中等可碎性物料。廢磚的處理也都用它來破碎。表5-1顎式破碎機設計指標設備規(guī)格加工物料種類最大加料粒度mm生產(chǎn)能力t/h排礦口mm作業(yè)率%PEF250×400硬質粘土，硅石，白云石及石灰石<2108～104080粘土熟料，高鋁熟料<21010～12/5～640/20燒結鎂砂，燒結白云石<21012～1540PEF400×600硬質粘土，硅石，白云石及石灰石<35013～154080粘土熟料，高鋁熟料<35015～2040燒結鎂砂，燒結白云石<35020～2540主機要求產(chǎn)量GN=GrK/K1K2K3η（5-1）=(90451.6×1.2)/(306×2×8×0.8)=27.8t/h式中：GN為主機需要加工量，t/h；K為生產(chǎn)不均衡系數(shù)，一般取1.2；Gr為物料平衡的物理量，t/h；K1為年工作日數(shù)，d/a；K2為日工作班數(shù)，班/d；K3為班工作時數(shù)，h/班，η為主機作業(yè)率，%。選擇設備規(guī)格：PEF400×600顎式破碎機，作業(yè)率80%，生產(chǎn)能力20～25t/h。設備臺數(shù)n=GN/G臺時=27.8/20=1.39取2臺（5-2）（2）圓錐破碎機圓錐破碎機可用來中碎和細碎各種不同硬度的物料，是一種連續(xù)作業(yè)效率較高的破碎設備。耐火材料一般硬度很高，如莫來石莫氏硬度為7~8級，剛玉、高鋁礬土莫氏硬度達到9級，抗壓強度達3.5MPa，因而用傳統(tǒng)的破碎設備破碎耐火材料難度極大，耐火材料工業(yè)大都選用短頭彈簧圓錐破碎機，因為他的破碎腔有較長的平行帶，物料在平行帶內受到不止一次的擠壓，破碎的物料粒度均勻，且多呈棱角狀，有助于提高制品的體積密度。表5-2PYD-900/PYD-1200短頭圓錐破碎機設計指標破碎原料加料粒度mm排礦口間隙mm小于3mm料生產(chǎn)能力t·h-1作業(yè)率%二級高鋁熟料三級高鋁熟料黏土熟料燒結鎂砂硅石40（50）40（50）40（50）40（50）40（50）333333.0~3.5（5.0~6.0）3.5~4.0（6.0~7.0）3.5~4.0（6.0~7.0）4.0~4.5（7.0~8.0）3.5~4.0（6.0~7.0）60~70主機要求產(chǎn)量GN=GrK/K1K2K3η=(90451.6×1.2)/(306×2×8×0.7)=31.7t/h選擇設備規(guī)格：PYD-1200短頭圓錐破碎機，生產(chǎn)能力7.0～8.0t/h。設備臺數(shù)n=GN/G臺時=31.7/7.5=4.23取5臺（3）管磨機在生產(chǎn)耐火制品時，為了獲得致密的磚坯和改善磚坯的燒結性能，磚料中應加適當比例的粉料。對粉料的粒度要求，一般小于0.088mm的粒度應占90%以上。表5-3Ф1200×4500/Ф1500×5700mm管磨機設計指標設備規(guī)格加工物料種類最大加料粒度mm生產(chǎn)能力t/h排礦粒度mm作業(yè)率%Ф1200×4500mm燒結鎂砂<101.0～1.2<0.08875Ф1500×5700mm燒結鎂砂<32.5～3.0<0.088主機要求產(chǎn)量GN=GrK/K1K2K3η=(16281.3×1.2)/(306×2×8×0.75)=5.32t/h選擇設備規(guī)格：Ф1500×5700mm管磨機，生產(chǎn)能力2.5～3.0t/h。設備臺數(shù)n=GN/G臺時=5.32/2.8=1.9取2臺5.1.2混合設備混合的目的是將不同粒度按一定比例配好的物料及其結合劑等混拌均勻，為耐火材料制品提供顆粒密實且具有一定可塑習性的泥料。耐火材料工業(yè)通常采用間歇混合作用的濕碾機進行混合。為了避免泥料的混雜，不同性質的物料一般不使用同一臺濕碾機。表5-4濕碾機設計指標磚種名稱磚料名稱碾容量，Kg混合周期min混合能力，t/h作業(yè)率%Ф1600×450Ф1600×400Ф1600×450Ф1600×400鎂鉻磚鎂鉻磚泥料800700124.53.570～75主機要求產(chǎn)量GN=GrK/K1K2K3η=(98491.8×1.2)/(306×2×8×0.75)=32.2t/h選擇設備規(guī)格：Ф1600×450mm濕碾機，生產(chǎn)能力4.5t/h。設備臺數(shù)n=GN/G臺時=32.2/4.5=7.16取8臺5.1.3成型工序成型設備應能滿足磚坯組織致密和均勻，外形光潔整齊，無夾層及裂紋等，磚坯質量優(yōu)劣，出于顆粒配合及泥料的塑性等因素有關外，還取決于成型壓力和制磚工藝等因素。表5-5鎂鉻磚成型設計指標磚型單重范圍，Kg生產(chǎn)能力，t/h標普型5～67～80.9～1.01.0～1.1異型11～121.2～1.3鎂鉻爐頂磚13～180.9～1.1主機要求產(chǎn)量GN=GrK/K1K2K3η=(88642.6×1.2)/(350×3×8×0.75)=16.9t/h選擇設備規(guī)格：300t摩擦壓磚機，生產(chǎn)能力1.02t/h，作業(yè)率75%。設備臺數(shù)n=GN/G臺時=16.9/1.02=16.6取17臺表5-6主機平衡表工序名稱設備及規(guī)格主機作業(yè)率%生產(chǎn)能力（噸/時）設備臺數(shù)（臺）要求主機產(chǎn)量主機臺時產(chǎn)量要求主機臺數(shù)設計的臺數(shù)破碎PEF400×600顎式破碎機8027.8201.392粉碎PYD-1200短頭圓錐破碎機7031.77.54.235磨碎Ф1500×5700mm管磨機755.322.81.92混合Ф1600×450mm濕碾機7532.24.57.168成型300t摩擦壓磚機7516.91.0216.6175.2輔助設備生產(chǎn)過程中與主機前后銜接的設備成為輔助設備。輔助設備選型的一個基本原則是要保證主機運行正常，因此除了選擇適當?shù)男问酵猓诖_定具體的臺數(shù)時，一般應考慮輔助設備對主機具備一定的儲備能力，及輔助設備的小時生產(chǎn)能力應大于主機最大生產(chǎn)能力的120%.輔助設備選型方法與主機大體相同，需要選擇設備型號和規(guī)格