木纖維增強(qiáng)石膏板生產(chǎn)線裝備的開發(fā)研究與應(yīng)用

孫晉玉　吳東紅　李玉成

（山東恒盛隆建材有限公司 山東臨沂277700）

木纖維增強(qiáng)石膏板生產(chǎn)線裝備的開發(fā)研究與應(yīng)用

孫晉玉吳東紅李玉成

（山東恒盛隆建材有限公司 山東臨沂277700）

本文通過十幾年來對石膏板生產(chǎn)裝備的研究，對比分析國內(nèi)外同類先進(jìn)設(shè)備的優(yōu)缺點(diǎn)，介紹生產(chǎn)工藝過程中的工藝技術(shù)參數(shù)，為國內(nèi)木纖維增強(qiáng)石膏板生產(chǎn)技術(shù)及產(chǎn)品推廣提供參考和支持。

木纖維增強(qiáng)石膏板關(guān)鍵生產(chǎn)技術(shù)微波干燥

1　研發(fā)背景

木纖維增強(qiáng)石膏板作為建筑材料，它的發(fā)明來自于德國，對該項(xiàng)技術(shù)裝備的推廣應(yīng)用是在上世紀(jì)九十年代初期，我國曾在九十年代初期花巨資四億元人民幣引進(jìn)兩條生產(chǎn)線，一條在山西的侯馬市，一條在山東的蘭陵縣，在“引進(jìn)、消化、吸收、創(chuàng)新”的當(dāng)時(shí)，國家曾聯(lián)合相關(guān)的科研院所對該生產(chǎn)線進(jìn)行多年的開發(fā)研究，最終卻以失敗而結(jié)束。造成失敗的因素有許多，一是投資過大。從資金的投入和產(chǎn)出比嚴(yán)重失調(diào)，使財(cái)務(wù)成本太高，無法產(chǎn)生利潤；二是工藝過程使產(chǎn)品質(zhì)量無法提高。三是工藝廢料，即鋸邊料和砂光粉不能再利用，造成資源浪費(fèi)和二次污染，一個(gè)好產(chǎn)品因?yàn)椴粦?yīng)有的原因而導(dǎo)致該產(chǎn)品無法存活。

筆者的專業(yè)是機(jī)電一體化技術(shù)人員，當(dāng)年有幸參與到引進(jìn)德國設(shè)備的企業(yè)工作多年，對該產(chǎn)品的特性優(yōu)點(diǎn)比較了解，并且也了解該生產(chǎn)線的技術(shù)工藝原理，開發(fā)了國內(nèi)第一條具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)線。

2　生產(chǎn)線的優(yōu)化設(shè)計(jì)及主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)

2.1優(yōu)化整體結(jié)構(gòu)，使投資更加合理

國外一條年產(chǎn)能力 300萬m2的生產(chǎn)線投資需要 2億元人民幣，而我們研發(fā)的生產(chǎn)線投資僅2000多萬元，是國外投資的十分之一，可見其投入和產(chǎn)出比是多少。以10mm板材為例，每平方售價(jià) 30元，年產(chǎn)300萬 m2，滿負(fù)荷生產(chǎn)，產(chǎn)銷持平，其銷售收入為9000萬元/年，可得投入產(chǎn)出比為2.2：1元，而我們公司研發(fā)的生產(chǎn)線的投入產(chǎn)出比為1：4.5元，可見我們生產(chǎn)線的投資比例更加具有生命力。

2.2生產(chǎn)工藝設(shè)備的創(chuàng)新，更顯產(chǎn)品特性突出

（1）原料鋪裝工藝設(shè)備研究和改進(jìn)鋪裝工藝。

鋪裝是該條生產(chǎn)線的關(guān)鍵技術(shù)之一，經(jīng)過多年的試驗(yàn)研究，將原生產(chǎn)線的完全風(fēng)送鋪裝工藝改為雙層四帶輸送飛輪掃平加風(fēng)送的鋪裝工藝，克服了工藝上的缺點(diǎn)，避免了鋪裝后的板胚產(chǎn)生厚薄不均的現(xiàn)象。

