丞华50万吨干混砂浆生产线设计思路.docx

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丞华50万吨干混砂浆生产线设计思路

山东丞华50万吨干混砂浆生产线工艺设计

山东丞华建材科技有限公司技术总监李昕

近年来，我国政府大力推广建筑干混砂浆的生产及应用技术，出台了干混砂浆逐步取代传统现场搅拌砂浆的一系列政策文件,即将迎来干混砂浆生产线的建设高潮。

干混砂浆与传统现场搅拌砂浆相比，其突出的优点是符合环境保护、建设节约型社会的政策。

这一新型建筑材料得到我国政府的大力倡导，成立了“中国散协干混砂浆专业委员会”，预示着政府对干混砂浆发展的重视，预示着我国干混砂浆的发展应用将逐步走向规范化、科学化。

干混砂浆的推广应用是一个系统工程，它涉及产品的生产、质量标准的制定、施工技术规程等多方面，是我国建筑史上一次重大革新。

目前，国际知名的几大干混砂浆成套设备技术供应商都将目光聚焦中国市场。

芬兰劳特干混料有限公司、德国m-tec公司、奥地利筑霸王公司在中国都设有办事处，国内已有几条引进他们技术装备的生产线，这为国内干混砂浆的生产起到了示范作用，缩短了我国干混砂浆生产技术与国际先进技术的差距，但从国外引进技术设备必将加大工程建设投资，这些生产线的投资都在几千万到上亿元，不适宜我国干混砂浆的推广应用。

逐步实现生产技术装备的国产化是我国干混砂浆推广应用的必由之路。

   干混砂浆的生产在干混砂浆的推广应用中起着先导作用，政府提倡建设干混砂浆示范线，引导企业对干混砂浆生产线建设的正确决策。

避免盲目投资引进和低水平重复建设。

山东丞华建材公司自2009年4月开始，对干混砂浆生产线建设的设备和工艺进行考察和设计。

公司对新建生产线提出了三点基本要求：

1、普通砂浆：

时产45吨。

（70-80%散装；20-30%袋装）

特种砂浆：

时产15吨（100%袋装）

要求：

同时生产普通和特种砂浆（各自实现双机双控）

2、充分体现丞华免煅烧脱硫石膏干混砂浆技术

3、实现全天候生产，确保短期内的连续生产。

我们的工艺设计在此基础上进行了论证：

关于双线合一

国外干混砂浆生产厂的规模一般都很大，自动化程度高，生产线的功能齐全，即能生产普通干混砂浆，又能生产各种特种干混砂浆。

成品即可散装又可包装，散装形式又分为汽车散装和流动料仓储存。

袋装又分为小袋和大袋包装。

就目前我国干混砂浆的推广应用进程和设备装备水平而言，目前我国干混砂浆生产线的规模不应求大求全，所以我们在设计生产线时特种砂浆和普通砂浆分线生产，资源共用。

分线生产的理由如下：

（1）我国普通干混砂浆和特种干混砂浆的发展不同步。

普通干混砂浆因其价格、施工机具、施工工艺等因素，推广应用还需要较长的进程；特种干混砂浆虽然已在工程中得到了应用，但品种远不如欧洲国家那样丰富，产品处于生命周期中的导入期。

目前，建设大规模的生产线势必造成生产线的开工不足。

这两种砂浆生产线应分别建设，可以根据市场需求来确定各自适宜的生产规模，使投入和产出更加合理。

（2）特种干混砂浆与普通干混砂浆相比，市场用量相对少，产品种类多。

对砂的细度及颗粒级配要求不一样，外加剂的种类多、掺量小，计量混合精度要求高，自动化控制水平要求高。

就目前我国干混砂浆的设备制造水平、生产自动化控制水平而言，特种砂浆生产线和普通砂浆生产线分别建设有利于产品质量的保证，有利于生产工艺的控制管理。

关于干混砂浆生产线生产的产品品种

  干混砂浆是指由专业生产厂家生产的，经干燥筛分处理的骨料、无机胶凝材料和功能性外加剂按一定比例混合而成的一种颗粒状或粉状混合物，它可采用包装或散装形式运至工地，按规定比例加水拌和后即可直接使用。

