干混砂漿生產(chǎn)工藝流程

干混砂漿生產(chǎn)是各種原材料在干燥, 松散的狀態(tài)下處理的. 這些原材料統(tǒng)稱為散體物料, 具體指的是粉狀, 顆粒狀松散堆積的材料. 在建筑材料干混砂漿中常用的顆粒直徑為0-5毫米.

1.1      工藝流程技術(shù)

干混砂漿工業(yè)技術(shù)的基礎(chǔ)是力學(xué)工藝流程技術(shù)(mechanische Verfahrenstechnik/mechanical processing technique). 它是針對不同物料的特性要求相適應(yīng)的基礎(chǔ)處理方法和機器設(shè)備. 就散體物料而言, 其基本的處理工藝有

´            儲存

´            輸送, 提升

´            分級篩分

´            均勻混合

´            計量稱著

´            破碎, 碾磨

´            分離

´            清洗

´            烘干(涉及熱力學(xué)處理工藝)

各種物料的特性研究和描述是散體物料力學(xué)(Schuettgutmechanik/Bulk solids mechanics)的范疇, 它是力學(xué)工藝流程技術(shù)的理論基礎(chǔ). 散體物料和流體, 固體不一樣, 有許多特異的性能如砂對筒倉壁面產(chǎn)生的壓力和液體不一樣. 它不會直線增加. 到目前為止, 散體物料力學(xué)還是半經(jīng)驗科學(xué), 主要是采用試驗手段, 通過相似力學(xué), 統(tǒng)計學(xué)和數(shù)學(xué)建模來描述其特性和工程. 現(xiàn)代計算機的高速發(fā)展也給其研究提供了新的方法, 如散體顆粒采用隨機過程力學(xué)模型的計算模擬固-氣兩相管流等.

1.2      干混砂漿的散體物料特性

在干混砂漿中用到的許多不同的散體材料, 其中以下的的物理特性對于工藝和設(shè)備選型非常主要:

- 流動性

- 流化性

- 固體密度和散裝密度

- 顆粒大小和分布

- 顆粒的形狀

- 磨損性

這些特性決定著在干混砂漿生產(chǎn)工藝流程及方案的設(shè)計, 設(shè)備的選型, 比如干砂機,篩分機的選型, 物料的輸送, 料倉卸料是否順利, 結(jié)橋如何處理,計量裝置中如何考慮解決時壓效應(yīng)給計量精度帶來的負作用. 除此之外, 考慮干混砂漿中常常加入纖維如何分散, 包裝機的選型等等.

首先我們談?wù)勗牧现械墓橇现坏纳笆? 大多數(shù)干粉產(chǎn)品其含砂量達60%至80%, 所以它來源和成分以及物理特性不但對zui終產(chǎn)品的質(zhì)量是否符合規(guī)定合要求, 同時對生產(chǎn)設(shè)備的設(shè)計和選型, 以及后續(xù)的應(yīng)用施工比如機械化施工中產(chǎn)生的磨損, 壓力損失均有不可低估的影響.

a) 集料

砂石骨料主要是石英砂，河砂，破碎的石灰石等. 在使用前必須檢驗其雜質(zhì)含量及顆粒大小分布，含雜質(zhì)的砂必須沖洗烘干; 其zui后的濕度必須小于0.5%. 烘干好的,干燥的河砂粗砂(d>1.0 mm)流動性比較好, 砂的顆粒形狀為園角, 堆積角度小. 這些特性除對zui終產(chǎn)品本身的影響外, 還對干燥機和篩分機的選型和設(shè)計都有重要影響. 此外, 這類砂做成的干混砂漿施工性能好, 在后續(xù)的施工機器的水灰均混, 泵送和噴涂時比機制砂要好. 在作配方試驗應(yīng)檢驗其粒徑分布曲線, 而且盡可能使用生產(chǎn)篩分機篩分的砂石, 避免配方誤差.

