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年產30000噸鋁鎂碳和30000噸鎂碳磚磚生產車間設計
摘 要
本設計主要闡述了年產3萬噸鋁鎂碳質和3萬噸鎂碳質耐火磚廠在設計中的重大問題以及方案的選擇。首先，根據(jù)設計要求，設計原則，產品鎂碳磚的工廠的規(guī)模和生產方法，確定出生產的工藝過程，原料配比和顆粒的組成，各個車間的工作制度等。其次，進行物料平衡計算，主機平衡計算，根據(jù)計算結果進行設備選型。再根據(jù)設備在工廠中的安裝要求及檢修要求進行車間房布置。本設計具有廠房布局合理，空間利用充分，有利于日后生產規(guī)模擴大，選用除塵設備改善工作環(huán)境保證工人的身體健康，對廢磚坯進行回收處理利用，降低成本，廠區(qū)接近原料產地，原料的存放時間相對較短等特點。
關鍵詞：工藝設計；鋁鎂碳磚；鎂碳磚；便于規(guī)模擴大
The design of 30000 tons aluminum magnesium carbon and 30000 tons magnesium carbon transfer factory
Abstract
This design mainly frustrated the annual output of 30000 tons of aluminum magnesium carbon refractory brick and magnesium carbon refractory brick factories on major issues and solutions in the design of choice. First of all, according to the design requirements, design principles, the product of magnesia carbon brick factory scale and production methods, the process of production, raw material proportioning and particle composition, each workshop working system, etc. Second, material balance calculation, the host balance calculations, equipment selection according to calculation results. According to equipment installation and repair requirements of workshop in the factory room layout. This design has the factory rational layout, space use fully, is advantageous to the scale of production expanded in the future, dust removal equipment to improve working conditions selected to ensure that workers' health, to recycling use of waste bricks, reduce cost, the factory close to the raw material, raw material storage time is relatively short, etc.
Keywords： Process design ；Al2O3-MgO-C Bricks ；MgO-C Bricks ；Easy to scale
目 錄
摘 要 1
Abstract 2
目 錄 3
緒 論 1
1.1 鎂碳磚的發(fā)展歷史 1
1. 2鎂碳磚的組成及性能 2
1. 3鎂碳磚的應用 2
1. 4鎂碳磚的現(xiàn)狀和發(fā)展前景 4
2 工藝部分 6
2.1 生產工藝要點 6
2.1.1 原料 7
2.1.2破粉碎 11
2.1.3 篩分 11
2.1.4 物料的貯存 12
2.1.5 配料 12
2.1.6 混練 12
2.1.7 成型 12
2.1.8 干燥 12
2.1.9 成品倉庫 12
2.2 工藝流程 13
2.2.1 工藝流程簡述 13
2.2.2 工藝流程論證 13
2.3 工藝參數(shù) 14
2.4 物料平衡計算 15
2.5 生產設備 18
2.6 倉庫設施 19
3 生產技術檢查系統(tǒng)說明 21
3.1 檢查內容 21
3.2 檢查方法 21
3.3 檢查制度 22
4 車間安裝、檢修與維護措施 23
5 生產車間除塵及安全措施 24
6 本設計的主要特點 25
致謝 26
參考文獻 26
附 錄 31
1物料的平衡計算 31
2.原料倉庫的選擇計算 38
3.破粉碎設備的選擇計算 39
4.成型設備選擇計算 41
5．干燥工段的計算 43
