耐火材料制備原理及工藝設(shè)計(jì)

1、攀枝花學(xué)院學(xué)生課程設(shè)計(jì)（論文）題 目：耐火材料制備原理及工藝設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 李茂 學(xué) 號(hào)： 201111101027 所在院(系)： 材料工程學(xué)院 專 業(yè)： 2011材料科學(xué)與工程 班 級(jí)： 2011級(jí)材料科學(xué)與工程一班 指 導(dǎo) 教 師： 李亮 職稱： 副教授 2013年 12 月 16 日攀枝花學(xué)院教務(wù)處制攀枝花學(xué)院本科學(xué)生課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)題目耐火材料制備原理及工藝設(shè)計(jì)1、課程設(shè)計(jì)的目的使自己掌握有關(guān)耐火材料的專業(yè)知識(shí)，加深對(duì)所學(xué)理論知識(shí)的掌握與應(yīng)用；培養(yǎng)自己綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力；為進(jìn)一步進(jìn)行該產(chǎn)品深入研究打基礎(chǔ)。2、課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求

2、等）設(shè)計(jì)內(nèi)容：（1）耐火材料的整體概述，分類、性質(zhì)、工藝概述等（2）耐火材料的能源消耗及參數(shù)計(jì)算（3）耐火材料的生產(chǎn)設(shè)備 設(shè)計(jì)要求：（1）設(shè)計(jì)依據(jù)詳細(xì)可靠（2）對(duì)實(shí)際應(yīng)用有指導(dǎo)意義（3）格式規(guī)范3、主要參考文獻(xiàn)耐火材料耐火材料概論耐火材料工藝學(xué)耐火材料與能源4、課程設(shè)計(jì)工作進(jìn)度計(jì)劃12月2號(hào)下發(fā)設(shè)計(jì)任務(wù)12月5號(hào)初期指導(dǎo)12月9號(hào)中期指導(dǎo)12月11號(hào)定稿指導(dǎo)12月16號(hào)完成設(shè)計(jì)任務(wù)指導(dǎo)教師（簽字）日期年 月 日教研室意見(jiàn)：年 月 日學(xué)生（簽字）： 接受任務(wù)時(shí)間： 年 月 日課程設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)教師成績(jī)?cè)u(píng)定表題目名稱評(píng)分項(xiàng)目分值得分評(píng)價(jià)內(nèi)涵工作表現(xiàn)20%01學(xué)習(xí)態(tài)度6遵守各項(xiàng)紀(jì)律，工作刻苦努力，

3、具有良好的科學(xué)工作態(tài)度。02科學(xué)實(shí)踐、調(diào)研7通過(guò)實(shí)驗(yàn)、試驗(yàn)、查閱文獻(xiàn)、深入生產(chǎn)實(shí)踐等渠道獲取與課程設(shè)計(jì)有關(guān)的材料。03課題工作量7按期圓滿完成規(guī)定的任務(wù)，工作量飽滿。能力水平35%04綜合運(yùn)用知識(shí)的能力10能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)和技能去發(fā)現(xiàn)與解決實(shí)際問(wèn)題，能正確處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，能對(duì)課題進(jìn)行理論分析，得出有價(jià)值的結(jié)論。05應(yīng)用文獻(xiàn)的能力5能獨(dú)立查閱相關(guān)文獻(xiàn)和從事其他調(diào)研；能提出并較好地論述課題的實(shí)施方案；有收集、加工各種信息及獲取新知識(shí)的能力。06設(shè)計(jì)（實(shí)驗(yàn)）能力，方案的設(shè)計(jì)能力5能正確設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，獨(dú)立進(jìn)行裝置安裝、調(diào)試、操作等實(shí)驗(yàn)工作，數(shù)據(jù)正確、可靠；研究思路清晰、完整。07計(jì)算及計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力5具有

