年产8万吨镁铬砖耐火材料工厂的设计本科毕业设计论文

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1600～1650℃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

Abstract

The 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 the Mg-Cr department material has function of that other materials can't 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 material of magnesium is the fire-resistant products

taking MgO-Cr

2O

3

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 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 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 (1)

1.1 镁铬砖的发展历史 (1)

1.2 研究镁铬砖的目的与意义 (3)

1.3 镁铬砖的应用 (3)

2 工艺设计概述 (4)

2.1 工艺的理论基础 (4)

2.2 设计任务 (4)

2.3 设计原则 (4)

2.4 厂址选择 (5)

2.4.1 厂区地址 (5)

2.4.2 厂区条件 (5)

2.5 原料的选择 (5)

2.6 主要材料和动力来源 (6)

2.7 影响镁铬砖性能的主要因素 (6)

2.7.1 铬矿的选择 (6)

2.7.2 添加剂对Mg-Cr砖的性能的影响 (7)

2.7.3 R2O3在方镁石，尖晶石和硅酸盐相中的溶解 (7)

2.7.4 CaO/SiO2比对镁质耐火材料相组合的影响 (8)

2.8 总平面布置方案 (8)

3 工艺流程 (10)

3.1 破粉碎 (10)

3.2 筛分 (10)

3.3 物料的贮存 (10)

3.4 配料 (11)

3.5 混练 (11)

3.6 成型 (12)

3.7 干燥 (13)

3.8 烧成 (13)

3.9 成品 (14)

3.10 除尘 (15)

3.11 含铬废水的处理 (15)

3.12 噪声的防治 (15)

4 工艺参数及平衡计算 (16)

4.1 工艺参数 (17)

4.2 物料平衡计算 (17)

4.2.1 物料平衡计算的目的 (17)

4.2.2 物料平衡计算 (18)

5 机械设备选型 (25)

5.1 主机平衡计算 (25)

5.1.1 破粉碎工序 (25)

5.1.2 混合设备 (27)

5.1.3 成型工序 (28)

5.2 辅助设备 (29)

5.2.1 给料，计量设备 (29)

5.2.2 筛分设备 (29)

5.2.3 运输，提升设备 (29)

5.2.4 起重搬运设备 (30)

5.2.5 除铁设备 (30)

5.3 隧道干燥器选型 (30)

5.4 隧道窑选型计算 (32)

6 车间工艺布置 (33)

6.1 破碎车间的布置 (33)

6.2 粉碎车间的布置 (34)

6.2.1 粉碎设备的布置 (34)

6.2.2 磨细设备的布置 (34)

6.2.3 斗式提升机和筛分设备的布置 (35)

6.2.4 配料仓的布置 (35)

6.2.5 混合设备的布置 (35)

6.3 成型车间的布置 (35)

6.4 干燥烧成车间的布置 (36)

6.4.1 干燥工序的布置 (36)

6.4.2 烧成工序的布置 (36)

6.5 成品仓库的布置 (37)

6.6 原料仓库的布置 (37)

7 技术经济 (39)

结论 (41)

参考文献 (42)

致谢 (43)

1 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1600～1800℃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，无统一规定。西欧国家以MgO含量55％～80％为镁铬砖，MgO含量35％～55％为铬镁砖。俄

罗斯则以制品中Cr

2O

3

≥8％小于20％的为镁铬砖；Cr

2

O

3

>20％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。1934～1937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。最早的有关文献出现于1905年。将

镁砂、铬铁矿和Cr

2O

3

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Cl

2、SO

2

或SO

3

处理，在砖

内形成结合剂。1952年霍耶尔(Heuer)用CO

2

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(700～1200℃)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，离工作面50～75mm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50～60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、再结合镁铬砖、半再结合镁铬砖、预反应镁铬砖等直接结合制品逐步投入市场。70年代开始研制熔铸镁铬砖，并取得成功。

