面向未来的干混砂浆生产线配置及选型

摘要：社会的发展使得中小型建材企业对稳定工人的获得和管理变的困难，与人工相关的费用支出也在持续上升，人们对工作环境和条件的要求也越来越高。此外，干混砂浆的采购和施工单位如装修公司、劳务分包公司、工程项目部等也开始不得不考虑砂浆的施工性和品质，希望以较低的人工和较高的效率和质量完成工作。本文以中联重科m-tec干混砂浆生产线为例，阐述了面向未来的干混生产线如何以自动化、清洁化、柔性化的设计和配置应对社会和市场对绿色生产、低成本生产、多品种功能性砂浆、以及砂浆施工性能的要求。

一、自动化对干混砂浆生产线设计和配置的要求

1、高效上料系统

图1

图2

普通硅酸盐水泥、粉煤灰等原材料一般由大中型生产企业提供，且基本配备了散装运输车实现散装送料和打料。但干混砂浆经常使用的一些原材料如高铝水泥、硫铝酸盐水泥、石膏、白水泥、重钙粉、熟石灰、石英粉、成品石英砂、各种粉体添加剂、颜料、纤维、轻质骨料等基本以吨袋、50公斤、25公斤的包装形式送料至砂浆工厂，搬运、存储、二次搬运、上料至筒仓成为必须进行的耗时耗人工的工作，具备合理、高效的上料系统是现代干混砂浆生产线工艺设计的一个重要部分。斗式提升机较为适合砂的上料；而采用密相气力输送系统（图1）输送各种用量较大的粉料和轻质骨料如重钙粉、石英粉、高铝水泥等不失为高效的方式，速度快、筒仓切换方便、管道干净；对于用量较小的添加剂和粉料而言，一种微型的能耗较低的气力输送系统m-tec Hurrican 140（图2）更为灵活便捷，自带空压机仅5.5KW的能耗，输送能力为约2-4m3/h。

2、计量系统的全自动化

干混砂浆的原材料根据物理形态一般分为粉体、砂、粉体及砂混合物、纤维及团聚物等几种。干混砂浆所用到的粉体的粒径一般从0.1 m-0.09mm不等，流动性、堆积密度也有很大不同，较细的粉料如硅灰、氧化铁颜料等流动性比硅酸盐水泥、粉煤灰等颗粒较大的粉料差很多；粉体添加剂如可再分散乳胶粉、减水剂等一般都具有非常好的流动性，而消泡剂等流动性则不好。因此，粉体的自动计量必须要考虑各种材料的粒径、流动性、堆积密度以及它们在各种产品配方中的配比和精度的要求。

干混砂浆用砂一般指粒径在0.1mm-4.75mm之间的骨料，某些特殊的产品如厚层流动性地坪砂浆可以用至8mm的骨料。2.4mm以下的河砂和石英砂一般具有较好的流动性，2.4mm以上的砂流动性变差。石灰石机制砂可称为粉体及砂混合物，通常由石粉和砂构成，一般含有5-15%左右的0.075mm左右的石粉。石粉在机制砂中的存在使得混合物的流动性和均质性变得复杂。

图3

对于砂、粉体而言，在中联重科m-tec生产线计量系统中普遍使用针对性设计制造的计量螺旋（图3），可满足精度要求的自动计量的量程为300g到6000kg。而采用特殊计量原理的POWERDOS系统（图4）可精确处理2g-25kg的添加剂自动计量、颜料的自动计量、以及流动性较差的粉体材料的自动计量。纤维和团聚物通常没有流动性，其自动计量需要特殊的技术和装备，FIBERDOS系统（图5）可自动完成纤维的自动计量。至此，干混砂浆原材料可实现全自动化的计量配料，使得生产线的自动化水平达到全新的高度。

图4

图5

3、自动包装、码垛

对于以20-50kg袋装产品为主的特种砂浆企业而言，人工插袋、人工封口和喷码、人工码垛和封塑是99%的企业目前的生产情形。实际上，由于人工成本的上升和管理难度的加大，对于一个小时产能在10吨以上的生产线而言，配备自动化的包装和码垛体系已经成为一种必须。这一体系一般包括包装机、自动插袋装置（图6）、高位码垛机（图7）或机械手码垛机（图8）、封塑机 （图9）。