4、較強(qiáng)的數(shù)據(jù)運(yùn)算與處理能力；能運(yùn)用計(jì)算機(jī)進(jìn)行資料搜集、加工、處理和輔助設(shè)計(jì)等。08對(duì)計(jì)算或?qū)嶒?yàn)結(jié)果的分析能力（綜合分析能力、技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析能力）10具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)收集、分析、處理、綜合的能力。成果質(zhì)量45%09插圖（或圖紙）質(zhì)量、篇幅、設(shè)計(jì)（論文）規(guī)范化程度5符合本專業(yè)相關(guān)規(guī)范或規(guī)定要求；規(guī)范化符合本文件第五條要求。10設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）質(zhì)量30綜述簡(jiǎn)練完整，有見(jiàn)解；立論正確，論述充分，結(jié)論嚴(yán)謹(jǐn)合理；實(shí)驗(yàn)正確，分析處理科學(xué)。11創(chuàng)新10對(duì)前人工作有改進(jìn)或突破，或有獨(dú)特見(jiàn)解。成績(jī)指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)指導(dǎo)教師簽名： 年月日1.緒論耐火度高于1580的無(wú)機(jī)非金屬材料稱為耐火材料，耐火度指耐火材料錐形體試樣在沒(méi)有

5、荷重情況下，抵抗高溫作用而不軟化熔倒的攝氏溫度。耐火材料主要是指無(wú)機(jī)非金屬材料構(gòu)成的材料和制品，是用作高溫窯爐等熱工設(shè)備的結(jié)構(gòu)材料，以及工業(yè)用高溫窯和部件的材料，并能承受相應(yīng)的物理化學(xué)變化和機(jī)械作用。關(guān)于耐火材料的工藝20世紀(jì)50年代以前都是采用單一耐火原料制造的，50年代以后都采用了復(fù)合工藝。耐火材料種類繁多，通常按耐火度高低分為普通耐火材料（15801770）、高級(jí)耐火材料（17702000）和特級(jí)耐火材料（2000以上）；按化學(xué)特性分為酸性耐火材料、中性耐火材料和堿性耐火材料。此外，還有用于特殊場(chǎng)合的耐火材料?，F(xiàn)在對(duì)于耐火材料的定義，已經(jīng)不僅僅取決于耐火度是否在1580以上了。目前耐火材

6、料泛指應(yīng)用于冶金、石化、水泥、陶瓷等生產(chǎn)設(shè)備內(nèi)襯的無(wú)機(jī)非金屬材料。經(jīng)常使用的耐火材料有AZS磚、剛玉磚、直接結(jié)合鎂鉻磚、碳化硅磚、氮化硅結(jié)合碳化硅磚,氮化物、硅化物、硫化物、硼化物、碳化物等非氧化物耐火材料;氧化鈣、氧化鉻、氧化鋁、氧化鎂、氧化鈹?shù)饶突鸩牧?。?jīng)常使用的隔熱耐火材料有硅藻土制品、石棉制品、絕熱板等。經(jīng)常使用的不定形耐火材料有補(bǔ)爐料、耐火搗打料、耐火澆注料、耐火可塑料、耐火泥、耐火噴補(bǔ)料、耐火投射料、耐火涂料、輕質(zhì)耐火澆注料、炮泥等。近幾十年來(lái)，高溫技術(shù)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(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，占有重要地位。目前，我國(guó)每年

7、消耗耐火材料約800萬(wàn)噸。鎂鉻質(zhì)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(qiáng)度大,抗堿性渣侵蝕性強(qiáng)，熱穩(wěn)定性優(yōu)良，對(duì)酸性渣也有一定的適應(yīng)性。但是今后鎂鉻材料產(chǎn)量將會(huì)下降，因?yàn)樵诟邷貤l件下制備和使用時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生有害的六價(jià)鉻的化合物造成環(huán)境污染。制造鎂鉻磚的主要原料是燒結(jié)鎂砂和鉻鐵礦。鎂砂原料的純度要盡可能高，鉻鐵礦化學(xué)成分的要求為：Cr2O3 3045，CaO不大于1.01.5。燒制鎂鉻磚的生產(chǎn)工藝與鎂質(zhì)磚大體相仿。為了消除磚在燒成過(guò)程中由于MgO和Cr2O3、Al2O3或鐵的氧化物反應(yīng)生成尖晶石時(shí)

