WO2016206426A1 - 一种多用途建材生产工艺与装置 - Google Patents

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    • B28C5/18—Mixing in containers to which motion is imparted to effect the mixing

Definitions

  • EP 1390317 A1 discloses a cement admixture comprising two polymers, namely polymer (A) and polymer (B) as main components, the ratio of polymer (A) to polymer (B) is 1 /99-99/1% by mass, wherein the polymer (A) is a polymer comprising the constituent unit (I) as a main constituent unit and the constituent unit (II), the constituent unit (I) derived from an unsaturated (multiple) An alkylene glycol ether monomer (a), wherein the constituent unit (II) is derived from an unsaturated monocarboxylic acid monomer (b), wherein the proportion of the constituent units (I) and (II) to each of the constituent units is not It is less than 1% by mass, but the proportion of the constituent unit (I) to all the constituent units is not more than 50% by mol, and the polymer (B) is a polymer containing an oxyalkylene group or a polyoxyalkylene group and a carboxyl group.

Abstract

一种多用途建材生产工艺及装置，在一个工厂中同时生产以下产品中的两种以上：水泥混凝土，稳定土，沥青混凝土，砂浆和建材制品。该建材生产工艺综合生产成本低，生产效率高。

Description

一种多用途建材生产工艺与装置 技术领域
本发明涉及一种多用途建材生产工艺与装置，特别涉及一种利用先进控制系统进行多种建材产品综合生产的多用途建材生产工艺，更特别涉及利用多用途无轴均化器的多用途建材生产工艺。
技术背景
我国城镇化的不断深入对水泥、混凝土、稳定土、砂浆等建材的需求大幅提升。目前随着新型城镇化建设的深入，未来城市经济圈的投资发展有望加速，东部京津冀、长三角、珠三角这些相对成熟的经济圈会得到进一步提升，而中西部地区会加速形成新的增长动力，上述建材的需求量将进一步增加。统计数据显示，我国城镇化率每提升一个百分点，将会有1000万人口转移到城市。按照每人住房面积30平方米计算，每年需新增3亿平方米的住宅，若按照每平方米住房建设需要0.2吨水泥计算，城镇化率每提升一个百分点将拉动水泥需求0.6亿吨。除此之外，每年发改委还审批了若干城际铁路、公路、机场和港口等基建项目。随着项目资金到位，这些项目将陆续开工，将成为刺激例如水泥等建材需求的另一个重要因素。另外，从建设周期和流程来看，地铁项目的建设一般需要4-5年，因此包括商品混凝土、水泥等原材料供应可能会呈爆发式增加。
