磷石膏砌块的质量控制及成型装备的创新.doc

磷石膏砌块的质量控制-新型石膏砌块成型装备介绍 张庚福1，张纪黎1，俞永明2（1.安徽森科新材料有限公司，安徽 合肥 230003;2.云南云天意达环保节能有限责任公司，云南 昆明 650113）摘要：近年来，国内石膏砌块发展较快，其原料多以磷石膏为主。由于磷石膏杂质含量较高且波动性较大，影响到了建筑石膏粉的质量，并最终影响了砌块的质量。本文主要介绍磷石膏砌块的质量问题和控制方法，并介绍一款新型石膏砌块装备。关键词：磷石膏砌块；建筑石膏粉；石膏砌块成型装备；质量控制一、前言在我国各类工业副产石膏中，磷石膏因品位较低，杂质含量较高且波动较大，处理困难，资源利用率较低，2013年磷石膏产量7000万吨，利用率仅为27.1%，很难实现2015年利用率40%的目标。在我国各类工业副产石膏产品中，石膏砌块产品市场巨大，很适合磷石膏的资源综合利用，可成为磷石膏资源利用的突破口。然而由于磷石膏制建筑石膏粉质量不过关，石膏砌块又多以手工或半机械装备生产，在加上施工管理不到位，致使出现砌块破损率高，墙体开裂、泛霜等现象，再加上市场发育不均衡，影响了其推广应用。安徽森科是一家工业副产石膏综合利用领域的国家级高新技术企业，根据公司的长期研究和实践经验，我们认为只要抓好石膏砌块生产中的各环节质量控制，加强施工管理，磷石膏砌块质量是可以控制好的，本文以安徽庐江锦龙建材磷石膏砌块生产实践，总结出从建筑石膏粉的质量控制、砌块成型装备及工艺的质量控制的经验，最后介绍一下安徽森科最新研制的新型石膏砌块成型装备，以期改进磷石膏砌块产品质量状况，加快推广工作。二、建筑石膏粉的质量控制磷石膏砌块是以磷石膏煅烧后的建筑石膏为原料，经加水搅拌、人工或机械浇注成型和干燥制成的墙材，建筑石膏粉的质量直接决定了石膏砌块的质量。磷石膏杂质含量高，磷石膏含量、自由水含量及PH值波动大，可溶性酸超标，所以无论采用哪种设备和工艺煅烧磷石膏，都必须对设备进行合理的配置，并控制好工艺，才能生产出合格的产品。以下是磷石膏煅烧的质量控制要点。图1 煅烧磷石膏粉质量控制工艺流程1、煅烧前的预处理在进入煅烧炉前应对磷石膏进行均化处理，设立均化堆场。图2 磷石膏的均化示意图为分层分批堆放，堆料方向与取料方向相反，堆料场堆放后方可取料。通过等分层堆放后，取料时各层自然混合，达到均化，使磷石膏原料的各项成分含量做到基本一致，一定程度上解决了原料成分的波动性问题，自由水含量的波动性控制在3%以内为宜。2、煅烧过程中质量控制1) 煅烧过程中，磷石膏原料应匀速上料，以使煅烧均匀，保证CaSO40.5H2O含量的稳定。2) 煅烧时跟踪监测物理指标和三项指标，防止出现过烧和欠烧，并根据情况适时调整相应煅烧工艺参数，其中-CaSO40.5H2O80%，CaSO42H2O3%为宜。3) 需要注意的是，石膏砌块存在手工和机械两种生产形式，对凝结时间的要求有差别，手工生产初凝2-3分钟，终凝4-5分钟，而机械生产由于搅拌量大，初凝宜为4分钟以上，终凝10分钟左右。4) 煅烧温度若达到750800，可使可溶性的P2O5和F基本挥发使PH值达6以上，接近中性，解决可溶性酸超标问题。5) 煅烧后挥发的酸性气体用喷淋石灰水中和处理，达标排放。 图3 磷石膏煅烧中和示意图3、建筑石膏的陈化煅烧过程中容易产生过烧（产生无水石膏CaSO4（III）和欠烧（产生二水石膏）现象，通过陈化，使可溶性无水石膏CaSO4（III）吸水转变成半水石膏，残存的二水石膏脱水转变成半水石膏，使CaSO41/2H2O均匀程度进一步提升，标准稠度需水量降低，初凝时间延长，提高建筑石膏品质。