8、的膨脹而引起的松散效應(yīng)，也可采用合成的共同燒結(jié)料制成鎂鉻磚。此外，還有不燒鎂鉻磚，例如，用無(wú)機(jī)鎂鹽溶液結(jié)合的不燒鎂鉻磚。不燒鎂鉻磚生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，成本低，熱穩(wěn)定性也好，但高溫強(qiáng)度遠(yuǎn)不及燒成磚。50年代末，發(fā)展出一種所謂“直接結(jié)合”鎂鉻磚。這種磚的特點(diǎn)是原料純,燒成溫度高,方鎂石、尖晶石等高溫相之間直接結(jié)合，硅酸鹽等低熔相為孤島狀分布,因此,顯著地提高了磚的高溫強(qiáng)度和抗渣性。鎂鉻磚主要用于冶金工業(yè)，如構(gòu)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

9、磚?；镜匿撹F爐用的是耐火等級(jí)相當(dāng)高的鎂鉻耐火材料，此外，鎂鉻磚還用在水泥回轉(zhuǎn)窯燒成帶和玻璃窯的蓄熱室等部位。關(guān)于廢磚的利用，回收過(guò)程中在堿性耐火材料生產(chǎn)當(dāng)中不僅會(huì)使它能夠把廢物利用,同時(shí)也可以解決環(huán)境污染和儲(chǔ)存的問(wèn)題。耐火材料的發(fā)展在國(guó)民工業(yè)生產(chǎn)的應(yīng)其成產(chǎn)流程大多如圖1所示。原料加工干 燥泥料制備成 型燒 成制 備圖1 耐火材料的生產(chǎn)流程耐火材料的分類如圖2所示。 粘土制品 高鋁制品 燒成耐火制品 硅質(zhì)制品 鎂質(zhì)制品 其它燒成制品 不燒成粘土質(zhì)磚 不燒高鋁質(zhì)磚 不燒耐火制品 不燒硅質(zhì)磚 鎂碳磚 耐火材料 剛玉制品 氧化鉻制品 氧化鋁制品 特種耐火材料 氧化鎂制品 氧化鈹制品 復(fù)吹轉(zhuǎn)爐（電爐）

10、用底吹供氣元件 精煉鋼包底吹用透氣塞 功能耐火材料 連鑄用滑板 連鑄用整體塞棒、長(zhǎng)口水、浸入式水口 熔融石英質(zhì)水口 耐火泥漿料 不定形耐火材料 搗打料 可塑料 澆注料 圖2 耐火材料分類2.工藝概述鎂鉻磚是由鉻鐵礦和鎂砂組成的堿性耐火材料，制造這種磚所發(fā)生的物理化學(xué)變化與燒制鉻質(zhì)制品基本相同。此外還得考慮以下幾點(diǎn)：(1)鉻礦和鎂砂配比對(duì)鎂質(zhì)耐火材料性質(zhì)的影響。當(dāng)鉻礦與鎂砂配比為50：50時(shí)，制品具有最高的熱震穩(wěn)定性， 隨著鉻礦或鎂砂比例的增大或減小，熱震穩(wěn)定性都降低。當(dāng)鉻礦含量過(guò)高時(shí)，制品在1650oC下抵抗鐵氧化物作用的能力會(huì)顯著降低。鉻礦須粒能與Fe3O4。形成固溶體，引起體積的急劇膨脹，

11、致使制品產(chǎn)生爆脹現(xiàn)象。配料中鉻礦的含量越高，爆脹現(xiàn)象越嚴(yán)重。配料中鎂砂含量的提高，能增強(qiáng)制品的抗渣能力，目前鎂鉻質(zhì)平爐頂?shù)陌l(fā)展趨勢(shì)是提高配料中的鎂砂含量。(2)基質(zhì)礦物組成對(duì)制品性能的影響。鉻鎂質(zhì)(或鎂鉻質(zhì))制品的主要礦物組成是方鎂石和尖晶石。墓質(zhì)部分系由硅酸鹽組成。(3)氣氛性質(zhì)的影響。在還原氣氛下緞燒鎂鉻質(zhì)耐火材料時(shí)，細(xì)粉鎂砂中的MgO置換粗顆粒鉻礦中尖晶石的FeO的固相反應(yīng)在650oC開(kāi)始，體積收縮約為24.3%。這樣大的體積收縮必然產(chǎn)生燒成裂紋。在氧化氣氛下鉻礦中的FeO于500開(kāi)始即被氧化成Fe2O3，形成(Fe,Cr)2O3固溶體。體積收縮1.5%，而且在氧化氣氛中由MgO置換出來(lái)

