设计说明书
1 绪论
1.1 中国水泥行业现状
水泥是国民经济建设的重要基础原材料，目前国内外尚无一种材料可以替代它的地位。随着我国经济的高速发展，水泥在国民经济中的作用越来越大。作为国民经济的重要基础产业，水泥工业已经成为国民经济社会发展水平和综合实力的重要标志。改革开放以来，国内经济建设规模不断扩大，推动国内水泥行业快速发展。
据统计，1978年我国水泥产量为6524万吨。 12月份还是行业传统旺季，2011年12月全国水泥产量17508万吨，日平均产量565万吨，同比上月增长7%；2011年全年生产水泥20.6亿吨，同比增长16.1%。自1985年起我国水泥产量已连续26年位居世界第一位，现如今已占世界水泥总产量的一半多。水泥产量的迅速增长，从数量上已经基本满足我国大规模经济建设的需要。
所谓物料粒度，是指物料料块的大小，通常以料块最大边长的mm数来表示，也有以通过的筛选尺寸或筛余百分数来表示，但一般均以料块最大边长表示。破碎机的喂料粒度与破碎后的出料粒度的比值，称为破碎比。
破碎比的喂料粒度应与来料的粒度相适应。换言之，要根据破碎物料的最大力度，合理选择破碎机。石灰石是水泥厂用量最多、粒度相对较大的主要原料，其来料尺寸的大小与开采方法和装矿设备铲斗容积的大小有关。
破碎机的出料粒度，决定于破碎机出料口的宽度及破碎机的特性。为提高磨机的工作效率，降低粉磨电耗，在物料入磨前，将其尽可能破碎得细一些是十分必要的，因此，破碎机的出料粒度，往往按入磨物料所要求的力度而定。
1.2.2 矿石强度及硬度系数
物料破碎的难易程度主要取决于矿石的机械强度，通常采用普氏硬度系数来评定矿石的强度。所谓普氏硬度系数（f）是矿石的极限抗压强度（σ压）除以100所得数值。按普氏硬度系数的大小，可将矿石分为五个硬度等级，如表1所示。
表1 按普氏硬度系数划分的硬度等级
矿石硬度等级 | 普氏硬度系数 | 矿石举例 |
很软 | <2 | 烟煤、褐煤、水淬矿渣、火山灰、粘土 |
软 | 2-4 | 混灰岩、页岩、粘土质砂岩、炉渣、煤矸石 |
中硬 | 4～8 | 石灰岩、石膏、石英质砂岩、萤石、立窑熟料 |
硬 | 8～10 | 坚硬石灰岩、硬砂岩、铁矿、石英岩 |
很硬 | >10 | 花岗岩、玄武岩、硬石英岩 |
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1.3 破碎设备及特性
水泥厂常用于石灰石破碎的设备如表2所示，分别介绍如下。
表2 各型破碎机设备的一般工艺特性
序号 | 破碎机型号 | 破碎原理 | 破碎比i | 适用破碎阶段 | 允许物料含水率 | 适宜破碎的物料 |
1 | 颚式破碎机 | 挤压 | 4～6 | 粗、中碎 | <10 | 石灰石、熟料、石膏 |
2 | 细碎颚式破碎机 | 挤压 | 8～10 | 中、细碎 | <10 | 石灰石、熟料、石膏 |
3 | 锤式破碎机 | 冲压 | 10～15（双转子34～40） | 中、细碎 | <10 | 石灰石、熟料、石膏最小二乘估计 |
4 经济社会体制比较 | 冲击式破碎机 | 冲压 | 10～30 | 细碎 | <10 | 石灰石、熟料、石膏 |
5 | 立轴锤式破碎机 | 冲压 | 10～20 | 细碎 | <12 | 石灰石、熟料、石膏 |
6 | 反击式破碎机 | 冲压 | 10～40 | 中、细碎 | <12 | 石灰石、熟料 |
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1.3.1 颚式破碎机
颚式破碎机按活动颚板的运动状态可分为简单摆动、复杂摆动和组合摆动三种类型，颚式破碎机机构简单、坚固耐用、维护检修方便、生产费用较低，是水泥厂广泛采用的一种破碎设备。
1.3.2 锤式破碎机
锤式破碎机是利用机壳内锤头快速旋转 动能对物料进行打击破碎，同时锤头与篦条之间还具有一定的研磨作用。锤式破碎机体型小、结构简单、破碎比大、产品粒度细、生产效率高，在水泥厂被广泛应用于物料的中碎和细碎。
锤式破碎机按回转轴的轴数分类，有单转子和双转子两种型式；按转子回转方向分类，有可逆式和不可逆式的区别。双转子破碎机具有破碎比大、喂料均匀、兼有预碎和细碎两段破碎功能等特点，常被用作石灰石一段破碎系统。
1.3.3 反击式破碎机
反击式破碎机分为单转子和双转子两种。反击式破碎机是利用板锤、反击板和料块之间相互的冲击作用对矿石进行破碎的。这种破碎机的生产效率高，破碎比大，结构简单，制造方便，适用于中硬脆性物料的中碎和细碎。
1.3.4 冲击式破碎机
冲击式细碎机是一种锤式破碎机，具有产品粒度细、破碎比大、产量高等特点，适用于细碎。
1.4 石灰石破碎系统流程
石灰石破碎系统的流程应根据石灰石的物理性质、不同的进料粒度、原料磨要求的入磨粒度和生产能力, 以及所选用的破碎设备来确定破碎系统工艺流程。破碎系统流程一般分为单段破碎和多段破碎。目前, 国内大部分水泥厂采用单段破碎的工艺流程。单段大型化破碎机被广泛应用且有很好的效果。因此, 石灰石破碎系统在原料符合单段破碎的条件下首先选用单段破碎流程。单段破碎进料粒度大, 系统投资少, 工艺流程简单。
2. 设计准备
2.1 设计目的
综合应用所学设计及工艺知识，结合工厂实际，以破碎车间为例，依据《无机非金属材料工厂设计概论》课程的理论知识和相关工艺知识，针对不同的产品对象确定不同的工艺条件，对其设备选型、工艺计算进行基本训练。了解工艺设计的基本过程、要求，初步培养分析、解决实际问题的能力和工程表达能力。
2.2 设计原则
