干混砂浆生产设备浅析

时间：2024-07-28

董卫良

随着国内各地砂浆“禁现”工作的不断深入，如火如荼的干混砂浆行业投资热潮也滚滚而来，许许多多从未接触建材行业、具有敏锐投资眼光的有识之士纷纷进入干混砂浆行业。但面对形形色色干混砂浆生产设备，如何选择生产工艺合理、设备性价比最优的设备，避免走入误区，是目前投资者急需了解的。本文对干混砂浆的生产工艺及各个生产系统做了简单的介绍，对目前国内干混砂浆设备存在的问题作一些讨论，给投资者提供一些参考。

干混砂浆生产线主要由砂预处理系统（砂的干燥和筛分）、原料储存系统、计量系统、搅拌系统、包装散装系统、除尘系统、控制系统组成，下面将对各个系统作进一步的介绍。

一、干燥冷却系统

湿砂干燥冷却过程中需要消耗大量的热源及动力电源，成为影响干混砂浆成本及质量的关键系统之一。国内目前存在的湿砂干燥设备形式有三种：塔式、滚筒式、振动流化床。

1、塔式：也称为立式干燥设备。湿沙通过斗提机提升到塔顶，由塔顶进入干燥塔内的旋转刮料装置，然后均匀分布在塔内最上层的篦斗内；塔内烘干区由多组不同角度组合的篦锥及篦斗组成。湿砂依靠重力自上而下分别在篦锥及篦斗上错层流动，形成空间分布均匀的料帘，与从塔底部及中部进入的热空气逆流接触换热干燥，干砂从底部排出，废烟气从塔顶排走。仅有干燥区，没有冷却区，干燥出砂温度一般在80度以上，需要另外配置冷却设备。由于塔式干燥设备是通过高度落差使物料依靠自重流动，料流在塔内的停留时间不易控制。

2、滚筒式：根据滚筒的层数分为单层和多回程滚筒。单层滚筒是最古老的干燥设备之一，被广泛用于化工、建材和冶金等领域。

干燥滚筒略带倾斜安装并能回转运动。湿砂从左端上部进入滚筒，在滚筒内不断地被筒壁上的抄板扬起后落下，形成料帘，与并流的热风接触换热。干燥过程中，湿砂借助于滚筒的缓慢转动，在重力的作用下从较高端向较低端移动，干砂及废烟气最终从右端排出。由于没有专门的冷却措施，干燥出砂温度一般在70度以上。

多回程滚筒常见的主要有双回程和三回程，其内层是干燥区，外层一般是冷却区。内层结构与单层类似，湿砂可以在筒内形成料帘与并流的热风进行热交换，外层由于空间的限制，干砂基本是呈螺旋堆积状被外筒壁上的叶片推动流出，与空气的接触面相对少了很多。由于多了外层，相对单层滚筒来说，就像多了一层保温层一样，多回程滚筒的散热损失较单层少。

3、振动流化床是在普通流化床上施加振动改进而成的。普通流化床中物料的流态化完全是靠气流来实现的；而在振动流化床中，物料的流态化和输送主要是靠振动来完成，这样就降低了物料的最小流化速度，使流态化现象提早出现，所需的风量也就大为降低，为一般普通流化床气量的20%～30%,也相应减轻了细粉夹带现象，进而降低了收尘系统的负荷。振动流化床由风箱、布风板、流化室、废气室、振动装置、鼓风系统、除尘系统组成。湿砂由流化床的一端进入，在流室内与风箱内吹出的热空气逆流接触，剧烈翻滚，呈沸腾流态状，此时每一粒湿沙都被空气包裹着，不需要太高的温度，湿沙就被干燥了，干燥速率极高；借助斜向上的振动力，流态的物料跳跃着向出口处移动。风箱及流化室可根据干燥冷却功能的需要分隔成2个，分别用于干燥和冷却。而且由于排放的冷热空气是分路走的，其中的干燥尾气可以重新返回到加热装置中加以利用。由于干燥冷却的速度很快，相比较而言，流化床的外形尺寸是最小的。流化床的热风温度可在500度以内，烟气温度75度左右，出砂温度55度左右。

