CN102380903A - 一种5000万平方米大型纸面石膏板生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种年产能5000万平方米大型纸面石膏板生产工艺，其以100％工业副产石膏(脱硫石膏、磷石膏)为原料，经分级储存预均化、输送计量、快速烘干煅烧、分级改性、气动均化、配料成型以三菱最新式QU系列CPU的PLC作为主控元件，实现流水线自动化控制生产纸面石膏板。本发明实现纸面石膏板生产成型速度达到100m/min，产能规模达到年产5000万平方米，突破了国外工艺技术封锁。

Description

一种5000万平方米大型纸面石膏板生产工艺

一、技术领域

本发明涉及石膏建筑装饰材料装备技术领域，具体说是一种利用100％工业副产石膏(脱硫石膏、磷石膏)为原料，快速成型生产纸面石膏板的工艺。

二、背景技术

国内石膏板生产普遍以规模2000-3000万m²为主，生产成型速度为40-60m/min，在原材料使用，热源采用、以及具体自控系统、配料、成型、切断、皮带靠拢、封边、废板回运等各个技术环节，不能突破现有技术瓶颈，因此没有大型石膏板装备技术和实现国外先进生产水平看齐。近几年国内绿色环保装饰建材市场的迅速发展，促使石膏板出现了供不应求的局面，但是规模小、能耗高、机械化程度低，制约了石膏板生产技术的发展。

国内市场需求量发展迅速，但是生产线在装备技术上与发达国家比较有着很大差距，与国外先进生产技术比较，技术装备可靠和先进性，衔接控制技术适应和保证性上，未能进行实质性突破。仅年生产能力在100-1000万m²以下的小型纸面石膏板企业仅国内就超过200家，这些作坊式的小企业生产装备普遍存在工艺落后、设备简陋、产品质量不稳定、单位能耗高、资源浪费、污染环境等缺点。此前众多小型纸面石膏板线上护面纸是靠人工或者石膏板前进的牵引力带动行走，小型石膏板生产线速度慢，成型速度20m/min以下还能够基本适应，但是成型速度提高到40-60m/min以上，甚至达到100m/min的大型石膏板生产线，即使采用优质高强的护面纸也容易出现断裂、起沟、跑偏等问题。

目前国内具备年产2000万m²以上纸面石膏板生产装备的企业主要集中在泰山石膏、北新建材以及可耐福KANUF、拉法基LAFARGE和杰科JYPCO三家外资企业。这些企业单线装备年产能都有达到2000-3000万m²，除泰山石膏以外多数依赖成套引进，或外商直接投资进入，国外生产线在规模与技术上优越于国内生产线，但缺点是：燃油燃气能耗高、投资大、建设周期长、运行维护难。泰山石膏此前曾开发出了利用工业副产石膏(脱硫石膏、磷石膏)为原料，成型速度为40-60m/min的中型生产线，但此前采用燃煤热风技术，成型速度达到100m/min的大型5000万平方米大型纸面石膏板生产工艺还一直是空白。

三、发明内容

本发明为了解决前述现有的诸多技术难题，100％利用工业副产石膏(脱硫石膏、磷石膏)为原料，采用清洁燃煤节能型热风干燥技术，实现成型速度达到100m/min的大型5000万平方米大型纸面石膏板自动化流水线生产，提供一种生产规模达到年产5000万平方米的大型纸面石膏板生产工艺。

为达到上述目的，本发明所采取的技术方案为：

1、一种5000万平方米大型纸面石膏板生产工艺，包括以下步骤：

(一)：建筑石膏的生成

a、以100％工业副产石膏(脱硫石膏、磷石膏)为原料，将原料进行预均化、吸铁除杂处理，经打散、输送计量后快速烘干煅烧，采用高浓气固分离静电除尘收集脱水石膏粉；

b、煅烧：前序收集的脱水石膏粉经过收集、提升输送、送入热风型石膏沸腾炉，采用罗茨风机将石膏进行流态化煅烧，直接获得建筑石膏粉；

c、将上一步生成的建筑石膏粉送入球磨机进行分级改性，改进石膏性能；

d、将上一步的石膏气动均化、冷却、陈化生成相组成相对稳定的建筑石膏；

(二)：石膏板材成型

e、配料成形：建筑石膏经定量给料式电子称连续计量，采用淀粉干加技术：将100质量份的步骤d生成的建筑石膏、0.6质量份的改性干淀粉、0.1质量份的发泡剂、0.3重量份的减水剂、65质量份的水均匀搅拌制得石膏料浆，混匀的石膏料浆经连续成型机与经自动纠偏的上、下两层起覆面作用的护面纸粘合、挤压、折边成形为连续的湿板；