1、以“技术先进、生产可靠、节约投资、提高效益”为前提，既要技术先进可靠，还要最大限度的节约投资，可保证产品质量，计划任务书规定的产品规范往往有一定的范围，设计规范在该范围内或是略超出范围都是认为合理的。
2、充分考虑实际，因地制宜，确保生产线设计的灵活性，为进一步发展留有余地。
3、立足于国内成熟、先进的技术和装备，最大限度的控制项目投资。
4、合理选用工艺设备和流程，尽量减少物料的转运点和落差，减少粉尘的飞扬，按照归家标准对所有的尘源点设置高效收尘器，使本项目的各项排放指标达到国家环保标准。
5、选用节能设备，合理使用调节手段，尽量减少系统漏风，加强保温隔热，采取必要措施提高效率，将能耗指标控制在国内先进水平。
2.3 原始数据
巴利昔单抗原料： | Loss | SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | MgO | SO3 |
石灰石 | 40.81 | 4.43 | 1.03 | 0.36 | 52.07 | 0.46 | 0.08 |
粘土 | 9.07 | 57.1 | 11.03 | 4.95 | 8.96 | 3.04 | 0.7 |
铁粉 | 2.07 | 23.74 | 7.31 | 56.4 | 3.75 | 2.94 | 1.0 |
白粘土 | 11.25 | 48.11 | 15.02 | 8.21 | 6.89 | 4.94 | 3.5 |
煤灰 | | 50.44 | 21.28 | 8.57 | 10.29 | 3.33 | 1.2 |
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其中：石灰石水分为4%、粘土和白粘土水分俱为14%、铁粉水分含量为7%。烟煤中煤灰的含量为15.83%；煤的低位发热量为29000kJ/kg煤；热耗为900kcal/kg熟料；当地平均大气压为735mmHg；
2.4 工艺要求
KH0.87±0.01、SM2.6±0.1、IM1.4±0.1；石灰石出破碎机粒度≤20mm
2.5 设计工作任务及工作量的要求〔包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等〕：
设计说明书一份,8000字；
工艺布置图三张，其中：流程图一张、主要设备图两张；
设备表一份。
3 配料计算
3.1 计算煤灰掺入量
因为选用新型干法窑，采用袋式收尘器。所以可知S=100%。所以:
熟料中的煤灰掺入量：GA= （式3-1）
式中：GA——熟料中煤灰掺入量，﹪；
q——单位熟料热耗，kJ/kg熟料；
Qy——煤的应用基低热值，kJ/kg煤；
Ay——煤的应用基灰份含量，%。
GA==2.06% （式3-2）
3.2 计算熟料化学成分
选取Σ=97.5%
Fe2O3=97.5/[(2.8×0.87+1) ×(1.4+1) ×2.6+2.65×1.4+1.35]=3.68% （式3-3）
Al2O3=IM×Fe2O3=5.15% （式3-4）
SiO2=SM(Al2O+Fe2O3)=22.96% （式3-5）
CaO=Σ-Fe2O3-Al2O3-SiO2=65.71% （式3-6）
3.3 用递减试凑法求各原料配合比
熟料基准=100kg，得到下表3：
| SiO2 | Al2O3 | Fe2O3 | CaO | 其他 |
要求熟料成分 | 22.96 | 5.15 | 3.68 | 65.71 | 熊文修2.5 |
+2.06Kg煤灰 | 1.04 | 0.44 | 0.18 | 0.22 | 0.19 |
+125Kg石灰石 | 5.54 | 1.29 | 0.45 | 65.09 | 1.62 |
+28kg粘土 | 15.99 | 3.09 | 1.39 | 2.51 | 2.49 |
+2.9kg铁粉 | 0.69 | 0.21 | 1.64 | 0.11 | 0.19 |
-4.3kg石灰石 | -0.19 | -0.04 | -0.02 | -2.24 | -0.06 |
-0.28kg粘土 | -0.16 | -0.03 | -0.01 | -0.03 | -0.02 |
-0.08kg铁粉 | -0.02 | -0.006 | -0.05 | -0.003 | -0.01 |
累计熟料成分 | 22.89 | 4.954 | 3.58 | 65.657 | 4.49 |
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根据上表可求得煅烧100Kg熟料所需各种原料用量为:
干石灰石=125-4.3=120.7Kg
干粘土=28-0.28=27.72Kg
SMN干铁粉=2.9-0.08=2.82Kg
各原料的配合比为：
干石灰石=120.7/(120.7+27.72+2.82)×100%=79.81%
干粘土27.72/(120.7+27.72+2.82)×100%=18.33%
干铁粉=2.82/(120.7+27.72+2.82)×100%=1.86%
3.4 校验熟料化学成分和率值
由配料计算表计算熟料的率值如下：
KH=是立党为公、执政为民的根本要求=(65.657-1.65×4.954-0.35×3.58)/(2.8×22.89)=0.88 （式3-7）
SM==22.89/(4.954+3.58)=2.7 （式3-8）
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