6．成品倉庫的計算 44
緒 論
1.1 鎂碳磚的發(fā)展歷史
鎂碳磚是70年代初出現(xiàn)的，先是在超高功率電爐，接著在轉爐、爐外精煉爐上使用，獲得了非常好的效果。由此，人們才認識到石墨、碳素材料和高溫耐火氧化物之間結合所產生的作用。斷裂韌性差、高溫剝落、抗渣滲透性差，這是高溫燒成耐火制品的致命缺點，含碳耐火制品的出現(xiàn)突破了這些弱點[1]。在鎂碳磚中氧化鎂和石墨之間彼此相互包裹，不存在傳統(tǒng)概念中的所謂燒結；石墨具有熱傳導系數(shù)高，彈性模量低，熱膨脹系數(shù)小，不容易被熔渣浸潤等優(yōu)點[2]，因此，由于石黑的引入，使爐襯耐火制品的斷裂韌性和抗渣滲透性有本質的改善。鎂碳磚的主要特征是在微觀結構上形成碳的結合物，這種結合是由有機結合劑在高溫下結焦碳化形成的。
隨著爐外精煉和連鑄等新技術的發(fā)展，鋼水溫度提高及鋼水在鋼包內停留時間延長，使鋼包內襯耐火材料侵蝕更加嚴重。鋁鎂碳磚因具有良好的抗渣侵蝕性和抗熱震性而廣泛用于精煉鋼包[3]，80年代曾推廣應用鋁鎂質整體澆鑄內襯。這種內襯整體性好，但其因粘渣鋼使內襯拆除困難，同時侵蝕不均勻，使用壽命短。當鋁鎂碳磚問世后，許多大中型鋼包相繼采用鋁鎂碳磚取代整體打鋼包，從而提高了鋼包壽命。在高鋁質基質中，摻加MgO粉，可以在高溫下形成鋁鎂尖晶石，提高磚的使用性能為了提高鋁鎂質不燒磚的抗渣性、熱展穩(wěn)定性，摻加了適量的碳素材料，為了提高磚的抗氧化性，摻加了適量的抗氧化劑。添加金屬鋁粉的鋁鎂碳磚中，由于金屬鋁在700oC以上生成AL4C3，同時AL2O3可以與MgO反應生成MgAl2O4當溫度進一步升高時AL4C3可以直接分解或者與CO反應生成AL2O3，新生成的A12O3和MgAl2O4并產生體積膨脹，填充了氣孔，有效地阻止了石墨的氧化。由于石墨的存在增大了磚與爐渣的潤濕角，阻礙了熔渣向磚內的滲透，所以磚的抗渣侵蝕性明顯提高。加之如果原料為電熔棕剛玉中的AI2O3，含量比鋁礬土的高，而且結晶大，晶體之間連接緊密，雜質含量少，故其在高溫下比較穩(wěn)定，而且其在高溫下形成的低熔物較鋁礬土的要少[4]。所以，含有電熔棕剛玉的鋁鎂碳磚的抗渣性比加鋁礬土的強，也即棕剛玉含量高，鋁礬土含量低將提高鋁鎂碳磚的抗渣侵蝕性能。[5]
鋁鎂碳磚具有抗侵蝕、抗剝落、抗氧化、不粘渣等特點?，F(xiàn)在，鋁鎂碳在連鑄鋼包上大量使用，并在一定程度上緩解了連鑄鋼包壽命低的矛盾。因此，開發(fā)更加優(yōu)良的鋁鎂碳磚便成為了可以促進連鑄行業(yè)向前發(fā)展的動力和必須。
1. 2鎂碳磚的組成及性能
鎂碳磚是以MgO為基質的碳系耐火材料。以鎂砂為主, 加入適量電熔鎂砂、鱗片狀石墨及液體酚醛樹脂做結合劑,經(jīng)機壓成型,制成的不燒耐火制品。
鋁鎂碳磚是以Al2O3為基質的碳系耐火材料。以優(yōu)質高鋁礬土熟料為主, 加入適量電熔鎂砂、鱗片狀石墨及液體酚醛樹脂做結合劑,經(jīng)機壓成型,制成的不燒耐火制品。為了能夠抵抗高溫鋼水和渣液的劇烈沖刷和化學侵蝕，特選用礬土作主原料，并適量配入鎂砂和石墨，使之在使用過程中，基質部分能形成熔點高、抗渣性能良好的MA尖晶石(熔點2135 ℃ ).這樣整個工作襯實際上是以礬土作骨料，基質部分由Al2O3.、MA尖晶石和石墨所組成，石墨能起到抗渣液和鋼水侵透的作用，Al2O3, MA尖晶石在基質中形成骨架。配料中加入少量鎂砂是為了提高磚的抗渣性, 增加磚的高溫塑性。加入少量石墨的作用是在于提高磚的抗渣浸潤與氧化鎂在高溫下可以生成耐火度較高的鎂鋁尖晶石, 使磚的高溫穩(wěn)定性提高。但加入石墨后為避免其低溫氧化反應破壞材料的各項性能，以低碳為宜。結合劑采用酚醛樹脂結合劑。鋁鎂碳磚的礦物組成主要是: 鎂鋁尖晶石、剛玉、莫來石、碳素與玻璃相等。在性能上這種磚較之高鋁磚具有更高的熱震穩(wěn)定性與抗渣性。不僅強度高, 耐渣蝕, 且有不收縮、不崩裂、不剝落、耐沖刷、不粘渣、不污染鋼液等優(yōu)點, 是一種優(yōu)質的碳系耐火材料。[6]
1. 3鎂碳磚的應用
鎂碳磚以其耐火度高、抗熱震性優(yōu)良和抗侵蝕能力強等優(yōu)良特性而被廣泛應用于鋼鐵企業(yè)，如轉爐煉鋼和電爐煉鋼中爐襯部分。?
鋁鎂碳磚主要應用在轉爐和鋼包上。圖1.1是鋼包用鎂碳磚。圖1.2是用于轉爐生產的鋁鎂碳磚磚型。
鋼包一般包括永久層、工作層、渣線層、包底磚、塞棒、座磚和水口磚等。由鋼殼、耐火材料內襯和啟閉控制系統(tǒng)構成，其截面一般為圓形。大型鋼包為增大容量，采用橢圓形，以不改變吊車龍門鉤跨距，桶的整個外型呈上大下小的圓臺形。鋼包底面，小型為平面，大型桶則為凸面。圖1.1.1為鋼包結構圖[7]。
圖1.1 .1鋼包結構
圖1.1 鎂碳磚磚型
圖1.2鋁鎂碳磚
1. 4鎂碳磚的現(xiàn)狀和發(fā)展前景
MgO–C磚是20世紀70年代興起的新型耐火材料，最早由日本九洲耐火材料公司渡邊明首先開發(fā)，以鎂砂高溫燒結,具有耐火度高、抗熱震性優(yōu)良和抗侵蝕能力強等優(yōu)良特性。我國在1980前后年開始研究含碳耐火材料，并被列入國家“七五”(1985~1989)科技攻關項目。1987年鞍鋼三煉鋼廠在轉爐上試用MgO–C磚后，僅用一年時間就超額完成了“七五”轉爐爐齡達千次的攻關目標。發(fā)展到目前，全國各大中小鋼廠已普遍推廣使用MgO–C質耐火材料作為轉爐和電爐的爐襯[8]。