b) 膠結(jié)材料和填料

其次是膠結(jié)材料和填料. 膠結(jié)材料的作用是將砂之內(nèi)顆粒粘在一起， 凝固后產(chǎn)生一定的強度. 如前面所列舉的膠結(jié)材料主要有水泥，石膏，石灰,等. 使用不同膠結(jié)材料會直接影響成品的性能如防水, 收縮, 強度等. 所以, 對其品質(zhì)必須進行進廠檢驗, 以保證和在實驗室所作配方要求*. 對白水泥還要求進行色度檢驗. 石灰石粉, 粉煤灰(有活性)等主要用來作填料. 這些粉狀的材料大多數(shù)流動性比干燥的砂差, 而且具有時效性, 如在流化狀態(tài)不同的情況下其散體密度和時間相關(guān), 流動性由于時效性在不同的壓力下而不同. 這些特性在筒倉的設(shè)計, 計量輸送螺旋的設(shè)計以及工藝上要求的清洗要特別考慮.

c) 輕質(zhì)骨料

還有一類輕質(zhì)骨料如膨脹珍珠巖, 發(fā)泡EPS顆粒, 蛭石, 發(fā)泡微珠等, 它們的特性主要是容重, 傳熱系數(shù),顆粒大小, 強度, 吸水性等. 由于這些特性使得其計量方式更復(fù)雜一些, 比如通常需要附加體積計量稱. 對混合機的要求和動力參數(shù)也不一樣. 例如膨脹珍珠巖易碎, 在工藝上要盡可能避免多余的環(huán)節(jié), 混合時間不易過長. 在使用發(fā)泡EPS顆粒時注意其顆粒形狀和大小分布, 選用合適的包裝, 避免離析.

d) 化學(xué)添加劑

干混砂漿中使用的高效化學(xué)添加劑如高分子聚合物等均以微量加入. 它*地提高了zui終產(chǎn)品的性能, 還可以增加新的功能, 擴大了應(yīng)用范圍. 市面上化學(xué)添加劑有兩種形式：固體粉末狀的和液體的. 液體添加劑必須以噴霧式加入攪拌. 添加劑是以微量來進行計量的，通常是以一比一千至萬的數(shù)量級的比例進行混合. 所以計量和攪拌的精確均勻是非常關(guān)鍵的. 除上面提到的特性外, 添加劑的使用要考慮溫度. 要在添加劑供貨商給定的工作溫度范圍內(nèi)使用包括儲運等環(huán)節(jié). 添加劑的流動性較差, 和工作溫度有關(guān).

e) 顏料和纖維

我們所看見的那些絢麗多彩，富有個性建筑物要用到的彩色裝飾干粉產(chǎn)品. 在復(fù)合配制這些干粉時主要使用對人體無害, 自然的礦物顏料粉末. 質(zhì)量好的顏料顆粒微小均勻. 所以顏料粉末顆粒吸附在一起, 必須使用特殊的攪拌方法使之均勻分散在其他骨料顆粒上, 形成鮮艷的色彩. 這里人們使用高速刀片混合技術(shù), 還能節(jié)省顏料. 高速刀片還可以用來分散纖維. 人們使用耐堿纖維來增強產(chǎn)品的抗裂強度. 在不適當?shù)厥褂美w維和工藝欠缺時, 會產(chǎn)生如料倉堵塞, 纖維結(jié)團等影響生產(chǎn)和質(zhì)量的嚴重問題.

表二. zui終產(chǎn)品干混砂漿的性能要求:

這些性能和配方, 原材料, 生產(chǎn)過程以及施工密切相關(guān).

1.3      干混砂漿生產(chǎn)基本工藝流程

干混砂漿的生產(chǎn)過程主要分三部分：

1)    砂預(yù)處理包括采石場，破碎，干燥，(碾磨)，篩分，儲存. 若有河砂，則只須干燥，篩分. 然后

a)      砂倉儲。

b)      膠結(jié)料,填料以及添加劑的倉儲

2)    配料計量稱重

3)    高效均勻混合

4)    包裝和/或散裝.

