预拌砂浆生产工艺流程Word文档格式.docx
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活性材主要有石灰石、粉煤灰等材料。
这些混状的材料大多数流动性比干燥的砂差，而且具有时效性，如在流化状态不同的情况下其散体密度和时间相关，流动性由于时效性在不同的压力下而不同。
这些特性在筒仓的设计，计量输送螺旋的设计以及工艺上要求的清洗要特别考虑。
3）轻质骨料
还有一类轻质骨料如膨胀珍珠岩、发泡EPS颗粒、蛭石、发泡微珠等,它们的特性主要是容重、传热系数、颗粒大小、强度、吸水性等。
由于这些特性使得其计量方式更复杂一些，比如通常需要附加体积计量称。
对混合机的要求和动力参数也不一样。
例如膨胀珍珠岩易碎，在工艺上要尽可能避免多余的环节，混合时间不易过长。
在使用发泡EPS颗粒时注意其颗粒形状和大小分布，选用合适的包装，避免离析。
4）化学添加剂
预拌砂浆中使用的高效化学添加剂，如高分子聚合物等均以微量加入，它极大地提高了最终产品的性能，还可以增加新的功能,扩大了应用范围。
添加剂是以微量来进行计量的，通常是以一比一千至万的数量级的比例进行混合，所以计量和搅拌的精确均匀是非常关键的。
除上面提到的特性外,添加剂的使用要考虑温度，要在添加剂供货商给定的工作温度范围内使用，包括储运等环节，添加剂的流动性较差等因素。
5）颜料和纤维
我们所看见的那些绚丽多彩，富有个性建筑物要用到的彩色装饰预拌产品，在复合配制这些预拌时主要使用对人体无害，自然的矿物颜料混末颗粒微小均匀，颜料混末颗粒易吸附在一起，必须使用特殊的搅拌方法使之均匀分散在其他骨料颗粒上，形成鲜艳的色彩。
这里人们使用高速刀片混合技术，还能节省颜料，高速刀片还可以用来分散纤维。
人们使用耐碱纤维来增强产品的抗裂强度。
在不适当地使用纤维和工艺欠缺时，会产生如料仓堵塞，纤维结团等影响生产和质量的严重问题。
表1-2最终预拌砂浆的性能要求
新拌浆体
硬化浆体
1施工的和易性,有时在给定的时间里具有泵送和喷涂能力
2足够的保水性
1抗压,抗拉强度
2剪切强度
3黏结强度
4弹性模量（压力拉力）
5切向变形模量
6导热性
7抗冻融阻力
（三）预拌砂浆生产基本工艺流程
预拌砂浆的生产过程主要分六个部分：
1.料仓储
a）砂仓储：
砂预处理包括采石场、破碎、干燥、（碾磨）、筛分、储存。
若有河砂，则只须干燥，筛分，然后进入料仓。
b）胶结料,填料以及添加剂的仓储。
2.配料计量称重
3.高效均匀混合
4.包装和/或散装
5.全自动过程电脑控制系统
6．生产线的除尘系统
原材料对预拌产品的质量有着至关重要的影响，按使用要求不同,需要哪些原材料和对这些原材料的要求也有所不同。
图1-1预拌砂浆基本工艺流程
预拌砂浆生产厂按要求及市场不同而有不同方案，常用的是塔式工艺布局，将所有预处理好的原料提升到原料筒仓顶部，依靠原料自身的重量自然从料仓中流出，经称量、配料、混合、包装等工序后成为最终产品。
全部生产是在现代化的微机控制系统操作下完成的，操作人员只要指定产品的类型与数量，其余操作全部由控制系统自动完成，无需人工干预。
全部采用密闭的生产系统设备，不但现场清洁，无混尘污染，保证了工人的健康，设备为模块式结构,生产容量能和市场的发展相衔接、配料精度高,使用灵活和便于扩展等优点。
（四）流程工艺要求
工艺方案的设计与众多因素有关,首先是投资者选择的市场,通过市场分析导出市场定位和产品纲领,然后确定前期的主要产品,综合为商务参数，接下来是具体的工艺参数。