干燥需要的供热设备主要有燃煤、燃油和燃气这三种，我国是产煤大国，煤的价格相对柴油和天然气来说便宜很多，所以一般我们采用的热源以燃煤为主，当然各地可根据当地的资源情况来选择。燃煤设备分为3种：链条排炉、高温煤粉炉、沸腾炉。

链条排炉是手烧炉的改进，采用了链条排自动机械喂煤，但排渣还需人操作。为防止煤渣在链条上结焦，对燃煤的品质有要求，需采用不易结焦的优质煤。其燃煤效率较低。

高温煤粉炉燃烧的是80～100目的粉状烟煤，而且要求烟煤的挥发性要高，燃点低，以便点火，对煤质的要求最高。煤粉通过鼓风机以一定的压力由火焰喷射器喷入炉体内，燃烧速度快，热力释放比较集中，炉体内烟气温度可达到1400度。由于烟煤需要经过破碎后再磨成粉状，破碎及磨粉设备的维护费用较高。

沸腾炉是将0～10mm的燃煤机械送入炉中的布风板上，高压风通过布风板使炉中的煤粒沸腾，煤粒在沸腾燃烧的过程中与空气接触面积大且相对运动速度大，即使是劣质煤也能达到很高的燃尽程度，燃烧效率高。炉体受热均匀，使用寿命长。机械喂煤，自动排渣。工人操作劳动强度低。

沸腾炉虽然一次性投资比较大，但对燃煤的要求极低，而且燃烧效率高，实际运行很经济，是最佳的燃煤炉型；煤粉炉的一次投资低，但磨煤装置的运行维护费用高，而且必须燃烧优质煤，运行成本高，适合于经常搬迁或者要求烟气温度高的煤炉。

干燥冷却系统需要关注的技术参数有：能耗（干燥一吨湿砂的煤耗）、干燥后砂的含水率（不大于0.5%）、干燥后砂的温度（不高于70度）。

二、筛分系统

由于干混砂浆中砂的粒径很小（1mm以下），砂的级配筛分显得尤为困难。国内传统筛分机存在筛分精度不高，筛网使用寿命低，筛网更换不便，筛分产量低。国内普遍采用的筛分设备有：直线筛、圆滚筛、概率筛。

直线筛：是使用最为广泛的一种形式，各层筛网平行排列，筛分产量大，筛分精度较高。

圆滚筛：特别适合于微粉的精细筛分，筛分产量小，筛分精度高。

概率筛：筛网大倾角布置，各层筛网的角度不一，大倾角布置的筛网使得筛网在过载的情况下也不至于被撕裂，具有高的过载能力。

筛分系统需要关注的技术参数有：筛分精度（应不小于70%）、筛分能力（应不小于标定的能力）、是否有筛网的自清洁系统、筛网的使用寿命。

三、原料的储存系统

干混砂浆的原料主要是砂、水泥、粉煤灰、矿粉和各种功能性添加剂。

原料砂是最大量的大宗原料，考虑到河砂的含水性，砂的堆场应该尽可能大，分时段堆放，最后时段的砂堆场要设置防雨棚。利用自然沥干的方法降低砂的含水率，减少能源的消耗；干砂筒仓的容积宜考虑能存储半个台班的消耗量。