20 世紀 90 年代初，隨著我國礬土基合成鋁鎂尖晶石這種耐火原料投入工業(yè)化生產，我國的多家耐火材料科研機構和生產企業(yè)相繼開發(fā)出了多種使用性能不同的鋼包用礬土基鋁鎂尖晶石澆注料。由于這類澆注料中配入了一定比例的預合成鎂鋁尖晶石，使?jié)沧⒘系目骨治g性能和抗剝落性能大大提高，其使用性能優(yōu)于水玻璃結合的鋁鎂澆注料。在各類鋼包上使用取得了良好的使用效果。
鋁鎂碳磚是以特級高鋁礬土熟料，電熔鎂砂、燒結鎂砂和石墨為原料，以液體酚醛樹脂做結合制成的不燒制品。
含碳鋼包襯磚在使用過程中會造成鋼水增碳，對冶煉潔凈鋼、低碳鋼和超低碳鋼非常不利。為了滿足潔凈鋼、低碳鋼和超低碳鋼冶煉的需要，開發(fā)了高檔鋁鎂不燒磚（無碳不燒磚）。高檔鋁鎂不燒磚在鋼包上使用取得了良好的效果，使用壽命達到甚至超過了含碳鋼包襯磚，同時減少了鋼水增碳。
高檔鋁鎂（尖晶石）澆注料 高檔鋁鎂（尖晶石）澆注料所用原料有剛玉（電熔剛玉、燒結剛玉等）、高純電熔鎂砂、高純鋁鎂尖晶石（電熔和燒結）等。結合劑有純鋁酸鈣水泥、Al 2O3 微粉、高純SiO2微粉等。
在對于各種氧化鎂含量添加到鋼包用鋁鏈碳磚中的作用進行的研究。各種組分均表明在任何給定的溫度下，隨著溫度的提高和加熱周期次數(shù)的增加，其殘余膨脹呈逐新增加，隨著鎂含量的增加永久膨脹的量也增加。經(jīng)三種溫度下的加熱周期循環(huán)以后 X射線衍射的 試樣表明，尖晶石的形成量制約了永久性膨脹．即隨著溫度的升高和鎂含量的增加形成的尖晶石量也隨之增加。在任何溫度下隨著周期次數(shù)的增加尖晶石的量也增加。增加鎂含量提高了鋁鎂碳磚的耐鋁和耐硅鎮(zhèn)靜渣的能力。[9]
2 工藝部分
2.1 生產工藝要點
（1）原料要求：鋁鎂碳磚是指以礬土及鎂砂和石墨為主要原料生產的耐火制品。為了提高制品質量和抗侵蝕能力，本次設計生產中利用的是電熔鎂砂。
（2）顆粒組成：顆粒組成確定的原則應符合最緊密堆積原理和有利于燒結。一般粗顆粒、中顆粒、細顆粒按照所需磚的要求科學配比，使鋁鎂碳磚的性能最大程度得到發(fā)揮，滿足使用的需求。
（3）配料：將不同的顆粒組成的各種物料包括廢磚、結合劑和添加劑等進行配料。在鋁鎂碳磚的制作中，除了高鋁礬土及電熔鎂砂外，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：目前混煉過程采用兩類混煉設備—高速混煉機、行星式混煉機或濕碾機。由于高速混煉機、行星式混煉機混出的料成分均勻，夾雜氣體少，成型性能好，且設備對物料完全封閉，防塵性能好。因此本設計采用高速混煉機進行物料的混合。
（5）成型：首先要選擇合適噸位的壓力機。成型時要準確控制泥料重量、確保布料均勻，打擊次數(shù)及輕重需要滿足要求。礬土是瘠性物料，且配料水分含量少，一般不會出現(xiàn)因空氣被壓縮而產生的過壓廢品，因此可采用高壓成型。
（6）干燥：坯體干燥是磚坯中除去水分的過程。磚坯干燥的目的，通過干燥排除水分，使磚坯增加機械強度，以減少運輸和搬運過程中的機械損失，并使磚坯在裝窯之后進行燒成時，使磚坯具有必要的強度，承受一定的應力作用，提高燒成成品率，并且為燒成提供有益條件。
磚坯在干燥過程中，會產生一些物理變化，有的產生表面硬化，有的產生體積收縮，當干燥速度過快時，各個部位排水不一致，就可能發(fā)生裂紋。因此，磚坯干燥時要求：干燥速度不要超過一定的數(shù)值，否則產品會裂開，在定制合理的干燥制度時，即要干燥速度盡可能快，又不能發(fā)生大于破壞力的應力，選擇合適的干燥設備尤為重要。
鎂碳磚一般不用燒成，工藝比較簡單，可以節(jié)約能源，我國的礬土及鎂砂和石墨資源比較豐富，所以鎂碳磚在我國的生產數(shù)量和質量都在不斷提高。
2.1.1 原料
1．礬土及電熔鎂砂和石墨的技術指標如表2.1.1。
表2.1.1原料技術條件
指標
牌號
Al2O3
%
≥
Fe2O3
%
≤
CaO+ MgO
%
≤
K2O+
Na2O
%
≤
MgO
%
≥
SiO2
%
≤
CaO
%
≤
IgL
%
≤
水份
%
≤
體積密度g/cm3
≥
組成
mm
FC
%
≥
揮
發(fā)
份
%
≤
GA1-85
85
1.8
0.4
0.4
4
3.10
DMS97
97
1.50
1.50
0.3
3.45
0~50
LG(—)
100-95
0.5
100μm
95
1.2
酚醛
樹脂
1.24
液體
金屬
Al粉
200μm
2．原料的選擇
1.礬土的選擇
鋁礬土又稱礬土或鋁土礦,主要成分是氧化鋁,系含有雜質的水合氧化鋁,是一種土狀礦物。白色或灰白色,因含鐵而呈褐黃或淺紅色。密度3.9～4g/cm3,硬度1～3,不透明,質脆。極難熔化。不溶于水,能溶于硫酸、氫氧化鈉溶液。
用鋁礬土數(shù)量的技術條件：??
?等級?化學成分/%?耐火度?體積密度??
?Al2O3?CaO?Fe2O3?? ??
