年产25000吨镁砖生产车间设计说明书

年产25000吨镁砖生产车间设计说明书本科生毕业设计第I页年产25000吨镁砖生产车间设计摘要我国是菱镁矿资源储量丰富的国家〜矿石质地优良〜闻名于世。广阔的海岸线和盐湖还有提取氧化镁的美好前景〜故为发展镁质耐火材料提供了得天独厚的条件。镁质耐火材料是以MgO为主成分和以方镁石为主晶相的耐火材料。目前〜镁质耐火材料的主要品种有普通镁砖、直接结合镁砖、镁钙砖、镁硅砖、镁铝砖、镁铬砖以及镁碳砖。另外〜还有其他不经烧结的不烧镁质制品和不定形镁质耐火材料。普通镁砖是以烧结镁石为原,左右〜以硅酸盐结合的镁质耐火制品。直接结合镁砖是料〜经烧结制成的〜含MgO91以高纯烧结镁砂为原料〜经烧结制成〜含MgO95%以上〜是方镁石晶间直接结合的镁质耐火制品。本次设计是10000吨普通镁砖MZ—91和15000吨直接结合镁砖MZ—95的生产车间设计。设计叙述了镁砖的使用条件及其生产工艺理论基础〜辅助原料的要求、加工处理方法、产品的生产工艺流程、物料平衡计算结果、生产设备的选型、烧成设备的选型计算以及生产技术检查系统的说明和设计主要特点。关键词:耐火材料,镁砖,生产工艺,车间设计,本科生毕业设计第II页TheDesignOfWorkshopforProducing25000TonsMagnesiaBrickPerYearAbstractOurcountryisfamousintheworldforabundantresourcesofhigh-qualitymagnesite.Thebroadcoastlineandsaltlakeinourcountryprovidethebrightprospecttoextractmagnesiatoo.Nature-endowedconditionsareofferedforthedevelopmentofmagnesiabasedrefractoriesinourcountry.MagnesiabasedrefractoriesconsistofMgOastheprimarychemicalconstituentwiththeprimaryphasesofpericlase.Atpresent,mainproductsofmagnesiabasedrefractoriesincludenormalmagnesiabrick,direct-bondingmagnesiabrick,magnesia-calciabrick,magnesia-silicabrick,magnesia-aluminabrick,magnesia-chromebrickandmagnesia-carbonbrick.Inaddition,thereareothertypeofmagnesiabasedrefractorieswhicharefreeoffiringandvariousunshapedproducts.Normalmagnesiabrickismadefromsinteredmagnesiaandthenfiredathightemperatures,whichcontainsabout91%MgOwiththesilicateasthebondingphases.Directbondingmagnesiabrickcontainsmorethan95%MgO,inwhichthegrainsisbondedtogetherwitheachotherbyhightemperaturesintering.ThisworkdesignsaplantforproducingMZ-91normalmagnesiabrickof10000tonsperyearanddirectbondingMZ-95magnesiabrickof15000tonsperyear.Theapplicationconditionsandprocessingfundamentalsformagnesiabrickarereviewed.Requirementsforrawmaterials,processingtechnique,processflow,balancecalculationofraw-materialssupply,selectionoffiringequipmentsandrelatedcalculationandtheprocessinginspectionsystemintheproductionsequenceareclarified.Characteristicofthisworkshopdesigniselucidated.Keywords:Refractory;Magnesiabrick;Processing,Workshopdesign;本科生毕业设计第III页目录摘要 ?Abstract 1绪论 11.1镁砖的发展历史 11.2镁砖的应用 22工艺部分 32.1工艺的理论基础 3原料 破粉碎 5筛分 5物料的贮存 5配料 6混练 6成型 6干燥 6烧成 成品仓 82.2工艺流程 82.2.1工艺流程简述 82.2.2工艺流程论证 92.3工艺参数 92.4物料平衡计算 102.5生产设备 122.6仓库设施 142.7烧成设备 142.8成品仓库 3生产技术检查系统说明 163.1生产技术检查系统的说明 163.2检查内容 163.3检查方法 16本科生毕业设计第IV页3.4检查制度 17184车间安装，检修与维护措施 5生产车间除尘及安全措施 19 6本技术的主要特点 20致谢 21参考文献 22附录 23一.物料平衡计算部分 23二.原料仓库的选择计27三.