1、建筑石膏
化学石膏是工业副产石膏的总称,包括脱硫石膏、磷石膏、柠檬石膏、钛石膏、盐石膏等。目前,利用化学石膏生产建筑石膏的工艺和设备日趋成熟,主要加工工艺按照二水石膏脱水时间,一般分为快速煅烧工艺和慢速煅烧工艺。
快速煅烧工艺,典型是气流煅烧,如德国沙司基打(salzgitter)气流煅烧即热气体与粉料直接接触,二水石膏迅速脱水而成半水石膏,脱水时间一般3~10秒。北京国华热电公司从德国沙士基打公司配套引进了一套6t/hr煅烧脱硫石膏的设备,该套设备由带两个高速旋转转子的煅烧炉、旋风分离器和强制式陈化机等主要设备组成。国内的锤式烘干(煅烧)系统、闪蒸烘干(煅烧)系统,也是同样工作原理。这种工艺采用高速旋转的锤子或叶片,将物料抛起并击散,同时与气流相汇,完成干燥、煅烧的过程。主要特点:热利用合理,设备简洁,负压操作,一次性投资高;主要缺点:原材料均化、热工系统控制、产品陈化非常严格,一旦控制不好,质量波动很大,很容易造成后续深加工产品的质量事故。
慢速煅烧工艺,典型流化煅烧(俗称沸腾煅烧),如澳大利亚rbs速成建筑系统有限公司的 “rfc流化床式焙烧炉”, 物料在炉内停留40~50分钟甚至1小时,煅烧产品的相组成大部分为半水石膏,只有极少量的无水石膏ⅲ和二水石膏,没有无水石膏ⅱ。国内的沸腾炉不论是用蒸汽、导热油还是天然气做加热介质 ,其工作原理都是利用二水石膏脱水蒸汽作为流化主动力,煅烧时间一般30~45分钟,质量比较稳定。主要特点:主体设备低温煅烧,无搅拌传动系统,维修量低,设备寿命长;脱水时间长,对于原料的波动有较高的适应性;控制简、单调节容易;主要缺点:生产快凝石膏困难。
2、石膏制品的主要分类及经济规模
2.1纸面石膏板:
纸面石膏板主要由建筑石膏参加少量的外加剂(改性淀粉、促凝剂、减水剂等)和空气泡沫,与水搅拌后浇筑到上下两层专用护面纸上,经成型、凝固、切断、干燥制成的轻质板材。它具有质轻、防火、隔音、调节空气湿度、干作业等诸多优良特点,已经被市场广泛接受。目前,我们国内可统计的的生产量已经超过10亿㎡/年,1000万㎡/年以下的生产线陆续淘汰,新建的生产线多在2000~3000万㎡/年,5000万㎡/年的生产线一条运行,一条在建。
以9.5mm厚度的纸面石膏板为基准板计算,耗用建筑石膏6kg/㎡,耗用化学石膏(10%左右吸附水计)约8 kg/㎡,一条2000万㎡/年的纸面石膏板生产线约需要化学石膏15~20万吨/年。
2.2石膏砌块和条板:
石膏砌块和条板主要由建筑石膏和水搅拌后浇注成型,通过自然晾晒或烘干制成的建筑板材。由于石膏砌块比条板更容易运输和施工,规模化生产线,多以石膏砌块为主。目前国内石膏砌块自动化生产线见下表:
石膏砌块自动化生产线统计表
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石膏砌块生产线,单机规模10~40万㎡/年,可以多机组布置。一般规格666×500×80(100、120、150)mm,三块一个平方;有空心、实心两种。
以80mm实心石膏砌块为基准,耗用建筑石膏60kg/㎡,耗用化学石膏(10%左右吸附水计)约80 kg/㎡,一条50万㎡/年的石膏砌块生产线约需要化学石膏4万吨/年左右。
2.3石膏粉体建材:
石膏粉体建材是建筑石膏、高强石膏、粉刷石膏、粘接石膏、地板石膏、特种(功能)石膏等粉体类总称。其中建筑石膏、高强石膏是配制其它产品的母料。目前,可耐福是世界最大的干粉料制造商,年产400万吨粉刷石膏、地板石膏和干粉砂浆。大约有三分之一的原材料是工业副产石膏。我国石膏粉体建材起步晚,发展慢,现在除了太原金龙风、山东金信、天津住总5万吨左右的生产线外,大多都是作坊式生产,产量低、质量波动大,品质单一。对于地板石膏,国内还是空白。
2.4无纸石膏板:
无纸石膏板相对于纸面石膏板而言,主要用玻纤毡或玻纤方格布代替价格高的专用护面纸,但比纸面石膏板具有优异的防火性能、更高的抗折强度,是代替防火石膏板的最佳板材。特别是添加水硬性胶凝材料,可以明显提高软化系数,部分替代防水石膏板。产量在400—800万㎡/年的无纸石膏板生产线约需要化学石膏3.5—6.5万吨/年。
3、经济规模与投资估算
根据国际的发展结合国内现状,不同石膏制品在目前阶段的适宜规模及投资收益分析:
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3、利用化学石膏生成制品的建议:
3.1、年产量30万吨以上化学石膏的大型企业集团(电力集团、磷化工集团),特别是能利用系统内低能级热源的条件的,建设纸面石膏板生产线还是首选。
纸面石膏板在国内已经进入高速成长期的末端,市场份额逐步被几大集团控制,如世界大型石膏板生产商:拉法基、可耐福、圣班戈分别在中国建设2-4条2000-3000万生产线;国内的北新集团和泰和集团强强联合,基本上控制了市场份额的60%,总体的战略布局基本完成。在市场的成熟期阶段,新建企业进入的成本和风险越来越大。但对于细分的市场,仍然有很多机会。
3.2、年产量10万吨以下化学石膏的企业建设石膏砌块生产线更加合适。
石膏砌块在国内处于成长期的初始阶段,具有广阔的发展前景。政策方面,石膏砌块是国家重点推广的节能墙体材料,利用化学石膏免征企业所得税;市场方面,在墙体材料(纸面石膏板、加气混凝块、空心粘土砖等)中,具有更高的性价比;应用方面,石膏砌块的施工,更加符合中国的砌筑习惯;生产管理方面,工艺简洁、自动化程度高、设备维修简单,运转率高,对人的依赖性很小;
3.2、年产量10-30万吨化学石膏之间的企业建设无纸石膏板生产线、石膏砌块生产线、石膏干粉砂浆生产线具有更佳的综合效益。