特級?>85?<0.6?<2.0?>1790?>3.0??
?一級?>80?<0.6?<3.0?>1790?>2.8???
二級甲?70~80?<0.8?<3.0?>1790?>2.65???
二級乙?60~70?<0.8?<3.0?>1770?>2.55???
三級?50~60?<0.8?<2.5?>1770?>2.45
2.鎂砂的選擇
燒結鎂砂由菱鎂礦、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?。系菱鎂礦等鎂質原料經(jīng)高溫處理達到燒結程度的產物的統(tǒng)稱。用豎窯、回轉窯等高溫設備一次煅燒或二步煅燒工藝，以天然菱鎂礦為原料燒制的鎂砂稱為燒結鎂砂；以菱鎂礦等為原料經(jīng)電弧爐熔煉達到熔融狀態(tài)冷卻后形成的稱為電熔鎂砂；從海水中提取氧化鎂制成的稱為海水鎂砂。
鎂砂是耐火材料最重要的原料之一，用于制造各種鎂磚、鎂碳磚、搗打料、補爐料等。含有雜質較多的，用于鋪筑煉鋼爐底等。在生產傳統(tǒng)的鎂質耐火材料時，所強調的是鎂砂的高溫強度和耐蝕性能。因此，注重鎂砂的純度以及化學成分中的CaO/SiO2比和B2O3含量。CaO/SiO2過低，系統(tǒng)中就會出現(xiàn)CMS，C3MS2等低熔點含鎂硅酸鹽液相，從而增加了液相量：若CaO/SiO2>2，則形成C2S高溫相，液相量少，因此，CaO/SiO2>2是必要的，鎂砂中的B2O3含量與熔損指數(shù)之間表現(xiàn)出很強的相關性，隨著B2O3含量的增加，熔損指數(shù)增大。由于B2O3存在于方鎂石的晶界上，使晶界的耐火性能降低，并形成較多的低熔點硅酸鹽礦物，熔渣很容易沿著晶界侵入，將方鎂石分離成小單晶體，從而促進了方鎂石向熔渣中流失。另外，由于B2O3的存在，促進了MgO和C的反應，使磚的組織結構劣化，加速了磚的損耗。因此，用作鎂碳磚的鎂砂，B2O3含量要嚴格控制在0.7%以下。
我國的天然鎂砂基本上不含B2O3，這是我國鎂砂在制造鎂碳磚方面具有很大的優(yōu)越性。電熔鎂砂主晶相方鎂石晶粒發(fā)育良好，晶體粗大，直接結合程度高，結構致密，而少量硅酸鹽和其他結合礦物相呈孤立狀分布。這一結構特點使使電熔鎂砂比燒結鎂砂更耐高溫，在氧化氛圍中，能在2300℃以下保持穩(wěn)定，高溫結構強度、抗渣性和常溫下抗水化性均較燒結鎂砂優(yōu)越，電熔鎂砂更充分的地發(fā)揮出方鎂石的一些優(yōu)越性能。表2.2.1為各國電熔鎂砂的理化指標，為了便于電熔鎂砂的生產和選擇使用，對電熔鎂砂按理化指標劃分成，其理化指標見表2.2.2。
綜上所述，欲生產出高質量高強度的鎂碳磚，須選擇電熔鎂砂，CaO/SiO2≥2，體積密度3.34g/cm3， 結晶發(fā)育良好，鎂砂本身氣孔率≤3%的鎂砂。所以本設計選用電熔鎂砂
表2.2.1各國電熔鎂砂的理化指標[10]
化學成分/%
中國
加拿大
法國
奧地利
日本
MgO
98.50
97.06
97.81
97.31
98.58
CaO
0.85
1.68
1.29
1.08
0.99
Fe2O3
0.38
0.63
0.25
0.27
0.08
Al2O3
0.20
0.17
0.75
0.65
0.08
SiO2
0.38
0.47
0.31
0.20
0.27
CaO/SiO2
2.24
3.57
4.30
5.40
3.67
體積密度/g·cm-3
3.52
3.54
3.53
3.58
3.51
平均晶體直徑/μm
222
454
222
235
530
本設計中選擇
表2.2.2電熔鎂砂的技術指標
指標
牌號
MgO％
≥
SiO2％
≤
CaO%
≤
顆粒體積密度g/cm3
≥
備注
DMS97
97
1.5
1.5
3.45
3.石墨的選擇
石墨是碳質元素結晶礦物，它的結晶格架為六邊形層狀結構。每一網(wǎng)層間的距離為3.40，同一網(wǎng)層中碳原子的間距為1.42。屬六方晶系，具完整的層狀解理。解理面以分子鍵為主，對分子吸引力較弱，故其天然可浮性很好。將碳加入鎂質耐火材料中的思想起源于這種觀點：即碳不易受到熔渣的潤濕。事實上，碳能阻止熔渣進入磚的結構中。石墨材料具有很高的熱穩(wěn)定性而不熔化，特別具有撓性。在鎂質耐火材料中配入一定數(shù)量的石墨有利于提高耐蝕能力和抗熔渣滲透能力，含15%石墨的MgO-C磚耐蝕性能好，高于15%石墨的MgO-C磚，由于容易受到環(huán)境氣氛的影響，其耐蝕性能則在很寬的范圍內變化。配入MgO-C磚中石墨的數(shù)量是隨爐子的種類，同一種爐子中不同的使用部位以及各自的操作條件而異。當采用通用配方生產MgO-C磚時，爐渣中氧化鐵含量和出鋼溫度愈高，其含碳量應愈低。但是，當采用全碳基質配方生產MgO-C磚時，其碳含量提高到20%以上，爐渣中氧化鐵的含量、冶煉溫度和出鋼溫度高時，卻有利于提高MgO-C磚的使用壽命。當使用大粒度（<1mm）石墨時，在MgO-C磚成型過程中產生殘余的變形，由于它的校正和石墨的拉制作用，使破壞能增大，因而提高了MgO-C磚的耐剝落性能。當使用細粒子石墨（<0.03mm）時，可提高MgO-C磚的致密度。同時其透氣度也低。因而難以發(fā)生化學反應，從而提高了MgO-C磚的耐蝕性和氧化性能。
天然鱗片狀石墨六角網(wǎng)狀平面中的和平面層的結合力相差很大，因此他具有撓性，石墨破裂通過結構片是非常不容易的。石墨的重要特性是非線性變形，熱導率、線膨脹系數(shù)和耐壓性取決于結構特性，呈各向異性。
