镁质耐火材料毕业设计说明书
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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。
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
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 type (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, according 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 workshop's self character after finishing the first design.
Finally, it is to discuss the missing issues of design. Moreover, there are papers of equipment's 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
目录
1. 文献综述 (1)
1.1原料 (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)
3.2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)
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)
4.4.4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)
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 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、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。
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,
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—Fe CO3之间可形成完全类质同像,天然菱镁矿的含Fe O量一般<8%。
含Fe O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,α=48。
10';Z=2;六方晶胞:
ah=0.462nm,ch=1.499nm;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4~4.5。
性脆。
相对密度2.9~3.1。
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。
具很高的重折率。
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、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
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,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
MMG
e-8
DBM
K-A
DBM
K-B
DBM
K-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 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
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10.6×10-6/℃。
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。
此外,还有用电孤炉熔融镁铬料直接浇铸而得的熔铸镁铬砖,用电熔镁铬料按制砖工艺生产的熔粒再结合镁铬砖等。
镁铬砖主要用于冶金工业,如构筑平炉炉顶、电炉炉顶、炉外精炼炉以及各种有色金属冶炼炉。
超高功率电炉炉壁的高温部位采用熔铸镁铬砖,炉外精炼炉高侵蚀区采用合成料制成的镁铬砖,有色金属闪速熔炼炉高侵蚀区采用熔铸镁铬砖、合成料制成的镁铬砖。
此外,镁铬砖还用在水泥回转窑烧成带和玻璃窑的蓄热室等部位。
1.3 结合相
镁质耐火材料的主晶相为方镁石。
结合相中则经常以所谓的第二固相的耐火矿物为主。
这时的耐火材料性能较好,若结合相是以低熔点得的矿物为主,则性能较差。
可以说主晶相决定了镁质耐火材料高耐火,抗碱性渣,铁渣性;而结合相的性能及其分布往往成为制品的薄弱环节。
因而决定制品的优劣。
1.3.1硅酸盐
镁质制品存在硅酸盐矿物为C2S,C3S,C3MS2,M2S等。
以C3S为结合物的镁质制品的荷重变形较高,抗渣性能较好,但是烧结性不好;以C2S或M2S为结合物有利于提高软化温度。
1.3.2镁的氧化物和铁酸盐
在镁质耐火材料中FeO溶解在方镁石中以(MgFe)O形式存在。
FeO则以MF或C2F的形式存在。
C2F的熔点低,熔融物的粘度低,具有对方镁石有较好的润湿能力,也能部分溶解在方镁石中活化方镁石晶格,因此以C2F作为镁质耐火材料结合物,在低烧成温度下可制得较坚固的制品。
1.3.3尖晶石结合物
从MA为结合物的镁砖称为镁铝砖,因此其热震稳定性好。
故亦称为热震稳定性镁铝砖。
在平炉顶上有良好的使用效果。
1.4 发展前景
镁质耐火材料因其性能较好,原料较丰富,越来越多的被研究和应用。
随着科学技术的进步与发展镁质耐火材料也会得到越来越高的推广和应用。
2 设计原始数据及资料参数
1.1 设计题目
年产35000吨镁质耐火材料生产线工艺设计
1.2 规模及产品方案
1. 规模:3.5万吨/年;
2. 方案:镁砖2万吨(MZ-91牌号1万吨,MZ-89牌号1万吨);
镁铝砖1万吨(牌号ML-80A);
镁铬砖0.5万吨(牌号MGe-12);
3. 原料配比:
镁砖:制砖镁砂100%,颗粒:细粉=80:20;
镁铝砖:制砖镁砂:高铝熟料=90:10,
颗粒:共磨粉=60:40 镁铝共磨粉中
镁砂:高铝=30:10;
镁铬砖:制砖镁砂:铬矿=88:12
镁砂粗颗粒:铬矿颗粒:镁砂筒磨粉=50:12:38
表2-1 工作制度
工序年工作天数生产班制每班工作时间原料仓库,破粉碎306 2 8
混合成型,成品库306 2 8
干燥,烧成350 3 8
1.3 设计参数
原料仓库中的贮存损失:0.5%
高铝熟料贮存损失:1%
原料加工运输损失:2%
高铝熟料贮存天数:60天
烧结镁砂贮存天数:60天
铬矿贮存天数:90
建厂地区:北方
镁铝砖中高铝熟料以镁铝共磨粉形式加入
纸浆废液容量:1.2-1.5
熟料筒磨粉的加入量:
镁砖:20%
镁铝砖:40%
镁铬砖:20%
混合泥料平均水分:2.5%
泥料循环的混合量:10%
成型废品率:4%
干燥废品率:6%
干燥烧成废品回收率:95%
结合剂的贮运损失:2%
干燥:平均干燥时间为12小时,镁质制品自然干燥16小时入窑。
烧成:镁质制品烧成温度1550℃-1600℃。
推车时间为2小时。
设备作业率
粗碎设备:80%
粉碎设备:70%
磨细设备:75%
混合设备:70%
成型设备:60%
产品不均衡系数:1.2
干燥前水分:2.5%
干燥后水分:≤0.4%
装窑车量:10.5T/辆
单位成品标准原燃料:18-20
1.4 主要材料及动力来源
1 进厂原料均有外地固定矿山供给
2 进厂原料,燃料质量均符合标准并应按品种,级别分别堆放,分别使用
3 纸浆由纸浆库供应
4 电力有电厂配电所输送
5 煤气及重油由本厂内部煤气站或重油库供应
6 压缩空气,蒸汽分别由空气站或锅炉房供应
7 生产及生活用水由场内供水系统供应,生产污水由厂内污水系统排放1.5 设计的原则和要求
1 根据任务书所规定的产品品种,产量,质量设计
2 选择技术先进的,经济合理的工艺流程和设备
3 合理考虑机械,自动化装备水平
4 全面解决工厂生产,厂外运输和各种物料储存关系
5 注意考虑工厂建成后生产中潜存可能和留有工厂发展余地
6 方便施工,安装,便于生产,维修。
7 注意保护环境,减少污染。
3 生产方法和工艺流程
3.1 概述
工艺设计就是具体地从工艺技术上,生产设备配置上,车间的劳动力和车间的组织上来保证工艺的生产,保证产品质量和数量上全面地完成生产计划。
较好的工艺设计,要求产品部但质量高,数量大,而且成本低,欲完成此目的必须很好的解决工艺生产中一系列的问题,使生产的效率提高,原料消耗额不断下降,废品率降低,设备利用率提高。
本次设计是年产35000吨镁质耐火材料生的产工艺流程。
镁质耐火材料是目前广泛的应用于转炉,电炉,中间包炉外精炼及有色熔炼等。
