木纖維增強石膏板生產線裝備的開發研究與應用

孫晉玉　吳東紅　李玉成

（山東恒盛隆建材有限公司 山東臨沂277700）

木纖維增強石膏板生產線裝備的開發研究與應用

孫晉玉吳東紅李玉成

（山東恒盛隆建材有限公司 山東臨沂277700）

本文通過十幾年來對石膏板生產裝備的研究，對比分析國內外同類先進設備的優缺點，介紹生產工藝過程中的工藝技術參數，為國內木纖維增強石膏板生產技術及產品推廣提供參考和支持。

木纖維增強石膏板關鍵生產技術微波干燥

1　研發背景

木纖維增強石膏板作為建筑材料，它的發明來自于德國，對該項技術裝備的推廣應用是在上世紀九十年代初期，我國曾在九十年代初期花巨資四億元人民幣引進兩條生產線，一條在山西的侯馬市，一條在山東的蘭陵縣，在“引進、消化、吸收、創新”的當時，國家曾聯合相關的科研院所對該生產線進行多年的開發研究，最終卻以失敗而結束。造成失敗的因素有許多，一是投資過大。從資金的投入和產出比嚴重失調，使財務成本太高，無法產生利潤；二是工藝過程使產品質量無法提高。三是工藝廢料，即鋸邊料和砂光粉不能再利用，造成資源浪費和二次污染，一個好產品因為不應有的原因而導致該產品無法存活。

筆者的專業是機電一體化技術人員，當年有幸參與到引進德國設備的企業工作多年，對該產品的特性優點比較了解，并且也了解該生產線的技術工藝原理，開發了國內第一條具有自主知識產權的標準生產線。

2　生產線的優化設計及主要創新點

2.1優化整體結構，使投資更加合理

國外一條年產能力 300萬m2的生產線投資需要 2億元人民幣，而我們研發的生產線投資僅2000多萬元，是國外投資的十分之一，可見其投入和產出比是多少。以10mm板材為例，每平方售價 30元，年產300萬 m2，滿負荷生產，產銷持平，其銷售收入為9000萬元/年，可得投入產出比為2.2：1元，而我們公司研發的生產線的投入產出比為1：4.5元，可見我們生產線的投資比例更加具有生命力。

2.2生產工藝設備的創新，更顯產品特性突出

（1）原料鋪裝工藝設備研究和改進鋪裝工藝。

鋪裝是該條生產線的關鍵技術之一，經過多年的試驗研究，將原生產線的完全風送鋪裝工藝改為雙層四帶輸送飛輪掃平加風送的鋪裝工藝，克服了工藝上的缺點，避免了鋪裝后的板胚產生厚薄不均的現象。

改進后的鋪裝工藝示意圖如下：

該工藝過程簡述如下：

由①皮帶輸送上料機將混合料送到②小料倉，然后由③物料輸出控制器控制混合料輸出的大小；在物料輸出控制器的勻速送料的同時，為下一工序設置了物料勻布器，該物料勻布器可起到兩種作用：一是控制混合料的均勻性；二是減小混合料成為球形狀態。輸送出來的混合料經上層物料輸送機⑤輸送到下層物料輸送機⑦，在此過程中為進一步將混合料的顆粒破碎及混合料形成的球狀物破碎，設置了物料顆粒粉碎機⑥，然后由⑧物料分散器均勻的將混合料鋪裝在模板上，鋪裝在模板上的同時，風管⑨吹出來的風對混合料再一次進行風送鋪裝，將粉料吹向毛板的上表層和下表層，這樣就使毛板的上下表面都變得很平整光滑。該技術經改進成雙層機械加風送鋪裝后，保證了原料在鋪裝過程中的均勻性，提高了產品的表面光潔度，同時減少了厚度偏差（極容易的控制在± 0.3mm之內），大大提高了產品的合格率。

（2）壓力成型工藝和備的研究和改進。

通過研究將原生產線壓力成型設備采用的單缸3000噸壓機改成8缸3000噸壓機，采用同步器使八缸上下一致，使板材成型的受力面積加大，提高了產品的平整度和密度，產品厚薄偏差明顯減少。

改進后的壓機工藝技術參數如下：

壓機連體尺寸：長3000×寬2800×高6800mm

液壓缸：420噸/臺×8臺行程1500mm

油壓系統：31.5兆帕

滾臺升降缸：15噸/臺×4臺行程300mm

壓機內空間 ：長2600寬1400高1200mm

改進后的壓力成型工藝示意圖如下：

（3）微波干燥新技術的創新應用。

大家知道，工業化企業的各個行業相關產品，大多都需要脫水干燥工藝處理，傳統行業的蒸汽鍋爐、導熱油鍋爐其燃燒方式基本都是以煤炭為主，它即污染了工作環境，所排出的煙塵對大氣造成污染，作為板材行業的生產工藝也需要產品的烘干工藝。面對著國家治污力度的加強，我們也大膽的提出采用綠色能源，而且技術比較成熟的工藝——微波干燥技術應用于石膏板生產工藝中，通過歷時三年多的研究，獲得相關工藝技術指標并進行工藝的指導和應用。