(1)、熱導率：平行于層狀方向＞＞垂直于層狀方向；
(2)、線膨脹系數(shù)垂直于層狀方向＞＞平行于層狀方向；
(3)、耐壓性：垂直于層狀方向＞＞平行于層狀方向。
天然鱗片狀石墨的這種性能對提高鎂碳磚的抗熱震性有利。此外與熔融金屬之間界面張力小，與熔渣之間有很大的濕潤角。碳可以減少渣中氧化鐵提高渣的熔點。
天然鱗片狀石墨優(yōu)異的特性賦予鎂制含碳制品良好的抗侵蝕性和耐剝落性，技術指標見表3.1。
表3.1 天然鱗片狀石墨技術指標
名稱
LG100-98
LG100-97
LG100-96
LG100-95
固定碳
≥98
≥97
≥96
≥95
揮發(fā)分
≤1.00
≤1.20
≤1.20
≤1.20
水分
≤0.50
≤0.50
≤0.50
≤0.50
篩余量
≥75
≥75
≥75
≥75
4.結合劑
由于碳素材料的潤濕性差，很難與鎂砂形成高強度復合材料。酚醛樹脂作為耐火材料結合劑，具有熱硬性，干燥強度高；固定碳含量高，能形成牢固的碳結合結構；對石墨和各種耐火材料有良好的潤濕性；與焦油瀝青相比對環(huán)境危害小。因此被廣泛用于碳復合耐火材料中作結合劑。張文杰通過試驗得到如下結論[5]：試樣的顯氣孔率隨樹脂量的增加而降低，在樹脂量為5%～6%的區(qū)間有急劇的降低。綜上所述，生產鎂碳磚時，酚醛樹脂一般添加5%左右為宜[11]
5.抗氧化劑
鋁鎂碳磚采用金屬添加劑的作用在于抑制碳的氧化，被稱為抗氧化劑。
2.1.2破粉碎
1）粗碎：在原料倉庫內進行，減小粉碎工段的振動和噪音，粗碎設備應選用顎式破碎機。
2）粉碎篩分流程的確定。
用于制磚生產的原料，由于配料粒度組成要求嚴格，一般采用短頭圓錐破碎機，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度。根據(jù)鎂質制品的配料要求，鋁鎂磚料一般需雙層篩分，為簡化生產并保證鋁鎂磚配料要求，一般設置雙層振動篩。粉碎篩分流程見圖：3-1。
3）磨碎：
根據(jù)鎂質制品性質及要求，鋁鎂磚配料用的電熔鎂砂不單獨磨碎成細粉；為滿足基質中成分形成鎂鋁尖晶石的要求，鋁鎂磚的生產采用電熔鎂砂和高鋁熟料混合磨碎?；旌戏壑械腁l2O3含量一般控制在16%—20%。
細磨粉的細度一般控制在小于0.088mm的大于90%，采用的磨碎設備為管磨機。混合磨碎時，供料槽應不少于3個，以保證燒結鎂砂，廢磚，高鋁熟料三種料的需要。
2.1.3 篩分
篩分就是利用多層的篩子把物料按需求進行分級。達到規(guī)格的篩下料根據(jù)不同的粒度進入相應的料倉，篩上料則是重返破粉碎工段重新破碎。震動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)過破粉碎、細磨、篩分后，一般則是存放在貯料倉內以供配料時使用。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，
2.1.5 配料
鎂碳質制品生產中采用多級配料，可獲得較高的體積密度，特別是適當增大粗顆粒及細粉配比，相應減少中間顆粒的比例，可顯著提高磚坯的致密程度。只有符合緊密堆積原理的顆粒組成，才可能獲得致密的坯體結構。
2.1.6 混練
加料順序為：高鋁礬土→酚醛樹脂→石墨→筒磨細粉（預混小料），必須確保總混煉時間。
2.1.7 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。
2.1.8 干燥
坯體干燥是磚坯中去除水分、提高強度的過程。
2.1.9 成品倉庫
成品一般按照品種、級別、磚型批號等來分類貯放，堆放方式和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，在設計中盡量計算準確以做到即滿足工廠本身產量的需要同時也不浪費
2.2 工藝流程
2.2.1 工藝流程簡述
電爐用鋁鎂碳磚的生產工藝，原料包括高鋁礬土、電熔鎂砂、石墨、樹脂和防氧化劑。首先，利用橋式抓斗起重機將原料送到PEF400×600顎式破碎機粗破碎（破碎的粒度要符合圓錐破碎機的給料粒度），破碎好的物料經(jīng)帶式輸送機送到Φ900短頭圓錐破碎機的料倉中，破碎好的料由斗式提升機提升到五樓，經(jīng)振動篩篩分，本次設計中每個振動篩由三層篩網(wǎng)組成，篩網(wǎng)孔徑分別為5mm、3mm、1mm，＞5mm的篩上料返回圓錐破碎機繼續(xù)破碎，篩中料、篩下料進入各自的料倉，根據(jù)料倉的存料情況多余的顆粒料經(jīng)可逆帶式輸送機進入管磨機磨細粉，產生的細粉由斗式提升機送到五樓經(jīng)過溜槽送到三樓的螺旋輸送機，經(jīng)螺旋輸送機送到細粉料倉，石墨、Al粉利用電梯運到三樓后再用電動葫蘆送入料倉，用電子配料車將顆粒料、細粉、石墨、防氧化劑根據(jù)配方配料，在750L高速混練機中混合，同時酚醛樹脂用定量罐定量后也倒入到混練機中?；炀毥Y束后，用電動平板車和叉車將裝有泥料的泥料罐運到成型車間，用起重機將泥料送到壓磚機供料倉10臺摩擦壓磚機成型，成型的廢品送至原料倉庫集中處理，半成品放在干燥車上，順著干燥車道送到干燥工段的存放處等待干燥，用3噸帶推桿電拖車將干燥車推入隧道干燥器，干燥后的磚坯等到冷卻后進行檢選，合格的磚坯由工人進行包裝外賣，檢選不合格的磚坯送到原料倉庫集中處理，以備其他用途。
2.2.2 工藝流程論證
1．原料倉庫.