破粉碎设备的选择计28成型设备选择计29干燥工段的计29烧成工段的计31成品仓库的计本科生毕业设计第1页1绪论镁砖的发展历史自金属冶炼时代起，镁质耐火材料就已经存在了，在整个过程中，巨大的变化贯穿始终。为满足炼钢过程中的高要求，镁质耐火材料发生了革命性的改变。国内外都不断的在镁质耐火材料方面改进自己的技术，以扩大市场销售。目前，耐火材料工业生产各种成分的镁质耐火材料，以有镁铬质、镁质、镁橄榄石质等许多制品。随着冶炼新技术的采用和冶炼过程的强化，对镁质耐火材料提出了越来越高的要求。当前耐火材料发展的趋势是采用高纯度原料或合成原料，采用高压成型和高温烧成的手段，生产优质制品。日本开发了一种使用MgO含量大于97%,CrO为0.1%—0.5%，233Ca0为0.8%—2.0%，SiO为0.1%—0.4%，体积密度大于3.43g/cm的高密度镁砂，结2晶组织中MgO占90%以上，该镁砖在高温下使用，性能稳定，寿命长，价格适宜，耐蚀性优异。济南大学在镁质耐火材料的研究方面也有很大的成果，为了替代镁铬砖中的铬组分，利用氧化铁能在氧化镁中固溶的特点进行了高铁含量镁砖的制备研究，研究发0现:当高铁镁砖中的氧化铁含量为9%，烧成温度低于1580C时，这种高铁含量的镁质3-6-1材料的体积密度较高，为3.05g/cm，热膨胀系数适中，为6.581X10?，荷重软化温度较高，为1620?，对水泥物料，表现出良好的抗侵蚀和抗渗透性。刘永杰在他的研究中以氧化镁为主要原料，添加一定数量的氧化铁，氧化铁的含量最好控制在9%，同时严格控制烧成温度在1580?，以防制品变形，适量增大粗颗粒的百分比，可提高制品的热震稳定性，适当降低细粉的细度，对制品的烧结性能的提高有好处。所制得的高铁镁砖，在常温下耐压强度高，气孔率低，抗侵蚀能力较强。将死烧镁砂破碎、成型、烧成而制成砖已有一百年的历史。由于它在很高的温度下对金属与渣的抗蚀力强，因而主要在冶金工业使用。从三十年代初起，带钢壳与不带钢壳的不烧化学结合镁砖的使用就在增加，它在全部制品中一直占有相当的比重。随着氧气顶吹转炉(LD)或碱性氧气顶吹转炉(BOF)方法的出现，在转炉炉衬上大量使用沥青结合的镁砂砌块，特别是在美国。一百多年来，氧化镁制品生产的原料主要是使用奥地利发现的铁菱镁矿，它是MgCO与FeCO的固溶体，经过煅烧产生结晶的氧化镁(方镁石)和细分散在其中的33剩余氧化铁。在充分煅烧的情况下，这种材料在空气中比较不易水化，并且易于烧结。本科生毕业设计第2页后者使制砖以及建筑整体捣结炉缸都更为容易。由于海水或所谓的“合成”镁砂的发展，加速了镁质材料的发展。海水镁砂最早的吨量级生产是由美国加利福尼亚化学公司于1931年开始的，当时是用太阳蒸发提取盐后的剩余卤水来制取的。大约同一时期，海洋化学公司使用合成氧化镁作为药物。作为耐火材料工业的第一个工厂是1938年由Steetley公司与美国人Chesney合作建立的，Chesney指出可从海水与白云石中提取具有竞争价格的氧化镁。因为这种产品是细分散的氧化镁，其组成可随着进一步的提纯或加入物而变动，为这种已经通用而又比较稀有的材料开辟了广阔的市场前景。现在，建立了许多以海水或井盐为原料的生产厂。Stocksbridge的联合钢铁公司中心研究部门最早对海水镁砂与奥地利菱镁矿做成的镁砖性质加以对比，样品为25.4毫米直径的圆柱体。实验的结果表明天然原料与人造原料之间的差别不大，Chesney立即提出申请并获得涉及这个新方法的专利。之后不久，Steetley公司决定在Hartlepool建立一个试验工厂。开始有很多困难，特别是有约6%的高钙含量，但这些已经克服，现在这个方法能够提供为范围广阔的高级产品所用的原料。许多工厂已经建立起来，其中主要的是在英国、美国、日本以及意大利的撒丁。1.2镁砖的应用镁质耐火材料的应用技术，不仅包括窑炉设计、耐火内衬的施工、补修、拆炉，而且还包括对使用情况的了解研究、炉内调查、监视、损毁机理的研究、损毁速度以及掌握损毁速度的规律等一系列内容。以氧化镁为主体的碱性耐火材料，是钢铁冶炼用耐火材料的主流，他不但降低了钢铁冶炼中的耐火材料消耗，大大提高了转炉钢包等的使用寿命，而且还对钢铁质量的提高起到了良好的作用。在建材行业，以氧化镁为主要化学组成的碱性制品，也显示出了优良的性能。普通镁砖能经受钢液、溶渣的高温热负荷、流体的流动冲击和钢液与强碱性渣的化学侵蚀。因此凡遭受上述作用的冶炼炉的内衬，如平炉、转炉、电炉、混铁炉、有色金属冶炼炉、均热炉和加热炉的炉床，以及水泥窑和玻璃窑蓄热室等处都可使用此种耐火制品。但因其耐热震性较差，故不宜使用于温度急剧变化之处。另外，由于其热膨胀性较大和荷重软化温度较低，用于高温窑炉炉顶时必须用吊挂方式。直接结合镁砖具有较高的高温强度和优良的抗蚀性，用于遭受高温、重荷和渣蚀严重之处，使用效果一般都优于上述普通镁质耐火制品。本科生毕业设计第3页2工艺部分工艺的理论基础镁质耐火制品的一般生产过程是以较纯净的菱镁矿或由海水、盐湖水等提取的氧化镁为原料，经高温煅烧制成烧结镁石（硬烧镁石、死烧镁石），或经电熔制成电熔镁石等熟料，然后将熟料破碎、粉碎，依制品品种经相应配料，再依次经坯料制备、成形、干燥和烧成等工艺过程成为制品。普通镁砖是以烧结镁石为原料，经1500,1600?烧结而制成，含MgO91,左右，是以硅酸盐结合的镁质耐火制品。为防止生成FeO-MgO固溶体，使氧化铁生成MF，既能促进制品烧结，又不显著降低耐火材料性能，故一般采用弱氧化气氛烧成。直接结合镁砖以高纯烧结镁石为原料，经烧结制成，含MgO95%以上，是方镁石晶粒间直接结合的镁质耐火材料。粉碎与分级在早期的镁砖制造中，一般是在轮碾机中湿磨，而现在一般先进行干磨，之后筛分并控制物料按固定的颗粒级（三个级或更多级）进行混合，以达到高的体积密度或良好的抗热震性。加入物对许多类型的烧块来说，只加水就可以制得满意的砖。但为了增加生坯强度，常常加入少量的亚硫酸纸浆废液。