相对于传统现场拌制的砂浆，干混砂浆具有品质优异、品种丰富、使用方便、绿色环保、施工文明、工效提高等众多优点。

  干混砂浆种类非常丰富，远远超出了传统意义上砂浆的概念范畴。

一般分可分为普通干混砂浆、特种干混砂浆两大类。

普通干混砂浆主要有普通砌筑砂浆、普通抹灰砂浆、普通地面砂浆；特种干混砂浆指对性能有特殊要求的专用建筑、装饰类干混砂浆，主要包括防水砂浆、界面处理砂浆、瓷砖粘结剂、填缝剂、内外墙腻子、装饰砂浆、保温砂浆、地面自流平砂浆等。

关于生产工序及特点

  干混砂浆生产工序主要有：

骨料预处理、原料提升和储存、配料计量、混合搅拌、成品包装储存或散装发送。

干混砂浆的生产工序并不复杂，但其具有以下特点：

（1）砂浆是一种在建筑中普遍使用的大宗建筑材料，干混砂浆的种类很多，普通砂浆和特种砂浆的差异性大，一次性用量也各不相同。

生产线的建设应考虑砂浆产品多样化的特性，工艺流程及生产设备应适应产品多样性的要求。

（2）为满足不同的基体和建筑施工要求，在砂浆生产中掺配各种功能性外加剂，外加剂的种类繁多，掺配比例在千分之几，万分之几，高精度的计量配料系统是必需的。

（3）干混砂浆中骨料的掺量在60%～80%，并且容重较大。

外加剂的掺量很小、容重小。

如何将他们在短时间内混合均匀是至关重要的，混合搅拌设备及混合工艺是干混砂浆生产工序的关键。

（4）混合均匀的成品在储存、运输过程中容易产生离析，对装卸设备及运输设备有特殊要求。

关于干混砂浆生产线结构的设计

   在对北京、天津、上海几家大的干混砂浆生产线充分考察的基础上，分析进口设备和国产设备的差异情况和性价比。

借鉴效仿国外生产工艺，我们决定采用完全国产化的干混砂浆生产线。

塔式结构：

国外干混砂浆生产工艺流程大多采用塔式布置，一次提升工艺。

即将各种原料一次提升至配料塔的顶端，原料借助重力，依次进行计量、混合搅拌、成品包装、散装发送的布置模式。

这种工艺流程具有物料被提升的次数少，物料输送能耗低，生产线结构紧凑，占地面积小的突出优点。

缺点：

投资大、物料提升高、对自动化水平要求高、对设计水平要求高。

串联式结构：

目前国内大的生产线多采用式结构，二次提升工艺。

原料经第一次提升后送至各自的料仓中储存，经过配料计量后，再通过二次提升送入混合机内，混合搅拌后的物料直接进入成品包装储存、散装运输环节。

其优点是：

（1）降低了配料塔楼高度，料仓可直接布置在地面上，降低了钢结构设计的难度，节省了土建投资。

（2）配料塔楼高度的降低，有利于散装水泥的泵送和物料的提升。

我国水泥散装车的合理泵送高度在30米以下，超过30米的高度，物料的流量变小。

采用二次提升工艺，料仓入口的高度降低了10米左右，适宜国内水泥散装车的合理泵送高度。

（3）我国劳动力充足，劳动力价格相对西方国家较低，采用二次提升工艺，虽然增加了输送设备，降低了生产线自动化程度，但这些输送设备在我国已很成熟，生产线自动化程度与目前我国国情相适应。