在目前的建材生产领域中，通常建材生产工艺、设备或生产工厂的处理能力单一，例如水泥混凝土生产工厂通常只能够生产水泥混凝土，而不能够生产其它建材，为了生产其它建材，需要另行投产新的生产工艺和生产设施。
CN102837361A公开了一种新的混凝土生产工艺，其特征在于包括以下 步骤：一次配料干混拌浆步骤：按照不同强度等级混凝土的配合比要求，将粉料分别计量后同时卸入粉料混料装置进行干混预均化，混合均匀后卸入搅拌机，按比例计重加入砂子、部分水，搅拌成浆；二次配料后置外加剂步骤：将经过预均化的粗骨料、另一部分水和外加剂按比例计重加入搅拌机，与经一次配料干混拌浆制成的砂浆二次配料混合；搅拌步骤：将二次配料后物料在搅拌机中按预定的时间充分拌合混匀；卸料步骤：将拌合均匀的混凝土浆体经搅拌机卸料口卸料装入混凝土罐车。
CN102601870A公开了一种无尘化混凝土生产装置，含有供水系统、浆料搅拌机、混凝土搅拌机、重量传感器、搅拌机支架等部件。浆料搅拌机上含有搅拌机构、滤尘装置、排气口、粉料输入口、进水口、卸料口。滤尘装置覆盖在浆料搅拌机的排气口上，滤尘装置内置吸尘材料；重量传感器连接有重量显示装置；浆料搅拌机通过重量传感器悬挂在搅拌机支架上。混凝土搅拌机安置在浆料搅拌机下方或者远端；浆料搅拌完成后，从卸料口输送到混凝土搅拌机，继续搅拌成混凝土。
CN100999107A公开了一种混凝土生产控制系统,特别是对混凝土生产工艺过程进行控制的混凝土生产控制方法及混凝土生产控制装置。本发明在接收任务单物料配比信息后,根据所述配比信息称取所需物料,在将称取的当前批次所需的物料传送到所述搅拌仓中后,接收下一批次任务单的物料配比信息,进行下一批次物料的称取,与此同时,对搅拌仓中的物料进行搅拌,在搅拌结束后将生产的混凝土倒出后,下一批次物料已经称取完毕,即可立即接收下一批次物料,进行下一批次物料的搅拌生产,使搅拌过程和下一批次配料过程能够同时进行。
CN2535210Y公开了一种混凝土搅拌机，其特征在于主架上设置搅拌系统、传动系统和调整系统，其中搅拌系统包括可在相互垂直的两轴线内同时传动的容器、搅拌器。
CN103481378A公开了一种混凝土搅拌站，其特征在于包括配料机、提 升机、搅拌站主楼、粉仓和粉尘收集系统；所述粉尘收集系统包括粉仓连接管、主管道、集尘机和集尘仓；所述粉仓连接管的下端连接于所述粉仓的顶端；所述粉仓连接管的顶端连接于所述主管道上；所述粉仓连接管与主管道的连接处设置用于控制粉仓连接管通、断的分阀门；所述主管道上设置用于控制主管道通、断的主阀门；所述主管道一端封闭，另一端与所述集尘机连接；所述集尘仓设置于所述集尘机的下部；所述集尘仓下部设置第一连接管的上端；所述第一连接管的下端连接粉料计量称；所述粉料计量称通过第二连接管与搅拌主机连接；所述搅拌主机下部设置集料斗；所述粉仓顶部设置安全阀。
US8070349A1公开了一种用于把混凝土从一个地点运送到另一个地点的混凝土搅拌车，包括：底盘，包括：车架，连接到所述车架的车轮，连接到所述车架的第一动力源，和连接所述第一动力源和车轮的第一传动系统；第二传动系统，连接到第二动力源；和搅拌鼓，连接到所述车架并连接到所述第二传动系统，所述鼓包括：壁，包括第一区域和第二区域，所述第一区域和所述第二区域中的每一个具有内表面和外表面；第一结构，与所述第一区域连接且从邻近在第一区域和第二区域之间的接缝的第一侧的所述第一区域的所述内表面延伸。
EP1390317A1公开了一种水泥掺合料，它包括两种聚合物，即作为主要组分的聚合物(A)和聚合物(B)，聚合物(A)与聚合物(B)之比为1/99-99/1质量％，其中聚合物(A)是包含作为主要组成单元的组成单元(I)和组成单元(II)的聚合物，所述组成单元(I)来自不饱和(多)亚烷基二醇醚单体(a)，所述组成单元(II)来自不饱和一元羧酸单体(b)，其中组成单元(I)和(II)相对所有组成单元各占的比例不少于1质量％，但是组成单元(I)相对所有组成单元所占的比例不超过50摩尔％，聚合物(B)是含氧化烯基团或聚氧化烯基团和羧基的聚合物。
