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1、河南理工大学万方科技学院毕业设计摘 要以镁砂和铬矿为主要原料制造的镁铬系耐火材料在近70年的发展历程中，首先在钢铁工业，继之在玻璃，水泥等行业的热工设备上广为采用，成为了最重要的碱性耐火材料。镁铬砖属碱性耐火制品，以方镁石和镁铬尖晶石为主晶相，在氧化气氛中于16001650烧成，也可用水玻璃等化学结合剂制成不烧砖，主要包括直接结合镁铬砖、半再结合镁铬砖以及普通镁铬砖等。其中的普通镁铬砖耐火度高、抗碱性炉渣侵蚀性强、热震稳定性优良、高温结构强度高。本次设计的题目是年产8万吨镁铬砖耐火材料工厂的设计，本设计叙述了镁铬砖耐火材料的使用条件及生产工艺理论基础，辅助原料的要求、加工处理方法、产品的生产工
2、艺流程、物料平衡计算结果、生产设备的选型计算以及生产技术检查系统的说明和本设计的特点。关键词：耐火材料 镁铬砖 生产工艺 设计AbstractThe refractory material plays a role in souring in the development of the steel making,with the gradual development of the metallurgical trade,the refractory material craft has got constant improvement,the result of study asserts
3、 the Mg-Cr department material has function of that other materials cant be compared,combine magnesium chromium quality directly,half combine Mg-Cr quality,etc.Alkaline material can raise the lining durability again,it is a concise extremely good material outside a stove.The chromium refractory mate
4、rial of magnesium is the fire-resistant products taking MgO-Cr2O3 as composition,combine Mg-Cr brick,half-bond Mg-Cr brick and common Mg-Cr brick. It has exactly property anti-alkali, anti-corrosion refractory-degree and loading high temperature.The design theme is annually production of 80,000 ton
5、magnetite-chrome brick refractory material factory design.Originally design conclude of the Mg-Cr brick refractory material and theoretical foundation of the production technology, requirement for raw materials,process the method,the production technological process,supplies of the products balance
6、calculation of raw-materials,selecting and calculating of equipment and production technology,inspection system of production,and main characteristic of my design.Keywords:Refractory Magnesium-Chrome brick Productive technological process Design目 录1 绪 论11.1 镁铬砖的发展历史11.2 研究镁铬砖的目的与意义31.3 镁铬砖的应用42 工艺设计
7、概述52.1 工艺的理论基础52.2 设计任务52.3 设计原则62.4 厂址选择62.4.1 厂区地址62.4.2 厂区条件62.5 原料的选择72.6 主要材料和动力来源82.7 影响镁铬砖性能的主要因素82.7.1 铬矿的选择82.7.2 添加剂对Mg-Cr砖的性能的影响92.7.3 R2O3在方镁石，尖晶石和硅酸盐相中的溶解92.7.4 CaO/SiO2比对镁质耐火材料相组合的影响102.8 总平面布置方案113 工艺流程123.1 破粉碎123.2 筛分123.3 物料的贮存133.4 配料143.5 混练143.6 成型143.7 干燥163.8 烧成173.9 成品183.10
8、除尘183.11 含铬废水的处理193.12 噪声的防治194 工艺参数及平衡计算214.1 工艺参数214.2 物料平衡计算224.2.1 物料平衡计算的目的224.2.2 物料平衡计算225 机械设备选型295.1 主机平衡计算295.1.1 破粉碎工序295.1.2 混合设备325.1.3 成型工序335.2 辅助设备345.2.1 给料，计量设备345.2.2 筛分设备345.2.3 运输，提升设备345.2.4 起重搬运设备355.2.5 除铁设备355.3 隧道干燥器选型355.4 隧道窑选型计算376 车间工艺布置396.1 破碎车间的布置396.2 粉碎车间的布置406.2.1