由于接近原料產地和產量大的原因，原料在原料倉庫存放時間較短，本設計的原料有電熔鎂砂97、高鋁礬土85、石墨、酚醛樹脂、防氧化劑Al粉和一定量的廢磚。原料倉庫采用封閉式單側卸料的方式，原料之間設有擋墻來防止原料混質。
2．破碎工段
原料是經(jīng)過抓斗抓入顎式破碎機進行粗破，然后通過傳送帶到圓錐破碎機細碎，接著通過振動篩篩分，篩上料返回圓錐破碎機再次破碎，篩下料進入各自料倉。生產中所需要的粉料通過管磨機進行磨粉。
3．混料工段
生產時根據(jù)需要采用微機控制三斗稱量車進行自動稱料，自動化程度高，生產效率高，產品質量好。
4. 熱處理工段
由于產量比較大，本設計選用了7條電加熱隧道干燥器，干燥后制品水分一般控制小于1%。
2.3 工藝參數(shù)
本設計的粒度配比見表2.3.1。
表2.3.1 鎂碳磚配料比
磚 種
配 比 (%)
添加劑
總量(%)
外加量(%)
酚醛樹脂
電熔鎂砂97
石墨
高鋁礬土85
MT-10A
90
10
0
3
3
LMT-76
15
10
75
2
3
本設計鎂碳磚生產的混合制度見表2.3.2，干燥制度見表2.3.3。
表2.3.2 混合制度
項目
磚種
混 合 量(千克/次)
混合周期(分鐘)
MT-10A
1000
20
LMT-76
1000
20
表2.3.3 干燥制度
干燥器類型
長×寬×高
(mm)
數(shù)
量
(條)
干燥
裝磚
(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(℃)
24500×1200×1650
6
1000
15
2
3.0~4.0
＜1
200
40~50
2.4 物料平衡計算
制磚部分物料平衡計算參數(shù)見表2.4.1。
表2.4.1 物料平衡計算參數(shù),%
計算參數(shù)
鎂碳磚
MT-10A
鋁鎂碳磚
LMT76
名稱
符號
原料在倉庫中的存放損失
L1
0.5
0.5
原料水分
W1
0.5
0.5
原料洗滌損失
L4
—
—
原料干燥或風干后的水分
W3
0
0
原料的灼減量
L2
0
0
原料加工、運輸損失（包括破粉碎、配料、混合成型工序）
L3
2
2
配比
P
1-P
q1
10
90
3
10
90
3
管磨機加入量
q2
20
20
泥料水分
W4
2.5
2.5
泥料的循環(huán)混練量
F3
10
10
結合劑貯運損失
L5
2
2
干燥綜合廢品率
F2
2
2
干燥廢品回收率
T
95
95
車間生產班制見表2.4.2。
工作班制
原料倉庫
粉碎磨碎
混合
成型
干燥
成品庫
年工作日
365
365
365
365
365
365
日工作班
2
2
2
2
3
2
班工作時
8
8
8
8
8
8
表2.4.2 生產班制
MT-10A制磚部分物料平衡見表2.8。
表2.8 MT-10A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
時
原料倉庫
原料倉庫總存放量
其中：電熔鎂砂97
廢磚廢坯
石墨
金屬鋁粉
Q13
Q14
Q15
Q16
Q18
365/2/8
32048
27655.70
1187.5
3220.9
942.2
87.80
75.76
3.25
8.24
2.58
43.90
37.88
1.63
4.41
1.29
5.48
4.74
0.20
0.55
0.16
樹脂庫
樹脂總存放量
Q17
365/2/8
956.63
2.65
1.32
0.17
破粉碎
總破粉碎量
電熔鎂砂97
Q10
Q11
365/2/8
31887.8
28699
87.36
78.63
43.68
39.31
5.46
4.91
磨碎
總磨碎量
Q12
365/2/8
6377.55
17.47
8.74
1.09
配料
總配料量
其中：電熔鎂砂97
外加鋁粉
石墨
外加樹脂
Q5
Q6
Q9
Q7
Q8
365/2/8
31250
28125
937.5
3125
937.5
85.62
77.05
2.57
8.56
2.57
42.81
38.53
1.28
4.28
1.28
5.35
4.82
0.16
0.54
0.16
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
34722.2
31250
95.12
85.61
47.56
42.81
5.95
5.35
干燥
成品庫
總干燥量
總成品量
Q2
Q
365/3/8
31250
30000
85.61
82.19
42.81
27.40
5.35
3.42
LMT76制磚部分物料平衡見表2.9。
表2.9 LMT76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
時
原料倉庫
原料倉庫總存放量
其中：電熔鎂砂97
廢磚廢坯
石墨
高鋁礬土85
金屬鋁粉
Q17
Q19
Q21
Q22
Q20
Q24
365/2/8
31887.75
4609.28
1187.5
3220.90
23046.42
628.14
87.36
12.63
3.25
8.24
63.14
1.72
43.68
6.31
1.63
4.41
31.57
0.86
5.46
0.78
0.20
0.55
3.95
0.10
樹脂庫
樹脂總存放量
Q23
365/2/8
956.63
2.65
1.32
0.17
破粉碎
總破粉碎量
電熔鎂砂97
高鋁礬土85
Q11
Q13
Q12
365/2/8
28113.29
4783.16
23915.81
77.02
13.10