图6、7、8、9

二、清洁化的概念及对生产线设备的要求

清洁化生产的主要控制项包括生产线的大气污染物、噪声、工作场所环境、安全生产等方面的要求。有关粉尘控制的具体数据指标和相关标准如下：设备的大气污染物主要是粉尘排放，除尘器的粉尘排放浓度 20mg/m ，无组织排放 0.5mg/m ，符合GB16297《大气污染物综合排放标准》三级要求，无组织排放不仅与设备有关，更重要的是现场管理。具体而言，现代干混砂浆生产线的清洁化生产应当考虑如下几个重点内容：

1、采用机制砂设备制砂

图10

相比采用烘干河砂产生的有害气体污染物和对生态环境的破坏，采用机制砂设备制砂（图10机制砂生产线+干混砂浆生产线）是清洁化生产干混砂浆的重要内容。采用满足要求的花岗岩或石灰石破碎石，合理工艺和性能的机制砂设备生产出的机制砂和石粉可用于大部分干混砂浆产品的生产。特别是生产普通的砌筑、抹灰砂浆时，机制砂更能体现出原材料成本、产品施工性的优势。

2、主要除尘点及除尘方式

干混砂浆生产线的粉尘排放点主要是筒仓、筛分系统、散装系统、包装系统等，由于各粉尘排放点的粉尘成份不同，宜采用点对点的除尘方式并采用脉冲式除尘器实现自动清灰，且方便粉尘的有组织排放及回收利用。

粉体原材料筒仓一般采用气力输送的方式进料，除尘一般采用正压除尘方式，通过增设管囊阀与压差计，结合智能化的控制方式杜绝冒顶，在环保要求更高的场合和地区，同时可采用二次除尘方式（在除尘器粉尘排放口增加一套除尘系统），排放可达到更低的标准如10mg/m3。砂仓、成品料仓、添加剂仓一般采用负压的除尘方式进行主动除尘（图11）。

图11、12

筛分系统、散装系统、包装系统是生产线粉尘排放的重点，需要对粉尘进行可靠及有效的控制，筛分机一般采用负压除尘方式（图12），其除尘能力应考虑到砂的种类及特点，如机制砂的粉含量与河砂的含泥量等因素；散装头、包装机的工作原理及相匹配的除尘系统设计非常重要，极大地影响到整条生产线的清洁化生产水平（图13、图14）。

图13、14

3、粉尘的回收及利用

砂的烘干及筛分系统的除尘、成品散装及包装系统除尘收集的粉尘是否回收、如何利用或处理是现代干混生产线设计必须考虑的问题。如果考虑回收利用，必须将对所生产的砂浆产品质量和品质影响降至最低。不影响产品质量性能的前提下，可对生产线除尘的粉尘进行合理、规范地利用。

烘干及筛分系统除尘器回收的粉尘，可用度很大程度上取决于其组成成分和粒径分布，可用度体现在回收后用在哪些产品上，产品的配方是否需要调整，以及回收量及消耗量等因素。成品包装系统回收的粉尘成分更加复杂，如果产品品种较多，简单的返回包装机料斗对产品质量可能会产生影响，宜进行集中回收，通过气力输送等方式，输送到一个专用的储仓进行储存，作为一种填充材料，在配方允许的前提下，通过计量配料系统添加入可用的产品中（图15）。

图15

4、固体废弃物的处理及利用

在干混砂浆生产线中，固体废弃物主要是指规格超出既定产品配方要求的砂及因某些原因产生的成品废料等。超规格的砂可以通过增加破碎、制砂、磨粉等工艺来实现回收利用（图16）；而成品废料仍然可以采用适合的输送系统如斗提或气力输送等进入专用筒仓存储，在满足配方要求的前提下进入生产系统添加使用。

图16

干混生产线若采用机制砂制砂工艺，固体废弃物主要是通过制砂除尘器回收的石粉（一般是指 0.075mm的颗粒）。石粉主要有两种处理措施，一是通过散装的方式销售给使用河砂的商混搅拌站等建材生产企业，二是气力输送进入干混生产线专用储仓，在满足配方要求的前提下，添加进合适的产品中。

5、包装系统落地灰、落地料的收集及处理

图17

图18

包装系统是干混生产线落地灰产生的重点区域。采用设计和材质合理的包装袋，设计合理、配置良好的包装、插袋和码垛系统产生的落地灰是极少的，但实际生产中，因设备、生产管理、包装袋选择等原因，落地灰还是有可能存在。落地灰的回收和处理一般由两种方式：如果对成品料质量部产生影响，可集中回收后，均匀的返回到包装机料仓，作为成品料直接进行包装（图17）；如果产品品种对于落地灰的添加比较敏感，可先进行输送和储存，然后根据配方需要返回到生产线进行适量添加使用（图18）。

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