困料一个时期认为，烧块或镁砖物料在与水混合后困料是镁砖制造的关键之一。现在认为，对于煅烧良好，游离氧化钙或其它氢氧化物含量低的镁砂在粉碎加水（约5%）后成型就很满意。但是，对含有部分欠烧材料或含有相当多的游离氧化钙的镁砂，则必须采用某种形式的困料。处理方法是:将湿的烧块或砖的配料在常温或热的地面上放置，或者在密闭罐中通入加压蒸汽。在实际操作中必须注意避免过度水化。4.成型2无论是用液压、机压或捣打式成型所使用的压力，都需要704~1408公斤/厘米物体受到的压力，用这种方法成型的砖比低压力成型的砖密度高;同时，在较高压力下压制的砖，其烧成收缩也稍低。本科生毕业设计第4页5.干燥科学家研究指出，煅烧的白云石或氢氧化镁的存在(镁砂中)，对于干燥过程中的膨胀有着非常明显的影响。科学家Schreiner用放射的扫描技术表明水化开始于砖的反应中心，并沿着方镁石晶体与结合剂的界面发展。他指出:如果有2%的水反应形成氢氧化镁，砖就有开裂的可能，水化问题不只影响制砖，在均热炉炉膛使用的质量优良的镁砖，由于用湿的胶泥砌筑，并且缓慢烘炉时，也会遭到破坏。所以，干燥时采用温度恒定，操作方便的干燥器。6.烧成镁砖大多在隧道窑中烧成，它不仅可以精确控温，而且烧成温度也高。这种窑一般是烧气或烧油的，其烧成周期为3,5天,最高温度为1550,1750?。而普通镁砖烧成的温度区间，也在这个范围之内。原料1(原料的技术指标表2.1原料的技术指标化学组成%颗粒组成品种B.D?(mm)MgO?SiO?CaO?IgL?23(g/?)MS-91914.51.60.33.180-120MS-95952.21.60.33.250-302(普通镁砖的原料要求:我国制造镁砖的主要原料是烧结镁石。对其要求主要为化学组成和烧结程度。烧结镁石的化学组成应为MgO,87%,CaO,3.5%,Si0,5.0%。同时要求烧结良好。23烧结程度一般是以密度衡量，要求其值大于2.53g/cm。镁石的外观是棕黄或茶褐色，结晶致密，灼烧,0.3%，没有瘤状物，黑块越少越好。颗粒组成确定的原则应符合最紧密堆积原理和有利于烧结。以某厂为例，临界颗粒3、2.5、2mm，颗粒组成：2.5~lmm60~65%（其中2.5~2mm的占25~35%，2~1mm的占30~35%），，0.088mm的占35~40%或占30~35%。增大临界颗粒尺寸或增加大颗粒的百分含量，可以提高热震稳定性，但烧结性能要变差。增加细粉含量或改变下限由0.088mm降到0.066mm，或同时降低颗粒上限，则有利于荷重软化温度和烧结性本科生毕业设计第5页能的提高，但热震稳定性可能降低。3（颗粒组成颗粒组成确定的原则应符合最紧密堆积原理和有利于烧结。本设计的颗粒组成为二级配料:2.5,0mm，＜0.088mm。增大临界颗粒尺寸或增加大颗粒百分含量，可以提高热震稳定性，但烧结性能要变差。增加细粉含量或改变下限，或同时降低颗粒上限。则有利于荷重软化温度和烧结性能的提高，但热震稳定性可能降低。破粉碎破粉碎是耐火材料工业中必不可少的工序，对制品的性质有直接影响。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。镁砖的生产过程中，将原料从200mm左右的大块物料破粉碎到3~0.088mm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、对原料进行粉碎作业。筛分原料破粉碎后粗细颗粒混在一起。为了获得符合规定尺寸的颗粒组分，需要进行筛分。筛分过程中，通常将通过筛孔的粉料称为筛下料，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%。物料的贮存物料储存是耐火材料生产中不可缺少的一环，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。此过程出现的主要问题是颗粒偏析。目前，生产中解决贮料仓颗粒偏析的方法主要有以下几种:回转进料法:采用回转机构，增多进料点;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;细高法:缩短料面斜坡的长度，在相同的容积下，采用细而高的料仓;分隔法:将料仓分隔。本科生毕业设计第6页2.1.5配料配料的化学组成必须满足制品的要求，一般采用重量配料法，坯料的颗粒组成对坯体的致密度有很大的影响。只有符合紧密堆积的颗粒组成，才可能获得致密的坯体。本设计采取“两头大，中间小”的粒度配比，即:泥料中，粗、细颗粒多，中间颗粒少。在实际生产中，只控制粗颗粒筛分和细颗粒筛分两部分的数量。2.1.6混练耐火材料的混练是混合的一种方式，伴随有一定程度的挤压，捏和，排气过程在内。对流混合，颗因物料的组分、粒度、结合剂的不同，混练的过程也不同。混合机理:1.粒成团的移动;2.扩散混合，颗粒分散到新出现的粉料面上;3.剪切混合，在物料中形成若干滑移面。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1—2分钟后，再加细粉。镁砖用湿碾机混练，混练时间达20—25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。2.1.7成型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粘度随温度而变化，引起工作机构的不稳定，因此在本设计中采用摩擦压砖机。影响压制的因素很多，有气相，水分，加压次数，压制时间及压力的影响，，在成型过程中要注意以下问题: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。