5)    全自動過程電腦控制系統(tǒng)

原材料對干粉產(chǎn)品的質(zhì)量有至關(guān)重要的影響.按使用要求不同, 需要哪些原材料和對這些原材料的要求也有所不同.

圖 2‑1干混砂漿基本工藝流程

干粉料生產(chǎn)廠按要求及市場不同有不同方案. 常用的是塔式工藝布局，將所有預(yù)處理好的原料提升到原料筒倉頂部，依靠原料自身的重量自然從料倉中流出，經(jīng)稱量、配料、混合、包裝等工序后成為zui終產(chǎn)品。全部生產(chǎn)是在現(xiàn)代化的微機控制系統(tǒng)操作下完成的. 操作人員只要產(chǎn)品的類型與數(shù)量，其余操作全部由控制系統(tǒng)自動完成，無需人工干預(yù)。全部采用密閉的生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)備，不但現(xiàn)場清潔，無粉塵污染，保證了工人的健康. 設(shè)備為模塊式結(jié)構(gòu), 生產(chǎn)容量能和市場的發(fā)展相銜接、配料精度高, 使用靈活和便于擴展等優(yōu)點.

1.4      流程工藝要求

工藝方案的設(shè)計和眾多因素有關(guān), 首先是投資者選擇的市場, 通過市場分析導(dǎo)出市場定位和產(chǎn)品綱領(lǐng), 然后確定前期的主要產(chǎn)品, 綜合為商務(wù)參數(shù).  接下來是具體的工藝參數(shù). 從而導(dǎo)出相應(yīng)的具體工藝要求:

-        原材料 (堆放, 濕度, 溫度, 干燥度, 顆粒度, 流動性, 時效性, 磨損性, 腐蝕性)

-        倉儲要求(體積, 高度, 可靠性(破拱要求), 安全性)

-        輸送過程(可靠性, 安全性, 密封要求, 除塵要求, 經(jīng)濟性)

-        產(chǎn)品質(zhì)量要求(計量, 混合精度要求, 物料污染許可度)

-        機器設(shè)備(自動化程度, 實用性, 維護性, 培訓(xùn)要求, 使用可靠性)

-        場地條件(勞力, 高度限制, 地質(zhì)條件, 環(huán)保要求, 交通狀況)

這些將影響干混砂漿生產(chǎn)線的整體和各環(huán)節(jié)的工藝過程參數(shù)的確定和設(shè)備的正確選型. 正確適合的方案工藝設(shè)計在保證產(chǎn)品質(zhì)量可靠安全的生產(chǎn), 同時可以避免后遺癥(如多余的設(shè)備, 多余的處理, 錯誤的工藝順序造成拆了重建等等), 擴充時對現(xiàn)有生產(chǎn)不影響或較少影響, 節(jié)省造價(比如盡可能將錢化在刀刃, 設(shè)備部件, 元器件等, 盡可能降低基礎(chǔ)建設(shè)等). 同樣, 正確的設(shè)備選型和優(yōu)化的設(shè)計即可以保證工程質(zhì)量, 還可以節(jié)省大量資金.

1.5      市場分析

通過近幾年國內(nèi)干混砂漿市場的觀察主要有以下市場動力:

•   隨著住房改革以及人們對住房的建筑質(zhì)量, 房屋的美觀和居住舒適度的要求提高, 必能 促進對新建筑技術(shù)以及新型建筑材料的需求. 在建筑裝飾方面, 因國家對材料價格沒有定額要求規(guī)定, 所以, 按個人要求和購買能力不同, 可以使用高級方案和材料, 也可以使用普通裝飾. 特別是人們對環(huán)保和健康居住的進一步認識, 新型的綠色無毒自然材料普遍被接受. 這就給內(nèi)外墻眾多質(zhì)感豐富, 多種功能的彩色飾面干混砂漿, 瓷磚磁板粘結(jié)干粉以及其彩色溝縫干粉帶來了廣闊的應(yīng)用前景.