具有高耐火度,抗碱性渣,铁渣侵蚀能力强等优点,是一种重要的耐火材料。
70年代出现了碳复合材料,镁碳砖为代表的砖种。
在各种平炉,轻炉上渣线部分应用取得良好的效果。
镁碳砖除具有镁砖的优点外,还具有优良的抗热震稳定性,有更优良的抗渣性。
3.2 镁质耐火材料的原料
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,铬矿,高铝熟料等。
我国有蕴藏丰富,地质优良的天然镁矿。
我国的一级镁砂的比例小,但含钙,硅的二,三级菱镁矿较高。
由于菱镁矿在开采及运输中易产生粉矿,可以提高镁砂的MgO纯度。
合理充分利用粉矿,发挥我国菱镁矿藏得优势是我们的目标。
表 3-1耐火材料用菱镁矿质量标准
品级Mg(%) Ca(%) SiO2 (%) 用途
一级≥46≤0.8≤1.5镁砖
三级 ≥42 ≤1.2 ≤3 镁砖,冶金砂 四级
≥38
≤6—3
≤6
冶金砂
表3-2 对烧结镁砂的要求
表 3-3 高铝熟料标准YB2212-78
指标 等级
化学成分(%)
耐火度 吸水率(%)
Al 2O 3+TiO
2
Fe 2O 3
CaO
特级 <85 ≤2.5 ≤0.6 ≥1770 ≤3 一级 <80 ≤3.0 ≤0.6 ≥1770 ≤5 二级 甲 70-80 ≤3.5 ≤0.8 ≥1770 ≤7 二级 乙 60-70 ≤3.5 ≤0.8 ≥1770 ≤7 三级
50-60
≤2.5
≤0.8
≥1770
≤6
高铝土和高铝熟料均为生产镁铝砖的原料,含高铝熟料较多的较脆,易于粉碎且化学活性较大,烧成时制品体积收缩小,且烧结效果好,为了减少高铝熟料中SiO2对制品质量的影响,尽量采用较纯的原料,本设计镁铝砖选用:二级甲高铝熟料,一级镁砂(可控制Al 2O 3%在5-8%之间,MgO%>80%)。
表3-4 对铬矿的要求
成分 品级
Gr 2O 3% SiO 2% CaO%
一级
≥35
≤8
≤2
镁砂
一级 MgO%≥91% SiO 2≤4.5% 二级
MgO%≥89%
SiO 2≤5%
镁铝砖
MgO%>90.5%
CaO≤1.6%
SiO 2≤4.5%
二级≥32≤11≤3
本设计中镁铬砖选用:一级镁砂,一级铬矿(可控制Gr2O3%=12-14%)。
本设计中镁砖选用:一级镁砂(可保证牌号对Al2O3含量要求)
3.3 制品的使用质量要求及标准
耐火材料在使用过程中受到高温下发生的物理化学变化,机械冲刷等作用,使材料容易熔融、腐蚀或崩裂损坏等现象。
因此要求耐火材料有良好的高温性能和抗侵蚀性,要求如下:
1.要求有足够的耐火度
耐火度是指耐火材料抵抗高温作用而不损坏的指标。
镁质制品因MgO的熔点高达2800℃。
因此有较高的耐火度。
2.有较高的荷重软化点:
尽管镁质制品有较高的耐火度,但荷重软化点却不高。
主要原因是普通镁砖中主晶相方镁石为形成网路骨架,作为结合剂的一般是熔点较低的钙镁橄榄石或镁蔷薇石。
且其液相的镁铝砖、镁铬砖则可大大的提高荷重软化点
3.有良好的高温体积稳定性:
一般制品体积变化小于1%。
4.有良好的热震稳定性:
镁砖的热震稳定性差。
镁铝砖具有较好的热震稳定性。
镁铝砖的生产:
镁铝砖以镁铝尖晶石为主要的结合相,其含量对其性质有重要的影响,加入量在3-10%其工艺特点如下:
表3-5 生产镁铝砖的原料质量要求:
原料名称灼减MgO% SiO2CaO% Al2O3% 密度
%
一级轻烧镁砂≤0.3%≥90.5%≤4.5≤1.6≥3.54
生矾土<3 Fe2O3<1.3% <78 ≥3.54
矾土熟料75-78 ≥3.54
a.当然Al2O3存在时,CaO是很强的熔剂,应严格控制原料的CaO和SiO2含量。
b.严格控制配料中Al2O3的含量(通常我为5-10%)生产中将矾土烧结物,镁砂在磨机中共同混合磨碎,要求<0.088mm的粉料≥92%。
c.为提高热震稳定性,镁铝砖临界粒度较普通的镁砖打一些,一般采用3mm。
d.为提高高铝坯体密度,镁铝砖应尽可能高压成型,砖坯的密度≥3g/cm³。
e.其烧成温度较普通的镁砖高约10℃,其余的热工制度与普通的镁砖一致。
表3-6 镁砖理化指标:
项目
指标
MZ-91 MZ-89 MZ-87 MGZ-8
2
MgO, % 不小于91 90 87 82 SiO2, % - - - 5-10 CaO, % 不大于 3 3 3 2.5 0.2 MPa荷重软化开始温度,℃不低于1550 1550 1520 1550
显气孔率, % 不大于18 20 20 20
表3-7 镁铝砖理化指标:
项目指标
MgO, % 不低于84
Al2O3+Cr2O3, % 不低于6-8
显气孔率, % 不大于17