12、的FeO氧化成Fe2O,隨即與MgO結(jié)合成鐵酸鎂，這兩個(gè)反應(yīng)的總體積膨脹只有6.6%據(jù)此鉻鎂質(zhì)耐火材料應(yīng)該在弱氧化氣氛下燒成。2.1鎂鉻磚的生產(chǎn)鎂鉻磚的生產(chǎn)鎂鉻磚是以燒結(jié)鎂砂和鉻礦為原料制成的。在配料中控制MeO含量占60-70% ，Cr2O3含量在8-12%,這種制品的穩(wěn)定性良好，耐火度大于2000oC,是偏堿性的高級(jí)耐火材料。2.1.1熱穩(wěn)定性鎂鉻磚的生產(chǎn)熱震穩(wěn)定性鎂鉻磚的生產(chǎn)工藝特點(diǎn)是增大臨界顆粒尺寸，減少鉻礦穎粒中的細(xì)粉含金，以提高制品的熱震穩(wěn)定性。2.1.2 直接結(jié)合鎂鉻磚耐火材料直接結(jié)合磚的生產(chǎn)起源于鎂鉻或鉻鎂耐火材料。當(dāng)時(shí)直接結(jié)合堿性磚是指在這些磚中方鎂石一尖晶石和方鎂石一方鎂石

13、的直接結(jié)合，在一定程度上取代了被硅酸鹽膜包圍鉻礦穎粒和方鎂石晶粒的典型結(jié)構(gòu)，從而使磚具有較高的高溫強(qiáng)度，抗渣性以及在1800下的體積穩(wěn)定性等特點(diǎn)。雖然我國(guó)耐火材料工作者經(jīng)過(guò)多年潛心研究，并多次進(jìn)行使用試驗(yàn)，但是國(guó)產(chǎn)直接結(jié)合鎂鉻磚與進(jìn)口同類產(chǎn)品的質(zhì)量及使用效果尚有一定差距。(1)直接結(jié)合磚的顯微結(jié)構(gòu) 直接結(jié)合磚和傳統(tǒng)磚的顯微結(jié)構(gòu)不同，這與燒成溫度有關(guān)。在1550oC以下燒成的普通鎂鉻磚和鉻鎂磚，其鉻礦顆粒被近似于鎂橄欖石組成的硅酸鹽所包圍，而方鎂石晶體，特別是構(gòu)成磚體的晶體也為硅酸鹽膜包圍。燒成到1550的鎂格磚的顯微結(jié)構(gòu)顯示出鉻礦顆粒和方鎂石晶粒形成邊界，出現(xiàn)了直接結(jié)合的雛形。當(dāng)加熱溫度升到1

14、700oC以上時(shí)，圍繞鉻礦顆粒的方鎂石鑲邊已成為顯微結(jié)構(gòu)的主要特征。顯微結(jié)構(gòu)的新特征是次生尖晶石(棱角狀)晶體的出現(xiàn)。在高的燒成溫度下，出現(xiàn)方鎂石與方鎂石的直接結(jié)合，而硅酸鹽卻被限制在方鎂石品粒之間的孔隙里。(2)直接結(jié)合磚的熱機(jī)械性質(zhì) 燒成溫度也決定著磚的力學(xué)性質(zhì)。當(dāng)燒成溫度從1500oC增加列1600oC時(shí)，使原先在1300oC下保溫1小時(shí)時(shí)出現(xiàn)的扭轉(zhuǎn)蠕變迅速減小。隨著燒成溫度的進(jìn)一步提高，蠕變降低速度變慢。另外，它顯示出在熱態(tài)抗折試驗(yàn)中，燒成溫度對(duì)斷裂時(shí)間有顯著的影響。在任何試驗(yàn)溫度下，燒成溫度越高，斷裂所需的時(shí)間就越長(zhǎng)。當(dāng)磚燒成后冷卻時(shí)，由鉻礦和鎂砂配料的磚里，因?yàn)橛胁煌臒崾湛s，會(huì)有