2.1.8干燥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15—45分钟左右。干燥过程可分为三个阶段:等速干燥阶段;降速干燥阶段和干燥速度逐渐接近于零的阶段。镁砖坯的干燥过程主要是水分的蒸发及部分MgO水化的过程，且随干燥温度本科生毕业设计第7页的升高而加快。为控制MgO在干燥过程中的水化程度，应注意以下几点: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。2.1.9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，制品在烧成过程中发生一系列物理化学变化，随着这些变化的进行，气孔率降低，体积密度增大，使坯体变成具有一定尺寸，形状和结构强度的制品。另外，通过烧成过程中的一系列物理化学变化，形成稳定的组织结构和矿物相，具有适用于不同条件下对制品所要求的各种性质。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。所以烧成是镁砖生产中特别重要的工序。1(装窑装窑的基本要求是砖垛稳固，火道布置合理以减少烟气运动阻力，并使气流按各部位装砖量分布，达到均匀加热。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0.9—1.0米以下，且应采取平装。2(烧成制度的确定(1)温度制度烧成在隧道窑中进行，镁砖的荷重软化温度较低，高温时，结合剂已失去作用，所以砖垛不宜太高，一般在0.8米左右。烧成时制品发生的物理化学变化在原料煅烧的时候已经基本完成，制品的矿物组成可以认为与烧结镁砂基本相同。只是反应接近平衡的程度和矿物成分分布的均匀性有所提高。在200,500?时，主要是水分的排除和氢氧化物的结构水的析出，升温速度可以加快。500,1200?时，结合剂的结合作用已经破坏，而液相尚未生成，砖坯主要靠颗粒之间的摩擦力来维持，升温速度要适当降低。1200,1400?时，有固相反应，生成液相，制品开始烧结，但此时砖坯的强度仍然很低，故升温速度也不宜过快。本科生毕业设计第8页1400?以上，方镁石发生再结晶，有可能产生塑性变形，此时强度很低，因此要避免强烈的火焰冲击，升温要缓慢。1500,1600?时，制品最后烧结。为了防止生成FeO-MgO固溶体，使氧化铁生成MF,既能促进制品的烧结，又不显著降低耐火性能，故一般采用弱氧化气氛烧成。冷却时，在液相凝固前砖坯具有缓冲应力的能力，冷却速度可以提高。液相析出并凝固之后，砖坯的塑性已经消失，为了避免裂纹的产生，冷却速度不宜过快，但在800?以下采用快冷是可行的。2)压力制度和窑内气氛(烧成时窑内气氛分为氧化，还原和中性三种，气氛性质与制品的烧成，制品的性质有很大关系，它直接影响到制品烧成时一系列物理化学反应。镁制品应在微正压弱氧化气氛下烧成。2.1.10成品仓库镁质制品按品种、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[5]品堆放和运输通道所需最小面积。工艺流程2.2.1工艺流程简述生产的原料包括烧结镁砂A和烧结镁砂B,还有部分废砖坯。首先，将原料经PEF250X450鄂式破碎机进行粗破，破碎的粒度要符合PYD-900短头圆锥破碎机的给料粒度，经B=500mm的带式输送机送到中破的三楼（破粉碎工段），分别用溜管送到两个PYD-900短头圆锥破碎机的供料仓，再用电磁震动给料机送到供破碎烧结镁砂A和烧结镁砂B的圆锥破碎机，原料被中破后，分别由D250斗式提升机提升到四楼，经SZZ900X1800单层自定中心震动筛筛分，筛下料经溜管溜进湿碾机供料仓，筛上料则1经溜管送回到圆锥破碎机料仓继续破碎。与此同时中碎后的烧结镁砂经溜管输送到一楼的管磨机供料仓供①1200X4500管磨机磨碎，而产生的细粉由气力输送泵送到二楼对应的湿碾机细粉供料仓。然后再用电子配料车将2.5,0mm的烧结镁砂和烧结镁砂细粉配料，配料后加入①1600X450湿碾机，纸浆废液用定量罐定量后加入到湿碾机混料。混本科生毕业设计第9页料结束后，用料箱输送车将装有泥料的泥料罐送到成型车间，泥料罐经5吨桥式起重机提升将泥料送到压砖机供料仓，用300吨摩擦压砖机成型。成型的废品再经桥式起重机、电动葫芦送至湿碾机中重新混合，成型合格砖坯装在干燥车上，分别用3吨带推杆拖车送到干燥工段的存放处等待干燥，共两条干燥器干燥，干燥后等到砖坯冷却后进行拣选，不合格的砖坯用汽车送到原料仓库，合格的砖坯由工人进行窑车装砖，装砖后的窑车停放在窑车停放处等待进入隧道窑进行烧成。出窑后砖坯冷却后进行拣选，拣选不合格的废品送到原料仓库，以备后用，合格的成品经包装后存放在成品仓库。2.2.2工艺流程论证1（原料仓库.本设计的原料有3种，分别是烧结镁砂A,烧结镁砂B以及废砖坯，为了防止原料的潮湿，原料仓库采用封闭式单侧卸料的方式，原料之间设有隔墙防止原料混料。2（破碎工段经颚式破碎机粗破，圆锥破碎机粉碎后筛分，筛上料返回圆锥破碎机再次破碎，筛分后物料送到管磨机磨细粉，严格控制物料级配。3（混料工段不同的颗粒料存贮在专门设计的贮料仓中，避免不同的颗粒料混料，使物料在装、卸料时的偏析减到最小。4（烧成工段采用小型隧道窑烧成，不仅可以精确控温，而且烧成温度也高。对于高温强度高的镁砖，必须烧到1500?甚至1600?。预热带1-13车位，烧成带为14-38车位，冷却带39-52车位。