磷石膏制紙面石膏板的生產(chǎn)技術(shù)

文/孟凡雷 西卡（中國）有限公司 天津 300122

1、前言

磷石膏是濕法磷酸生產(chǎn)過程中的工業(yè)副產(chǎn)物，主要成分是二水硫酸鈣。磷石膏作為制作建筑材料的原料已進(jìn)行過多方面開發(fā)，其中用磷石膏生產(chǎn)紙面石膏板因其用量大、使用面廣，已成為磷石膏利用的一條有效途徑。

2、磷石膏制紙面石膏板生產(chǎn)工藝

紙面石膏板是以磷石膏為主要原料，摻入適量的纖維增強(qiáng)材料和外加劑，與水?dāng)嚢韬鬂沧⒂趦蓪幼o(hù)面紙之間，經(jīng)成型、凝固、切斷、干燥、切割而成的建筑板材。利用磷石膏生產(chǎn)紙面石膏板主要包括制粉、制板2個工序，其工藝流程見圖1。

圖1 磷石膏生產(chǎn)紙面石膏板工藝流程

（1） 制 粉 工 序 將 w（H2O） 為15%～20%的磷石膏經(jīng)皮帶輸送機(jī)送入旋轉(zhuǎn)烘干機(jī)進(jìn)行預(yù)干燥，經(jīng)干燥脫去游離水和部分結(jié)晶水，再進(jìn)入煅燒爐，脫水制得半水石膏粉。預(yù)干燥采用直接接觸換熱法的旋轉(zhuǎn)烘干機(jī)烘干工藝，煅燒采用間接接觸換熱法的沸騰爐工藝。廢氣經(jīng)旋風(fēng)除塵和電除塵器處理后外排。

（2）制板工序分為配料系統(tǒng)、制板系統(tǒng)和熱源系統(tǒng)3大部分。制粉工序加工得到的半水石膏粉摻加適量的纖維增強(qiáng)材料、外加劑和水混合攪拌成均勻漿料，漿料在成型站由成型機(jī)與石膏板護(hù)面紙復(fù)合制成板型，石膏平板在凝固皮帶上經(jīng)自然凝固逐漸形成有一定強(qiáng)度、形狀規(guī)則的濕石膏板，濕石膏板經(jīng)精確自動控制的切斷系統(tǒng)按設(shè)定的尺寸精確地切斷成單板，經(jīng)干燥窯烘干，再經(jīng)切割成規(guī)則尺寸后，即得紙面石膏板成品。

3、生產(chǎn)過程控制要點(diǎn)

3.1 磷石膏脫水溫度調(diào)控

磷石膏脫水分二步進(jìn)行。首先是將磷石膏中的游離水脫去，該步主要是將磷石膏與來自燃煤沸騰爐的熱爐氣直接接觸，待磷石膏料溫升至80～120℃后，即完成游離水的脫除；再進(jìn)入導(dǎo)熱油沸騰煅燒爐將二水石膏脫水成半水石膏，該步采用間接接觸換熱法，控制沸騰爐磷石膏的出口料溫在160～180℃，即可得半水石膏粉，該溫度應(yīng)根據(jù)產(chǎn)出的磷石膏粉的凝結(jié)時(shí)間調(diào)節(jié)。磷石膏粉的初凝時(shí)間控制在4～5min，終凝時(shí)間控制在7～8min。磷石膏粉的凝結(jié)時(shí)間可通過凝結(jié)試驗(yàn)得到。若磷石膏粉的凝結(jié)時(shí)間過快，可通過提高沸騰煅燒爐的出口料溫進(jìn)行控制調(diào)節(jié)；若磷石膏粉的凝結(jié)時(shí)間過長，可通過降低沸騰煅燒爐出口料溫進(jìn)行控制調(diào)節(jié)。

3.2 紙芯粘結(jié)調(diào)控

在紙面石膏板的生產(chǎn)過程中影響紙芯粘結(jié)的因素涉及原料、輔料和工藝控制等多個方面，如石膏、護(hù)面紙、各種添加劑（淀粉、促凝劑、發(fā)泡劑、紙纖維等），石膏配漿，石膏漿的凝結(jié)速度，干燥速度和溫度的不協(xié)調(diào)，發(fā)泡劑添加不均勻或發(fā)泡劑的泡沫穩(wěn)定性較差等因素都會影響紙面石膏板的紙芯粘結(jié)。多數(shù)情況下是幾個因素綜合作用的結(jié)果，生產(chǎn)中應(yīng)結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，選用適合生產(chǎn)工藝的原輔材料，及時(shí)調(diào)整工藝控制指標(biāo)，精心操作，才能盡量減少紙芯粘結(jié)不良的問題。