1.2 研究镁铬砖的目的与意义

在冶金，硅酸盐，化工，动力，石油，机械制造等工业中，耐火材料得到广泛应用。耐火材料是高温技术不可缺少的基础材料。所有涉及高温化学反应的工业生产过程，都必须有既耐火(高温)，又耐侵蚀(化学反应)，而且在许多情况下还能抵抗应力或者温度急剧变化的耐火材料作为容器的内村和部件。冶金工业消耗的耐火材料约占耐火材料总量的50～60%。随着冶金工业和其他工业的发展，迫切要求提高耐火材料的质量，产量，增加新品种。

近几十年来，高温技术迅速发展，由于熔炼难熔金属和特种合金和超纯金属的需要，发展了特种耐火材料，耐火材料的应用领域不断扩大，占有重要地位。目前，我国每年

消耗耐火材料约800万吨。镁铬质耐火材料是以氧化镁(MgO)和三氧化二铬(Cr

2O

3

)为主

要成分，以方镁石和尖晶石为主要矿物组分的耐火材料制品。镁铬耐火砖的耐火度高，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。但是今后镁铬材料产量将会下降，因为在高温条件下制备和使用时，它会产生有害的六价铬的

化合物造成环境污染。因此，都主张限制甚至取消MgO-Cr

2O

3

系耐火材料的生产和应用。

不过，正如第33届国际耐火材料研讨会所指出的，对于炉外精炼用耐火材料来说，最耐侵蚀的耐火材料依然是镁铬砖。此外，有色冶金（特别是铜冶炼工业）用耐火材料除

了MgO-Cr

2O

3

系耐火材料之外，目前，尚无更始和的取代材料。因此，MgO-Cr

2

O

3

耐火材

料仍然是耐火材料工业中一种重要的材料。

1.3 镁铬砖的应用

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。基本的钢铁炉用的是耐火等级相当高的镁铬耐火材料，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。

含铬耐火材料会使钢被金属铬污染和使玻璃着色，所以镁铬砖不可用作电弧炉的出钢口或感应炉炉镁衬，也不能砌筑玻璃池窑窑顶。

2 工艺设计概述

本章节主要介绍工艺设计的理论基础，设计任务，设计原则，原料的选择，主要原料及动力来源，总平面布置的要求等。

2.1 工艺的理论基础

镁铬砖是以电熔镁砂和铬矿为主要原料按适当比例制成的高级耐火制品，一般把铬铁矿加入量小于50%的称为镁铬砖。

镁铬砖的生产工艺，从原料的破粉碎和筛分，各组分粒级配料，混练，泥料成型，到半成品的干燥与烧成与镁砖的生产工艺基本相同。

一般来说，采用烧结镁砂和铬矿作为原料生产的Mg-Cr砖，其组成属于

MgO-Cr

2O

3

-Al

2

O

3

-Fe

2

O

3

-CaO-SiO

2

系统，它的技术性能取决于该系统中各组分的特性和比

例，而它的组成和结构既取决于原料的性能又取决于烧成条件（特别是烧成温度）。

在镁铬砖中引入不同添加剂，可有效的提高常温和高温强度的作用。例如引入在方镁石中溶解度小的添加剂，易于形成很多的次生尖晶石，这种尖晶石对制品的直接结合程度和强度，尤其高温强度有显著贡献，并对改善其抗热震性起有利作用。

镁质耐火材料的CaO/SiO

2

也是决定镁质耐火材料矿物组成和高温性能的关键因素。

2.2 设计任务

设计题目：年产8万吨镁铬砖耐火材料厂工艺设计

规模及产品方案：

（1）产量：8万吨

（2）产品方案：平顶炉用镁铬砖

（3）建厂地区：河南省新密市东郊

（4）配比：镁铬原料的粒度级配：粗：中：细=30：55：15

2.3 设计原则

（1）根据计划任务书规定的产品品种，产量和质量进行设计；

（2）选择技术先进，经济合理的工艺流程和设备；

（3）合理考虑机械化，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贮备的关系；

（5）注意考虑工厂建成后生产的挖潜可能性和留有工厂的发展余地；

（6）方便施工，安装，便于生产，维修；

（7）注意保护环境，减少污染。

2.4 厂址选择

2.4.1 厂区地址

本设计将此耐火材料厂建于新密市东郊。

2.4.2 厂区条件

（1）气象

新密市地处中国中部地区，北濒黄河，西依嵩山，东、南接黄淮平原。其山地丘陵面积占57％，平原面积占43％。气候温和，年平均气温14℃，七月平均气温27.5℃；一月平均气温－0.3℃，年降水量636毫米、无霜期225天。没有台风袭击。