“混凝土搅拌设备水的计量方式”，钱明，《建筑机械化》2003年06期， 分析了在砼生产过程中，配料计量精度与搅拌匀质性是决定砼质量的重要因素，配料时采用的计量方式又决定了计量的精度，并分析了水计量的准确性对砼强度的直接影响。
然而，如上文所述，在上述现有技术中，建材生产工艺、设备或生产工厂生产能力单一，为了生产其它建材，需要另行投产新的生产工艺和生产设施，造成成本过高，综合效益过低。本领域亟需一种能够进行多种建材生产的多用途建材生产工艺与设备。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述问题，本发明人经过深入研究和大量实验，提出了如下技术方案：
在本发明的一方面，提供了一种多用途建材生产工艺，该工艺包括在一个工厂中同时生产以下产品中的两种以上：水泥混凝土；稳定土；沥青混凝土；砂浆；和建材制品。
在一个优选实施方式中，该工艺包括在一个工厂中同时生产以下产品：水泥混凝土；稳定土；沥青混凝土；砂浆；和建材制品。
该工艺可以包括：
(1)用于水泥的储存、输送、计量的系统，
(2)用于掺合料的储存、输送、计量的系统，
(3)用于砂、石的储存、输送、计量的系统，
(4)用于外加剂的储存、输送、计量的系统，
(5)拌合器共用系统，其可以用作水泥混凝土、稳定土、沥青混凝土、或砂浆的拌合器，
(6)用于水的输送和计量的系统，
(7)用于粒状土的输送和计量的系统，
(8)用于沥青的输送和计量的系统，和
(9)生物质气化系统，
其中根据生产水泥混凝土、稳定土、沥青混凝土、或砂浆的需要，将原料按配比输送至所述拌合器共用系统，在该搅拌器共用系统中进行拌合，获得所需的水泥混凝土、稳定土、沥青混凝土、或砂浆，当掺合料、粒状土由建筑垃圾回收制得时，建筑垃圾回收产生的可燃生物质在所述生物质气化系统中进行气化。如果所述工艺中还包括建材成型装置，例如在下游包括混凝土成型装置，则可以直接生产出建材制品。
所述水泥混凝土、稳定土、沥青混凝土、或砂浆、或任选建材产品的生产原料配比在本领域是已知的，或者是依其规格要求可以确定的，例如对于不同类型的水泥混凝土稳定土、沥青混凝土、或砂浆等建材，其规格要求、生产工艺和原料配比通常是已知的。
优选地，在本发明中，根据各种建材的生产要求和控制特点，为了保证计量的准确性，使用了高效的控制系统，在该控制系统中，建立以工业计算机为监控上位机，以基于西门子S7-200PLC可编程序控制器的配料控制器为下位机这样的控制核心系统，采用嵌入式微处理器作为配料控制器的辅助芯片，以模块化的设计方式(可以采用本领域的常规模块化设计)，并设计相应的称重采集和传送速度控制外围电路，上述系统(1)至(9)均连接至该控制系统，通过所述上位机、下位机的配合设置并且使用辅助芯片这样的创新设计，可以大大提高了混凝土生产的配料精度。在所述控制系统中，上位机作为监控计算机，主要负责向下位机传送配料方案并接收生产现场的实时数据，实现对所述混凝土等建材产品的原料的搅拌生产流程的设备状态实时监控。同时，利用WebServer架构，经服务器软件授权的用户还可以通过IE浏览器进行异地远程控制。本发明的建材(例如混凝土)产生生产控制系统与传统的控制系统相比，不仅操作方便、稳定可靠，而且控制技术先进、调试方便，进一步提高了例如预拌混凝土的质量，能够满足道路、桥梁、城市建设等各种不同工程项目对建材产品如混 凝土的要求。
优选地，所述掺合料包括或者为石粉，还可以包括或者为粉煤灰、粒化高炉矿渣、火山灰类物质、沸石粉、硅灰、过火煤矿石等。最优选地，所述粉煤灰为经过固化处理的粉煤灰，该经过处理固化的粉煤灰通过如下方法制得：向粉煤灰加入基于粉煤灰重量计1.1-1.8％Ca(OH)2、0.5-1.0％CaCl2和0.5-1.0％CaSO4，搅拌均匀后加入基于粉煤灰重量计6.0-9.0％的水，再次搅拌均匀，然后在室温环境下放置1-5天。由于粉煤灰自身遇水不能固化，但掺入所述固化剂后的含粉煤灰的混合料能够更易于固化，可增加地基的荷载，致使实际工后沉降拌和振捣后能快速固化，并且还具有很好的抗压性、抗剪性、耐水性。
