1、 I 摘 要 本设计主要阐述了年产 3.5 万吨镁质耐火材料厂在设计中的重大问题以及方案的选择。 首先，根据设计要求 ， 设计原则，产品的种类（镁砖，镁铝砖，镁铬砖）及 工厂的规模和生产方法，确定出生产的工艺过程 ， 原料配比和颗粒的组成，各个车间的工作制度等 。 其次， 进行 物料平衡计算， 主机平衡计算，根据计算结果进行设备选型。再根据设备在工厂中的安装要求及检修要求进行车间房布置。 再次根据主机设备的需要对辅助设备进行选择。选择出合理的辅助设备并且确保主机设备正常高效运行。 接着 ，对初步设计完成后的每个车间视其自身的特点进行合 理的技术经济编制。 最后，对设计中遗留的的问题进行了讨论。
2、另外本设计中穿插有设备的外形尺寸图和工艺布置图，便于阅读和理解。 关键词 ：工艺设计 ,镁砖 ,镁铝砖 ,镁铬砖 II Abstract This design describes the major issues of an annual 35,000 tons output of magnesia refractories plant in the design mainly and explained choices of the program. First, according to design requirements, design principles, product ty
3、pe (brick, magnesia brick, magnesia-chrome brick), the plant size and production methods,it is to determine the production process, the proportion and composition of particles, each workshop work system and so on. Second, it is to work out the material balance, and the host balance. And then, accord
4、ing to the result, it is matching the equipment type and it is arranging the factory according to installation of requirement and examination in the factories. After that, it is to draw up the reasonable technology and economy due to the each workshops self character after finishing the first design
5、. Finally, it is to discuss the missing issues of design. Moreover, there are papers of equipments appearance and arrangement in the design. It is convenient to read and understand. Key words: process design, Magnesia brick,Magnesium aluminum brick,Magnesia chrome brick III 目 录 1. 文献综述 . 1 1.1 原料 .