f、湿板切断和输送：

将上一步形成的连续湿板经专用凝固机和输送机，湿板中的石膏料浆凝固2.5-3分钟，进入切断机，湿板定长切断后进入1#横向机完成翻板、靠拢，再经过双段式分配机分层输送到多层辊道式干燥机；

g、热风干燥和干板输送：

上一步的湿板送入石膏板干燥机后，燃煤流化床热风炉提供干燥热源，湿板经强制分层热风烘干之后进入出板机，再经2#横向机完成合片和在线连续锯切、封边，最终进入升降平台堆垛，堆垛记数好的石膏板经过叉车运输至包装处进行包装；

其中，本工艺的石膏板干燥与石膏粉煅烧热源提供是由清洁燃煤流化床热风炉提供。

上述的生产工艺，步骤e中采用护面纸浮沉辊张力控制，实现接送纸工序连续自动化操作和快速成型。

上述的生产工艺，所述g步骤干燥采用12层热风型干燥机，三级喷风配风干燥；设有将步骤g中锯边工艺产生的废板进行回运作业的回运系统。

本发明的有益效果表现在：

采用100％工业副产石膏(脱硫石膏、磷石膏)为原料，直接生产纸面石膏板，既使工业废渣得到大量利用，又节约了自然石膏的矿产资源，石膏板的成本也大大降低。

将脱硫石膏采用多级料仓预均化处理，实现原料的预均化，使得生成的建筑石膏的料性更加稳定。采用快速烘干煅烧，采用高浓气固分离静电除尘收集脱水石膏粉；采用热风型石膏沸腾炉进行流态化煅烧；采用球磨机进行分级改性；采用石膏气动均化技术，冷却、陈化生成相组成相对稳定的建筑石膏。煅烧部分由沸腾炉与罗茨风机组成，脱硫石膏颗粒由上直下，罗茨风机由下至上，将燃煤流化床热风炉提供的热风自下向上的吹起，罗茨风机从下至上生成高速气流，形成的热气流将干燥后脱硫石膏颗粒进行煅烧，脱去结晶水，最终生成合格的建筑石膏，即β型半水石膏。

采用球磨机改性，使石膏粉的水化性能改变，降低了水膏比，增加了比表面积，降低了标稠、缩短了石膏粉凝结时间，有利于大规模生产和节能降耗；而采用气动均化库，能很好的适应原材来源广，成分复杂，搀加种类多的生产工艺，对连续大规模生产的过程控制和稳定产品质量带来的有利影响；冷却、陈化后获得细度、标稠、凝结时间符合大型石膏板流水线特定要求，物化性能稳定的建筑石膏，送至制板配料。

制板采用淀粉干加和快速成型技术，护面纸粘合中设有闭环自动控制式护面纸浮沉辊张力控制，实现接送纸工序连续自动化操作和快速成型。切断后的石膏板经1#横向机完成翻板、靠拢，采用双段式分配机分层输送到多层辊道式干燥机。采用12层热风型干燥机，三级喷风配风干燥；锯边工艺产生的废板由纸面石膏板自动回运系统进行回运作业。

在进行湿板切断之前，输送皮带的高速运转极易带来跑偏，增加的皮带自动纠偏，免除了皮带运转过程中人工干预。

石膏板切断后，湿板进入进板皮带输送机，在皮带输送下石膏板经过翻板、合片装置、经过靠拢辊道，进入双段式分配机，该分配机改变原有的单向输送变为双向输送，解决了石膏板生产高速生产带来的干燥输送速度与生产线切断不相配套的技术问题，尤其避免了单向输送方式，湿板进入干燥机前弯折角度大，造成板变形的技术问题保证其干燥后石膏板质量；同时双段式分配机减小了石膏板在输送进入干燥机过程中的角度变化，相对夹角变小，减小弯折，实现了石膏板的输送更加平稳。

纸面石膏板自动回运系统实现了石膏板回运的自动化，大大减少了人工搬运损失。

大型燃煤流化床热风炉的使用实现了大型石膏板生产低能耗，保证了连续化高效生产的能源使用，比传统石膏板生产节能30％以上。炉尾余热进行脱硫石膏高速气流烘干。燃煤流化床热风炉实现燃煤高效燃烧，烟尘经过高效静电除尘器，经过一级换热后，进入换热器加热外部空气，换的洁净热风高温，为大型石膏板生产线板烘干提供热能，具有高效节能优点，温度由原有的导热油炉的270℃提高到320℃，干燥效率提高。结构优化流程简单，操作自动化，节约能源，环保性能更优越。

