磷石膏砌塊的質(zhì)量控制及成型裝備的創(chuàng)新

1、磷石膏砌塊的質(zhì)量控制-新型石膏砌塊成型裝備介紹 張庚福1，張紀(jì)黎1，俞永明2（1.安徽森科新材料有限公司，安徽 合肥 230003;2.云南云天意達(dá)環(huán)保節(jié)能有限責(zé)任公司，云南 昆明 650113）摘要：近年來，國內(nèi)石膏砌塊發(fā)展較快，其原料多以磷石膏為主。由于磷石膏雜質(zhì)含量較高且波動性較大，影響到了建筑石膏粉的質(zhì)量，并最終影響了砌塊的質(zhì)量。本文主要介紹磷石膏砌塊的質(zhì)量問題和控制方法，并介紹一款新型石膏砌塊裝備。關(guān)鍵詞：磷石膏砌塊；建筑石膏粉；石膏砌塊成型裝備；質(zhì)量控制一、前言在我國各類工業(yè)副產(chǎn)石膏中，磷石膏因品位較低，雜質(zhì)含量較高且波動較大，處理困難，資源利用率較低，2013年磷石膏產(chǎn)量7000

2、萬噸，利用率僅為27.1%，很難實現(xiàn)2015年利用率40%的目標(biāo)。在我國各類工業(yè)副產(chǎn)石膏產(chǎn)品中，石膏砌塊產(chǎn)品市場巨大，很適合磷石膏的資源綜合利用，可成為磷石膏資源利用的突破口。然而由于磷石膏制建筑石膏粉質(zhì)量不過關(guān)，石膏砌塊又多以手工或半機(jī)械裝備生產(chǎn)，在加上施工管理不到位，致使出現(xiàn)砌塊破損率高，墻體開裂、泛霜等現(xiàn)象，再加上市場發(fā)育不均衡，影響了其推廣應(yīng)用。安徽森科是一家工業(yè)副產(chǎn)石膏綜合利用領(lǐng)域的國家級高新技術(shù)企業(yè)，根據(jù)公司的長期研究和實踐經(jīng)驗，我們認(rèn)為只要抓好石膏砌塊生產(chǎn)中的各環(huán)節(jié)質(zhì)量控制，加強(qiáng)施工管理，磷石膏砌塊質(zhì)量是可以控制好的，本文以安徽廬江錦龍建材磷石膏砌塊生產(chǎn)實踐，總結(jié)出從建筑石膏粉的

3、質(zhì)量控制、砌塊成型裝備及工藝的質(zhì)量控制的經(jīng)驗，最后介紹一下安徽森科最新研制的新型石膏砌塊成型裝備，以期改進(jìn)磷石膏砌塊產(chǎn)品質(zhì)量狀況，加快推廣工作。二、建筑石膏粉的質(zhì)量控制磷石膏砌塊是以磷石膏煅燒后的建筑石膏為原料，經(jīng)加水?dāng)嚢琛⑷斯せ驒C(jī)械澆注成型和干燥制成的墻材，建筑石膏粉的質(zhì)量直接決定了石膏砌塊的質(zhì)量。磷石膏雜質(zhì)含量高，磷石膏含量、自由水含量及PH值波動大，可溶性酸超標(biāo)，所以無論采用哪種設(shè)備和工藝煅燒磷石膏，都必須對設(shè)備進(jìn)行合理的配置，并控制好工藝，才能生產(chǎn)出合格的產(chǎn)品。以下是磷石膏煅燒的質(zhì)量控制要點(diǎn)。圖1 煅燒磷石膏粉質(zhì)量控制工藝流程1、煅燒前的預(yù)處理在進(jìn)入煅燒爐前應(yīng)對磷石膏進(jìn)行均化處理，設(shè)立

4、均化堆場。圖2 磷石膏的均化示意圖為分層分批堆放，堆料方向與取料方向相反，堆料場堆放后方可取料。通過等分層堆放后，取料時各層自然混合，達(dá)到均化，使磷石膏原料的各項成分含量做到基本一致，一定程度上解決了原料成分的波動性問題，自由水含量的波動性控制在3%以內(nèi)為宜。2、煅燒過程中質(zhì)量控制1) 煅燒過程中，磷石膏原料應(yīng)勻速上料，以使煅燒均勻，保證CaSO40.5H2O含量的穩(wěn)定。2) 煅燒時跟蹤監(jiān)測物理指標(biāo)和三項指標(biāo)，防止出現(xiàn)過燒和欠燒，并根據(jù)情況適時調(diào)整相應(yīng)煅燒工藝參數(shù)，其中-CaSO40.5H2O80%，CaSO42H2O3%為宜。3) 需要注意的是，石膏砌塊存在手工和機(jī)械兩種生產(chǎn)形式，對凝結(jié)時間