所述砂、石为生产水泥混凝土、沥青混凝土、砂浆等所需的常见砂石材料。
优选地，所述外加剂包括将建筑垃圾中的红砖、青砖、瓦和/或碎玻璃破碎、研磨获得的产品。该产品为微细粉末形式，其比表面积为750-2200m2/kg，优选1000-2200m2/kg，更优选1500-2100m2/kg，最优选1800-2000m2/kg。
优选地，所述外加剂包括复合生物激发剂。所述复合生物固化剂可以为TerraZyme酶、β-葡糖苷酶和磷酸酶以(10～15):(3～5):(1～1.5)、优选12:3:1重量比的混合物。通过该3种酶的组合，可以使其发现相互促进作用。当使用所述复合生物固化剂的道路铺筑材料用作基层材料时，能够显著无侧限抗压强度、抗弯拉性能、抗压及抗弯拉模量，尤其能够使无侧限抗压强度相对于所述不添加所述复合生物固化剂或者使用单一生物激发剂(例如TerraZyme酶)的道路铺筑材料，能够提高至少约17％。本发明的复合生物固化剂还可以增加了铺筑材料的稳定性，延长了道路的寿命，并且能够对长期存在基层中，能够长期保持固化效果。
在本发明的另一方面中，还提供了一种可用上述工艺中的拌合器共用 系统的多用途无轴均化器，该多用途无轴均化器包括底座，均化器本体，进料口，鳞板，电机，传送机架，横杆，回转支座，出料口，飞盘，其特征在于，所述进料口设置于所述均化器本体顶端，所述均化器本体内设有一个中空的均化腔，所述均化腔设置于传送机架上；均化器本体的下端设有矩形开口供传送带穿设，传送带的一端与传送机架上的均化腔相连，另一端连接电机，在均化器本体的下端设有出料口，所述电机设置于回转支座上；进料口的下端与均化腔相连通，所述鳞板安置于出料口与均化腔之间；所述横杆穿设所述均化腔，在均化腔的外侧固定安装有飞盘；所述回转支架及均化器本体均固定于所述底座上。
本发明人经过研究，出乎意料地发现，在使用过程中，在所述均化器均化腔的内表面和传送框架表面遭受非常严重的冲蚀，特别是在生产多种建材的过程中，还遭受各种不同物料和外加剂的侵蚀，设备报废非常快。针对这种情况，本发明人经过大量研究，在所述均化器均化腔的内表面和/或传送框架表面施加耐磨、抗冲蚀层。该耐磨、抗冲蚀层可以焊接在均化器均化腔的内表面的至少一部分和传送框架表面的至少一部分。优选使均化器均化腔的全部内表面和传送框架全部表面包覆由所述耐磨、抗冲蚀层。所述耐磨、抗冲蚀层由如下合金组成，该合金包含：
所述合金包含:
67.0-86.0wt.％的铁；
0.05-0.3wt.％的锰；
3.5-6.0wt.％的铌；
6.0-23.0wt.％的铬；
2.5-4.5wt.％的硼；
0.5-1.5wt.％的钒；
0.1-0.5wt.％的镍；
0.5-2wt.％的碳；和
0.2-0.5wt.％的硅，
和不可避免的杂质元素(优选小于2.0wt.％的杂质元素)。
其中最优选地，所述抗冲蚀、耐磨合金优选表现出根据GB/T230-91测得的45HRC-70HRC(洛氏硬度单位)的硬度和根据GB/T 12444-2006测得的在5000次循环后0.02克-1.00g质量损失的磨损率(试块大小按照规定标准进行制备，在该标准中例如为100g)。
所述施加耐磨、抗冲蚀层的方法包括焊接、卡接或其它施加方式，优选焊接。可以将薄合金片材或板材形式的耐磨、抗冲蚀合金焊接到均化器均化腔的内表面和传送框架表面。当然，可以在均化器均化腔的内表面的至少一部分上和传送框架表面的至少一部分上焊接所述耐磨、抗冲蚀层，只要能够起到有效的耐磨、抗冲蚀效果即可。在焊接过程中，还优选包括在275℃或更高的温度下将在均化器均化腔和传送框架预加热2-100小时。在焊接后，优选冷却所述环形加硬合金。
所述冷却速率为60-80℃/min使得所述环形加硬合金产生大小为0.05μm-50μm的α铁素体和γ铁素体，α铁素体和γ铁素体的比例为1:3-1:10。