6、1 1.1.1 镁石 . 1 2. 结构与形态 . 2 1.1.2 镁砂 . 3 1.2 各种砖的介绍 . 3 1.2.1 镁砖 . 3 1.2.2 镁铝砖 . 4 1.2.3 镁铬砖 . 5 1.3 结合相 . 6 1.3.1 硅酸盐 . 6 1.3.2 镁的氧化物和铁酸盐 . 6 1.3.3 尖晶石结合物 . 6 1.4 发展前景 . 7 2 设计原始数据及资料参数 . 8 1.1 设计题目 . 8 1.2 规模及产品方案 . 8 1.3 设计参数 . 8 1.4 主要材料及动力来源 . 10 1.5 设计的原则和要求 . 10 3 生产方法和工艺流程 . 11 3.1 概述 . 11 3
7、.2 镁质耐火材料的原料 . 11 3.3 制品的使用质量要求及标准 . 13 3.4 提高产品质量的途径 . 15 3.5 直接结合 . 16 3.6 生产方法的选择 . 17 4 工艺计算 . 22 4.1 物料平衡计算的目的 . 22 IV 4.2 物料平衡计算 . 22 4.2.1 计算过程说明 . 22 4.2.2 各种砖型物料平衡计算 . 22 4.3 主机设备选型 . 34 4.3.1 主机平衡计算 . 34 4.4 原料仓库、料仓的计算 . 42 4.4.1 原料仓库 . 42 4.4.2 桥式抓斗起重机搬运能力及计算 . 43 4.4.3 成品仓库的面积确定 . 45 4.4
8、.4 供料仓计算 . 45 5 热工计算 . 50 5.1 隧道干燥器的选型计算 . 50 5.1.1 隧道干燥器数量的计算 . 50 5.1.2 干燥车数量的计算 . 50 5.2 隧道窑选型计算 . 51 5.2.1 窑的规格和台数的确定 . 52 5.2.2 窑车数量的确定 . 53 6 辅助设备选型 . 54 6.1 给料、计量设备 . 54 6.2 输送设备 . 54 6.3 除铁设备 . 55 7 车间工艺布置 . 56 7.1 工艺布置一般要求 . 56 7.2 破粉碎车间的布置 . 57 7.3 粉碎、磨碎混合工段 . 57 7.3.1 工段的布置 . 57 7.3.2 圆锥破
9、碎机的布置 . 57 7.3.3 管磨机的布置 . 57 7.3.4 斗式提升机与筛分设备的布置 . 58 7.3.5 混合设备的布置 . 58 7.4 成型车间的布置 . 58 7.5 干燥、烧成车间布置 . 58 V 7.6 成品库布置 . 60 8 技术经济指标 . 61 总结 . 64 参考文献 . 65 致谢 . 66 1 1 绪 论 镁质耐火材料以 菱镁矿 、海水镁砂和 白云石 等作为原料，以 方镁石 为 主晶相 、 氧化镁 含量在 80%以上的 耐火材料 。属于 碱性耐火材料 。 其产品可分为冶金镁砂和 镁 质制品两大类。依化学组成及用途可分为冶金镁砂 、 镁砖 、 镁硅砖 、
10、镁铝砖 、 镁钙砖 、 镁碳砖 及其他品种等。其性能受 CaO/SiO2比和 杂质 的影响很大。高纯镁砖的荷重软化点和耐热震性都远较一般镁砖为好。耐火度 高，对碱性渣和 铁渣 有很好的抵抗性，是一种重要的高级耐火材料。镁质制品多用烧结法生产，烧成温度一般在 1500 1800 之间，另外，也可以加化学结合剂，制成 不烧砖 和 不定形耐火材料 。主要用于 平炉 、 电炉 、氧化转炉、有色金属 冶炼炉、水泥窑和碱性耐火材料的煅烧窑等。 1.1 原料 生产镁质耐火材料的主要原料是菱镁矿；其次是水镁石，海水，卤水和白云石等。我国有蕴藏丰富，地质优良的天然镁矿，中国是世界上菱镁矿资源最为丰富的国家。总保
11、有储量矿石 30 亿吨，居世界第 1 位。我国菱镁矿的重要特点是地区分布不广、储量相对集中，大型矿床多。探明储量的矿区 27 处，分布于 9 个省 (区 )，以辽宁菱镁矿储量最为丰富，占全国的 85.6%；山东、 西藏 、新疆、甘肃次之。在 20 多处矿床中， 10 个大矿区拥有 94%的储量。矿床类型以沉积变质 -热液交代型为最重要，如辽宁 海城 、 营口 等地菱镁矿产地、山东 掖县菱镁矿产地等；沉积型、热液脉型和基性 -超基性岩型不具重要意义。中国菱镁矿主要形成于前震旦纪和震旦纪，少数矿床形成于古生代和中新生代。 1.1.1 镁石 菱镁矿是化学组成为 MgCO3、晶体属三方晶系的碳酸盐矿物
