利用化學(xué)石膏生產(chǎn)石膏制品的途徑
1、建筑石膏
化學(xué)石膏是工業(yè)副產(chǎn)石膏的總稱,包括脫硫石膏、磷石膏、檸檬石膏、鈦石膏、鹽石膏等。目前,利用化學(xué)石膏生產(chǎn)建筑石膏的工藝和設(shè)備日趨成熟,主要加工工藝按照二水石膏脫水時間,一般分為快速煅燒工藝和慢速煅燒工藝。
快速煅燒工藝,典型是氣流煅燒,如德國沙司基打(Salzgitter)氣流煅燒即熱氣體與粉料直接接觸,二水石膏迅速脫水而成半水石膏,脫水時間一般3~10秒。北京國華熱電公司從德國沙士基打公司配套引進(jìn)了一套6t/hr煅燒脫硫石膏的設(shè)備,該套設(shè)備由帶兩個高速旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子的煅燒爐、旋風(fēng)分離器和強制式陳化機等主要設(shè)備組成。國內(nèi)的錘式烘干(煅燒)系統(tǒng)、閃蒸烘干(煅燒)系統(tǒng),也是同樣工作原理。這種工藝采用高速旋轉(zhuǎn)的錘子或葉片,將物料拋起并擊散,同時與氣流相匯,完成干燥、煅燒的過程。主要特點:熱利用合理,設(shè)備簡潔,負(fù)壓操作,一次性投資高;主要缺點:原材料均化、熱工系統(tǒng)控制、產(chǎn)品陳化非常嚴(yán)格,一旦控制不好,質(zhì)量波動很大,很容易造成后續(xù)深加工產(chǎn)品的質(zhì)量事故。
慢速煅燒工藝,典型流化煅燒(俗稱沸騰煅燒),如澳大利亞RBS速成建筑系統(tǒng)有限公司的 “RFC流化床式焙燒爐”, 物料在爐內(nèi)停留40~50分鐘甚至1小時,煅燒產(chǎn)品的相組成大部分為半水石膏,只有極少量的無水石膏Ⅲ和二水石膏,沒有無水石膏Ⅱ。國內(nèi)的沸騰爐不論是用蒸汽、導(dǎo)熱油還是天然氣做加熱介質(zhì) ,其工作原理都是利用二水石膏脫水蒸汽作為流化主動力,煅燒時間一般30~45分鐘,質(zhì)量比較穩(wěn)定。主要特點:主體設(shè)備低溫煅燒,無攪拌傳動系統(tǒng),維修量低,設(shè)備壽命長;脫水時間長,對于原料的波動有較高的適應(yīng)性;控制簡、單調(diào)節(jié)容易;主要缺點:生產(chǎn)快凝石膏困難。
2、石膏制品的主要分類及經(jīng)濟規(guī)模
2.1紙面石膏板:
紙面石膏板主要由建筑石膏參加少量的外加劑(改性淀粉、促凝劑、減水劑等)和空氣泡沫,與水?dāng)嚢韬鬂仓缴舷聝蓪訉S米o(hù)面紙上,經(jīng)成型、凝固、切斷、干燥制成的輕質(zhì)板材。它具有質(zhì)輕、防火、隔音、調(diào)節(jié)空氣濕度、干作業(yè)等諸多優(yōu)良特點,已經(jīng)被市場廣泛接受。目前,我們國內(nèi)可統(tǒng)計的的生產(chǎn)量已經(jīng)超過10億㎡/年,1000萬㎡/年以下的生產(chǎn)線陸續(xù)淘汰,新建的生產(chǎn)線多在2000~3000萬㎡/年,5000萬㎡/年的生產(chǎn)線一條運行,一條在建。
以9.5mm厚度的紙面石膏板為基準(zhǔn)板計算,耗用建筑石膏6Kg/㎡,耗用化學(xué)石膏(10%左右吸附水計)約8 Kg/㎡,一條2000萬㎡/年的紙面石膏板生產(chǎn)線約需要化學(xué)石膏15~20萬噸/年。
2.2石膏砌塊和條板:
石膏砌塊和條板主要由建筑石膏和水?dāng)嚢韬鬂沧⒊尚,通過自然晾曬或烘干制成的建筑板材。由于石膏砌塊比條板更容易運輸和施工,規(guī);a(chǎn)線,多以石膏砌塊為主。目前國內(nèi)石膏砌塊自動化生產(chǎn)線見下表:
石膏砌塊自動化生產(chǎn)線統(tǒng)計表