从而导出相应的具体工艺要求:
1.原材料（堆放、湿度、温度、干燥度、颗粒度、流动性、时效性、磨损性、腐蚀性）
2.仓储要求（体积、高度、可靠性（破拱要求）、安全性）
3.输送过程（可靠性、安全性、密封要求、除尘要求、经济性）
4.产品质量要求（计量、混合精度要求、物料污染许可度）
5.机器设备（自动化程度、实用性、维护性、培训要求、使用可靠性）
6.场地条件（劳力、高度限制、地质条件、环保要求、交通状况）
（五）预拌砂浆生产所需要确定的工艺参数
产品范围，品种和产量
每小时产量
按实际配方所需的原材料筒仓和添加剂筒仓
原材料筒仓体积
配料、称重精度，混合流程
包装产品产量和/或散装重
确定生产流程和运输流程
确定生产自动化程度——全自动、半自动、人工操作
生产设备与计算机系统的连接。
二、预拌砂浆的生产设备
以上叙述了预拌砂浆生产工艺的基本要求,接下来我们来讨论预拌建材生产的设备。
从前面的工艺流程描述我们可以将一般的预拌砂浆生产线分为以下几部分:
1）原材料预处理
原材料主要是砂的干燥和筛分，随着环境和资源保护,机制砂将会越来越多地使用，这里还会遇到破碎、碾磨、分选等基础处理工艺和机器设备。
2）仓储系统
原材料的仓储系统是预拌砂浆生产质量保证的主要一环.筒仓的设计,上料系统和安全系统需要警慎考虑。
3）输送系统
输送可以是气力,机械两种。
散装混体材料的筒仓上料通常采用气力输送，散装罐车自身带有气力输送装置。
4）电子配料计量称重单元
按照产品配方给定的比例进行配料,称重。
常用的计量装置是计量闸阀,计量输送螺旋机,这里使用了输送,是除了计量功能外还必须进行水平或一定倾角的运输。
所有计量闸阀的应用是有限制的。
此外,还有利用气力输送槽原理和结合蝶阀制成的流化蝶阀计量装置。
电子称有悬挂式和压力式两种,后者在先进的预拌砂浆设备中经常使用；
电子称大都有供货商自身设计,传感器有专业厂家制造。
尽管如此,称的性能还是和称的机械设计非常有关,所以性能,价格差异也很大。
5）混合均匀系统
配料计量好的各种组份在非常大的比例范围下（如1比100甚至10000）要求在几分种内均匀混合.这类混合机称之为高效混合机,先进预拌砂浆生产线都装备了高效混合机。
6）包装工厂和散装系统
在包装工厂里人们主要将产品包装成25公斤,30公斤40公斤或50公斤的袋,可以码包成垛，比如使用自动码垛机,然后进行封塑入库或直接销望市场。
这类袋装材料主要是高附加值的特殊砂浆,普通的大量砂浆如砌筑,抹灰,地坪砂浆应当使用散装系统,包括散装头,移动筒仓,罐车和辅助设备。
7）除尘系统
整个生产线都必须配置除尘装置,文明清洁和安全生产。
同时收集的混尘还可以返回生产过程,不产生如何浪费和污染。
8）生产过程自动监视和控制系统
批量间断的计量配料,混合过程通过PLC自动控制系统形成连续的生产过程,各个过程和设备的监视也有这个电脑控制系统承担,同时,通过人机可视化界面使得生产操作管理更合理,轻松而准确。
其他如铲车、卡车等辅助设备，可根据需要选用。
同样,实验室设备和仪器用来开发产品和控制产品的质量也是非常重要的。
（一）砂的干燥设备
目前市面上用于预拌砂浆生产的干燥机主要有两种，一种是旋转滚筒式干燥机和振动流化床干砂机。
旋转滚筒式干燥机在水泥行业广泛使用,国内技术趋于成熟，但在耗能方面有待改进。
目前,已有厂家在深入研究筒内的气流场和物料流动,改进其叶片结构,也有厂家直接引进欧洲技术制造。
滚筒式干燥机又分单回程和多回程干燥机。