•   新型節(jié)能墻體材料普遍在許多大中城市使用, 并不斷向全國各地推廣. 許多新產(chǎn)品比如加氣混凝土, 輕質(zhì)陶粒空心磚,空心粉煤灰砌塊等等的生產(chǎn)應(yīng)用不但提高施工建筑質(zhì)量, 改善墻體隔熱性能和透氣性能, 還解決了諸如粉煤灰環(huán)保的問題. 真正做到利廢節(jié)能的目的. 目前使用現(xiàn)場攪拌干粉存在的漏水, 裂縫, 粘結(jié)強度低,剝落等工程質(zhì)量問題只有干混砂漿才能解決. 這類砌磚抹灰干粉加上地面干粉在建筑用干粉用量中占的比例zui大. 配合建筑物流系統(tǒng)和施工機器將給建筑業(yè)巨大的推動力. 一個1百萬人口的城市,  按保守估算其干粉的需求量達25萬噸/年. 由于受區(qū)域運輸?shù)慕?jīng)濟性限制, 這類干混砂漿生產(chǎn)工廠必將在全國各地區(qū)設(shè)立, 形成具有強大生命力的新產(chǎn)業(yè).

•   墻體隔熱復(fù)合系統(tǒng)和保溫砂漿越來越多地采用無機粘結(jié)干粉和防水防潮飾面彩色干粉. 建筑物的隔熱和新型墻體材料一樣屬國家鼓勵推廣項目之一. 通過保溫隔熱系統(tǒng)可以使現(xiàn)在的房屋節(jié)能50%以上. 特別是在寒冷的北方隔熱保溫*. 已有適合全國的國家保溫節(jié)能標準. 其市場非常廣大. 該技術(shù)首先在我國的北京, 目前已全國其它地區(qū)使用推廣中.

•  工程中許多特殊干粉修補, 快干, 仿古干粉, 硬化地面粉等, 其用量不如砌磚抹灰干粉大, 但應(yīng)用廣泛. 配制這類干粉同樣需要豐富的經(jīng)驗以及大量的實驗. 其市場售價也較高.

干混砂漿的市場開拓是成功與否zui關(guān)鍵的. 由于建筑干粉是服務(wù)性*的產(chǎn)品. 所以市場的開拓首先要有配套產(chǎn)品服務(wù)比如施工指導(dǎo), 配方開發(fā), 機器租賃; 這就要求不斷地對自己的人員和客戶進行產(chǎn)品和施工技術(shù)的培訓(xùn). 其次是和配套產(chǎn)品廠商聯(lián)合營銷,如磁板, 砌塊生產(chǎn)商; 給用戶一個完整的解決方法. 合理的市場價格的確定也是非常重要的. 下面我們給出在德國市場干粉的售價和水泥售價的比, 以供參考:

表三. 歐洲成熟市場銷售價格范圍

產(chǎn)品生產(chǎn)成本和成本控制是市場開拓中非常重要的一環(huán). 每一個生產(chǎn)商必須非常清楚地知道自己的成本.從而制訂銷售策略.

1.6      干混砂漿的產(chǎn)品綱領(lǐng)

正是由于干粉建材復(fù)合配方性使得新產(chǎn)品層出不窮, 大多數(shù)投資者希望一次到位, 但實際中是不現(xiàn)實的. 我們在以后會提到干混砂漿的對服務(wù)的重要性. 在不成熟的市場, 恰恰是干混砂漿產(chǎn)品本身的特性需要相應(yīng)的市場推廣模式. 經(jīng)驗表明, 在投資初期, 專業(yè)性是非常必要的. 所有, 必須根據(jù)自身的資金,資源和當?shù)厥袌龇治鰜肀容^選擇的產(chǎn)品的商業(yè)模式, zui后確定*的方案. 在確定產(chǎn)品綱領(lǐng)考慮以下因素是有必要的:

-        原材料優(yōu)勢

-        優(yōu)惠政策

-        市場資源

-        資金資源

-        分期發(fā)展

下圖我們給出干混砂漿產(chǎn)品的延伸系列品種

圖 2‑2 豐富多彩的干混砂漿產(chǎn)品

1.7      產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和方案

選擇產(chǎn)品結(jié)構(gòu)當然首先應(yīng)考慮市場的需求. 選擇國家鼓勵提倡的產(chǎn)品. 以下我們考慮其中的幾個典型的產(chǎn)品方案.