散装粉料一般采用气力输送的方式储存到粉仓中，粉料筒仓的容积可根据当地原料供应情况确定，一般不少于半个台班的储量。

四、计量系统

干混砂浆的计量系统一般有砂秤、粉秤和添加剂秤这三种秤。各个秤的计量精度要求不一样，砂秤最低，添加剂秤最高。对不同的材料，宜采用合适的给料装置进行给料计量，在达到计量精度要求的同时，使用最经济合理的给料装置是最佳的选择。比如，干砂可采用自重溜管给料，避免了高磨损性材料对设备的损害；玻化微珠液可采用自重溜管或风送槽给料，减少玻化微珠破碎情况的发生；添加剂宜采用微量给料设备，可提高计量的精确性。计量系统需要关注的技术参数有：动态计量精度（砂秤不大于2%，粉秤和添加剂秤不大于1%），秤的计量范围（不小于标定值），秤的卸料时间（不大于30秒）。

五、搅拌系统

搅拌机是整个生产系统的心脏，选择一台高效率、高品质的搅拌机就显得尤为重要了。搅拌机的核心在于能够将多种不同的混合料（其中包含含量小于50g/t的微量添加剂）在一个批次内充分的混合为一个配方，特别是像颜料、纤维等材料需要完全打开、分散均匀，对混合技术有着很高的要求。国内目前普遍采用的搅拌机形式有二种：双轴无重力式和单轴铧犁式。

双轴无重力式混合机：搅拌区域内有死区容易造成搅拌物料的不均匀性，且搅拌的周期时间长，大致的搅拌时间在180s～600s，有的甚至更长；因主机的结构原因造成设置飞刀装置效果不理想，没办法分散大团物料及纤维，这样对适用的砂浆产品范围大大减小；物料（添加剂）的比例范围小，最大只达到1：3000；主机搅拌轴转速不高，搅拌的物料利用效率比较低，填充系数在0.3～0.6以内。

单卧轴铧犁式混合机：由于是单轴，不存在搅拌有死区的问题，并且选择了最优的叶片接触面积和角度，搅拌周期就大大得以提高，大致的搅拌时间在90s～180s，依产品配方而定；主机可以合理的设置2～4个搅拌飞刀装置，这样就可以分散大团物料及纤维，适用的砂浆产品范围广泛；主轴转速高，利用效率高，填充系数是在0.6～0.75；微量添加剂的添加比例范围大，最高只达到1：10000。

搅拌系统需要关注的技术参数有：搅拌均匀性(变异系数不大于5%),搅拌时间（90～240秒为宜，时间越短越好），卸料时间（15秒以内，越快越好），卸料残留率（不大于1%）。

六、包装散装系统

1、包装。包装机根据袋口形状分为敞口和阀口两种形式，敞口式包装机需要经过一道缝合过程，产量较阀口式低，而且需要增加一个缝纫的工序，但其密封性较阀口式的高，一般在特种砂浆上采用较多，储存期长，可长距离运输；阀口式包装机适合于大产量普通砂浆的包装，人工套袋后自动落袋封口，可减少一个缝纫的人工，虽然密封性较差，但普通砂浆一般都是短程运输，不需要长的储存期，目前在国内广泛采用。

阀口式包装机根据给料方式分为叶轮式、气压式、螺旋式三种，早期国内干混砂浆包装机基本沿用了水泥包装机的形式，采用叶轮式的较多，但使用稳定性不高，易堵死；后来受国外进口设备的影响，逐渐采用气压包装机，包装速度快，易损件少，几乎是免维护的；螺旋包装机只适合于粉末类砂浆产品的包装。

包装系统需关注的技术参数有：包装的速度（一般为4包/分钟）、包装的精度（误差不大于0.5公斤/袋）、包装产生的粉尘。

2、散装。散装设备一般在普通砂浆生产线上采用，用于散装车的灌装。散装头是一个可伸缩的料斗，一般处于收起的位置。当散装车进入灌装位后，放下散装头，将散装头伸到散装车内，就位后开始放料，料满后自动关闭放料阀，人工操纵升起，完成灌装过程，整个灌装过程有专门的收尘装置负责将扬起的粉尘吸走，并排回。

散装系统需关注的技术参数有：放料速度（不小于生产线每小时的产量）、散装头的可靠性和密封性（上下灵活，自动准确关门）、环境粉尘污染小。