工艺参数本设计的粒度配比见表2.2，表2.2MZ—91和MZ—95设计配方品种烧结镁砂B,%废砖坯，%纸浆废液,％（外加）MZ—919195MZ—959555本设计采用二级配料，粒度组成见下表2.3，本科生毕业设计第10页表2.3镁砖粒度组成原料2.5—0，%细粉，%镁砂A7030镁砂B7030本设计镁砖生产的混合制度见表2.4，表2.4混合制度砖种混合量Kg/碾混合周期tMZ—9190015~20MZ—9590015~20物料平衡计算[3]制砖部分物料平衡计算参数见表2.5，本科生毕业设计第11页表2.5物料平衡计算参数计算参数名称符号MZ—91MZ—95备注烧结镁砂A0.5烧结镁砂B0.5原料在仓库中的损失L—1废镁砖0.5废镁砖0.5原料水分W,W———12原料的灼减L———2原料加工运输损失L322—（包括粉碎，配料，混合，成型工序）烧结镁砂A100烧结镁砂B1001-p—配比p———q外加纸浆废液5外加纸浆废液5—1管磨机细粉加入量q3030—2泥料水分W2.52.5—4泥料的循环混练量F1010—3结合剂的贮运损失L22—5干燥综合废品率F33—2烧成综合废品率F55—1干燥烧成废品回收率T9595—车间生产班制见表2.6。表2.6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365365365365365365365年工作日2222332日工作班8888888班工作时制砖部分物料平衡见表2.7，本科生毕业设计第12页表2.7MZ—91制砖部分物料平衡表％物料量吨生产项目符号生产班制工序年日班时Q14360/2/830647.583.9741.985.25总存放量Q16360/2/813024.935.6817.842.23烧结镁砂AQ16360/2/815593.942.7321.362.67烧结镁砂B原料仓库MZ—91Q17360/2/8811.52.221.110.14废砖坯回收MZ—95Q17360/2/81217.23.331.670.21Q19360/2/81524.74.182.090.26纸浆废液Q10360/1/830494.283.5541.775.22总破粉碎量破粉Q10360/1/813767.237.7218.862.36烧结镁砂A碎Q10360/1/816727.045.8322.912.86烧结镁砂BQ13360/2/89148.325.0612.531.57总磨碎量Q13360/2/84130.211.325.660.71磨碎烧结镁砂AQ13360/2/85018.113.756.870.86烧结镁砂BQ6360/2/829884.481.8840.945.12总配料量配料MZ—91Q6360/2/813491.936.9618.482.31MZ—95Q6360/2/816392.544.9122.462.81烧结镁砂Q7360/2/812817.335.1217.562.19AMZ—91Q9360/2/8674.61.850.920.12纸浆废液烧结镁砂Q7360/2/815572.942.6721.332.67BMZ—95Q9360/2/8819.62.251.120.14纸浆废液Q5360/2/830356.683.1741.585.20总混料量MZ—91Q5360/2/812142.733.2716.632.08混料MZ—95Q5360/2/818213.949.9024.953.12Q3360/2/827129.774.3337.164.65总成型量成型MZ—91Q3360/2/810851.929.7314.871.86量MZ—95Q3360/2/844.6022.302.79Q2365/3/827129.774.3337.164.65总干燥量干燥MZ—91Q2365/3/810851.929.7314.871.86量MZ—95Q2365/3/844.6022.302.79Q1365/3/826315.872.1036.054.51总烧成量烧成MZ—91Q1365/3/810526.328.8414.421.80量MZ—95Q1365/3/815789.543.2621.632.70Q365/3/825000———总成品量成品MZ—91Q365/3/810000 量MZ—95Q365/3/815000 —2.5生产设备根据设备的选型计算得到主机平衡表，见表2.8。本科生毕业设计第13页表2.8主机平衡表生产能力t/h设备台数作生产班制日/班/工序设备名称及规格业时需要设计需要设计率PEF250X40012,15360/2/86.530.54180颚式破碎机破PYD-900粉15,50360/2/83.930.26160短头圆锥破碎机碎PYD-90015,50360/2/84.770.32160短头圆锥破碎机磨①1200X4500管磨机360/2/80.941.20.78175碎①1200X4500管磨机360/2/81.151.20.96175混①1600X450湿碾机360/2/82.973.50.85170①1600X450湿碾机360/2/84.463.51.27270料成300吨压砖机360/2/83.380.93.7455型300吨压砖机360/2/85.070.95.6655辅助设备（提升和运输设备）见表2.9。表2.9辅助设备表设备名称及规格数量备注B=500皮带输送机1L=50000mmGX300螺旋输送机2L=10500mmGX200螺旋输送机1L=12500mmGX200螺旋输送机1L=36500mm①1000X3500单仓空气输送泵2—D250斗式提升机2L=27300mm热处理设备见表2.10。本科生毕业设计第14页表2.10热处理设备名称规格（长x宽X高）m数目条/辆干燥窑24.5X0.95X1.652成型工段20空班装车23干燥前后周转12干燥车1.2X0.85X1.45干燥器内40拣选贮存砖坯占用23检修场地2总的干燥车数量1202.6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2.11。