改進(jìn)后的鋪裝工藝示意圖如下：

該工藝過程簡述如下：

由①皮帶輸送上料機(jī)將混合料送到②小料倉，然后由③物料輸出控制器控制混合料輸出的大??；在物料輸出控制器的勻速送料的同時(shí)，為下一工序設(shè)置了物料勻布器，該物料勻布器可起到兩種作用：一是控制混合料的均勻性；二是減小混合料成為球形狀態(tài)。輸送出來的混合料經(jīng)上層物料輸送機(jī)⑤輸送到下層物料輸送機(jī)⑦，在此過程中為進(jìn)一步將混合料的顆粒破碎及混合料形成的球狀物破碎，設(shè)置了物料顆粒粉碎機(jī)⑥，然后由⑧物料分散器均勻的將混合料鋪裝在模板上，鋪裝在模板上的同時(shí)，風(fēng)管⑨吹出來的風(fēng)對混合料再一次進(jìn)行風(fēng)送鋪裝，將粉料吹向毛板的上表層和下表層，這樣就使毛板的上下表面都變得很平整光滑。該技術(shù)經(jīng)改進(jìn)成雙層機(jī)械加風(fēng)送鋪裝后，保證了原料在鋪裝過程中的均勻性，提高了產(chǎn)品的表面光潔度，同時(shí)減少了厚度偏差（極容易的控制在± 0.3mm之內(nèi)），大大提高了產(chǎn)品的合格率。

（2）壓力成型工藝和備的研究和改進(jìn)。

通過研究將原生產(chǎn)線壓力成型設(shè)備采用的單缸3000噸壓機(jī)改成8缸3000噸壓機(jī)，采用同步器使八缸上下一致，使板材成型的受力面積加大，提高了產(chǎn)品的平整度和密度，產(chǎn)品厚薄偏差明顯減少。

改進(jìn)后的壓機(jī)工藝技術(shù)參數(shù)如下：

壓機(jī)連體尺寸：長3000×寬2800×高6800mm

液壓缸：420噸/臺(tái)×8臺(tái)行程1500mm

油壓系統(tǒng)：31.5兆帕

滾臺(tái)升降缸：15噸/臺(tái)×4臺(tái)行程300mm

壓機(jī)內(nèi)空間 ：長2600寬1400高1200mm

改進(jìn)后的壓力成型工藝示意圖如下：

（3）微波干燥新技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用。

大家知道，工業(yè)化企業(yè)的各個(gè)行業(yè)相關(guān)產(chǎn)品，大多都需要脫水干燥工藝處理，傳統(tǒng)行業(yè)的蒸汽鍋爐、導(dǎo)熱油鍋爐其燃燒方式基本都是以煤炭為主，它即污染了工作環(huán)境，所排出的煙塵對大氣造成污染，作為板材行業(yè)的生產(chǎn)工藝也需要產(chǎn)品的烘干工藝。面對著國家治污力度的加強(qiáng)，我們也大膽的提出采用綠色能源，而且技術(shù)比較成熟的工藝——微波干燥技術(shù)應(yīng)用于石膏板生產(chǎn)工藝中，通過歷時(shí)三年多的研究，獲得相關(guān)工藝技術(shù)指標(biāo)并進(jìn)行工藝的指導(dǎo)和應(yīng)用。

干燥設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)如下：

微波發(fā)生器功率：0---200KW（可調(diào)）

微波頻率：2450MHz

排潮風(fēng)機(jī)功率：6-26KW

供電電源：380V50Hz

脫水能力：25-250kg/h

測溫方式：紅外在線精確測溫

控制方式：PLC控制。

箱體長度30m，寬度1.6m

同時(shí)配置了數(shù)值設(shè)定、線點(diǎn)檢測、手動(dòng)連接、故障報(bào)警、故障處理等相關(guān)智能化技術(shù)儀器設(shè)備。

與傳統(tǒng)烘干工藝性能指標(biāo)的對比：

性能指標(biāo)對比靜曲強(qiáng)度　抗折強(qiáng)度　密度質(zhì)量　效果導(dǎo)熱油烘干　8.2MPa　0.76MPa　≥1350kg/m3　一般微波烘干　10.6MPa　1.04MPa　≥1300kg/m3　很好

通過一年多的使用，產(chǎn)品烘干效果非常理想，對含水率的控制完全可以設(shè)計(jì)控制，干燥效果均勻，工作效率提高8倍以上，生產(chǎn)成本比原傳統(tǒng)烘干降低0.8元/m2，提高了經(jīng)濟(jì)效益，凈化了工作環(huán)境，達(dá)到無污染排放。