两回程的滚筒式干燥机可以干燥和冷却成为一体。
在选用干燥机时应考虑以下技术指标:
砂的初始含水率
干燥能力
最终含水率
单位能耗
燃料（煤,油或气）
产品出口温度
除尘器（混尘排放允许量）
流化床干燥器是近年来发展的一种新型高效干燥器。
流化床干燥器又称沸腾床干燥器，流化干燥是指干燥介质使固体颗粒在流化状态下进行干燥的过程。
自流态化技术发明以来，干燥是应用最早的领域之一。
目前在化工、轻工、医药、食品等工业中已广泛应用，而且已逐步推广到造粒、煅烧、冷却等方面。
散粒状的固体物料，由螺旋加料器加入流化床干燥器中，空气由鼓风机送入燃烧室，加热后送入流化床底部经分布板与固体物料接触，形成流态化，达到气固相的热质交换，物料干燥后由排料口排出。
尾气由流化床顶部排出，经旋风分离器组回收。
被带出的产品，再经洗涤器和雾沫分离器后排空。
流化床干燥器具有以下特点，它适用于无凝集作用的散粒状物料的干燥，颗粒直径可从30μm—6mm，设备结构简单；
生产能力大，从每小时几十公斤至几百吨；
热效率高，对于除去物料中的非结合水分，热效率可达到70%左右，对于除去物料中的结合水分时，热效率约为30%—50%；
物料在流化床中的停留时间与流化床的结构有关，如设计合理，物料在流化床中停留时间可以任意延长。
其缺点是热空气通过分布板和物料层的阻力较大，一般约为500—1500pa。
鼓风机的能量消耗大.
振动流化床是一种很成功的改型流化床，将机械振动加于流化床即为振动流化床。
床层可以垂直振动，水平振动或于床层轴线成一定角度作振动。
波型可为正弦型或其他型式，振动流化床与一般对流流化床相比具有以下优点：
1.控制振幅和振动频率可比较容易和准确地控制颗粒在床层中的停留时间（特别是颗粒度分布广的混粒），在连续操作时可得到活塞流型；
2.振动促进流化，使空气需要量减少，从而使颗粒夹带量降低；
3.对于湿含量大，易于团聚、粘结的颗粒，振动有助于使之分散，从而使流化和干燥效果好；
4.可以较缓和地处理物料，使颗粒的破碎和磨损较少。
5.流化床操作具有固体颗粒混合好，气固两相的传热传质表面积大等优点。
其主要不足是：
6.处理的颗粒应大于50~100μm；
7.颗粒粒度分布宽时，尾气夹带严重；
8.颗粒湿度较大时容易形成结块或团聚；
9.麦粒、纤维等非球形颗粒及有粘结性的颗粒不能很好的流化；
10.由于颗粒返混，颗粒停留时间分布范围大，故颗粒的湿含量不均匀。
（二）砂的分级-筛分机
筛分机有振动园盘筛,线性水平振动筛和投影式振动筛分机。
它们都可以用于预拌砂浆生产。
应根据具体的工艺要求来选择。
通常投影式振动筛分机质量可靠,投资低的。
和传统水平式筛分机具有:
投资低
体积小
可靠,即使在过载的情况下,筛网由于倾斜设置不会被撕裂
稳定的系统误差保证配方修正,从而保证产品质量
（三）原材料的储存和上料
水泥、石灰混等填充料一般采用气力输送设备送入原料简仓。
化学添加剂可用人工倒料的方式进入小原料仓，由控制系统自动按配方要求配料，也可以人工称量后，直接投入混合机中使用。
筒仓的布置采用模块式,由中央向外侧扩展。
使得分期投资得以实现。
筒仓的材料使用状况由筒仓料位计来监视,同时控制上料。
筒仓锥部装有流化装置,在结桥时通入压缩空气帮助卸料。
工艺设计中遇到的似乎简单，但又重要的问题是如何布置料仓，使得前期投资少，但又便于以后的扩充。
下图是一个分期投资的料仓布置方案。
图1-2一种分期投资料仓布置方案
（四）精密配料计量称重系统