表2.11各种原料的运输方式原料运料方式搬运方式烧结镁砂A火车5t桥式抓斗起重机烧结镁砂B火车5t桥式抓斗起重机废砖、废坯汽车—各种原料和成品贮量、堆放方式及仓库的规格见表2.12。表2.12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）长度宽度烧结镁砂A丁种2014原料库24.4烧结镁砂B丁种2014成品库成品砖堆放208424.42.7烧成设备烧成设备选择结果见下表2.13，本科生毕业设计第15页表2.13烧成设备选择结果名称规格(长x宽X高)m数目条/辆隧道窑156X3.2X1.11装砖台3隧道窑内52卸砖台3贮存砖坯占用8窑车3.0X3.1窑外冷却占用16检修占用5装卸班制不同占用窑车8数量总的窑车数量93成品仓库成品仓库计算结果见下表2.14,表2.14成品仓库计算结果2产品运货方式日存储量,t贮存时间，天占用面积m搬运方式MZ—91火车27.420298.88CPQ3型叉车火车CPQ3型叉车MZ—9541.120448.36木板和塑料CPQ3型叉车CPQ3型叉车———拣选占用100—总的仓库面积747.24(24.4X84,2049.6)本科生毕业设计第16页3生产技术检查系统说明生产技术检查系统的说明原料从矿山运到生产厂时，要进行化学检验，按品种、品位分级堆放;在破碎后输送物料的胶带输送机上设置电磁铁装置和人工检选设施;在粉碎混合工段，为了方便对原料的检查，在附近设置了粉磨操作室、控制站、电磁站、休息室;在成型车间，技术人员检查砖坯尺寸和质量，清除尺寸不合格和质量有问题的砖坯;经干燥、烧成出窑的砖坯要进行拣选。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MZ—91MgO、体积密度、显气孔率、荷重软化温度MgO、体积密度、显气孔率、荷重软化温度MZ—95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/T370荷重软化温度检验方法GB5072常温耐压强度检验方法GB2997显气孔率、吸水率及体积密度检验方法GB5070镁质耐火材料化学分析方法YB/T376.2抗热震性的检验方法GB10326砖的尺寸，外观及断面的检查方法[7]GB7321砖的检验制样方法[7]2(YB耐火材料测试次数见表3.2。本科生毕业设计第17页表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MZ—91镁砖1/21/411MZ—95镁砖1/21/411检查制度[6]生产技术检查制度如表3.3。表3-3检查制度试样形状及规格，检查项目试样数量，个检验化验数量毫米化学分析0.088-0.1粉料6,8件/次1荷重软化温度①36X50圆柱体1件/炉1体积为50-200立方显气孔率35件/次厘米，棱长小于80常温耐压强度正方体或圆柱体1个/次3(114?3)mmX抗热震稳定性(64?2)mmX2件/炉3(64?2)mm立方体本科生毕业设计第18页4车间安装，检修与维护措施安装、检修与维护的原则如下: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。高层厂房，当楼上安装有设备的情况下，一般设安装孔。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。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。本科生毕业设计第19页5生产车间除尘及安全措施除尘是一道非常重要的工序，它关系到环境问题，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。主要除尘方法:物料加湿;设备密封;洒水清扫和湿抹设备。主要用除尘设备是旋风除尘器其优点是:设备构造简单，价格便宜，除尘效率高（可达70-80%）特别是对粉尘粒度大。含尘浓度高的含尘气体，有良好的除尘效果。安全措施: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。在阴暗处应设有照明设施。对设备应定期检查以防隐患。生产车间应设有安全员，定期对职工进行安全教育。在容易发生事故的地方，设有提示语。在耐火材料生产中，原料破碎，细磨，筛分以及各种运输作业，不可避免地会产生粉尘。粉尘进入人体后引起各种尘肺病，以矽肺病最为普遍，危害最大。粉尘还可能加速机械的磨损，影响机械设备的寿命，排至厂房外的粉尘不仅危害居民的健康，而且还损害其他行业的生产。此外，排除的工业粉尘如不加以回收就会造成经济上的损失，因此必须采取有效的除尘设施。一台除尘设备的好坏应根据其净化效率，设备造价，运行费用，工作可靠性以及操作管理的繁简等综合指标来评价。袋式除尘器，具有较高的工作效率，比较稳定，如滤布选择和结构设计得当，5微米以下的粉尘可除去99%以上，与其他除尘设备相比，袋式除尘器设备少而简单，造价较低，因此本设计选用袋式除尘器。在原料筛分处集中设除尘装置。本科生毕业设计第20页6本技术的主要特点本设计的主要特点如下:工艺流畅，布局合理，并考虑到扩大生产的需要。原料选择，采用高纯致密镁砂，提高制品直接结合程度，增加韧性。泥料颗粒级配合理，使制品宏观及微观组织结构均匀，产品质量稳定。高温烧成和合理的烧成制度，使制品烧结完全以获得最佳使用性能。采用除尘设备，改善工人工作环境。.整个系统安全可靠，运作灵活。6混合设备、成型设备都专机专用，以防混料。本科生毕业设计第21页致谢经过在青花集团的实践实习和近两个月的理论学习和计算，在郭玉香老师的精心指导和严格要求下，我基本上完成了这次的毕业设计，综合能力也有所提高，贯穿了四年所学的知识得到了综合的运用，对无机非金属专业有了更深的了解(在设计期间，老师不厌其烦的指导我使设计更完善，郭玉香老师的渊博知识和求学态度使我受益终生，郭老师在我的设计过程中给予的教导和鼓励，将是我今后工作学习的动力。