对于过烧的建筑石膏粉，陈化时间应加长。4、放射性核素限量建筑材料放射性核素限量GB6566规定了建筑材料放射性核素限量标准，由于我国的磷矿石均为海相沉积的磷块岩矿床，成矿年代为震旦纪、寒武纪和泥盆纪，放射性含量很低，辐射指标均在IRa0.10.3，Ir,0.10.3，符合国标1.01.3的要求。因此可以说，只要是利用国产磷矿石生产的磷石膏，均符合GB6566建筑材料放射性核素限量质量标准要求，在建筑使用上安全可靠。近期，我们对产自约旦的磷石膏进行分析，IRa =3.0，Ir=2.0，辐射指标超标严重，因此国外进口的磷矿石应检测其辐射指标。5、有关指标要生产合格的磷石膏砌块，建筑石膏粉除满足建筑石膏有关指标外，宜达到以下指标：-CaSO40.5H2O80%，CaSO42H2O3%，初凝45min，终凝810min ，PH值7以上。三、砌块成型的质量控制石膏砌块的质量与建筑石膏粉质量有关，也与砌块成型装备及工艺有关。无论是手工生产还是机械化生产，石膏砌块成型装备及工艺控制不好，都会造成包括砌块容重超标、强度不足、泛霜、污染等问题。1、表观密度的控制1）实心石膏砌块干容重一般在10501100kg之间。JC/T698-2010的标准要求小于1100kg/m3，一般均可达到，不需特别处理。2）石膏空心砌块的表观密度标准要求小于800kg/ m3 。根据测算，不经处理，仅仅提高空心率是不够的。由于砌块芯棒等构造要求，空心率一般不超过25%。因此，要满足石膏砌块的标准要求，应在石膏胶凝材料中适量添加轻质或发泡材料以降低容重。2、水膏比的控制水膏比是生产石膏砌块重要的工艺参数，水膏比与石膏浆体流动度、初终凝时间成正比，与强度、防潮性能提高、容重成反比。手工生产砌块的水膏比小于机械化生产，手工成型的水膏比可以做到0.7以下，而机械化生产一般在0.750.8之间，甚至超过。水膏比的控制是机械化砌块成型需要改进的地方。3、石膏砌块“泛霜”磷石膏内含有少量的钾、钠盐，这些盐类在石膏砌块干燥时，随水分向砌块表面迁移，容易在表面“泛霜”俗称“长毛”，影响制品的质量。对此，阻断钾、钠盐的“泛霜”非常重要，可通过添加适量的外加剂，消除“泛霜”现象。4、面包头（余料）的处理石膏砌块生产，尤其是机械成型装备生产时有余料（俗称面包头），一般装置采取由专人收集择地堆放的办法，容易产生二次污染；有的厂家采取将余料切割成石膏条直接塞入砌块生产模腔中，这样处理容易降低砌块整体强度。对此，准确计量是解决办法之一，而开发配套的余料处理装置是根本的解决之道。5、手工与机械化生产方式的选择 目前，国内石膏砌块生产方式上，手工生产方式仍占有一定的市场，原因主要为三方面，首先机械方式投资大，回收期长，部分客户难以承担，其次良莠不齐，部分机械装备性能不过关，或厂家服务不到位，客户不能正常使用，产生抵触，最后机械生产在水膏比控制等方面达不到手工生产水平，仍需要改进。 但可以预见的是，随着机械化装备水平的提高，服务的改进，市场规律的调节，再加上政府的宏观政策支持，机械化装备必将取代手工装备，这也为我国石膏机械装备制造企业提供了发展的空间。6、干燥问题 砌块干燥包括自然干燥及设备干燥两种。目前，主要采用自然干燥，北方地区问题不大，南方问题较大。影响设备干燥的因素首先是造价，包括建设投资及使用成本，均可观。其次是技术及热源，目前尚无成熟技术，热源建议采用的是太阳能及煅烧尾气。 安徽森科在安徽锦龙采用了煅烧尾气，虽然不能完全达标，但取得一定的效果，且使用成本大大降低。