12、。常有铁、锰替代镁，但天然菱镁矿的含铁量一般不高。 1960 年，在中国发现的河西石是一种Ni 含量高达 29.64%的菱镁矿变种。菱镁矿通常呈显晶粒状或隐晶质致密块状，2 后者又称为瓷状菱镁矿。白或 灰白色，含铁的呈黄至褐色，玻璃光泽。具完全的菱面体解理，瓷状菱镁矿则具贝壳状断口。摩斯硬度 3.5 4.5,比重 2.9 3.1。 菱镁矿是一种 碳酸镁 矿物 ，它是 镁 的主要来源。含有镁的溶液作用于 方解石 后，会使方解石变成菱镁矿，因此菱镁矿也属于方解石族。富含镁的 岩石 也会变化成菱镁矿。菱镁矿中常常含有 铁 ，这是铁或 锰 取 代掉镁的结果。菱镁矿白色或灰白色，有 玻璃光泽 ，含铁的菱
13、镁矿会呈现出黄到褐色。如果呈现出 晶体 就是粒状，如果不显出晶体则是块状。菱镁矿除提炼镁外，还可用作 耐火材料 和制取镁的化合物。 1. 晶体化学 理论组成 (wB%)： 47.81， CO2 52.19。 MgCO3 FeCO3 之间可形成完全 类 质同像 ，天然菱镁矿的含 FeO量一般 8%。含 FeO约 9%者称铁菱镁矿；更富含 Fe 者称菱铁镁矿。有时含 Mn、 Ca、 Ni、 Si等混入物。致密块状者常含有 蛋白石 、 蛇纹石 等杂质。 2. 结构与形态 三方晶系 ，菱面体 晶胞 ： arh=0.566nm， =48。 10； Z=2；六方晶胞：ah=0.462nm， ch=1.49
14、9nm； Z=6。方解石型结构。 复三方偏三角面体晶类，D3d-3m(L33L23PC)。晶体少见。主要单形：菱面体 r、 f，六方柱 m、 a，平行双面 c，复三方偏三角面体 v。常呈显 晶粒状或 隐晶质 致密块体。在 风化带 常呈隐晶质瓷状。 理化性质 白色或浅黄白、灰白色，有时带淡红色调，含铁者呈黄至褐色、棕色； 陶瓷 状者大都呈雪白色。玻璃光泽。具完全解理。瓷状者呈贝壳状 断口 。硬度 44.5。性脆。相对密度 2.93.1。含铁者密度和 折射率 均增大。隐晶质菱镁矿呈致密块状，外观似未上釉的瓷，故亦称瓷状菱镁矿。 偏光镜 下： 一轴晶 (-)，折射率及重折率随铁含量增高而变大。具很高
15、的重折率。 3 1.1.2 镁砂 又称烧结镁砂。由 菱镁矿 、水镁矿或从 海水 中提取的 氢氧化镁 经高温 煅烧而成。抗水化能力强。 系菱镁矿等 镁 质原料经高温处理达到 烧结 程度的产物的统称。用竖窑、 回转窑 等高温设备一次煅烧或二步煅烧工艺，以天然菱镁矿为原料烧制的镁砂称为烧结镁砂；以菱镁矿等为原料经 电弧炉 熔炼达到 熔融 状态冷却后形成的称为电熔镁砂 ；从海水中提取 氧化镁 制成的称为海水镁砂。镁砂是 耐火材料 最重要的 原料 之一，用于制造各种 镁砖 、 镁铝砖 、 捣打料 、补炉料等。含有杂质较多的，用于铺筑炼钢炉底等。 高纯镁砂是选用天然特级菱镁矿石浮选提纯经轻烧、细磨、压球、
16、超高温油竖窑煅烧而成。是制砖、不定耐火材料优质原料。 中档镁砂是 以 MgO 含量为 97的轻烧氧化镁为原料，经压球、高温竖窑煅烧等工艺生产而成。产品烧结程度好，结晶致密，是生产中档镁质耐火制品的优质原料。 电熔镁砂是用精选的特 A 级天然菱镁石或高纯 轻烧镁 颗粒，在电弧炉中熔融制得。该产品具有纯度高，结晶粒大，结构致密，抗渣性强材料，热震稳定性好，是一种优良的高温电气绝缘材料，也是制作高档镁砖， 镁碳砖 及不定形耐火材料的重要原料。 1.2 各种砖的介绍 1.2.1 镁砖 氧化镁 含量在 90%以上、以 方镁石 为主 晶相 的 碱性 耐火材料 。 一般可分为烧结镁砖（又称烧成镁砖）和化学结