9、 粉碎设备的布置406.2.2 磨细设备的布置416.2.3 斗式提升机和筛分设备的布置416.2.4 配料仓的布置426.2.5 混合设备的布置426.3 成型车间的布置426.4 干燥烧成车间的布置426.4.1 干燥工序的布置426.4.2 烧成工序的布置436.5 成品仓库的布置446.6 原料仓库的布置447 技术经济46结论49参考文献50致 谢51IV1 绪 论镁铬砖是以方镁石和镁铬尖晶石为主晶相的碱性耐火制品。可在氧化气氛中16001800烧成，也可用水玻璃或镁盐溶液等化学结合剂制成不烧砖。镁铬砖和铬镁砖的差异在于配料中铬铁矿加入量不同而引起矿物相的不同。镁砂和铬铁矿的配比划分
10、，无统一规定。西欧国家以MgO含量5580为镁铬砖，MgO含量3555为铬镁砖。俄罗斯则以制品中Cr2O38小于20的为镁铬砖；Cr2O320的为铬镁砖。1.1 镁铬砖的发展历史19世纪后期至20世纪初，平炉广泛采用镁砖和铬砖砌筑。镁砖对温度变化敏感，高温下体积收缩大；铬砖荷重软化温度低，对温度变化也敏感，影响了这两种制品的进一步发展。20世纪30年代中期出现了镁砂铬铁矿烧结产品。英国切斯特斯(J.H.Chesters)、里斯(Rees)、莱纳姆(Lynam)等人就镁砂一铬铁矿性能和最佳配方进行了大量研究，认为镁铬混合物产品比单纯的镁质或铬质制品有更高的断裂温度，不出现烧成收缩，具有较高的荷重
11、软化温度和抗张强度。化学性质呈碱性，可抵抗碱性平炉渣的侵蚀。在不烧镁砖的基础上，1925年在英国出现了硅酸钠结合的镁铬砖。19341937年出现了用硫酸氢钠作结合剂的镁铬砖。1935年不烧镁铬砖和烧成镁铬砖的生产开始稳步发展，取代硅砖，用于平炉后墙、端墙、炉顶直至出现全碱性平炉。镁铬砖的缺点是烧成过程中的异常膨胀，它使制品变脆，使用过程中工作面出现爆胀、剥片等现象。为克服这些缺点，从1935年起，就爆胀、温度急变引起的崩裂和熔剂迁移现象进行了大量的研究工作。早期生产的镁铬砖，组成侧重于铬一镁，烧成过程中产生很大的膨胀，使制品气孔率增大，机械强度降低。里格比(RigDy)等人经过研究认为铬矿在还
12、原气氛中加热不膨胀，已氧化的铬矿还原时却产生很大的膨胀。镁铬砖在烧成过程的早期，铬矿中的低价铁被氧化，后期又被还原，引起制品膨胀。含氧化铁高的铬矿尤甚。另外，铬矿的表面积越大，氧化趋势亦越大。1930年至1950年间碱性耐火材料在间歇窑内烧成，升温速度很慢，最高烧成温度为1400左右。慢速烧成助长了导致烧成异常膨胀的氧化还原反应的循环，止火温度低，使避免膨胀的物理变化无法进行。为了降低烧成膨胀，提高制品的抗热震性，铬铁矿被限以颗粒形式加入，同时高铁铬铁矿的使用也受到限制。直至1950年逐步改用隧道窑烧成，烧成时间缩短，才消除了异常膨胀现象。化学结合镁铬砖的生产关键是结合剂的选择。最早的有关文献
13、出现于1905年。将镁砂、铬铁矿和Cr2O3等碱性物质与硅酸钠或氧化钙混合，可以制得一种有价值的耐火炉衬。此后，化学结合砖的发展中心移到美国。直至1941年，又出现了许多不同结合剂的化学结合砖专利。结合剂有硫酸盐、硅酸钠、亚硫酸盐纸浆废液和外加少量粘土。1949年米勒(Miller)提出，先加百分之几的水成型，随后以Cl2、SO2或SO3处理，在砖内形成结合剂。1952年霍耶尔(Heuer)用CO2按同法处理，取得专利。1954年和1962年凯撒铝和化学产品公司和霍耶尔提到采用可溶性铬酸盐和在砖料中加入少量铁粉。化学结合砖发展的另一个重要标志是1941年出现了碱性砖在钢盒内“共成型”的专利。这
14、种制品在加热时钢板氧化，氧化铁与方镁石形成铁酸镁，使方镁石跨越原砖表面交错生长，从而得到一个近于整体的结构。与烧成砖一样，化学结合砖在使用过程中出现剥片。为防止剥片，1957年曾在砖与砖之间夹入易氧化的钢板。钢板平放于砖中，与工作面垂直，大大提高了使用寿命。化学结合砖的另一缺点是中温强度(7001200)较低。化学结合碱性砖的发展成果美国较多。美国的碱性砖大部分是不烧制品，而欧洲和苏联则生产烧成制品。从1950年起，欧洲逐渐引用了美国化学结合制品的经验。直到直接结合镁铬砖的出现，化学结合砖才减少或停止生产。1960年以前，镁铬砖的烧成温度较低，大都低于1500。在炼钢炉上使用（1600）时，离
15、工作面5075mm处的温度比制品的烧结温度高。因此，制品的烧成与否，情况相同。所以当时烧成制品与不烧制品的使用效果无大差别。“直接结合”由英国拉明(Laming)首先提出。由于氧化铁引起的膨胀趋势大大减少，在烧成温度下溶于液相的尖晶石，冷却时析出，形成直接结合。所以直接结合碱性砖在1961年末出现于市场。在炼钢炉承受应力和炉渣侵蚀严重的部位直接结合砖完全取代了化学结合砖和硅酸盐结合砖。中国于1953年试制成功抗热震性镁铬砖，并用于平炉炉顶。由于镁铝砖在平炉顶使用效果良好，且国内资源丰富，故平炉顶用镁铬砖未得到进一步发展。20世纪5060年代，中国由于缺少铬铁矿，硅酸盐结合镁铬砖仅供有色冶炼炉使用。70年代末随着铬矿资源的开发，新疆铬铁矿投入开采，镁铬砖亦开始使用于水泥回转窑和玻璃熔窑蓄热室。70年代末，随着冶金、建材、轻工等各领域新工艺、新技术的采用，对碱性耐火材料不断提出新要求。随着高纯原料、高温手段不断引入，开始研究致密碱性耐火材料。80年代起直接结合镁铬砖、再结合