15、應(yīng)力產(chǎn)生。在有液相存在的情況下(高于1350oC)，這些應(yīng)力會(huì)迅速地為“蠕動(dòng)”所緩沖甚至消除。在低于液相線溫度，因蠕動(dòng)速度太低而不能完全消除應(yīng)力。因而內(nèi)應(yīng)力的存在趨向于降低斷裂模數(shù)。因此，當(dāng)溫度由室溫上升時(shí)，作為單純應(yīng)力減小或消除的結(jié)果，可以估計(jì)斷裂模數(shù)會(huì)上升到一峰值，該值就出現(xiàn)在內(nèi)應(yīng)力等于零的溫度。(3)直接結(jié)合磚的其它性質(zhì)直接結(jié)合磚還可提高抗渣性，尤其是增強(qiáng)對(duì)鐵氧化物的抗?jié)B透作用。在某種程度上這是由于直接結(jié)合磚的氣孔率較低的緣故，也可以認(rèn)為是由于固一固結(jié)合的存在而產(chǎn)生的這種結(jié)合不受來(lái)自熱面的液體擴(kuò)散所影響。直接結(jié)合磚與硅酸鹽結(jié)合磚有不同的高溫體積穩(wěn)定性和吸收鐵氧化物的爆脹穩(wěn)定性。從組成方面

16、提高直接結(jié)合強(qiáng)度，除了控制雜質(zhì)量(CaO, SiO2量)及GaO/SiO2比值外，Cr2O3能增加直接結(jié)合程度，因而提高磚的高溫強(qiáng)度。而Fe03,Al2O3，和TiO2則相反，將降低其直接結(jié)合?？梢哉f(shuō)，在高溫?zé)傻膲A性磚里加入鉻礦所產(chǎn)生的有益作用，部分原因是由于Cr2O3降低了方鎂石晶粒被硅酸鹽加濕的結(jié)果。2.2鎂鉻磚堿性耐火材料生產(chǎn)工藝堿性耐火材料主要是指以氧化鎂、氧化鈣為主要成分的耐火材料，對(duì)堿性渣有較強(qiáng)的抗侵蝕能力，主要用于平爐、吹氧轉(zhuǎn)爐、電爐、有色金屬冶煉設(shè)備以及一些高溫設(shè)備上。其生產(chǎn)的主要工藝如圖3所示。圖3 鎂鉻磚堿性耐火材料生產(chǎn)工藝流程（1）破碎：首先將大顆粒原料經(jīng)顎式破碎機(jī)破碎

17、成小顆粒，再經(jīng)對(duì)輥破碎機(jī)或圓錐破碎機(jī)進(jìn)一步破碎成更小的顆粒。該工序產(chǎn)生破碎機(jī)噪聲（N2-1）和原料粉塵（G2-1）產(chǎn)生。（2）篩分：將加工完成的顆粒料經(jīng)斗氏提升機(jī)提升至篩分機(jī)進(jìn)行篩分，篩分后符合規(guī)格的原料進(jìn)入各自料倉(cāng)，不符合規(guī)格的原料繼續(xù)進(jìn)行破碎。該工序產(chǎn)生篩分機(jī)噪聲（N2-2）和原料粉塵（G2-2）產(chǎn)生。（3）粉碎：部分產(chǎn)品還需要經(jīng)過(guò)雷蒙磨粉機(jī)磨成200300目以下的粉料，然后再進(jìn)入各自料倉(cāng)。該工序產(chǎn)生雷蒙機(jī)噪聲（N2-3）和原料粉塵（G2-3）產(chǎn)生。（4）配料：將高位料倉(cāng)中的粉料分別經(jīng)自動(dòng)配料系統(tǒng)按照一定的比例準(zhǔn)確稱量后，通過(guò)給料機(jī)送入混煉機(jī)中，同時(shí)，將經(jīng)稱量后的結(jié)合劑（主要為紙漿、糊精和

18、水）也加入到混煉機(jī)中。高位料倉(cāng)中的粉料40%是破碎生產(chǎn)的粉料，60%為外購(gòu)的規(guī)格料。該階段振動(dòng)給料機(jī)會(huì)產(chǎn)生一定噪聲（N2-4），同時(shí)在給料過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生粉塵（G2-4）。（5）磁選：利用礦物顆粒磁性不同，在不均勻磁場(chǎng)中進(jìn)行選別，去除鐵、鈦等雜質(zhì)。粉料中若存在鐵等雜質(zhì)，在耐火磚的燒成過(guò)程中，鐵會(huì)被氧化，從而使耐火磚表面出現(xiàn)斑點(diǎn)，影響耐火磚的外觀。該工序會(huì)產(chǎn)生一定的粉塵（G2-5）和固體廢物（S2-1）。（6）混煉：在強(qiáng)制混煉機(jī)中，將不同組分和粒度的物料同適量的結(jié)合劑經(jīng)混合和擠壓作用達(dá)到分布均勻和充分潤(rùn)濕，然后以泥料的形式進(jìn)入到泥料罐中。在混煉過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定的噪聲（N2-5）和粉塵（G2-6）。