5、的要求有差別，手工生產(chǎn)初凝2-3分鐘，終凝4-5分鐘，而機(jī)械生產(chǎn)由于攪拌量大，初凝宜為4分鐘以上，終凝10分鐘左右。4) 煅燒溫度若達(dá)到750800，可使可溶性的P2O5和F基本揮發(fā)使PH值達(dá)6以上，接近中性，解決可溶性酸超標(biāo)問題。5) 煅燒后揮發(fā)的酸性氣體用噴淋石灰水中和處理，達(dá)標(biāo)排放。 圖3 磷石膏煅燒中和示意圖3、建筑石膏的陳化煅燒過程中容易產(chǎn)生過燒（產(chǎn)生無水石膏CaSO4（III）和欠燒（產(chǎn)生二水石膏）現(xiàn)象，通過陳化，使可溶性無水石膏CaSO4（III）吸水轉(zhuǎn)變成半水石膏，殘存的二水石膏脫水轉(zhuǎn)變成半水石膏，使CaSO41/2H2O均勻程度進(jìn)一步提升，標(biāo)準(zhǔn)稠度需水量降低，初凝時間延長，提

6、高建筑石膏品質(zhì)。對于過燒的建筑石膏粉，陳化時間應(yīng)加長。4、放射性核素限量建筑材料放射性核素限量GB6566規(guī)定了建筑材料放射性核素限量標(biāo)準(zhǔn)，由于我國的磷礦石均為海相沉積的磷塊巖礦床，成礦年代為震旦紀(jì)、寒武紀(jì)和泥盆紀(jì)，放射性含量很低，輻射指標(biāo)均在IRa0.10.3，Ir,0.10.3，符合國標(biāo)1.01.3的要求。因此可以說，只要是利用國產(chǎn)磷礦石生產(chǎn)的磷石膏，均符合GB6566建筑材料放射性核素限量質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求，在建筑使用上安全可靠。近期，我們對產(chǎn)自約旦的磷石膏進(jìn)行分析，IRa =3.0，Ir=2.0，輻射指標(biāo)超標(biāo)嚴(yán)重，因此國外進(jìn)口的磷礦石應(yīng)檢測其輻射指標(biāo)。5、有關(guān)指標(biāo)要生產(chǎn)合格的磷石膏砌塊，建筑

7、石膏粉除滿足建筑石膏有關(guān)指標(biāo)外，宜達(dá)到以下指標(biāo)：-CaSO40.5H2O80%，CaSO42H2O3%，初凝45min，終凝810min ，PH值7以上。三、砌塊成型的質(zhì)量控制石膏砌塊的質(zhì)量與建筑石膏粉質(zhì)量有關(guān)，也與砌塊成型裝備及工藝有關(guān)。無論是手工生產(chǎn)還是機(jī)械化生產(chǎn)，石膏砌塊成型裝備及工藝控制不好，都會造成包括砌塊容重超標(biāo)、強(qiáng)度不足、泛霜、污染等問題。1、表觀密度的控制1）實心石膏砌塊干容重一般在10501100kg之間。JC/T698-2010的標(biāo)準(zhǔn)要求小于1100kg/m3，一般均可達(dá)到，不需特別處理。2）石膏空心砌塊的表觀密度標(biāo)準(zhǔn)要求小于800kg/ m3 。根據(jù)測算，不經(jīng)處理，僅僅提

8、高空心率是不夠的。由于砌塊芯棒等構(gòu)造要求，空心率一般不超過25%。因此，要滿足石膏砌塊的標(biāo)準(zhǔn)要求，應(yīng)在石膏膠凝材料中適量添加輕質(zhì)或發(fā)泡材料以降低容重。2、水膏比的控制水膏比是生產(chǎn)石膏砌塊重要的工藝參數(shù)，水膏比與石膏漿體流動度、初終凝時間成正比，與強(qiáng)度、防潮性能提高、容重成反比。手工生產(chǎn)砌塊的水膏比小于機(jī)械化生產(chǎn)，手工成型的水膏比可以做到0.7以下，而機(jī)械化生產(chǎn)一般在0.750.8之間，甚至超過。水膏比的控制是機(jī)械化砌塊成型需要改進(jìn)的地方。3、石膏砌塊“泛霜”磷石膏內(nèi)含有少量的鉀、鈉鹽，這些鹽類在石膏砌塊干燥時，隨水分向砌塊表面遷移，容易在表面“泛霜”俗稱“長毛”，影響制品的質(zhì)量。對此，阻斷鉀、