如前所述，计量有很多种方式，其中性能好,用的最多的数螺旋输送机。
其一是它的计量一致性高（输出密度或重量随时间变动小），可调范围大（1:
30）（这两点是高精度的前提）。
螺旋计量输出量的大小和转速成线性关系，适用于几乎所有的物料。
其二是预拌砂浆生产工艺大多数要求计量和输送两种功能。
滑板闸阀计量只适用于流动性好的物料,比如,大于1毫米颗粒骨料，由于受最小开口度（>
5dmax,5倍最大粒径）,故其流量可调范围很小,一般在1:
5的范围内。
而且其流量和控制阀门开口量（阀位移或转角）是非线性关系,从而再一次降低了计量精度。
流化蝶阀的阀里套阀（大小蝶阀）是一种改进产品。
流化性是散体物料的最重要的特性之一，不是所有的物料都能均匀流化，而且均匀流化状态也需要一定的时间才能达到。
不均匀流化的坏处是密度不均匀,从而导致通过计量器的物料的量随时间波动大（所谓的计量一致性差）。
如水泥以及添加剂等在筒仓储存时间长，都有可能产生不均匀流化。
在这种情形下机械的分散作用往往是必要的。
a）均匀流化b）不均匀流化c）不均匀流化时的计量
图1-3
所以在工艺布置上,将粗砂直接储存在计量斗的上方,水平输送距离非常短.适合用滑板闸阀计量,无须流化,节省压缩空气,运行费用低。
采用滑板阀计量有以下三种状态：
半开用于精确计量；
满足实际计量精度要求；
下图1-4列举了几种常用的计量装置。
闸板双门阀
闸板单门阀
振动输送计量器
计量输送皮带机
计量输送螺旋
图1-4常用的计量装置
表1-3几种常用的计量形式的性能
计量形式
适应范围
控制量（粗细范围）
计量流量的波动%
几乎所有的物料,无脉动
1:
30
1-5
易流动的混颗粒料,碎片
10
易流动的混颗粒料,不适合碎片
20
旋转闸阀喂料机
有限制地用于易变形的颗粒,有脉动
2-10
计量闸阀
适合易流动的混料,不适合粘附和不流化的混料,可用于硬和易碎颗粒,不适合易变形和碎片料
5
计量蝶阀
（和闸阀基本相同）
计量螺旋输送机有以下主要优点:
1）适合于几乎所有的物料
2）可调范围大
3）计量精度高.
4）耐磨损（改进设计和材料）
5）维修简单,费用低
6）运行费用低（无需流化用压缩空气）
计量的精度是一喂料和称重的相互系统描述。
该系统是一反馈控制系统。
计量系统的误差主要和以下因素有关：
表1-4计量系统的误差
环境的影响
静态称的精度
计量喂料精度
a）外界的振动,冲击
b）温度
c）空气流动等
a）机械机构误差（支撑系统）
b）传感器的精度
c）控制和传输误差
d）不同连接如电缆,气管,补偿结点等
a）停启开关误差
b）迟后残留误差
c）开关阀的关闭时间
d）卸料残留误差
系统的误差为所有误差的平方和。
F＝±
ƒ12＋ƒ12＋ƒ12
人们常用的计量精度表示是在最大称量值时的相对误差,以千分数来表示，完整和可靠的检测是统计学的方差分析。
因此,按照生产预拌砂浆的实际要求在整个计量过程中使用绝对误差。
必须注意,每个称都有最大和最小称量,否则低于最小称量的相对误差太大不能满足实际要求，所以在称量不同材料和量的时候,按照质量标准要求、使用不同称量范围的计量称重。
称重传感器
称重传感器被喻为电子衡器的心脏，它的性能在很大程度上决定了电子衡器的准确度和稳定性。
在设计电子衡器时，经常要遇到如何选用传感器的问题。
称重传感器实际上是一种将质量信号转变为可测量的电信号输出的装置。
用传感器应先要考虑传感器所处的实际工作环境，这点对正确选用传感器至关重要，它关系到传感器能否正常工作以及它的安全和使用寿命，乃至整个衡器的可靠性和安全性。