干燥設備主要技術參數如下：

微波發生器功率：0---200KW（可調）

微波頻率：2450MHz

排潮風機功率：6-26KW

供電電源：380V50Hz

脫水能力：25-250kg/h

測溫方式：紅外在線精確測溫

控制方式：PLC控制。

箱體長度30m，寬度1.6m

同時配置了數值設定、線點檢測、手動連接、故障報警、故障處理等相關智能化技術儀器設備。

與傳統烘干工藝性能指標的對比：

性能指標對比靜曲強度　抗折強度　密度質量　效果導熱油烘干　8.2MPa　0.76MPa　≥1350kg/m3　一般微波烘干　10.6MPa　1.04MPa　≥1300kg/m3　很好

通過一年多的使用，產品烘干效果非常理想，對含水率的控制完全可以設計控制，干燥效果均勻，工作效率提高8倍以上，生產成本比原傳統烘干降低0.8元/m2，提高了經濟效益，凈化了工作環境，達到無污染排放。

（4）工藝廢料及砂光粉的再利用研究。

從理論上，水化硬化后的石膏是不能再進行脫水利用的，能否對這些碎屑中的已經水化硬化的石膏在一定的條件下進行脫水和處理恢復其水化結晶？這是一個需要研究探索的課題。經過項目組反復研究，終于成功地找到了使碎屑中石膏恢復水化活性的技術和方法。即通過一定的生產工藝技術將木纖維增強石膏板生產中產生的碎屑制備成含有水化活性石膏的粉狀材料，然后按照一定比例摻加到原料中替代石膏粉。這些粉狀材料在生產原料中的摻加量可達30%以上，而且在不影響板材的強度的情況下還可降低板材的密度，生產成本也得了到進一步降低。

用石膏板碎屑制備含水化活性石膏的粉狀材料工藝流程如下圖：

工藝及設備技術參數：

片式破碎機：功率37kw，臺時產量4噸

囤料倉：￠1500×2000

炒鍋：￠1000×1200雙層油熱式

導熱油爐：熱值30萬千卡

在完成上述研究內容的基礎上，公司對木纖維增強石膏板標準化生產線進行全面研發，完成了木纖維增強石膏板標準化生產線的制造。2015年12月，該生產線通過了山東省機床及通用機械質量監督檢驗站的整機質量和生產線驗收（參照德國標準，即歐洲標準，生產線驗收依據行業標準CY/T1804-2008的相關要求），利用該生產線在本公司進行了木纖維增強石膏板的生產。生產的木纖維增強石膏板通過國家建筑材料測試中心的檢驗，質量全部符合Q/CTB001-2012標準。

3　結論

通過以上工藝技術參數指導生產，歷時近十年了，過程中對工藝設備也曾進行過小改小革，現在的裝備運行正常，主要表現在：

（1）設計工藝技術參數合理；

（2）設備工藝節拍達到整線連續化生產要求；

（3）微波干燥工藝技術應用于石膏板生產線，實踐證明安全、可靠，提高工作效率，降低生產成本；

（4）工藝廢料的再加工利用切實可行，且提高產品質量；

（5）整條生產線通過相關部門的整機質量和生產線檢測驗收，生產過程產品質量穩定，市場前景非常廣闊，特別是歐洲發達國家對該產品非常認可，需求量較大。具有很好的推廣應用價值。

［1］李萍，植物纖維增強石膏人造板的生產技術。［J］中國建材科技1996、003期

［2］沈榮熹，評發達國家用FGD石膏與廢石膏制石膏板的歷程與經驗 ［C］第六屆全國石膏板材交流大會暨展覽會論文集2011：6-14

［3］劉志軍、張壁光，微波干燥在木材干燥中的應用［J］世界林業研究2005，18（3）54-58）

［4］張漢林、劉韓星等，微波在無極化合物合成中的應用［J］材料導報1996：44-46

［5］康燕、靳玉春，石膏干燥工藝研究 ［J］鑄造設備與工藝2009，5：29-31

The research and application of Wood Fibers Gypsum Board production line

Su Jinyu，Wu Donghong，Li Yucheng
（Shandong Hengshenglong Building Materials co.，LTD.LinYi，ShanDong 277700）

Paper summarizes the studies of gypsum board production equipment for more than a decade，comparatives and analyses the advantages and disadvantages of advanced equipment at home and abroad.It also introduces the parameters of wood fibers gypsum board production process，which can provide the reference and support for production-technology and product promotion.

Wood Fibers Gypsum Board，Key production technology，Microwave drying