（2）工程地质

产区范围内地质条件为粘土质和石灰质，地基为5kg/cm3,地下水丰富，水质多钙质。地震烈度5度，适合建筑厂区。厂区地势北高南低，方便工厂竖向布置并减少了平整场地的土石方量且有利于排水。

（3）交通运输条件

新密区位优越，环境优良。新密地处以郑州为中心的中原城市群隆起带和“郑州半小时经济圈”内，已纳入大郑州建设规划，交通网络四通八达，紧临京珠高速公路和郑州国际机场，郑少高速横贯东西，基础设施完备，电力、水资源充足，综合通信能力已跨入全国百强。

（4）物产资源

新密资源丰富，物阜品优。矿产资源遍布全境，已探明矿藏有25种，煤炭、铝钒土、石灰石、硅石等储量大、品位高，为工业发展奠定了雄厚的物质基础，由此逐步形成了煤炭、耐材、造纸、建材四大支柱产业，超化镇是闻名国内外的耐火材料专业镇。

2.5 原料的选择

镁铬砖的主要原料是烧结镁砂B和铬铁矿，及少许外加剂。

1.烧结镁砂：主要由菱镁矿、水镁矿或从海水中提取的氢氧化镁经高温煅烧而成。

，所得的镁砂为软质多孔疏松物抗水化能力强。菱镁矿在700-950 ℃下煅烧即逸出CO

2

质，不能用于耐火材料；菱镁矿经1550-1600℃煅烧即所谓烧死的镁砂称烧结镁砂。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。

2.铬铁矿：一般含两种成分，即铬铁矿颗粒和脉石矿物。脉石矿物一般为镁硅酸盐，通常分布在颗粒周围，并充填于颗粒的裂缝之中。铬铁矿颗粒为尖晶石化合物的固溶体，通式为RO?R 2O 3。铬铁尖晶石熔点超过1800℃，铬铁矿中的铁可以二价或三价两种状态

存在，但三价铁很少发现，FeO 为常见的状态。铬铁矿主要产于南非、津巴布韦等。

3.外加剂：为了改变镁铬砖的性质，往往在生产镁铬砖的料内加入专门的加入物，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。本设计选用的是亚硫酸盐纸浆废液。

表2-1 原料的技术指标

2.6 主要材料和动力来源 （1）进场原

料均由

外地固定矿山供给；

（2）进场原料，燃料质量均应符合部颁标准或国家标准并应按品种级别分别使用；

（3）纸浆废液由纸浆库供给；

（4）电力由配电厂输送；

（5）压缩空气，蒸汽分别由空气站，锅炉房供应；

（6）煤气或重油由本厂煤气站或重油库供应；

（7）生产或生活用水由厂上水上系统供应，生活污水有厂内下水系统排放。

2.7 影响镁铬砖性能的主要因素

2.7.1 铬矿的选择

铬矿配入的粒度越小，Mg-Cr 砖中形成的尖晶石就越多，材料的荷重软化温度也越原料名称

化学组成，%

体积 附着 粒度 密度 水分 mm g/cm 3 %

MgO Cr 2O 3 SiO 2 Al 2O 3 Fe 2O 3 CaO 灼减

铬铁矿 19.5 35.99 3.40 25.27 13.76 0.69 0.33 --- --- 20～300

烧结镁砂 B 97.58 --- 0.85 0.09 0.62 0.73 0.03 3.37 --- 0～30

高。说明在生产荷重软化温度高的Mg-Cr 砖时，其铬矿应以小粒度加入Mg-Cr 砖的配料中。此外，在镁砖中引入铬矿主要是为了提高Mg-Cr 砖的抗热震性。但在水泥回转窑上使用时，水泥混合料中的碱组分最先与尖晶石反应，使Mg-Cr 系耐火材料受到侵蚀。这说明高荷重软化温度与高耐侵蚀性不能同时要求，在配料的粒度方面必须权衡考虑。因此，在生产Mg-Cr 砖时要根据使用条件来选择铬矿配入的粒度。