四、附图说明

图1为本发明设备连接图。

五、具体实施方式

下面结合装置连接示意图对工艺进行具体说明，未述及的相关技术内容均可采用或借鉴现有技术，箭头表示输送方向。

一种大型纸面石膏板生产工艺，包括以下步骤：

(一)：建筑石膏的生成

1.1、高速气流烘干

以脱硫石膏为原料，脱硫石膏含有大量游离水，水的重量百分比含量在10-12％，将脱硫石膏进入给料仓，经过多个预均化仓1的预均化后，将原料进行吸铁器2除杂；然后经过密集辊皮带机3，送入脱硫石膏气流干燥快速烘干系统4。

上述的烘干系统4由干燥立管41、打散装置42、旋风物料分离器43、静电除尘器44构成。脱硫石膏经过打散装置42打散，再进入干燥立管41脱去游离水，干燥后的脱硫石膏颗粒，在引风机作用下，经过旋风物料分离器4-3进行气固分离收集，产生粉尘由高浓静电除尘器44收集。

收集的脱硫石膏颗粒最终在绞刀5输送下进入提升机6，提至旋转筛，随后经调速计量绞刀进入热风型石膏沸腾炉7煅烧。

1.2、煅烧：

该部分工序对应的装置由沸腾炉7与罗茨风机组成，脱硫石膏颗粒由上直下，罗茨风机由下至上，将燃煤流化床热风炉提供的热风自下向上的吹起，罗茨风机从下至上生成上行的高速气流，形成的热气流将干燥后脱硫石膏颗粒进行煅烧，脱去结晶水，最终生成合格的建筑石膏，即β型半水石膏。

1.3、改性：

将上步的β型半水石膏经过中间仓进入球磨机8进行性能改进：增加比表面积、降低标稠，然后进入熟石膏粉库经过气力扰动装置(其具体结构见ZL200920023631.X)，冷却、陈化后获得细度、标稠、凝结时间符合大型石膏板流水线特定要求，物化性能稳定的建筑石膏，送至制板配料。

(二)：石膏板板材成型

2.1配料：

建筑石膏经建筑石膏气动均化库9、输送管道进入建筑石膏料仓10，料仓下料，进过电子计量装置11计量后，采用淀粉干加技术，经过FU链运输送机、NE提升机进入配料石膏粉仓，在此设立石膏板生产配料自动控制系统，按照以下比例进行配料：100重量份的建筑石膏加入0.6重量份的改性淀粉、0.1重量份的发泡剂、0.3重量份的减水剂、65重量份的水均匀搅拌后制成石膏料浆。

2.2成型：

上述配料过程中，发泡剂制备装置12采用ZL200920019861.9公开的装置；料浆先与上下护面纸粘合成型，在此粘合成型中加设护面纸浮沉辊张力控制工序：利用护面纸张力与浮沉辊自身重力的平衡状况，通过角度旋转编码器反馈给控制系统，再由控制系统做出相应的调整，将护面纸张力始终控制在一个稳定的范围内；

有护面纸的石膏板在石膏板板式挤压成型机作用下(具体型号采用ZL200520086472.X)、经过板式成型机28(ZL200520086472.X)、板式成型折边13(专利申请号为：201020209825.1)，实现护面纸高速运行过程下的折边，在凝固皮带14过程当中实现石膏板初凝，时间为2-3分钟。

2.3湿板控制

在进行湿板切断之前，输送皮带的高速运转极易带来跑偏，为此加设皮带自动纠偏工序，自动纠偏装置15的具体形式采用专利申请号为201020231538所描述的结构，纠偏后经输送皮带机输送至切断机16处，所述的石膏板切断采用新型模拟凸轮切断控制技术，使得切断刀啮合时的速度等于物料的线速度，减少了石膏板切断长度误差，湿板切断精度可达到±1毫米，随后湿板进入横向进板皮带输送机，在皮带输送下石膏板经过翻板、合片装置17、经过靠拢辊道18，进入双段式分配机19，该分配机改变原有的单向输送变为双向输送，解决了石膏板生产高速生产带来的干燥输送速度与生产线切断不相配套的技术问题，尤其避免了单向输送方式，湿板进入干燥机前弯折角度大，造成板变形的技术问题保证其干燥后石膏板质量。