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石膏砌塊生產(chǎn)線,單機規(guī)模10~40萬㎡/年,可以多機組布置。一般規(guī)格666×500×80(100、120、150)mm,三塊一個平方;有空心、實心兩種。
以80mm實心石膏砌塊為基準(zhǔn),耗用建筑石膏60Kg/㎡,耗用化學(xué)石膏(10%左右吸附水計)約80 Kg/㎡,一條50萬㎡/年的石膏砌塊生產(chǎn)線約需要化學(xué)石膏4萬噸/年左右。
2.3石膏粉體建材:
石膏粉體建材是建筑石膏、高強石膏、粉刷石膏、粘接石膏、地板石膏、特種(功能)石膏等粉體類總稱。其中建筑石膏、高強石膏是配制其它產(chǎn)品的母料。目前,可耐福是世界最大的干粉料制造商,年產(chǎn)400萬噸粉刷石膏、地板石膏和干粉砂漿。大約有三分之一的原材料是工業(yè)副產(chǎn)石膏。我國石膏粉體建材起步晚,發(fā)展慢,現(xiàn)在除了太原金龍風(fēng)、山東金信、天津住總5萬噸左右的生產(chǎn)線外,大多都是作坊式生產(chǎn),產(chǎn)量低、質(zhì)量波動大,品質(zhì)單一。對于地板石膏,國內(nèi)還是空白。
2.4無紙石膏板:
無紙石膏板相對于紙面石膏板而言,主要用玻纖氈或玻纖方格布代替價格高的專用護(hù)面紙,但比紙面石膏板具有優(yōu)異的防火性能、更高的抗折強度,是代替防火石膏板的最佳板材。特別是添加水硬性膠凝材料,可以明顯提高軟化系數(shù),部分替代防水石膏板。產(chǎn)量在400—800萬㎡/年的無紙石膏板生產(chǎn)線約需要化學(xué)石膏3.5—6.5萬噸/年。
3、經(jīng)濟規(guī)模與投資估算
根據(jù)國際的發(fā)展結(jié)合國內(nèi)現(xiàn)狀,不同石膏制品在目前階段的適宜規(guī)模及投資收益分析:
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3、利用化學(xué)石膏生成制品的建議:
3.1、年產(chǎn)量30萬噸以上化學(xué)石膏的大型企業(yè)集團(電力集團、磷化工集團),特別是能利用系統(tǒng)內(nèi)低能級熱源的條件的,建設(shè)紙面石膏板生產(chǎn)線還是首選。
紙面石膏板在國內(nèi)已經(jīng)進(jìn)入高速成長期的末端,市場份額逐步被幾大集團控制,如世界大型石膏板生產(chǎn)商:拉法基、可耐福、圣班戈分別在中國建設(shè)2-4條2000-3000萬生產(chǎn)線;國內(nèi)的北新集團和泰和集團強強聯(lián)合,基本上控制了市場份額的60%,總體的戰(zhàn)略布局基本完成。在市場的成熟期階段,新建企業(yè)進(jìn)入的成本和風(fēng)險越來越大。但對于細(xì)分的市場,仍然有很多機會。
3.2、年產(chǎn)量10萬噸以下化學(xué)石膏的企業(yè)建設(shè)石膏砌塊生產(chǎn)線更加合適。
石膏砌塊在國內(nèi)處于成長期的初始階段,具有廣闊的發(fā)展前景。政策方面,石膏砌塊是國家重點推廣的節(jié)能墻體材料,利用化學(xué)石膏免征企業(yè)所得稅;市場方面,在墻體材料(紙面石膏板、加氣混凝塊、空心粘土磚等)中,具有更高的性價比;應(yīng)用方面,石膏砌塊的施工,更加符合中國的砌筑習(xí)慣;生產(chǎn)管理方面,工藝簡潔、自動化程度高、設(shè)備維修簡單,運轉(zhuǎn)率高,對人的依賴性很;
3.2、年產(chǎn)量10-30萬噸化學(xué)石膏之間的企業(yè)建設(shè)無紙石膏板生產(chǎn)線、石膏砌塊生產(chǎn)線、石膏干粉砂漿生產(chǎn)線具有更佳的綜合效益。
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