19、（7）成型：將泥料罐中混合好的泥料用手動(dòng)平板車(chē)送到壓制成型廠房中，在有摩擦壓力機(jī)壓制成磚坯，壓制的動(dòng)力由空壓站提供。部分對(duì)于產(chǎn)形狀和性能有特殊要求的產(chǎn)品通過(guò)振動(dòng)成型機(jī)振動(dòng)成型。該工序會(huì)產(chǎn)生摩擦壓力機(jī)噪聲和振動(dòng)成型噪聲（N2-6）。（8）干燥：將壓制成型的磚坯碼放在窯車(chē)上，按照產(chǎn)品性能需求不同，分別在電干燥窯和余熱干燥窯中進(jìn)行干燥，其中余熱干燥窯利用隧道窯內(nèi)的熱煙氣對(duì)磚坯進(jìn)行干燥。利用余熱鍋爐進(jìn)行干燥時(shí)，由于是利用隧道窯的熱煙氣進(jìn)行加熱，所以會(huì)產(chǎn)生SO2、NOx和粉塵等大氣污染物（G2-7）。干燥過(guò)程可分為四個(gè)階段。第一階段為加熱階段。一般加熱階段時(shí)間很短，胚體溫度上升到濕球溫度。第二階段為等速

20、干燥階段。這一階段排除大量的水分，水分蒸發(fā)發(fā)生在胚體表面，蒸發(fā)速率相等。第三階段為降速干燥階段，隨著干燥時(shí)間的延長(zhǎng)，或胚體含水量的減少，胚體表面的有效蒸發(fā)面積逐漸減少，干燥速度逐漸降低。第四階段為低速及平衡干燥階段。干燥速度逐漸接近零，最終胚體水分不再減少。（9）燒成：干燥后的磚坯再經(jīng)由電拖車(chē)、液壓推車(chē)推入高溫窯內(nèi)燒成，按照產(chǎn)品性能需求不同，分別在隧道窯和梭式窯內(nèi)進(jìn)行燒成。其中隧道窯以筑路油為燃料，鍋爐產(chǎn)生熱蒸汽使其霧化，再通過(guò)設(shè)在窯體中部的噴嘴噴入隧道窯內(nèi)，與空氣充分混合燃燒，窯內(nèi)燒成溫度約為1800。在隧道窯中燒成時(shí)，蒸汽鍋爐燃煤會(huì)產(chǎn)生煙塵、SO2和NOx（G2-8）和煤渣固廢（S2-2）

21、；同時(shí)隧道窯燃燒筑路油也會(huì)產(chǎn)生煙塵、SO2和NOx（G2-9）。梭式窯加熱使用清潔能源天然氣，部分產(chǎn)品需要在氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)行燒成。在梭式窯中燒成時(shí)，會(huì)產(chǎn)生少量的煙塵、SO2和NOx（G2-10）。3.設(shè)計(jì)參數(shù)及計(jì)算3.1工藝計(jì)算3.1.1物料平衡計(jì)算的目的計(jì)算各種原料，燃料，材料的需要量以及從原料進(jìn)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(jì)算結(jié)果作為確定工廠原料的需要量，運(yùn)輸量，工藝設(shè)備選型，計(jì)算個(gè)倉(cāng)庫(kù)的容量和物料平衡系數(shù)的依據(jù)。物料平衡計(jì)算的根據(jù)生產(chǎn)工藝參數(shù)和各車(chē)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(chē)間工作制

22、度包括生產(chǎn)年制度，生產(chǎn)班制度。物料平衡計(jì)算的基準(zhǔn)是燒成車(chē)間成品的燒后重量。3.1.2硅磚物料平衡計(jì)算(1)總成品量30000噸(2)總燒成量=31578.9噸F1燒成廢品綜合率，5%其中：燒成廢品量31578.9-30000=1578.9噸(3)總干燥量=33240.9噸F2干燥綜合廢品率，5%其中：干燥廢品率33240.9-31578.9=1662噸(4)總成型量(5)總混合量=36934.3噸 =36943.3噸F3泥料的混煉量，10%K配比系數(shù)P加入鉻礦的比率，30%(6)總配料量36934.3*（1-10%）=33240.9噸其中：孰料配料量33240.9*（1-30%）=23268.