目前森科在武汉清江化工及宣城正在设计和制造另两条烘干线，希望对干燥技术进行完善和提高。7、环保问题石膏砌块生产的污染主要为粉尘污染，通过除尘设备容易解决。但目前手工生产基本无环保措施，机械化成型装备中，部分做了配套设计，但实施中由于造价原因，多取消，造成污染。石膏砌块本为绿色产品，然而制造过程存在污染问题，这与前面提到的手工及机械化生产方式有关，但随着国家环保措施的加强，石膏砌块生产的环保问题必将解决。8、实验室检测管理建材生产往往重装备，轻检测，目前多数生产厂家仅靠经验，并未按标准建立实验室。标准化的石膏砌块生产，应根据石膏砌块标准的项目的要求，建立配套的实验室，配置相应的仪器设备和专职人员，以满足产品的质量控制和出厂检验要求。实验室应跟踪各种原材料及工艺参数的变化，及时调整相应配合比和工艺参数，以保证生产合格产品。四、森科的石膏砌块成型装备安徽森科公司经过对国内外现有石膏砌块成型设备的广泛调查，在消化吸收的基础上进行创新，研制出石膏砌块移动浇筑生产线，并获得国家专利（ZL 201020292075.9）。该套装备利用建筑石膏终凝时间810分钟的特性，以一套配料计量系统为核心，带动4台以上成型主机，单班单线年产可达50万平米，符合国家标准，并可应用于包括磷石膏在内的各类工业副产石膏生产砌块生产中。该套装备具有以下创新点：1、装备的集成化和规模化多台主机共享一套上料、计量、搅拌、移动浇注装置，单条生产线可同时生产多种规格产品，一套装备即可达到国标单线单班30万平米的要求，满足中等以上规模生产企业的需求，且可节省人力数倍。 装备还在借鉴加气砼等其他建材生产的基础上，针对石膏砌块特点，设计和制造了从成型砌块的搬运、运输，到施工现场的整套机械，完全不用人工搬运，包括搬运机械手、码垛机械手、打包机械手等，减轻了劳动强度，减少了砌块的破损，2、余料自动回收处理生产线配备一套余料自动回收处理的装置，在刮板刮出的石膏浆体余料还未初凝时，对余料注水阻断石膏结晶凝固，并用螺旋将余料打碎后排入补水池搅拌，然后送入储水箱，用于二次配料。需要指出的是，余料浆体具有早强性与增稠性，需要控制补水池的废料浓度，否则会影响砌块强度。3、模腔粘料的处理.模腔粘料，是影响砌块质量与生产进度的普遍问题，我们在模腔加工时，采用碳钢镀硬铬，表面硬度达HRC60，并通过磨削-抛光-镀铬-抛光程序，提高表面粗糙度；配置高压清洗机，及时清除残料；选用适宜的脱模剂。上述措施在生产实践中，效果显著，基本解决了模腔粘料现象。4、砌块顶部成孔均匀部分成型设备在砌块顶部不能成孔，容易打泡，砌块顶部留孔，有利于砌块的通风干燥，我们在装备创新的加了芯棒高低可调装置，生产中即可自动成孔，并消除了打泡现象，保证砌块打孔均匀，保证了砌块能有效的通风及排放水汽。5、环保措施本套装备配置了整套密封和吸尘装置，生产过程中基本不会产生二次污染，实现清洁生产。6、安全性和可靠性集成化和规模化是本装备的创新点，但这对整机安全性和可靠性提出了更高的要求，任何一个故障，都有可能导致整套成型机停产，装备的优势就变成了劣势，我们采取了以下是保障措施：对关键的主机及模腔等关键部件，采用大型加工中心进行加工以保障精度，对液压泵站、电机、减速机等整机其他部位选用优质可靠的零部件，从源头保证装备的安全性和可靠性；其次制定完善的系统应急预案，以保证整机故障能够及时有效的排除。实践证明，我们的措施是可靠的，至今未发生过造成整机停产的故障，截止目前正在运行的十余条生产线均正常运行。 图4 安徽森科石膏