(一) 墻體隔熱復(fù)合系統(tǒng)建筑干粉系列

商品干混砂漿*在上海市推廣使用. 為了使干混砂漿相對現(xiàn)場攪拌砂漿有競爭力, 在滿足砂漿標準的前提下, 開發(fā)應(yīng)用了一種稱為商品砂漿稠化粉的復(fù)合材料. 砂漿在生產(chǎn)中由水泥, 干砂, 粉煤灰或鋼渣粉加稠化粉混合而成. 這樣的干混砂漿視強度等級不同在上海的銷售價格約230-280元/噸.

商品干混砂漿指的是砌筑, 抹灰和地坪砂漿不同的強度等級. 所有的原材料均為散裝供應(yīng). 普通砂漿的量的比例占整個干混砂漿材料的80%, 所以其商業(yè)理性模式是: 大量+散裝.

考慮國情以及zui簡單的管理, 推廣商品砂漿的合理方案是專題產(chǎn)品方案, 即設(shè)計作普通砂漿的設(shè)備, 做單一的, 專業(yè)的, 好的產(chǎn)品.

(二) 墻體隔熱復(fù)合系統(tǒng)建筑干粉系列

墻體隔熱復(fù)合系統(tǒng)建筑干粉系列是高附加值的技術(shù)產(chǎn)品. 不認是在舊房改造, 還是在建筑新房, 其隔熱節(jié)能效果超過50%. 聚合物改良水泥基保溫板粘結(jié)干粉尚在推廣中, 其市場前景十分看好. 尤其在北方地區(qū)迫切需要. 墻體隔熱復(fù)合系統(tǒng)建筑干粉系列主要包括:

·        基體預(yù)處理干粉(找平, 改善基體表面吸附性等)

·        保溫板粘結(jié)和加固干粉

·        保溫板(發(fā)泡聚苯乙烯板, 巖棉保溫板等)

·        加固玻璃纖維網(wǎng)格

·        表面防水彩色裝飾干粉

與之補充產(chǎn)品有:

·        瓷磚磁板粘結(jié)劑

·        瓷磚磁板溝縫

·        薄層彩色飾面干粉

施工指導(dǎo)和基體表面相應(yīng)的干粉改性屬于非常重要的. 墻體保溫復(fù)合干粉系列的用量每平方米約12公斤. 按照年施工面積100平方米估算, 其用量約12000噸/年.

圖 2‑4 墻體及隔熱方法

圖 2‑5干混砂漿在建筑節(jié)能中的應(yīng)用一保溫層的溫度分布

圖 2‑6干混砂漿在建筑節(jié)能中的應(yīng)用二 保溫體系裝飾的多樣化

此外還有保溫砂漿隔熱系統(tǒng). 對于外墻很不平整如一些老房屋但有使用或保留價值，或使用新型保溫砌塊如空心砌塊，加氣混凝土砌塊等，其本身具有很好的絕熱性，這類墻體使用保溫砂漿一是能夠達到標準要求規(guī)定的傳熱系數(shù)，二是施工極為方便，便以機械化施工，使很多有居住價值的老房屋通過翻修達到幾乎接近新房的居住質(zhì)量，節(jié)省大批資金.

各種不同保溫干粉砂漿按其配方不同和使用的原料不一樣，好的能達到導(dǎo)熱系數(shù)接近0.06W/mK，一般保溫干粉砂漿能達到0.07W/mK. 這類砂漿用量較大.

表四. 保溫砂漿組合估算

總厚度=320毫米, k-值=0.49W/(m²K).