9、鈉鹽的“泛霜”非常重要，可通過添加適量的外加劑，消除“泛霜”現(xiàn)象。4、面包頭（余料）的處理石膏砌塊生產(chǎn)，尤其是機(jī)械成型裝備生產(chǎn)時有余料（俗稱面包頭），一般裝置采取由專人收集擇地堆放的辦法，容易產(chǎn)生二次污染；有的廠家采取將余料切割成石膏條直接塞入砌塊生產(chǎn)模腔中，這樣處理容易降低砌塊整體強(qiáng)度。對此，準(zhǔn)確計量是解決辦法之一，而開發(fā)配套的余料處理裝置是根本的解決之道。5、手工與機(jī)械化生產(chǎn)方式的選擇 目前，國內(nèi)石膏砌塊生產(chǎn)方式上，手工生產(chǎn)方式仍占有一定的市場，原因主要為三方面，首先機(jī)械方式投資大，回收期長，部分客戶難以承擔(dān)，其次良莠不齊，部分機(jī)械裝備性能不過關(guān)，或廠家服務(wù)不到位，客戶不能正常使用，產(chǎn)生抵

10、觸，最后機(jī)械生產(chǎn)在水膏比控制等方面達(dá)不到手工生產(chǎn)水平，仍需要改進(jìn)。 但可以預(yù)見的是，隨著機(jī)械化裝備水平的提高，服務(wù)的改進(jìn)，市場規(guī)律的調(diào)節(jié)，再加上政府的宏觀政策支持，機(jī)械化裝備必將取代手工裝備，這也為我國石膏機(jī)械裝備制造企業(yè)提供了發(fā)展的空間。6、干燥問題 砌塊干燥包括自然干燥及設(shè)備干燥兩種。目前，主要采用自然干燥，北方地區(qū)問題不大，南方問題較大。影響設(shè)備干燥的因素首先是造價，包括建設(shè)投資及使用成本，均可觀。其次是技術(shù)及熱源，目前尚無成熟技術(shù)，熱源建議采用的是太陽能及煅燒尾氣。 安徽森科在安徽錦龍采用了煅燒尾氣，雖然不能完全達(dá)標(biāo)，但取得一定的效果，且使用成本大大降低。目前森科在武漢清江化工及宣城正

11、在設(shè)計和制造另兩條烘干線，希望對干燥技術(shù)進(jìn)行完善和提高。7、環(huán)保問題石膏砌塊生產(chǎn)的污染主要為粉塵污染，通過除塵設(shè)備容易解決。但目前手工生產(chǎn)基本無環(huán)保措施，機(jī)械化成型裝備中，部分做了配套設(shè)計，但實施中由于造價原因，多取消，造成污染。石膏砌塊本為綠色產(chǎn)品，然而制造過程存在污染問題，這與前面提到的手工及機(jī)械化生產(chǎn)方式有關(guān)，但隨著國家環(huán)保措施的加強(qiáng)，石膏砌塊生產(chǎn)的環(huán)保問題必將解決。8、實驗室檢測管理建材生產(chǎn)往往重裝備，輕檢測，目前多數(shù)生產(chǎn)廠家僅靠經(jīng)驗，并未按標(biāo)準(zhǔn)建立實驗室。標(biāo)準(zhǔn)化的石膏砌塊生產(chǎn)，應(yīng)根據(jù)石膏砌塊標(biāo)準(zhǔn)的項目的要求，建立配套的實驗室，配置相應(yīng)的儀器設(shè)備和專職人員，以滿足產(chǎn)品的質(zhì)量控制和出廠檢