可以将所沉积的合金以足以提供尺寸为0.5μm-3μm(包括其中的所有值和增量)的硼化物(M2B，其中M是合金成分中的过渡金属)相的冷却速率来冷却。在一些实施方案中，金属硼化物相的晶体结构可以为四方相。此外，硼碳化物相可以是立方相并且含有铁、铬和/或钼过渡金属以及存在的硼和碳二者。
优选地，所述的传送机架为传送皮带架。
优选地，所述的均化器还设有风机，所述风机通过管道连接所述均化腔的进风口。
由于采用了无轴化的设计，电机带动传送带对均化腔传动，对各种建材的适应性强，用途广，可以实现对混凝土、沥青、砂浆等各种建筑原材料的均化；同时，在生产过程中不溢料，并且结构简单，使用方便，制造 成本较低，便于安装使用。
附图说明
附图1为根据本发明的多用途无轴均化器的结构示意图；
图中，1为均化器本体；2为均化腔；3为进料口；4为电机；5为传送带；6为传送框架；7为横杆；8为出料口；9为飞盘。
具体实施方式：
实施例1
一种多用途建材生产工艺，该工艺包括在一个工厂中同时生产水泥混凝土；稳定土；沥青混凝土；砂浆；和建材制品，该工艺包括：(1)用于水泥的储存、输送、计量的系统，(2)用于掺合料的储存、输送、计量的系统，(3)用于砂、石的储存、输送、计量的系统，(4)用于外加剂的储存、输送、计量的系统，(5)拌合器共用系统，其可以用作水泥混凝土、稳定土、沥青混凝土、或砂浆的拌合器，(6)用于水的输送和计量的系统，(7)用于粒状土的输送和计量的系统，(8)用于沥青的输送和计量的系统，和(9)生物质气化系统，其中根据生产水泥混凝土、稳定土、沥青混凝土、或砂浆的需要，将原料按配比输送至所述拌合器共用系统，在该搅拌器共用系统中进行拌合，获得所需的水泥混凝土、稳定土、沥青混凝土、或砂浆，当掺合料、粒状土由建筑垃圾回收制得时，建筑垃圾回收产生的可燃生物质在所述生物质气化系统中进行气化。在控制系统中，以NORCO华北工控工业计算机为监控上位机，以基于西门子S7-200PLC可编程序控制器的配料控制器为下位机这样的控制核心系统，采用Cirrus Logic的EP93XX(ARM920T核)系列嵌入式微处理器作为配料控制器的辅助芯片，以常规模块化的设计方式，前述系统(1)至(9)均连接至控制系统，并设计相应的称重采集和传送速度控制外围电路，这样 的外围电路也连接至控制系统。
所述拌合器共用系统为多用途无轴均化器，该多用途无轴均化器包括底座，均化器本体，进料口，鳞板，电机，传送机架，横杆，回转支座，出料口，飞盘，其特征在于，所述进料口设置于所述均化器本体顶端，所述均化器本体内设有一个中空的均化腔，所述均化腔设置于传送机架上；均化器本体的下端设有矩形开口供传送带穿设，传送带的一端与传送机架上的均化腔相连，另一端连接电机，在均化器本体的下端设有出料口，所述电机设置于回转支座上；进料口的下端与均化腔相连通，所述鳞板安置于出料口与均化腔之间；所述横杆穿设所述均化腔，在均化腔的外侧固定安装有飞盘；所述回转支架及均化器本体均固定于所述底座上。在均化器均化腔的内表面和传送框架表面焊接耐磨、抗冲蚀层。所述耐磨、抗冲蚀层由如下合金组成，该合金包含：75.0wt.％的铁；0.2wt.％的锰；5.0wt.％的铌；13.8wt.％的铬；3.0wt.％的硼；1.0wt.％的钒；0.5wt.％的镍；1.0wt.％的碳；和0.3wt.％的硅，和0.2wt.％不可避免的杂质元素。
对比例1
对比例1与实施例1的区别仅在于没有使用多功能控制系统，而是仅仅只生产单一产品即水泥混凝土。
实施例1与对比例1相比，能够生产更多品种的产品，并且如果要将对比例1中的工艺系统用于生产其它产品，则需要进行较为复杂的工艺改造。通过总体核算发现，实施例1的多用途工艺，相对于分别生产各种产品的工艺的总体，可以节约土地达50％以上，节约投资40％以上，节能30％以上，同时生产效率提高60％以上。
对比例2
对比例2与实施例1的区别仅在于均化腔的内表面和传送框架表面没有 施加耐磨、抗冲蚀层，均化腔的内表面和传送框架表面均为常规的16Mn钢。