2.7.2 添加剂对Mg-Cr 砖的性能的影响

关于添加剂对Mg-Cr 砖性能的影响。人们已经作了许多的研究工作。例如ZrO 2能够提高Mg-Cr 砖的致密度、常温耐压强度、高温强度、热稳定性和抗侵蚀能力。Cr 2O 3可降

低Mg-Cr 砖的气孔率，同时提高抗侵蚀能力。为了提高Mg-Cr 砖的耐蚀性能，还可以采用添加MgO 或者铬铁矿微粉以及Fe-Cr 等方法。特别是后者，与未添加的相比，具有极高的耐蚀性能。通过进一步提高铬铁矿含量还有可能使Mg-Cr 砖的抗剥落性能得到提高。此外，通过在基质中加入超细粉能够显著提高耐蚀性。其原因是：超细粉原料促进了烧结从而强化了基质部分。根据烧结机理，原料粒径越小，烧结速度越大，因而材料也越容易烧结。此外由于配入了超细粉原料，使粒子之间的接触点增多了，除了易于烧结之外，气孔也易于密闭化，这有利于提高材料的耐蚀性能。

2.7.3 R 2O 3在方镁石，尖晶石和硅酸盐相中的溶解

（1）硼的氧化物。目前已经确定少量的B 2O 3对镁质材料高温强度有不利影响。生

产海水镁砂的实践表明，B 2O 3对镁砂性能的影响很大。例如MgO 达98%的海水镁砂，其

高温强度不如MgO 为94%的希腊镁砂。这是因为B 2O 3起强溶剂作用所致。因此各国都致

力于生产低硼镁砂。

（2）Al 2O 3、Cr 2O 3和Fe 2O 3。这些B 2O 3的加入会降低最大强度值，并且使达到最大强

度的C/S 比值降低。当C/S 比增加到超过最佳比值之后，形成了低熔物铁酸钙，、铝酸盐和铬铁矿，会使强度下降。加入Al 2O 3、Cr 2O 3和Fe 2O 3使镁砖强度下降的情况与B 2O 3类似。它随SiO 2含量、C/S 比和实验温度的变化而变化。并且按相同质量考虑，B 2O 3的危害程度约为Al 2O 3的10倍，Al 2O 3为Cr 2O 3的6倍，Fe 2O 3的17倍。

（3）方镁石、尖晶石和硅酸盐的相对含量同MgO-Cr 2O 3砖中的Al 2O 3、Cr 2O 3和Fe 2O 3的含量有一定的关系，其中尖晶石含量随Fe 2O 3含量的减少和Al 2O 3含量的增加而增加。

而且，Fe 2O 3和Cr 2O 3在方镁石中的含量比在尖晶石中多，相反，Al 2O 3在尖晶石中的含量

比在方镁石中高。

因此，可以根据使用要求来调整Al 2O 3/Cr 2O 3比例，使MgO-Cr 2O 3砖性能达到最佳化。

因为Al 2O 3/Cr 2O 3比例可以用来控制砖中的显微结构，进一步研究发现，MgO-Cr 2O 3砖中Al 2O 3/Cr 2O 3比高时，易于得到较细的方镁石和较少的晶内尖晶石以及大量的晶间尖晶石；