（4）工藝廢料及砂光粉的再利用研究。

從理論上，水化硬化后的石膏是不能再進(jìn)行脫水利用的，能否對這些碎屑中的已經(jīng)水化硬化的石膏在一定的條件下進(jìn)行脫水和處理恢復(fù)其水化結(jié)晶？這是一個(gè)需要研究探索的課題。經(jīng)過項(xiàng)目組反復(fù)研究，終于成功地找到了使碎屑中石膏恢復(fù)水化活性的技術(shù)和方法。即通過一定的生產(chǎn)工藝技術(shù)將木纖維增強(qiáng)石膏板生產(chǎn)中產(chǎn)生的碎屑制備成含有水化活性石膏的粉狀材料，然后按照一定比例摻加到原料中替代石膏粉。這些粉狀材料在生產(chǎn)原料中的摻加量可達(dá)30%以上，而且在不影響板材的強(qiáng)度的情況下還可降低板材的密度，生產(chǎn)成本也得了到進(jìn)一步降低。

用石膏板碎屑制備含水化活性石膏的粉狀材料工藝流程如下圖：

工藝及設(shè)備技術(shù)參數(shù)：

片式破碎機(jī)：功率37kw，臺(tái)時(shí)產(chǎn)量4噸

囤料倉：￠1500×2000

炒鍋：￠1000×1200雙層油熱式

導(dǎo)熱油爐：熱值30萬千卡

在完成上述研究內(nèi)容的基礎(chǔ)上，公司對木纖維增強(qiáng)石膏板標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)線進(jìn)行全面研發(fā)，完成了木纖維增強(qiáng)石膏板標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)線的制造。2015年12月，該生產(chǎn)線通過了山東省機(jī)床及通用機(jī)械質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站的整機(jī)質(zhì)量和生產(chǎn)線驗(yàn)收（參照德國標(biāo)準(zhǔn)，即歐洲標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)線驗(yàn)收依據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)CY/T1804-2008的相關(guān)要求），利用該生產(chǎn)線在本公司進(jìn)行了木纖維增強(qiáng)石膏板的生產(chǎn)。生產(chǎn)的木纖維增強(qiáng)石膏板通過國家建筑材料測試中心的檢驗(yàn)，質(zhì)量全部符合Q/CTB001-2012標(biāo)準(zhǔn)。

3　結(jié)論

通過以上工藝技術(shù)參數(shù)指導(dǎo)生產(chǎn)，歷時(shí)近十年了，過程中對工藝設(shè)備也曾進(jìn)行過小改小革，現(xiàn)在的裝備運(yùn)行正常，主要表現(xiàn)在：

（1）設(shè)計(jì)工藝技術(shù)參數(shù)合理；

（2）設(shè)備工藝節(jié)拍達(dá)到整線連續(xù)化生產(chǎn)要求；

（3）微波干燥工藝技術(shù)應(yīng)用于石膏板生產(chǎn)線，實(shí)踐證明安全、可靠，提高工作效率，降低生產(chǎn)成本；

（4）工藝廢料的再加工利用切實(shí)可行，且提高產(chǎn)品質(zhì)量；

（5）整條生產(chǎn)線通過相關(guān)部門的整機(jī)質(zhì)量和生產(chǎn)線檢測驗(yàn)收，生產(chǎn)過程產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，市場前景非常廣闊，特別是歐洲發(fā)達(dá)國家對該產(chǎn)品非常認(rèn)可，需求量較大。具有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值。

［1］李萍，植物纖維增強(qiáng)石膏人造板的生產(chǎn)技術(shù)。［J］中國建材科技1996、003期

［2］沈榮熹，評(píng)發(fā)達(dá)國家用FGD石膏與廢石膏制石膏板的歷程與經(jīng)驗(yàn) ［C］第六屆全國石膏板材交流大會(huì)暨展覽會(huì)論文集2011：6-14

［3］劉志軍、張壁光，微波干燥在木材干燥中的應(yīng)用［J］世界林業(yè)研究2005，18（3）54-58）

［4］張漢林、劉韓星等，微波在無極化合物合成中的應(yīng)用［J］材料導(dǎo)報(bào)1996：44-46

［5］康燕、靳玉春，石膏干燥工藝研究 ［J］鑄造設(shè)備與工藝2009，5：29-31

The research and application of Wood Fibers Gypsum Board production line

Su Jinyu，Wu Donghong，Li Yucheng
（Shandong Hengshenglong Building Materials co.，LTD.LinYi，ShanDong 277700）

Paper summarizes the studies of gypsum board production equipment for more than a decade，comparatives and analyses the advantages and disadvantages of advanced equipment at home and abroad.It also introduces the parameters of wood fibers gypsum board production process，which can provide the reference and support for production-technology and product promotion.

Wood Fibers Gypsum Board，Key production technology，Microwave drying