通过实施例1和对比例2的比较发现，本发明实施例1的均化器寿命是对比例2的均化器寿命的12倍。均化器是所述工艺的核心设备之一，因此均化器寿命的极大提高可以非常有效地降低工艺成本、提高工艺效率。
由上述结果的对比清楚地可以看出，本发明的生产工艺效率更高、用途更广、综合生产成本更低，这样的效果是本领域技术人员所预料不到的。
本书面描述使用实例来公开本发明，包括最佳模式，且还使本领域技术人员能够制造和使用本发明。本发明的可授予专利的范围由权利要求书限定，且可以包括本领域技术人员想到的其它实例。如果这种其它实例具有不异于权利要求书的字面语言的结构元素，或者如果这种其它实例包括与权利要求书的字面语言无实质性差异的等效结构元素，则这种其它实例旨在处于权利要求书的范围之内。在不会造成不一致的程度下，通过参考将本文中参考的所有引用之处并入本文中。

Claims (10)

  1. 一种多用途建材生产工艺，该工艺包括在一个工厂中同时生产以下产品中的两种以上：水泥混凝土；稳定土；沥青混凝土；砂浆和建材制品。
  2. 根据权利要求1的多用途建材生产工艺，该工艺包括在一个工厂中同时生产以下产品：水泥混凝土；稳定土；沥青混凝土；砂浆和建材制品。
  3. 根据权利要求1或2的多用途建材生产工艺，该工艺包括：
    (1)用于水泥的储存、输送、计量的系统，
    (2)用于掺合料的储存、输送、计量的系统，
    (3)用于砂、石的储存、输送、计量的系统，
    (4)用于外加剂的储存、输送、计量的系统，
    (5)拌合器共用系统，其可以用作水泥混凝土、稳定土、沥青混凝土、或砂浆的拌合器，
    (6)用于水的输送和计量的系统，
    (7)用于粒状土的输送和计量的系统，
    (8)用于沥青的输送和计量的系统，和
    (9)生物质气化系统，
    其中根据生产水泥混凝土、稳定土、沥青混凝土、或砂浆的需要，将原料按配比输送至所述拌合器共用系统，在该搅拌器共用系统中进行拌合，获得所需的水泥混凝土、稳定土、沥青混凝土、或砂浆，当掺合料、粒状土由建筑垃圾回收制得时，建筑垃圾回收产生的可燃生物质在所述生物质气化系统中进行气化。
  4. 根据权利要求3的多用途建材生产工艺，其中所述掺合料包括石粉。
  5. 根据权利要求1-4中任一项的多用途建材生产工艺，其中所述外加剂包括将建筑垃圾中的红砖、青砖、瓦和/或碎玻璃破碎、研磨获得的产品。
  6. 根据权利要求5的多用途建材生产工艺，其中将建筑垃圾中的红砖、青砖、瓦和/或碎玻璃破碎、研磨获得的产品为微细粉末形式，其比表面积为750-2200m2/kg，优选1000-2200m2/kg，更优选1500-2100m2/kg，最优选1800-2000m2/kg。
  7. 根据权利要求1-4中任一项的多用途建材生产工艺，其中所述外加剂包括复合生物激发剂。
  8. 一种可用作权利要求3中的拌合器共用系统的多用途无轴均化器，该多用途无轴均化器包括底座，均化器本体，进料口，鳞板，电机，传送机架，横杆，回转支座，出料口，飞盘，其特征在于，所述进料口设置于所述均化器本体顶端，所述均化器本体内设有一个中空的均化腔，所述均化腔设置于传送机架上；均化器本体的下端设有矩形开口供传送带穿设，传送带的一端与传送机架上的均化腔相连，另一端连接电机，在均化器本体的下端设有出料口，所述电机设置于回转支座上；进料口的下端与均化腔相连通，所述鳞板安置于出料口与均化腔之间；所述横杆穿设所述均化腔，在均化腔的外侧固定安装有飞盘；所述回转支架及均化器本体均固定于所述底座上。
  9. 根据权利要求8的均化器，其特征在于，所述的传送机架为传送皮带架。
  10. 根据权利要求8或9的均化器，其特征在于，所述的均化器还设有风机，所述风机通过管道连接所述均化腔的进风口。
PCT/CN2016/077531 2015-06-22 2016-03-28 一种多用途建材生产工艺与装置 WO2016206426A1 (zh)

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