在本次设计中，谨向郭玉香、曲殿利、张玲、栾舰、张国栋、陈树江老师表示最真诚的敬意和感谢〜同时也感谢青花集团给我提供的学习机会〜由于所学专业知识有限，本设计中难免存在着一些错误和不妥之处，敬请老师批评指正。本科生毕业设计第22页参考文献[1]张柄根，《高耐蚀性的镁砖》(北京:冶金工业出版社，1996，1-189([2]徐维忠，耐火材料[M](北京:冶金工业出版社，1982,1-200(林宗寿，无机非金属材料工艺学[M](武汉:武汉工业大学出版社，2006,369([4]严行健，耐火材料生产和性能[M](北京:冶金工业出版社，1978，96-123.[5]汤长根，耐火材料生产工艺[M](北京:冶金工业出版社，1982，39-54([6]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，1981,1-216(，25-347([7]耐火材料标准汇编上、下册[M](北京：中国标准出版社，1999[8]LiRT,PanW,SanoM.Kineticsandmechanismofcarbothermicreductionofmagnesia.Metall.Mater.Trans.B34(4),2003,433.本科生毕业设计第23页附录.物料平衡计算部分制品镁砖(MZ—91砖，10000吨/年)1•物料种类的配比镁砂A100%烧结镁砂的粒度要求颗粒2.5~0:70%细粉:30%计算⑴总成品量Q=10000吨/年(2)总烧成量Q=Q/(1-F);11式中：F:烧成废品率F=5%;11Q=10000/(1-0.05)=10526.3吨/年1烧成废品量f=QXF/(1-F);111f=10000X0.05/(1-0.05)=526.3吨/年1总干燥量Q=Q/(1-F)(1-F);212式中：F:干燥废品率F=3%;22Q=10000/(1—0.05)X(1—0.03)=10851.9吨/年2干燥废品量f=FXQ/(1-F)(1-F);2212f=0.03X10000/(1-0.05)(1-0.03)=325.6吨/年2总成型量Q=Q/(1-F)(1-F);212Q=10000/(1—0.05)X(1—0.03)=10851.9吨/年3总混合量Q=Q/K(1-F)(1-F)(1-F);5123其中F:包括成型废坯和不合格泥料的循环混练量。3查表5-3F=10%3K:镁砖的配比系数K=1-pX(l+w-lXw)镁镁镁镁1313K=1-(0.0033+0.0106-0.0106X0.0033)=0.993;本科生毕业设计第24页Q=10000/0.993X(1-0.05)X(1-0.03)X(1-0.1)=12142.7吨/年5总配料量Q=Q/K(1-F)(1-F);612Q=10000/0.993X(1-0.05)X(1-0.03)=13491.9吨/年6其中纸浆废液的配料量0=QXq/K(1-F)(1-F);9112式中q纸浆废液的含水率，q=5%11Q=10000X0.05/0.993X(1-0.05)X(1-0.03)=674.6吨/年9总破碎量Q=Q/K(1-F)(1-F)(1-L);10123式中L:原料加工运输损失L=2%;33Q=10000/0.993X(1-0.05)X(1-0.03)X(1-0.02)=13767.2吨/年10总磨碎量Q=QXq/K(1-F)(1-F)(1-L)132123式中q：管磨机的细粉加入量;q=30%;22Q=10000X0.3/0.993X(1-0.05)X(1-0.03)X(1-0.02)=4130.2吨/年13原料在仓库总的存放量Q=Q/K(1-F)(1-F)(1-L)(1-L);141231式中L：原料在仓库中的损失;L=0.5%11Q=10000/0.993X(1-0.05)(1-0.03)(1-0.02)(1-0.005)=13836.4吨/年14其中废砖废坯的存放量Q=QT[F+KXFX(1-F)]/K(1-F)(1-F);16211212Q=10000X0.95[0.03+0.993X0.05X(1-0.03)]/0.993X(1-0.05)X(1-0.03)=811.5吨/年16纸浆废液的存放量Q18Q=Qq/K(1-F)(1-F)(1-L);式中纸浆废液的贮存损失L=2%1811255Q=10000X0.05/0.993X(1-0.05)X(1-0.03)X(1-0.02)=688.4吨/年；18混合泥料时需外加水分量W配料时烧结镁砂B带入水分量W=QXw;镁61W=13491.9X0=0吨/年镁配料时纸浆废液带入的水分量W=0.5XQ;纸9W=0.5X674.6=337.3吨/年纸混合泥料中的水分总量W;W=wX[(Q-W)+(Q-W)]/(1-w);总镁纸4694式中w:为混合泥料的水分已定w=2.5%;44本科生毕业设计第25页W=0.025X[(13491.9-0)+(674.6-337.3)]/(1-0.025)=674.6吨/年总混合泥料时需要外加水量W;W=Q[pX(w-w)+0.5XqX(2Xw-1)]/K(1-F)(1-F)(1-w)4314124W=10000X[1X(0.025-0.0106)+0.5X0.05X(2X0.025-1)]/0.993X(1-0.05)X(1-0.03)X(1-0.025)=337.3吨/年制品镁砖(MZ—95砖，15000吨/年)1•物料种类的配比镁砂A100%烧结镁砂的粒度要求颗粒2.5~0:70%细粉:30%计算⑴总成品量Q=15000吨/年⑵总烧成量Q=Q/(1-F);11式中：F:烧成废品率F=5%;11Q=15000/(1-0.05)=15789.5吨/年1烧成废品量f=QXF/(l-F);111f=15000X0.05/(l-0.05)=789.5吨/年(3)总干燥量Q=Q/(1-F)(1-F);212式中：F:干燥废品率F=3%;22Q=15000/(1—0.05)X(1—0.03)=16277.8吨/年2烧成废品量f=FXQ/(1-F)(1-F);2212f=0.03X15000/(1-0.05)(1-0.03)=488.3吨/年2总成型量Q=Q/(1-F)(1-F);212Q=15000/(1—0.05)X(1—0.03)=16277.8吨/年3总混合量Q=Q/K(1-F)(1-F)(1-F);5123其中F:包括成型废坯和不合格泥料的循环混练量。