23、6 鉻礦配料量33240.9*30%=9972.3 P外加廢硅磚的比率，30%外加紙漿廢液33240.95%=1662噸q1外加紙漿廢液百分?jǐn)?shù)，5%(7)總破粉碎量=33919.3噸其中：孰料破粉碎量=23743.5噸鉻礦破粉碎量=10175.8噸L3原料加工運(yùn)輸量損失，2%(8)總磨碎量33919.318%=6105.5噸(9)鉻礦干燥量=10175.8噸(10)原料倉(cāng)庫(kù)存放量19533+3078.9+10711.4=33324.2噸其中：燒結(jié)鎂砂孰料存放量=3078.9=19533.9噸廢鎂鉻磚存放量=95%1578.9+95%1662=3078.9噸T干燥、燒成，廢品回收率，95%K1配

24、比系數(shù) 鉻礦量=10711.4噸(11)紙漿廢液總存放量=1695.9噸鎂鉻磚制磚部分各工序物料平衡系數(shù)表如表1所示。表1 鎂鉻磚制磚部分各工序物料平衡系數(shù)表綜合成品量:1破粉碎總粉碎量:1.13孰料破粉碎量：0.79鉻礦破粉碎量：0.34燒成總燒成量:1.05燒成廢磚量:0.05總磨碎量：0.2干燥總干燥量：1.1干燥廢磚量0.06原料倉(cāng)庫(kù)存放量總存放量1.11燒結(jié)鎂砂孰料存放量：0.65鉻礦存放量：0.36配料總配料量：1.1孰料配料量：0.78鉻礦配料量：0.33紙漿廢液外加量：0.06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：1.23鎂鉻磚制磚部分物料平衡計(jì)

25、算結(jié)果如表2所示。表2 鎂鉻磚制磚部分物料平衡計(jì)算結(jié)果生產(chǎn)工序項(xiàng)目符號(hào)生產(chǎn)班制日/班/時(shí)物料量年日班時(shí)原料倉(cāng)庫(kù)原料倉(cāng)庫(kù)總存放量Q15306/2/833324.2108.954.56.8燒結(jié)鎂砂孰料存放量Q16306/2/819533.963.831.93.9鉻礦存放量Q18306/2/810711.435.017.52.2紙漿廢液庫(kù)紙漿廢液總存放量Q19306/2/81695.95.52.80.3破粉碎總破粉碎量Q10306/2/833919.3110.855.46.9孰料破粉碎量鉻礦破粉碎量Q11Q12306/2/8306/2/823743.577.638.84.810175.833.216

26、.62.1磨碎總磨碎量Q13306/2/86105.519.99.91.2配料總配料量Q6306/2/833240.9108.654.36.8孰料配料量Q7306/2/823268.676.438.04.8鉻礦配料量Q8306/2/89972.332.616.32.0外加紙漿廢液量Q9306/2/816625.42.70.34混合成型干燥燒成成品庫(kù)總混合量Q4306/2/836934.3120.760.47.5總成型量Q3350/3/833240.9108.654.36.8總干燥量Q2360/3/833240.9108.654.36.8總燒成量Q1306/2/831578.9103.251.6

27、6.4總成品量Q306/2/83000098.0349.06.1泥料水分計(jì)算結(jié)果如表3所示。表3 泥料水分計(jì)算結(jié)果項(xiàng)目符號(hào)生產(chǎn)班制（日/班/時(shí)）需水量t年日班時(shí)混合泥料中的水分總量W總306/2/8873.62.91.40.2混和泥料時(shí)需外加的水分量W306/2/842.60.130.070.009配料時(shí)紙漿廢液帶入的水分W紙306/2/88312.71.40.24.機(jī)械設(shè)備選型4.1主機(jī)平衡4.1.1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(jìn)行破碎。為了滿足耐火材料制品對(duì)不同粒度的要求，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)任務(wù)和各種設(shè)備的工作性能選擇設(shè)備完成破粉碎作業(yè)。(1) 顎式破碎機(jī)表4 顎式破碎