65.52
38.51
6.55
32.76
4.81
0.82
4.10
磨碎
總磨碎量
Q14
365/2/8
6377.55
17.47
8.74
1.09
配料
總配料量
其中：電熔鎂砂97
高鋁礬土85
石墨
外加樹脂
外加鋁粉
Q5
Q6
Q7
Q8
Q9
Q10
365/2/8
31250
4687.5
23437.5
3125
937.5
625
85.62
12.84
64.21
8.56
2.57
1.71
42.81
6.42
32.11
4.28
1.28
0.86
5.35
0.80
4.01
0.53
0.16
0.11
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
34722.22
31250
95.12
85.61
47.56
42.81
5.95
5.35
干燥
成品庫
總干燥量
總成品量
Q2
Q
365/3/8
31250
30000
85.61
82.19
42.81
27.40
5.35
3.42
MT-10A制磚部分物料平衡系數(shù)見表2.12。
表2.12 MT-10A制磚部分物料平衡系數(shù)表
電熔鎂砂97與石墨比
綜合成品率
9:1
96%
破、粉碎
總破、粉碎量
電熔鎂砂97
31887.8
28699
干燥
總干燥量
干燥廢品量
31250
1250
總磨粉量
6377.55
原料倉庫
總存放量
電熔鎂砂97
廢磚廢坯
石墨
Al粉
32048
27655.70
1187.5
3220.9
942.2
總成型量（系指合格磚坯量）
配比系數(shù)（k值）
總混合量
31250
1
34722.2
配料
總配料量
電熔鎂砂97
石墨
樹脂外加量
31250
28125
3125
937.5
樹脂存放量
956.63
LMT76制磚部分物料平衡系數(shù)見表2.13。
表2.13 LMT76制磚部分物料平衡系數(shù)表
電熔鎂砂97與石墨比
綜合成品率
1.5:1
96%
破、粉碎
總破、粉碎量
電熔鎂砂97
15618
2343
干燥
總干燥量
干燥廢品量
31250
1250
總磨粉量
6377.55
原料倉庫
總存放量
電熔鎂砂97
廢磚廢坯
石墨
高鋁礬土
鋁粉
31887.75
4609.28
1187.5
3220.90
23046.42
628.14
總成型量（系指合格磚坯量）
配比系數(shù)（k值）
總混合量
31250
1
34722.22
配料
總配料量
電熔鎂砂
高鋁礬土85
石墨
樹脂外加量
鋁粉
31250
4687.5
23437.5
3125
937.5
625
樹脂存放量
956.63
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2.14[12]。
表2.14 主機平衡表
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1臺時產量
要求主機臺數(shù)
設計的臺數(shù)
破碎
PEF400×600顎式破碎機
80
7.17
15
0.36
1
PEF400×600顎式破碎機
80
5.12
20
0.34
1
粉碎
Φ900短頭圓錐破碎機
70
70
8.19
5.85
4.0
3.5
2.05
1.67
2
2
磨碎
Φ1500×5700管磨機
75
75
2.55
0.36
2.5
2.0
1.02
0.18
1
1
混合
750L高速混練機
70
16.99
2.8
6.07
7
成型
630噸摩擦壓磚機
1000噸摩擦壓磚機
—
—
—
—
6
4
干燥
干燥器24.5×1.2×1.65米
70
7.13
6.4883
7
輔助設備（提升和運輸設備）見表2.15。
表2.15 輔助設備表
設備名稱及規(guī)格
數(shù)量
備注
B=500皮帶輸送機
1
L=27000mm
B=500皮帶輸送機
1
L=27000mm
帶式輸送機
1
L=30000mm
帶式輸送機
1
L=45000mm
TD250斗式提升機
4
L=27300mm
熱處理設備見表2.16。
表2.16 熱處理設備
名稱
規(guī)格（長×寬×高）m
數(shù)目/輛
干燥器
24.5×1.0×1.65
6
干燥車
成型工段
1.2×0.85×1.45
42
干燥器內
120
晾磚場地
42
檢修場地
3
2.6 倉庫設施
本設計的原料倉庫為封閉式，單側卸料。其中各種原料的運輸方式見表2.17。
表2.17 各種原料的運輸方式
原料
運料方式
搬運方式
電熔鎂砂97
汽車
抓斗
高鋁礬土85
汽車
抓斗
石墨
汽車
推車
AL粉
汽車
推車
廢磚、廢坯
叉車
抓斗
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
電熔鎂砂97
丙種堆積
30
18.95
24
高鋁礬土85
丙種堆積
30
57
石墨
袋裝
30
12
AL粉
袋裝
30
6
成品庫
成品磚
堆積
30
60
24
3 生產技術檢查系統(tǒng)說明
3.1 檢查內容
主要揀選設備工具：平板、卷尺、塞尺等。
工藝技術規(guī)定：磚的尺寸允許偏差和外觀要求按國標和用戶要求執(zhí)行；制品不允許有斷裂層面；出窯時輕拿輕放，高提不撈，保證不掉邊角；輕度扭曲不良品，加工合格后再包裝落垛；檢出的不合格品用叉車送到原料倉庫集中處理[12] [13]
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
電爐用鋁鎂碳磚MT-10A