常温耐压强度MPa 不低于45
0.2 MPa荷重软化开始温度,℃不低于1630
热震稳定性,次,不低于 4
表3-8 镁铬砖理化:
指标
项目
MGr-20 MGr-16 MGr-12 MGr-8 MgO,% 不低于40 45 55 60
Cr2O3,% 不低于20 16 12 8
0.2 MPa荷重软化开始温度,℃不低于1550 1550 1550 1530
显气孔率, % 不大于23 23 23 24 常温耐压强度MPa 不低于24.5 24.5 24.5 24.5 3.4 提高产品质量的途径
改善耐火材料质量的途径是提高制品的纯度,减少低融物的数量。
提高制品的密度和高温强度,高密度镁质耐火材料和高纯度直接结合镁质耐火材料是近几年镁质耐火材料的主要趋势和方向,改进的措施如下:
1.高纯度原料,高压成型,高温烧成
原料是生产的前提,MgO的含量越高,镁砂的质量越好,制品的结合和抗渣性越强。
则制品的质量越好。
镁质耐火材料是瘠性料,无结合剂,且不会出现过压现象,因此压力越高,制品的强度越好,进而提高了产品的质量,高温烧成是高纯原料的基础为达到充分的烧结而采取的措施。
这可以在液相很少的条件下在砖中形成直接结合的晶体结构。
2.控制C/S:
CaO/SiO2的比值越小,镁质耐火材料中主晶相方镁石并存的次晶相主要以钙镁橄榄石和蔷薇石等低熔点物相存在。
C/S增大,则有C2S和C3S高熔点物相,
因此除方镁石以外的次晶相对砖的高温强度有很大的影响。
镁质耐火材料的C/S 比应控制在获得强度最大值的最佳范围内,C/S比值增大,对镁砖初期的抗侵蚀也有提高。
3.调整制品的矿物组成,提高产生液相的温度,减少液相量
若在镁砂中加入适量的镁铝共磨粉,则可很好的改善砖的性质,其原因是加入的高铝熟料Al2O3与MgO反应生成镁铝尖晶石,次晶相把主晶相的方镁石结合起来,使结合相中镁铝尖晶石增多,CMS和M2S则减少,实践证明,镁铝砖性质许多方面优于镁砖,如热稳定性,荷重软化点以及抗渣性等。
4.控制耐火材料的结构
所谓控制耐火材料结构,即控制其物相的分布,普通的镁砖是全晶相结构,但是由于处于次晶相的起结合作用的CMS等晶相连续分布,而作为主晶体的方镁石则孤主分布,导致镁砖高温性能下降。
若采用以方镁石主晶相结合的物相分布则可大大提高镁砖的性质,直接结合砖就是利用这一点。
3.5 直接结合
直接结合砖是从高纯度镁砂,镁质白云石合成砂以及低硅铬矿等优质原料,在高于一般烧成硅的成型压力和烧成温度下制成的镁质,镁铝质或镁白云石质的高级碱性耐火制品。
其主要矿物为相为方镁石或方镁石与铬尖晶石之间的晶体直接结合,形成高温下稳定且坚固的组织结构,改变了一般烧成砖主要矿物相之间以低熔点硅酸盐熔体在高温下易熔融失去强度而降低制品的高温性能的缺点,具有高温强度大,而气孔率低,高温下体积稳定性好,荷重变形小,抗渗透性能好的特点。
为了促进砖坯在烧成时矿物相得直接结合,直接结合砖应采用高压成型,高温烧结烧成。
成型压力要求1200-1500公斤/平方厘米以上,烧成温度一般在1700℃以上。
3.6 生产方法的选择
确定生产工艺的一般原则:
生产工艺应根据生产规模,产品方案,产品质量要求,技术装备水平,原料及工业试验报告,以及生产实践等因素所确定。
确定生产工艺时,应能满足高级制品须:精料,精配,高温高压的要求。
保证生产优质产品;还应考虑资源的合理利用,尽管回收和利用生产过程中产生的废料及废热;应遵循环境保护的有关规定,采取相应的防护措施。
确保个人在良好的劳动条件下从事生产及防止厂区环境污染。
1 原料及原料的贮存:
由于镁质耐火材料易水化,故应防潮因此采用封闭式机械化原料仓库,擦办公库内应用桥式抓斗起重机搬运物料。
2 原料的加工
1)粗碎:在原料仓库内进行,减小粉碎工段的振动和噪音,粗碎设备应选用颚式破碎机。
2)粉碎筛分流程的确定。
用于制砖生产的原料,由于配料粒度组成要求严格,一般采用短头圆锥破碎机,其粒度组成较稳定。
粉碎后的物料中间颗粒较少,有利于控制砖坯和制品的体积密度和强度。
根据镁质制品的配料要求,镁铝砖料一般需双层筛分,为简化生产并保证镁铝砖配料要求,一般设置双层振动筛。
粉碎筛分流程见图:3-1。
3)磨碎:
根据镁质制品性质及要求,镁砖,镁铝砖,镁铬砖配料用的烧结镁砂不单独磨碎成细粉;为满足基质中成分形成镁铝尖晶石的要求,镁铝砖的生产采用烧结镁砂和高铝熟料混合磨碎。
混合粉中的Al2O3含量一般控制在16%—20%。
细磨粉的细度一般控制在小于0.088mm的大于90%,采用的磨碎设备为管磨机。
混合磨碎时,供料槽应不少于3个,以保证烧结镁砂,废砖,高铝熟料三种。