环境给传感器造成的影响主要有以下几个方面：
（1）高温环境对传感器造成涂覆材料熔化、焊点开化、弹性体内应力发生结构变化等问题。
对于高温环境下工作的传感器常采用耐高温传感器；
另外，必须加有隔热、水冷或气冷等装置。
（2）混尘、潮湿对传感器造成短路的影响。
在此环境条件下应选用密闭性很高的传感器。
不同的传感器其密封的方式是不同的，其密闭性存在着很大差异。
常见的密封有密封胶充填或涂覆；
橡胶垫机械紧固密封；
焊接（氩弧焊、等离子束焊）和抽真空充氮密封。
从密封效果来看，焊接密封为最佳，充填涂覆密封胶为最差。
对于室内干净、干燥环境下工作的传感器，可选择涂胶密封的传感器，而对于一些在潮湿、混尘性较高的环境下工作的传感器，应选择膜片热套密封或膜片焊接密封、抽真空充氮的传感器。
（3）在腐蚀性较高的环境下，如潮湿、酸性对传感器造成弹性体受损或产生短路等影响，应选择外表面进行过喷塑或不锈钢外罩，抗腐蚀性能好且密闭性好的传感器。
（4）电磁场对传感器输出紊乱信号的影响。
在此情况下，应对传感器的屏蔽性进行严格检查，看其是否具有良好的抗电磁能力。
（5）易燃、易爆不仅对传感器造成彻底性的损害，而且还给其它设备和人身安全造成很大的威胁。
因此，在易燃、易爆环境下工作的传感器对防爆性能提出了更高的要求：
在易燃、易爆环境下必须选用防爆传感器，这种传感器的密封外罩不仅要考虑其密闭性，还要考虑到防爆强度，以及电缆线引出头的防水、防潮、防爆性等。
其次对传感器数量和量程的选择。
传感器数量的选择是根据电子衡器的用途、秤体需要支撑的点数（支撑点数应根据使秤体几何重心和实际重心重合的原则而确定）而定。
一般来说，秤体有几个支撑点就选用几只传感器，但是对于一些特殊的秤体如电子吊钩秤就只能采用一个传感器，一些机电结合秤就应根据实际情况来确定选用传感器的个数。
传感器量程的选择可依据秤的最大称量值、选用传感器的个数、秤体的自重、可能产生的最大偏载及动载等因素综合评价来确定。
一般来说，传感器的量程越接近分配到每个传感器的载荷，其称量的准确度就越高。
但在实际使用时，由于加在传感器上的载荷除被称物体外，还存在秤体自重、皮重、偏载及振动冲击等载荷，因此选用传感器量程时，要考虑诸多方面的因素，保证传感器的安全和寿命。
传感器量程的计算公式是在充分考虑到影响秤体的各个因素后，经过大量的实验而确定的。
例如：
一台30t电子汽车衡，最大称量是30t，秤体自重为1.9t，采用四只传感器，根据当时的实际情况，选取保险系数K-0＝1.25，冲击系数K-1＝1.18，重心偏移系数K-2—＝1.03，风压系数K-3＝1.02，根据传感器量程经验计算公式C＝1.25×
1.18×
1.03×
1.02×
（30＋1.9）／4＝12.36t.因此，可选用量程为15t的传感器（传感器的吨位一般只有10T、15T、20t、25t、30t、40t、50t等，除非特殊订做）。
再次，要考虑各种类型传感器的适用范围。
传感器型式的选择主要取决于称量的类型和安装空间，保证安装合适，称量安全可靠；
另一方面，要考虑厂家的建议。
厂家一般会根据传感器的受力情况、性能指标、安装形式、结构型式、弹性体的材质等特点规定传感器的适用范围，譬如铝式悬臂梁传感器适用于计价秤、平台秤、案秤等；
钢式悬臂梁传感器适用于料斗秤、电子皮带秤、分选秤等；
钢质桥式传感器适用于轨道衡、汽车衡、天车秤等；
柱式传感器适用于汽车衡、动态轨道衡、大吨位料斗秤等。