2.4干板控制

石膏板被进一步送入带有喷风配风装置(专利申请号：201020199572.4)的干燥机20，经过三级干燥后，干燥好的石膏板经过纸面石膏板出板机21，进入皮带输送机，最终进入新型纸面石膏板锯边机23进行锯边，在纸面石膏板锯边之前，进入锯边压紧机构22(专利申请号：201020209811.X)进行压紧过程，最终在纸面石膏板封边机24作用下进行封边、进入升降平台26进行堆垛，这时的废板采用纸面石膏板自动回运系统25(专利申请号：201020199559.9)，堆垛好的石膏板经过叉车运输至包装处进行包装。

2.5热能提供：

本生产工艺整体热能采用燃煤流化床热风炉27进行集中提供，燃煤经过提升机进入煤斗，由圆盘给料机进入燃煤流化床炉，燃烧后产生的热烟气供给快速煅烧机进行石膏煅烧和石膏板的烘干，炉尾余热进行脱硫石膏高速气流烘干。整个系统采用大型石膏板生产线制粉控制闭环PID系统进行控制ZL200820017193.1。

燃煤流化床热风炉实现燃煤高效燃烧，烟尘经过高效静电除尘器，经过一级换热后，进入换热器加热外部空气，换的洁净热风高温，为大型石膏板生产线板烘干提供热能。具有高效节能，温度由原有的导热油炉的270℃提高到320℃，干燥效率提高30-45％。结构优化流程简单，操作自动化，节约能源30％以上，环保性能更优越。

2.6自动控制：

流水线采用G网通讯及新式升级CPU，以最新式QU系列CPU的PLC为主控元件，具有防潮、抗干扰能力强，现场易编程、易扩展，运行速度更快并更加稳定，免维护等特点。传输速度更快，运行更加稳定。

由此可见，本发明采用以上工艺，达到国外生产技术，实现快速成型，速度达到100m/min，单机生产规模达到年产5000万平方米以上，突破了国外生产线的工艺技术封锁。

Claims (3)

1.一种5000万平方米大型纸面石膏板生产工艺，其特征在于包括以下步骤：

(一)：建筑石膏的生成

a、以100％工业副产石膏(脱硫石膏、磷石膏)为原料，将原料进行预均化、吸铁除杂处理，经打散、输送计量后快速烘干煅烧，采用高浓气固分离静电除尘收集脱水石膏粉；

b、煅烧：前序收集的脱水石膏粉经过收集、提升输送、送入热风型石膏沸腾炉，采用罗茨风机将石膏进行流态化煅烧，直接获得建筑石膏粉；

c、将上一步生成的建筑石膏粉送入球磨机进行分级改性，改进石膏性能；

d、将上一步的石膏气动均化、冷却、陈化生成相组成相对稳定的建筑石膏；

(二)：石膏板材成型

e、配料成形：建筑石膏经定量给料式电子称连续计量，采用淀粉干加技术：将100质量份的步骤d生成的建筑石膏、0.6质量份的改性干淀粉、0.1质量份的发泡剂、0.3重量份的减水剂、65质量份的水均匀搅拌制得石膏料浆，混匀的石膏料浆经连续成型机与经自动纠偏的上、下两层起覆面作用的护面纸粘合、挤压、折边成形为连续的湿板；

f、湿板切断和输送：

将上一步形成的连续湿板经专用凝固机和输送机，湿板中的石膏料浆凝固2.5-3分钟，进入切断机，湿板定长切断后进入1#横向机完成翻板、靠拢，再经过双段式分配机分层输送到多层辊道式干燥机；

g、热风干燥和干板输送：

上一步的湿板送入石膏板干燥机后，燃煤流化床热风炉提供干燥热源，湿板经强制分层热风烘干之后进入出板机，再经2#横向机完成合片和在线连续锯切、封边，最终进入升降平台堆垛，堆垛记数好的石膏板经过叉车运输至包装处进行包装；

其中，本工艺的石膏板干燥与石膏粉煅烧热源提供是由清洁燃煤流化床热风炉提供。

2.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于：步骤e中采用护面纸浮沉辊张力控制，实现接送纸工序连续自动化操作和快速成型。

3.根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于：所述g步骤干燥采用12层热风型干燥机，三级喷风配风干燥；设有将步骤g中锯边工艺产生的废板进行回运作业的回运系统。

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