二次提升工艺和一次提升工艺相比：

增加了提升设备，增加了占地面积，自动化管理水平降低了，生产效率低，不利于多品种生产的频繁变换。

综合考虑投资与运行成本，最终我们采用了塔楼式结构

2.1骨料预处理系统

干混砂浆中骨料通常占到配料的60%～80%，骨料主要采用河砂、石英砂、机制砂。

干混砂浆对砂的含水率、含泥量、颗粒级配有严格要求。

用于配料的干砂应满足：

含水率：

<0.5%；含泥量<1%；颗粒级配范围为0～4mm。

    我们的项目地址离机制砂原材料和天然砂源较近，故普通干混砂浆的骨料考虑采用厂内自制机制砂，并考虑原材料石子的烘干；特种砂浆骨料考虑采用原砂，配套砂烘干和筛分系统；特别产品需要石英砂时，采用直接购买成品砂。

在骨料预处理系统的前端生产布局中，充分考虑机制砂生产线和砂烘干生产线的结合和互动。

既考虑了干石子直接破碎成机制砂，又考虑到干石子供应不足时的潮湿石子的烘干；既考虑到1.2㎜以下天然砂在特种砂浆中的利用，也考虑到1.2—2.0㎜以上天然砂在普通砂浆中的直接应用，以及较粗的天然砂的再破碎利用。