3查表5-3F=10%3K:镁砖的配比系数本科生毕业设计第26页K=1-pX(l+w-lXw)镁镁镁镁1313-(0.0033+0.0106-0.0106X0.0033)=0.993;K=1Q=15000/0.993X(1-0.05)X(1-0.03)X(1-0.1)=18213.9吨/年5总配料量Q=Q/K(1-F)(1-F);612Q=15000/0.993X(1-0.05)X(1-0.03)=16392.5吨/年6其中纸浆废液的配料量0=QXq/K(1-F)(1-F);9112式中q纸浆废液的含水率，q=5%11Q=15000X0.05/0.993X(1-0.05)X(1-0.03)=819.6吨/年9⑺总破碎量Q=Q/K(1-F)(1-F)(1-L);10123式中L:原料加工运输损失L=2%;33Q=15000/0.993X(1—0.05)X(1—0.03)X(1—0.02)=16277吨/年10总磨碎量Q=QXq/K(l-F)(l-F)(l-L)132123式中q：管磨机的细粉加入量;q=30%;22Q=15000X0.3/0.993X(1—0.05)X(1—0.03)X(1—0.02)=5018.1吨/年13原料在仓库总的存放量Q=Q/K(1-F1)(1-F2)(1-L3)(1-L1);14式中L：原料在仓库中的损失;L=0.5%11Q=15000/0.993X(1—0.05)(1—0.03)(1—0.02)(1—0.005)=16811.1吨/年14其中废砖废坯的存放量Q=QT[F+KXFX(1-F)]/K(1-F)(1-F);16211212Q=15000X0.95[0.03+0.993X0.05X(1-0.03)]/0.993X(1-0.05)X(1-0.03)=1217.2吨/年16纸浆废液的存放量Q18Q=Qq/K(1-F)(1-F)(1-L);式中纸浆废液的贮存损失L=2%1811255Q=15000X0.05/0.993X(1-0.05)X(1-0.03)X(1-0.02)=836.3吨/年；18混合泥料时需外加水分量W配料时烧结镁砂B带入水分量W=QXw;镁61W=16392.5X0=0吨/年镁配料时纸浆废液带入的水分量W=0.5XQ;纸9W=0.5X819.6=409.8吨/年纸混合泥料中的水分总量W;本科生毕业设计第27页W=wX[(Q-W)+(Q-W)]/(1-w);总镁纸4694式中w:为混合泥料的水分已定w=2.5%;44W=0.025X[(16392.5-0)+(819.6-409.8)]/(1-0.025)=819.6吨/年总混合泥料时需要外加水量W;W=Q[pX（w-w）+0.5XqX（2XwT）]/K（l-F）（l-F）（l-w）4314124W=15000X[lX（0.025-0.0106）+0.5X0.05X（2X0.025T）]/0.993X（l-0.05）X（1—0.03）X（1—0.025）=409.8吨/年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,19.475米，铁路中心线距仓库柱线距离L,3.65米，堆料高度h,8.0米，料堆截面积F222,72.48米，F,87.6米，料堆长度l=14.0米。甲乙计算基础的确定1•原料仓库的跨距B,—般取B,24米。各种原料的要求贮量Q料吨。333.各种原料的堆积比重Y,3.18吨，米，Y=3.25吨，米。料料AB原料的贮存时间烧结镁砂A:30天烧结镁砂B：30天料堆长度3烧结镁砂A每天堆积量13836.4,365,37.9吨，天，体积密度3.18吨，米，烧结3镁砂A的料堆体积V,37.9X30,3.1&357.62,601.74米。取1=14.0米.13烧结镁砂B每天堆积量16811.1,365,46.1吨，天，体积密度3.25吨，米，烧结3镁砂B的料堆体积V,46.1X30,3.25,425.14,601.74米。取1=14.0米2废砖废坯每天的存放量2028.7,365,5.6吨,天，取1=14.0米36•仓库的总长度1=1,1,1,nXf,2X1端123n:料堆间隔数目=2本科生毕业设计第28页f:料堆之间的距离，料堆之间设隔料墙,f=1.5米1端:仓库端部无效区=5米所以，仓库长度1=14.0X3,2X1.5,5X2=55米。破粉碎设备的选择计算颚式破碎机的选择Gy主机要求产量G==(13767.3+16727)/365280.8=6.53吨/小时，，，，Nk1k2k3,选择设备规格:颚式破碎机PEF250400，生产能力12吨/小时，，Gn设备台数n==6.53/12=0.54取1台。G台时圆锥破碎机Gy主机要求产量G==13767.3/365280.6=3.93吨/小时，，，，N1k1k2k3,GyG==16727/365280.6=4.77吨/小时，，，，N2k1k2k3,,900选择设备规格:短头圆锥破碎机，生产能力15吨/小时，Gn设