同樣滿足德國95熱保護規(guī)范. 如果只加2厘米保溫砂漿則能滿足北京地區(qū)節(jié)能規(guī)劃(k=0.72W/m²K<0.82W/m²K).

從以上的隔熱系列估算, 我們很容易看到, 保溫砂漿的應(yīng)用潛力. 特別是隨著新型輕質(zhì)隔熱墻體材料在我國的不斷開發(fā)和應(yīng)用, 與之相應(yīng)的干粉砂漿系列的發(fā)展也*. 比如, 使用現(xiàn)場攪拌的砌筑砂漿和抹灰砂漿用于混凝土砌塊, 通常會出現(xiàn)粘結(jié)不牢, 墻面龜裂, 滲水等問題. 干粉砂漿在配制時就考慮到所用基材的表面密致平整度, 表面吸水性, 熱膨脹系數(shù)等.

圖 2‑7  EPS-保溫砂漿

綜合起來, 我們可以看到, 隔熱系統(tǒng)因地區(qū)隔熱規(guī)范要求不同, 組合的砂漿系列也不一樣. 關(guān)鍵的是開發(fā)適合于區(qū)域發(fā)展的, 和墻體材料結(jié)合起來的干粉砂漿系列, 能夠解決工程實際問題,達到保溫節(jié)能的目的. 提高居住質(zhì)量.

(三)新型墻體材料建筑干粉系列

新型節(jié)能墻體材料普及需要相應(yīng)的建筑干粉系列. 特別適合這類墻體材料的建筑干粉系列包括:

·        薄床砌筑干粉

·        輕質(zhì)砌筑干粉

·        輕質(zhì)抹灰干粉

·        保溫干粉(添加膨脹珍珠巖粉, EPS顆粒)

·        外墻防水彩色飾面干粉

·        內(nèi)墻膩子, 薄層彩色飾面干粉

這類干粉用量很大, 建議生產(chǎn)線的年產(chǎn)量在1-5萬噸, 5-10萬噸, 15-20萬噸. 市場需求量大的大中型城市. 應(yīng)配有成套建筑干粉倉儲運輸輸送物流系統(tǒng)和施工機器, 配合散裝料的銷售. 低于5萬噸的生產(chǎn)線建議適合專門生產(chǎn)外墻保溫裝飾干粉系列.

1.8      投資建廠商務(wù)參數(shù)

按照前面方法確定了投資市場后, 接下來我們必須確定建廠的商務(wù)參數(shù)

-         建廠地址選擇

-         產(chǎn)品綱領(lǐng)和每個產(chǎn)品的銷售額

-         每個產(chǎn)品的zui高銷價

-         打折、運輸以及其他收益的減少

-         基本配方中原材料價格

-         銷售費用和附加費

-         運費

-         損耗和利息

-         其他費用、維修調(diào)試等

-         稅收

1.9      干混砂漿生產(chǎn)工藝參數(shù)

投資方案的確定除市場外, 其生產(chǎn)線的選型須考慮以下干混砂漿生產(chǎn)形成工藝參數(shù):

           產(chǎn)品范圍，品種和產(chǎn)量

           每小時產(chǎn)量

           按實際配方所需的原材料筒倉和添加劑筒倉

           原材料筒倉體積

           配料、稱重精度，混合流程

           包裝產(chǎn)品產(chǎn)量和/或散裝重

           確定生產(chǎn)流程和運輸流程

           確定生產(chǎn)自動化程度——全自動、半自動、人工操作

           生產(chǎn)設(shè)備與計算機系統(tǒng)的連接.

正確生產(chǎn)工藝包括所有散體物料處理環(huán)節(jié)是保證生產(chǎn)的可靠性, 提高計量精度以及產(chǎn)品zui終質(zhì)量的基礎(chǔ).下面將重點闡述了計量稱重和混合過程的系統(tǒng)參數(shù)和要求. 分析計量的精度和混合的均勻性是系統(tǒng)參數(shù).正確應(yīng)用檢測標準來衡量計量的精度和混合的均勻性. 檢測的量化是一統(tǒng)計參數(shù).