降低Al

2O

3

/Cr

2

O

3

比时则可以逐渐改变显微结构，使方镁石晶体尺寸增大，而且此时晶内

的沉析尖晶石增加而晶间尖晶石却减少了。

另外，MgO-Cr

2O

3

砖中Cr

2

O

3

/MgO比和Al

2

O

3

/MgO比也会对制品的性能产生重要的影响。

但是Cr

2O

3

/MgO比值和Al

2

O

3

/MgO比值所起的作用不同。Cr

2

O

3

对MgO-Cr

2

O

3

砖的抗渣性和

抗蠕变性起关键作用；而Al

2O

3

对提高它们的高温抗折强度起了主要作用。因此，调整

MgO-Cr

2O

3

砖组成中的Cr

2

O

3

/MgO比达到最合适的数值是取得优质高效MgO-Cr

2

O

3

砖的关键

因素。

2.7.4 CaO/SiO

2

比对镁质耐火材料相组合的影响

CaO和SiO

2及CaO/SiO

2

（简写为C/S）比的影响。镁质耐火材料的C/S＜1.87时，

与主晶相方镁石共存的结合相以钙镁橄榄石（CMS）或（和）镁蔷薇辉石（C

3MS

2

）等低

熔点的矿物存在。提高C/S比，则会存在硅酸二钙（C

2S）和硅酸三钙（C

3

S）高熔点矿

物。因此，结合相对砖的高温强度有极大的影响。镁质材料的C/S比应当控制在获得强度最大值的最佳范围，否则就会形成低熔点硅酸盐，使强度显著下降。将MgO和C

2

S的混合物加热至1700℃以上时，发现CaO在MgO中溶解而引起C/S的下降。MgO-CaO固溶

体的生成导致MgO-CaO-SiO

2三元系相关系发生变化，尤其对SiO

2

含量低的镁质原料，高

温下CaO在MgO中溶解所产生的影响更大。例如含2%SiO

2

的物料，C/S为1.87，这种混

合料在1700℃冷却，实际析出的晶体有C

2S+C

3

MS

2

，而对含1%SiO

2

者析出C

2

S+C

3

MS

2

。倘

若从加热溶化角度出发，则含5%SiO

2

的混合物直至1800℃，其硅酸盐也不完全溶化，

而含2%SiO

2

者其硅酸盐在1600℃已完全溶化，超过上述各温度只有MgO固溶体存在。

另外，SiO

2（＜0.9%）和B

2

O

3

含量低的镁砂中，C/S比值应该稍高些，以防止形成

低共溶点硅酸盐相。就抗渣性考虑，对镁质材料来说，高的C/S比也是需要的。因为在氧气转炉中使用时，C/S比高的镁砖对初期渣（氧化硅含量高）的抗侵蚀性更好。

表2-2 镁质耐火材料的CaO/SiO2和相组合的关系

C/S分子比 0 0-1.0 1.0 1-1.5 1.5 1.5-2.0 2.0

C/S质量比 0 1.0 0.93 0.93-1.4 1.4 1.4-1.87 1.87 相结合 MgO MgO MgO MgO MgO MgO MgO

M2S M2S CMS CMS C3MS2 C3MS2 C2S

CMS C3MS2 C2S

固化温度，℃ 1860 1502 1490 1490 1575 1575 1890

2.8 总平面布置方案

总体布置的原则要求：

1.工厂区与居民区的安排

（1）居民区（又称生活区）应安排在上风向。

（2）工厂区（又称生产区）与居民区之间应有一定的防护距离。

（3）人流的主导走向应该是先到居民区，再到工厂区。

（4）厂址面积应足够摆下居民区和工厂区这两大组成部分。

2.节约用地，节省建、构筑物及土方工程量，考虑发展余地，减少运输周转量、利于生产生活及环保。

3.其他要求：

（1）风向。污染源应放在下风向。除生活区外，办公楼、化验室等部分生产区的设施也应摆在上风向。

（2）地形。工厂生产区一般多呈矩形。当地形有高差时，短边放在坡度大的地方而长边放到坡度小的地方，既可减少土方工程量，又利于生产。

（3）工程地质。厂区内工程地质若不均一时，重型设备和震动大的设备的厂房应避开耐力差或不均匀之处，另外安排。

3 工艺流程

烧结镁砂和铬铁矿破、粉碎后，按适当比例配合、混练、成型，干燥后于氧化气氛中在1600℃以上的温度烧成，制得烧成镁铬砖。化学结合镁铬砖所用原料和制砖工序与烧成砖相同，只是不经高温烧成，而是在配料中加入化学结合剂，经混练成型、干燥后低温处理即成。

3.1 破粉碎

实验和理论计算表明，单一尺寸颗粒组成的泥料不能获得致密的坯体。因此，块状原料经检选后必须进行破粉碎，以达到制备泥料的粒度要求。

Mg-Cr砖的生产过程中，将原料从200mm左右的大块物料破粉碎到2.5～0.088mm 的粉料，采用连续粉碎作业，并根据破粉碎设备的结构和性能特点，使用相应的设备。在此采用颚式破碎机、圆锥破碎机、双棍破碎机、雷蒙磨等对原料进行粉碎作业。