12、驗要求。實驗室應(yīng)跟蹤各種原材料及工藝參數(shù)的變化，及時調(diào)整相應(yīng)配合比和工藝參數(shù)，以保證生產(chǎn)合格產(chǎn)品。四、森科的石膏砌塊成型裝備安徽森科公司經(jīng)過對國內(nèi)外現(xiàn)有石膏砌塊成型設(shè)備的廣泛調(diào)查，在消化吸收的基礎(chǔ)上進(jìn)行創(chuàng)新，研制出石膏砌塊移動澆筑生產(chǎn)線，并獲得國家專利（ZL 。該套裝備利用建筑石膏終凝時間810分鐘的特性，以一套配料計量系統(tǒng)為核心，帶動4臺以上成型主機(jī)，單班單線年產(chǎn)可達(dá)50萬平米，符合國家標(biāo)準(zhǔn)，并可應(yīng)用于包括磷石膏在內(nèi)的各類工業(yè)副產(chǎn)石膏生產(chǎn)砌塊生產(chǎn)中。該套裝備具有以下創(chuàng)新點(diǎn)：1、裝備的集成化和規(guī)?；嗯_主機(jī)共享一套上料、計量、攪拌、移動澆注裝置，單條生產(chǎn)線可同時生產(chǎn)多種規(guī)格產(chǎn)品，一套裝備即可達(dá)

13、到國標(biāo)單線單班30萬平米的要求，滿足中等以上規(guī)模生產(chǎn)企業(yè)的需求，且可節(jié)省人力數(shù)倍。 裝備還在借鑒加氣砼等其他建材生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，針對石膏砌塊特點(diǎn)，設(shè)計和制造了從成型砌塊的搬運(yùn)、運(yùn)輸，到施工現(xiàn)場的整套機(jī)械，完全不用人工搬運(yùn)，包括搬運(yùn)機(jī)械手、碼垛機(jī)械手、打包機(jī)械手等，減輕了勞動強(qiáng)度，減少了砌塊的破損，2、余料自動回收處理生產(chǎn)線配備一套余料自動回收處理的裝置，在刮板刮出的石膏漿體余料還未初凝時，對余料注水阻斷石膏結(jié)晶凝固，并用螺旋將余料打碎后排入補(bǔ)水池攪拌，然后送入儲水箱，用于二次配料。需要指出的是，余料漿體具有早強(qiáng)性與增稠性，需要控制補(bǔ)水池的廢料濃度，否則會影響砌塊強(qiáng)度。3、模腔粘料的處理.模腔粘料

14、，是影響砌塊質(zhì)量與生產(chǎn)進(jìn)度的普遍問題，我們在模腔加工時，采用碳鋼鍍硬鉻，表面硬度達(dá)HRC60，并通過磨削-拋光-鍍鉻-拋光程序，提高表面粗糙度；配置高壓清洗機(jī)，及時清除殘料；選用適宜的脫模劑。上述措施在生產(chǎn)實踐中，效果顯著，基本解決了模腔粘料現(xiàn)象。4、砌塊頂部成孔均勻部分成型設(shè)備在砌塊頂部不能成孔，容易打泡，砌塊頂部留孔，有利于砌塊的通風(fēng)干燥，我們在裝備創(chuàng)新的加了芯棒高低可調(diào)裝置，生產(chǎn)中即可自動成孔，并消除了打泡現(xiàn)象，保證砌塊打孔均勻，保證了砌塊能有效的通風(fēng)及排放水汽。5、環(huán)保措施本套裝備配置了整套密封和吸塵裝置，生產(chǎn)過程中基本不會產(chǎn)生二次污染，實現(xiàn)清潔生產(chǎn)。6、安全性和可靠性集成化和規(guī)?；潜狙b備的創(chuàng)新點(diǎn)，但這對整機(jī)安全性和可靠性提出了更高的要求，任何一個故障，都有可能導(dǎo)致整套成型機(jī)停產(chǎn)，裝備的優(yōu)勢就變成了劣勢，我們采取了以下是保障措施：對關(guān)鍵的主機(jī)及模腔等關(guān)鍵部件，采用大型加工中心進(jìn)行加工以保障精度，對液壓泵站、電機(jī)、減速機(jī)等整機(jī)其他部位選用優(yōu)質(zhì)可靠的零部件，從源頭保證裝備的安全性和可靠性；其次制定完善的系統(tǒng)應(yīng)急預(yù)案，以保證整機(jī)故障能夠及時有效的排除。實踐證明，我們的措施是可靠的，至今未發(fā)生過造成整機(jī)停產(chǎn)的故障，截止目前正在運(yùn)行的十余條生產(chǎn)線均正常運(yùn)行。 圖4 安徽森科石膏