在利用磷石膏生產(chǎn)紙面石膏板的過程中，還應(yīng)關(guān)注磷石膏中的K＋、Na＋等雜質(zhì)的含量。磷石膏中若鉀鈉雜質(zhì)含量過高，由于鉀鈉離子的遷移，當(dāng)板材處于溫度較低、濕度較大的環(huán)境中時(shí)，板材就極易吸水，在紙芯結(jié)合處形成一層鹽膜即“泛霜”現(xiàn)象，使得紙芯脫開。當(dāng)磷石膏鉀鈉雜質(zhì)含量過高時(shí)，應(yīng)在磷石膏脫水前加入一定量的抑制劑（CaCO3或CaO類物質(zhì)），經(jīng)混勻、陳化，再用常規(guī)方法制得所需半水磷石膏粉。

3.3 濕板凝固皮帶速度調(diào)控

經(jīng)成型機(jī)成型后的紙面石膏平板在凝固皮帶上輸送時(shí)，自然凝固逐漸形成有一定強(qiáng)度、形狀規(guī)則的濕石膏板。濕石膏板的凝固可通過調(diào)節(jié)凝固皮帶速度進(jìn)行控制，通常凝固皮帶速度控制在16～24m／min。若濕石膏板未在凝固皮帶上完成終凝，可調(diào)低凝固皮帶運(yùn)行速度，以利于濕石膏板的終凝，增強(qiáng)濕石膏板的強(qiáng)度。

3.4 濕石膏板烘干工序干燥速度和溫度控制

本烘干工序干燥窯窯體為隧道式窯體，由輸送輥、鏈條、鏈輪、主風(fēng)道、回風(fēng)道、排氣系統(tǒng)及分配器等組成。本干燥窯內(nèi)設(shè)8層輸送輥道及熱管，采用導(dǎo)熱油間接加熱。干燥窯分為5個區(qū)段，干燥溫度按分區(qū)控制，應(yīng)適度調(diào)節(jié)各區(qū)溫度。通?？刂聘稍锔G高溫區(qū)氣溫為150～180℃，干燥速度（即干燥窯鏈條轉(zhuǎn)速，紙面石膏板的行進(jìn)速度）為2～3m／min。干燥速度和溫度控制不到位，均易造成石膏板過燒或欠燒，應(yīng)根據(jù)石膏黏結(jié)性能的變化，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。如干燥溫度過高、干燥窯鏈條轉(zhuǎn)速過慢易造成石膏板過燒，出現(xiàn)紙面石膏板紙芯粘結(jié)脫紙現(xiàn)象；干燥溫度過低、干燥窯鏈條轉(zhuǎn)速過快易造成石膏板欠燒，出現(xiàn)石膏板紙面搓紙現(xiàn)象等。

3.5 磷石膏pH值的控制

磷石膏的pH值是磷石膏中磷、氟含量的顯示，磷元素會影響石膏的凝結(jié)時(shí)間和石膏強(qiáng)度。故磷石膏pH值的波動，會影響料漿的凝結(jié)時(shí)間和紙芯的粘結(jié)性能，還會對石膏強(qiáng)度產(chǎn)生不良影響。磷石膏的pH值宜在4以上，對于pH值在4以下的磷石膏，可加入調(diào)節(jié)劑（石灰）進(jìn)行調(diào)節(jié)。

4、項(xiàng)目實(shí)施效果

（1）紙面石膏板以質(zhì)輕、防火、隔音、保溫性好、可加工性強(qiáng)、施工方便等諸多優(yōu)點(diǎn)，在建筑材料中得到迅速推廣，產(chǎn)量不斷增長。但我國與發(fā)達(dá)國家相比，人均年消費(fèi)紙面石膏板的比例依然很低，我國的紙面石膏板產(chǎn)業(yè)仍然存在著巨大的市場潛力。

（2）利用磷石膏為原料生產(chǎn)紙面石膏板項(xiàng)目符合國家產(chǎn)業(yè)政策，符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展戰(zhàn)略，屬于資源綜合利用方面中的“工業(yè)固體廢棄物資源化”項(xiàng)目，既充分利用了廢棄的工業(yè)副產(chǎn)品代替自然資源進(jìn)行生產(chǎn)，成本低，市場競爭能力強(qiáng)，還可減少環(huán)境污染，又迎合了市場的需求，從長遠(yuǎn)看，具有廣闊的發(fā)展前景。

（3）綜合利用磷石膏制紙面石膏板項(xiàng)目投資少，工藝簡單，易實(shí)施，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和環(huán)境效益，可作為國內(nèi)同行業(yè)磷石膏綜合利用的重點(diǎn)示范推廣項(xiàng)目。

[1]紀(jì)羅軍，黃新.我國磷石膏資源化應(yīng)用的現(xiàn)狀及前景[C].2012年磷石膏綜合利用工作會議資料匯編.貴陽：中國石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會，2012.

[2]張歡，楊再銀，李逸晨.石膏墻體材料的發(fā)展現(xiàn)狀[J].墻材革新與建筑節(jié)能，2013（1）：46-49.