體積密度、顯氣孔率、常溫耐壓強度、
抗氧化性、高溫抗折強度
電爐用鋁鎂碳磚LMT-76
體積密度、顯氣孔率、常溫耐壓強度、
抗氧化性、高溫抗折強度
3.2 檢查方法
1．測試方法
各種耐火制品檢驗制樣規(guī)定應按國家頒布標準和有關規(guī)定的內容執(zhí)行，部分名稱及其代號如下：
GB /T 13246 含碳耐火材料化學分析CYDTA 容量法測定氧化鎂含量
GB 5072 致密定形耐火制品常溫耐壓強度試驗方法
GB/T 13243 含碳耐火材料高溫抗折強度試驗方法
GB/T 13244 含碳耐火材料抗氧化性試驗方法
GB/T 13245 含碳耐火材料化學分析方法 燃燒重量法測定含碳量
GB 2997 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
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)
品種
化學分析
荷重軟化溫度
顯氣孔率
常溫耐壓強度
抗氧化性
電爐用鋁鎂碳磚LMT-76
1/2
—
1
1
1/5
電爐用鋁鎂碳磚MT-10A
1/2
—
1
1
1/5
3.3 檢查制度
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 mm粉料
6～8件/次
荷重軟化溫度
—
—
—
顯氣孔率
3
體積為50-200 cm3棱長小于80 mm
1個/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
（64±1）mm×（64±1）mm×（114±0.5）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．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。
3．需經(jīng)常檢修的設備部件，凡超過200公斤以上的需設有檢修起重梁。
4．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。
5．檢修用單軌梁的位置，須在起重設備或主要起重部件的中心部位，應避免斜吊
6．各工段考慮電焊電源及36伏局部安全照明需要，以便工段內檢查工作和小量修補與維修等使用。
7．安裝或檢修設備而在上方設置起重吊鉤時，起吊高度應使被起吊件能離開設備基座，在外力作用下的橫向位移不受設備其他部分的阻礙。當設置單軌行車時，起吊高度應大于位移線上最高設備的高度。
8. 設備在檢修及維護時應在控制開關（電源）位置掛起明顯標示牌，比如設備檢修，禁止合閘。
5 生產車間除塵及安全措施
除塵設備應遠離變電所、化驗室等。采用合理的工藝流程，減少物料搬運環(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：物料加濕、設備密封。
主要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．耐火材料廠生產廠房為高層，樓梯應有護攔。在陰暗處應設有照明設施。
2．對設備應定期檢查以防隱患。
3．生產車間應設有安全員，定期對職工進行安全教育。在容易發(fā)生事故的地方，設有提示語。
4. 勞動保護用品應發(fā)放及時和足量（口罩 工作服 安全帽等）
6 本設計的主要特點
本設計的主要特點如下：本次設計鋁鎂碳磚和鎂碳磚產量比較大，工作量比較大，工廠整體布局合理，設計中選用除塵設備改善工作環(huán)境保證工人的身體健康，對廢磚坯進行回收處理利用，降低成本，因為廠區(qū)接近原料產地，原料的存放時間相對較短。廠房空間寬敞，便于日后產量增加時擴建規(guī)模。
致 謝
在這三個多月畢業(yè)設計時間里，在田琳及其他老師的精心細致的指導下，在眾多同學的幫助下，通過個人的努力基本順利地完成了學校給予的畢業(yè)設計任務，在此對田琳老師表示深深的謝意，同時也給本次設計提供幫助的張歡、羅旭東、張玲、欒艦、郭玉香老師表示最真誠的敬意和感謝！在本設計中，由于知識水平有限，難免出現(xiàn)一些不足之處，敬請各位老師批評指正。
參考文獻
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附 錄
1.物料的平衡計算
MT-10A（電爐鎂碳磚，30000噸/年）
1)物料種類的配比
骨料DMS97：70%
顆粒：大顆粒5~3： 25 %
中顆粒3~1： 20 %
小顆粒1~0： 25 %
細粉DMS97：20 %
石 墨：10%
酚醛樹脂：3 %外加
Al 粉：3 %外加
2)計算
(1) 總成品量Q=30000噸/年
(2) 總熱處理量Q2=Q/（1-F2）
式中：F2—干燥綜合廢品率 F2=4%
總干燥量Q2=30000/（1-0.04）=31250噸/年
其中干燥廢品量f2= QF2/（1-F2）
f2=30000×0.04/（1-0.04）=1250噸/年
(3) 總成型量Q3=Q2=31250噸/年
(4) 總混合量Q4=Q/K（1-F2）（1-F3）
式中：F3—包括成型廢坯和不合格泥料的循環(huán)混練量 F3=10%
K-鎂碳磚的配比系數(shù) K=1-[P（L2+W3- L2 W3）+（1-P）W1]=1
Q4=30000/1×（1-0.04）×（1-0.1）=34722.2噸/年
(5) 總配料量Q5=Q/K（1-F2）
Q5=30000/1×（1-0.04）=31250噸/年
其中電熔鎂砂的配料量Q6=Q（1-P）/K（1-F2）
式中：P—石墨配比10%