考虑到烘干的连续性及不同粒径机制砂的制砂能力，我们在制砂线、烘干线与主楼提升机之间加建机制砂、干天然砂的中转库，以保证生产的连续性。

   国外典型的砂筛分工艺是将干砂提升至混合配料塔顶部的多层筛分机，分级后的砂直接进入不同的砂仓中储存，少量的筛上物回到地面。

我们的生产筛分工艺更多的采用了国外工艺，并在此基础上进行了改进。

为减少砂骨料的无效提升、运输，我们在砂骨料进入中转库之前，用概率筛进行了初筛，将无法使用的粗骨料筛出重新破碎。

2.2物料提升、储存系统

   在生产线设计中，我们采用了塔式结构，所有的物料提升至配料塔顶部。

骨料砂提升采用斗式提升机（主要考虑了斗式提升机的经济、稳妥）。

   粘结材料和掺和料采用气力输送（主要是水泥和粉煤灰，以及干燥后的脱硫石膏）。

考虑到国内水泥散装车的气送高度，我们将气送最高点控制在30米以下。

  外加剂的提升通常采用电动葫芦。

在设计中我们选用了一部电梯，将外加剂送到储料罐顶楼层和混合机楼层。

它的作用不仅限于提升物料，还便于检修设备、工具的运送。

另外，考虑到我们免煅烧脱硫石膏技术在国内的影响力，我们选用的电梯是客货两用梯。

  料仓的数量与产品方案有密切关系。

以下是我们设计的储料仓

普通砂浆-------1#水泥仓1×60m³

普通砂浆-------2#水泥仓1×60m³---------特种砂浆

3#水泥仓1×10m³--------特种砂浆

4#水泥仓1×10m³--------特种砂浆

高强石膏仓1×10m³--------特种砂浆

普通砂浆--------脱硫石膏仓1×60m³

普通砂浆-------粉煤灰仓1×60m³-------特种砂浆

普通砂浆--------1#、2#、3#、4#砂仓4×60m³

普通砂浆-------石粉仓1×60m³-----特种砂浆

5#、6#、7#砂仓3×60m³---特种砂浆

白色骨料仓2×30m³（60m³一隔二）----特种砂浆

普通砂浆-----------重钙仓1×10m³---------特种砂浆

普通砂浆-----------灰钙仓1×10m³---------特种砂浆

普通砂浆--------预留大料仓1×60m³-------特种砂浆

普通砂浆---------普通添加剂仓4×3m³

特种添加剂仓8×3m³-----特种砂浆

生产线混合主机（或计量斗）预留1个人工投料口（短纤维、颜料等）

各料仓设高低料位计，料位信号送到中控室，显示、控制仓内物料的多少。

2.3配料计量、混合搅拌系统

   配料计量、混合搅拌系统是干混砂浆设备的核心部分。

高精确的配料及高均匀度的混合要求，是干混砂浆与传统现场搅拌砂浆的最大区别。

配料计量、混合系统的设计，是我国干混砂浆生产技术完全国产化的关键，在设计中我们做了大胆的尝试。

2.3.1配料计量系统

在生产线设计中，针对螺旋喂料设备、计量设备和自动化控制水平，我们从下面几方面保证了配料计量的精度。

（1）喂料设备采用大小螺旋输送机配合的形式，大螺旋输送机主要起到快速加料作用、小螺旋输送机配变频电机，主要起到准确调节喂料量的作用。

（2）配比多和配比小的料分设2-3个秤斗。

将配比大、容重相对较大的物料采用大料斗秤计量，配比小、容重相对小的外加剂采用小料斗秤计量，确保配料精度。

（3）料仓的均匀下料对配料精度有密切的关系，料仓锥体部分设计成足够大的溜角外，沿锥体圆周均匀设吹气板，防止物料结拱，确保下料顺畅。

2.3.2混合搅拌系统

   由于干混砂浆的原料性能差异大，掺量也很悬殊，不同混合设备和混合制度会直接影响到不同产品的性能指标。

国外有专业设备厂家提供用于干混砂浆生产的混合机，犁刀式混合机混合时间为120～180秒钟。

立式强力混合机的混合时间更短，可达到60～90秒，甚至可以达到1∶100,000的极限混合比，有很高的混和精度，极大地提高了混合机的使用效率，同时有效避免返混和克服离析现象的发生。

   国内生产混合机的厂家很多，主要用于食品、饲料、颜料等行业。

干混砂浆引入我国后，也用于生产干混砂浆，但存在磨损大、混合不均等问题。

混合机按其工作原理不同，种类也很多。

常用的有：

双锥螺旋混合机、犁刀混合机和无重力混合机等多种形式，虽然其设备性能不能与国外一些知名混合机媲美，但其性能价格比有明显的优势。

   掺量悬殊、原料性能差异大的不同物料用国产混合设备能达到预期混合效果吗？

混合时间如何定？

生产线设计中我们选用了无重力混合机，并借鉴国外混合机原理，要求厂家在无重力混合机筒体一侧配2-3把飞刀，飞刀速度为1500转/分。

高速旋转的飞刀可以快速分散大团物料及纤维，一个批次的物料混合时间在3～5分钟。

无重力混合机与双锥螺旋混合机相比，混合时间短，混合均匀度高，物料经底部气动阀门（大开门）能在短时间内一次卸空，缩短了混合周期。

2.4成品包装储存和散装运输

   混合搅拌均匀的干混砂浆可以采用袋装形式出厂，也可以采用散装形式出厂。

散装运输与现场施工机具相结合，形成了科学的物流系统；一次施工用量小的特种砂浆通常采用包装形式，袋装的规格为10Kg/袋～40Kg/袋，考虑成品使用过程的人性化以及特种砂浆品种进入家装超市的便捷。

   国内传统的多嘴水泥包装机可以用于包装骨料较细的干混砂浆。

包装骨料较粗的干混砂浆时，物料磨琢性大，对设备磨损严重，包装精度差，应采用气吹式包装机。

  我国干混砂浆的散装输送需要经历一个过程，但干混砂浆散装输送是必然的。

在干混砂浆工厂设计时应考虑散装功能，考虑散装料仓、散装车的装料位置及厂内运输道路。

我们在设计生产线的散装问题时，充分考虑了实际运营中可能出现的情况。

四个成品仓；一个直接散装卸料口

总之，建设砂浆线的设计步骤：

定纲领（多大规模、时产能力、产品种类）；制工艺（原材储存、物料路线、生产工艺）；选设备（根据产品纲领、产品技术要求）；布总局（生产线结构型式、物流方向、周边环境等）。

不同厂家的生产线都会有其特点，不可照搬。

这也是砂浆生产线只能定制，无法流水制造的主要原因。