28、機(jī)設(shè)計(jì)指標(biāo)設(shè)備規(guī)格加工物料種類最大加料粒度，mm排料口間隙，mm生產(chǎn)能力t/h作業(yè)率%PEF250400硅質(zhì)粘土，硅石，白云石及石灰石2104081080粘土熟料，高鋁熟料2104020101256燒結(jié)鎂砂，燒結(jié)白云石砂210401215PEF250450硬質(zhì)粘土，硅石，白云石及石灰石35040131580粘土熟料，高鋁熟料350401520燒結(jié)鎂砂，燒結(jié)白云石砂350402025顎式破碎機(jī)是目前工程施工中應(yīng)用最為普遍的碎石機(jī)械之一，具有破碎比大、產(chǎn)品料度均勻、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、維修簡(jiǎn)便、運(yùn)營(yíng)費(fèi)用經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn)。因此，在耐火材料工業(yè)及其他工業(yè)部門(mén)中廣泛應(yīng)用它來(lái)粗碎和中碎難碎性及中等可碎性物料。廢

29、磚的處理也都用它來(lái)破碎。表4為顎式破碎機(jī)設(shè)計(jì)指標(biāo)。結(jié)合以上資料及實(shí)際生產(chǎn)任務(wù)，可以選用，作業(yè)率80%，生產(chǎn)能力13t/h。破碎工序物料加工量=6.9噸其中：K1，K2，K3分別是年工作日數(shù)306天，日工作班數(shù)2班，班工作時(shí)數(shù)8小時(shí)； Gr為物料平衡的物料量主機(jī)需要的加工量=10.4噸其中：K為生產(chǎn)不均衡系數(shù)，一般取1.2； 為主機(jī)作業(yè)率，為80%理論主機(jī)臺(tái)數(shù)=0.8臺(tái)為預(yù)防設(shè)備損壞選取1臺(tái)，再取一臺(tái)備用，共兩臺(tái)。設(shè)備利用率=80%(2)圓錐破碎機(jī)圓錐破碎機(jī)可用來(lái)中碎和細(xì)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(shè)備。耐火材料一般硬度很高，如莫來(lái)石莫氏硬度為78級(jí)，剛玉、高鋁礬土莫氏硬度

30、達(dá)到9級(jí)，抗壓強(qiáng)度達(dá)3。5 MPa，因而用傳統(tǒng)的破碎設(shè)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(jī)，因?yàn)樗钠扑榍挥休^長(zhǎng)的平行帶，物料在平行帶內(nèi)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。物料粒度影響如表5所示。表5 物料粒度影響 物料品種加料粒度mm排料口間隙mm生產(chǎn)能力（3mm）t/h作業(yè)率%粘土熟料燒結(jié)鎂砂硅石4040403333.54.04.04.53.54.06070結(jié)合以上資料及實(shí)際生產(chǎn)任務(wù)，可以選用900短頭圓錐破碎機(jī)，生產(chǎn)能力4.3 t/h，作業(yè)率取70%。中碎工序物料加工量=6.9噸主機(jī)需要的加工量=11.8噸其中：K為生產(chǎn)不均衡系數(shù)，一般取1.2； 為主機(jī)作業(yè)率，為70%理論主機(jī)臺(tái)數(shù)=2.7臺(tái)為預(yù)防設(shè)備損壞選取3臺(tái)設(shè)備利用率=90%(3)管磨機(jī)在生產(chǎn)耐火制品時(shí)，為了獲得致密的磚坯和改善磚坯的燒結(jié)性能，磚料中應(yīng)加適當(dāng)比例的粉料。對(duì)粉料的粒度要求，一般小于0.088mm的粒度應(yīng)占90%以上。設(shè)計(jì)指標(biāo)如表6所示。表6 設(shè)計(jì)指標(biāo)加工物料種類加入物料成品指標(biāo)生產(chǎn)能力t/h作業(yè)率%粒度，mm水分，%粒度，mm%粘土熟料高鋁熟料：一級(jí)二級(jí)硅石燒結(jié)鎂砂333311110.0880.0880.0889090902.02.51.8