破粉碎工艺流程通常有两类，即开流式和闭流式。开流式的优点是流程简单，原料只通过破碎机一次。缺点是动力消耗大，生产效率低，且生产细粉过多，不利于提高制品的质量。闭流式的优点是粉碎效率较高，易于达到颗粒度的要求。缺点是流程复杂，需要很多的附属设备。通常原料的破碎采用开流式，而粉碎采用闭流式。

3.2 筛分

原料破粉碎后粗中颗粒混在一起。为了获得符合规定尺寸的颗粒组分，需要进行筛分。筛分是将粉碎物料通过单层或多层筛子按其尺寸大小不同分成若干粒度级别的过程。物料的筛分也是物料的分级。耐火材料生产过程中，物料的级配是关键，关系到产品质量的好坏，而级配必须进行物料分级，这是筛分的目的之一。

筛分过程中，通常将通过筛孔的物料称为筛下料，残留在筛孔上粒径较大的物料称为筛上料，在循环粉碎作业中，筛上料一般通过管道重返破碎机进行再粉碎。本设计的主要筛分设备是振动筛，其筛分效率高达90%。

原料筛分时，筛网孔径选择主要根据临界粒度要求而定。一般要比临界粒度稍大些，同时也要考虑到筛子的倾斜度。生产实践表明，当筛子的倾斜角度在15度时，网孔直径应比临界粒度约增大10%；倾斜角为20度时，则增大15%左右；倾斜角为25度时，要增大25%左右。通常振动筛的倾斜角为15度～20度，最大不超过25度。

3.3 物料的贮存

原料经破粉碎、细磨、筛分后，一般存放在贮料仓内供配料使用。粉料在贮料槽中并不是单一粒度，而是由各种大小颗粒组成的。当物料进入料槽时，粗细颗粒开始分层，粗的颗粒滚到料槽的周边，细粉在卸料口中央部位。当物料卸料时，中间料先从卸料口流出，四周料下沉，而且分层流向中间，后从卸料口流出，从而造成颗粒偏析现象。

目前，生产中解决贮料仓颗粒偏析的方法主要有以下几种：

（1）对粉料进行多级筛分，使同一料仓内的粉料粒级差值小些；

（2）经常保持料仓内粉料在三分之二容积以上；

（3）增加注料口，即多口上料，以减少加料时料仓内的分层现象或减少料仓截面积；

（4）原料在破碎前加入适量的水，使粗颗粒与细颗粒粘附在一起，减少颗粒偏析现象；

（5）采用小容积的壁呈曲线状的料仓，减少料仓下部各截面的等截面积差，以减少偏析和料仓内的棚料现象。

（6）中央孔管法。在料仓中设一多方有孔的管子，物料通过多个“窗口”从不同高度、不同方向进入料仓。

3.4 配料

耐火材料的配料是将各种不同品种，组分和性质的原料以及将各级粒度的熟料颗粒按一定比例进行配合的工艺。各种原料的配合是为了获得一定性质的制品。粒度的配合是为了获得最紧密堆积的或特定粒状结构的坯体。坯料的颗粒组成对坯体的致密度有很大的影响。预使多级不同粒度的颗粒组成的堆积体密度得到提高，必须使粗颗粒中的空隙全部由细颗粒填充，而细颗粒中的空隙全部由更细的颗粒填充，如此逐级填充即可获得最紧密堆积。只有符合紧密堆积的颗粒组成，才可能获得致密的坯体。为了获得高密度的制品，并避免泥料产生偏析和便于制品的烧结，常采取细粉量较多的配合。

3.5 混练

混练是将合理配合的各种物料准确称量后，制成各组分、各种粒度均匀分布的泥料，并使泥料中各种物料实现结合良好的加工过程。因物料的组分、粒度、结合剂的不同，混练的过程也不同。固体散状物料的混合过程决定于许多因素：混合速度及混合设备的结构、各组分的比例和堆积密度及混合物的水分等。混练时的加料顺序对于泥料混合的均匀性影响很大。先加入粗颗粒料，然后加纸浆废液，混合1～2分钟后，再加细粉。