17、合镁砖（又称不烧镁砖）两大类。 纯度 和 烧成 温度高的镁砖，由于方镁石 晶粒 直接接触，称为直接结合镁砖；用 电熔镁砂 为 原料 制成的 砖 称为电熔再结合镁砖。 镁 砖有较高的 耐火度 ，很好的耐碱性渣性能，荷重软化开始温度高，但抗热震性能差。烧结镁砖以制砖镁砖为原料，经 粉碎 、 配料 、混练、 成型 后，在1550 1600 的高温下烧成，高纯制品的烧成温度在 1750 以上。不浇镁砖是4 在 镁砂 中加入适当的化学结合剂，经混炼、成型、 干燥 而制成。 主要用于 炼钢 碱性平炉、 电炉 炉底和炉墙，氧气转炉的永久衬， 有色金属冶 炼炉，高温 隧道窑 ，煅烧镁砖和 水泥回转窑 内衬，
18、加热炉 的炉底和炉墙，玻璃窑蓄热室格子砖等。 指标： 表 1-1 镁质制品的理化指标 牌号 指标 MGe-20 MGe-16 MGe-12 MMGe-8 DBMK-A DBMK-B DBMK-C MgO（） 40 45 55 60 80 80 80 Cr2O3（） 20 16 12 8 6-8 6-8 6-8 SiO2（） - - - - 2.0 2.5 3.0 显气孔率 （） 23 23 23 24 18 18 18 常温耐压强度 （ MPa) 15 -25 ) 24.5 24.5 24.5 24.5 40 40 40 0.2MPa 荷重软化温度（ ） 1550 1550 1550 1530
19、 1680 1650 1620 1.2.2 镁铝砖 用 镁砂 和少量工业 氧化铝 或 矾土 为原料烧制而成的一种 碱性耐火材料 。热稳定性比 镁砖 好， 耐火度 在 1580 以上。能耐碱性熔渣的侵蚀。 制品中 氧化镁 含量为 85%左右。氧化铝含量为 5% 10%，以 方镁石 为主5 晶相、镁铝尖晶石为次晶相（作为主要结合相）的碱性耐火材料。 显气孔率 一般为 15 18%。 热膨胀系数 为 10.610-6/ 。 抗热震性 比相应的镁砖好。由于基质中分布有熔点较高的镁铝尖晶石，其高温强度较高 ，荷重软化开始温度在1580 以上。抗渣性也较好。一般以优质烧结镁砂为粒状料，加入按一定比例配合的
20、镁砂同生矾土或轻烧矾土熟料或工业氧化铝组成的细粉，经混炼、成型和烧成而制得。主要用于炼钢 平炉 和 电炉 的炉顶、高温隧道窑、大型 水泥回转窑 和 有色金属 冶炼炉等。 1.2.3 镁铬砖 以氧化镁 (MgO)和三氧化二铬 (Cr2O3)为主要成分，方镁石和尖晶石为主要矿物组分的 耐火材料 制品。这类砖耐火度高 ,高温强度大 ,抗碱性渣侵蚀性强，热稳定性优良，对酸性渣也有一定的适应性。制造镁铬砖的主要原料是烧结镁砂和铬铁矿。镁砂原料的纯度要尽可能高，铬铁矿化学成分的要求为： Cr2O330 45， CaO 不大于 1.0 1.5。 烧制镁铬砖的生产工艺与镁质砖大体相仿。为了消除砖在烧成过程中由
21、于 MgO 和 Cr2O3、 Al2O3 或铁的氧化物反应生成尖晶石时的膨胀而引起的松散效应，也可采用合成的共同烧结料制成镁铬砖。此外，还有不烧镁铬砖，例如，用无机镁盐溶液结合的不烧镁铬砖。不烧镁铬 砖生产工艺简单，成本低，热稳定性也好，但高温强度远不及烧成砖。 50 年代末，发展出一种所谓 “直接结合 ”镁铬砖。这种砖的特点是原料纯 ,烧成温度高 ,方镁石、尖晶石等高温相之间直接结合，硅酸盐等低熔相为孤岛状分布 ,因此 ,显著地提高了砖的高温强度和抗渣性。 用铬矿镁砂共磨压坯煅烧后制作的细粉，与镁砂粗颗粒配合制砖的方法 ,是消除松散效应的有效措施。用这种方法制成的镁铬砖，同普通镁铬砖相比，砖的气孔率低，耐压强度、荷重软化温度和抗折强度均较高。用铬矿 -菱镁矿粉压坯 ,经高温煅烧的合成镁铬砂制成的镁铬砖，抗渣性和高温强度均比其他镁铬砖好。