最后，还要对传感器准确度等级进行选择.传感器的准确度等级包括传感器的非线形、蠕变、蠕变恢复、滞后、重复性、灵敏度等技术指标。
在选用传感器的时候，不要单纯追求高等级的传感器，而既要考虑满足电子秤的准确度要求，又要考虑其成本。
对传感器等级的选择必须满足下列两个条件：
1.满足仪表输入的要求。
称重显示仪表是对传感器的输出信号经过放大、A／D转换等处理之后显示称量结果的。
因此，传感器的输出信号必须大于或等于仪表要求的输入情号大小，即将传感器的输出灵敏度代人传感器和仪表的匹配公式，计算结须大于或等于仪表要求的输入灵敏度。
2.满足整台电子秤准确度的要求。
一台电子秤主要是由秤体、传感器、仪表三部分组成，在对传感器准确度选择的时候，应使传感器的准确度略高于理论计算值，因为理论往往受到客观条件的限制，如秤体的强度差一点，仪表的性能不是很好、秤的工作环境比较恶劣等因素都直接影响到秤的准确度要求，因此要从各方面提高要求，又要考虑经济效益，确保达到目的。
常用的传感器有:
柱式电阻应变称重传感器
板环式电阻应变称重传感器
梁式电阻应变称重传感器
悬臂梁电阻应变称重传感器
（五）混合系统
高效混合机是预拌材料生产中最关键的一环，也即是工厂的"
心脏"
。
混合的定义较广,这里仅限于预拌砂浆生产中的混合过程，混合的目的是降低物料中的溶度,温度,密度等的不同性或梯度
图1-5完全离析和均匀混合状态
混合过程的机理有宏观和微观过程.在预拌合中有两种主要的机理:
´
对流混合是在机械外力作用下产生的剪切运动，大块物料团互相剪切交换而达到均匀混合目的。
分散运动是随着大块物料团的运动而产生的紊流使物料颗粒产生交换运动。
图1-6预拌砂浆混合机理
为了能够检测所要求的混合质量,必须确定以下情况:
1.重要的产品特性E和特征表述X如质量溶度cM,密度等。
2.混合好坏（均匀度）的检测度M（例如标准方差s和平均值
的比值得到方差系数。
）
3.取样值Mp（取样质量或取样体积）
4.要求的混合均匀度σF
5.能够达到的混合均匀度σZ（和颗粒大小有关）
6.取样数量k（k决定了检测的安全性）
混合均匀性的描述:
k个取样的质量溶度波动的经验方差s
其中平均值为
和真正的方差σ2是有区别的，因为，仅用到了有限取样数k<
k∞。
统计学表明在测量的标准方差s，其方差落在一定的区间范围，取样数k值越大，该区间越小，实际中常采用t-分布来处理取样数据。
随机混合均匀性
混合过程是有效的,当混合均匀度的方差随时间收敛，也就是,随着混合时间,方差越来越小趋向一固定区间，完全理想的混合过程，其方差应趋于零。
实际中我们只能达到一个较小的值,即随机混合过程。
一个一致的随机混合过程出现,当一个混合元素在任何一个所观测的空间的部分区间出现的概率，在任何时间点对于所有的相同部分区间都相同时。
故实际的混合均匀度方差σ为混合过程的方差σM以及随机混合过程的平方差σZ和。
σ2＝σm2＋σz2
通过方差的曲线可以确定所需的混合时间。
通常，混合系统应具备在线取样装置。
特殊配方的混合时间通过混合实验测定。
离析现象的分析
混体材料混合后通过运动可能会产生离析现象，它对预拌砂浆的生产工艺设计和产品的物流（储存,运输,工地的气力输送等）以及施工都有重要的影响。
当混合物中的组分在a）颗粒大小b）比重有差异时均可能产生离析。
比如保温砂浆中的混体黏结剂和聚苯颗粒在受到振动等运动时,轻质的聚苯颗粒必能会
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