摘要：社會的發展使得中小型建材企業對穩定工人的獲得和管理變的困難，與人工相關的費用支出也在持續上升，人們對工作環境和條件的要求也越來越高。此外，干混砂漿的采購和施工單位如裝修公司、勞務分包公司、工程項目部等也開始不得不考慮砂漿的施工性和品質，希望以較低的人工和較高的效率和質量完成工作。本文以中聯重科m-tec干混砂漿生產線為例，闡述了面向未來的干混生產線如何以自動化、清潔化、柔性化的設計和配置應對社會和市場對綠色生產、低成本生產、多品種功能性砂漿、以及砂漿施工性能的要求。 1、高效上料系統 普通硅酸鹽水泥、粉煤灰等原材料一般由大中型生產企業提供，且基本配備了散裝運輸車實現散裝送料和打料。但干混砂漿經常使用的一些原材料如高鋁水泥、硫鋁酸鹽水泥、石膏、白水泥、重鈣粉、熟石灰、石英粉、成品石英砂、各種粉體添加劑、顏料、纖維、輕質骨料等基本以噸袋、50公斤、25公斤的包裝形式送料至砂漿工廠，搬運、存儲、二次搬運、上料至筒倉成為必須進行的耗時耗人工的工作，具備合理、高效的上料系統是現代干混砂漿生產線工藝設計的一個重要部分。斗式提升機較為適合砂的上料;而采用密相氣力輸送系統(圖1)輸送各種用量較大的粉料和輕質骨料如重鈣粉、石英粉、高鋁水泥等不失為高效的方式，速度快、筒倉切換方便、管道干凈;對于用量較小的添加劑和粉料而言，一種微型的能耗較低的氣力輸送系統m-tecHurrican140(圖2)更為靈活便捷，自帶空壓機僅5.5KW的能耗，輸送能力為約2-4m3/h。
2、計量系統的全自動化 干混砂漿的原材料根據物理形態一般分為粉體、砂、粉體及砂混合物、纖維及團聚物等幾種。干混砂漿所用到的粉體的粒徑一般從0.1μm-0.09mm不等，流動性、堆積密度也有很大不同，較細的粉料如硅灰、氧化鐵顏料等流動性比硅酸鹽水泥、粉煤灰等顆粒較大的粉料差很多;粉體添加劑如可再分散乳膠粉、減水劑等一般都具有非常好的流動性，而消泡劑等流動性則不好。因此，粉體的自動計量必須要考慮各種材料的粒徑、流動性、堆積密度以及它們在各種產品配方中的配比和精度的要求。 干混砂漿用砂一般指粒徑在0.1mm-4.75mm之間的骨料，某些特殊的產品如厚層流動性地坪砂漿可以用至8mm的骨料。2.4mm以下的河砂和石英砂一般具有較好的流動性，2.4mm以上的砂流動性變差。石灰石機制砂可稱為粉體及砂混合物，通常由石粉和砂構成，一般含有5-15%左右的0.075mm左右的石粉。石粉在機制砂中的存在使得混合物的流動性和均質性變得復雜。
對于砂、粉體而言，在中聯重科m-tec生產線計量系統中普遍使用針對性設計制造的計量螺旋(圖3)，可滿足精度要求的自動計量的量程為300g到6000kg。而采用特殊計量原理的POWERDOS系統(圖4)可精確處理2g-25kg的添加劑自動計量、顏料的自動計量、以及流動性較差的粉體材料的自動計量。纖維和團聚物通常沒有流動性，其自動計量需要特殊的技術和裝備，FIBERDOS系統(圖5)可自動完成纖維的自動計量。至此，干混砂漿原材料可實現全自動化的計量配料，使得生產線的自動化水平達到全新的高度。
3、自動包裝、碼垛 對于以20-50kg袋裝產品為主的特種砂漿企業而言，人工插袋、人工封口和噴碼、人工碼垛和封塑是99%的企業目前的生產情形。實際上，由于人工成本的上升和管理難度的加大，對于一個小時產能在10噸以上的生產線而言，配備自動化的包裝和碼垛體系已經成為一種必須。這一體系一般包括包裝機、自動插袋裝置(圖6)、高位碼垛機(圖7)或機械手碼垛機(圖8)、封塑機(圖9)。
二、清潔化的概念及對生產線設備的要求 清潔化生產的主要控制項包括生產線的大氣污染物、噪聲、工作場所環境、安全生產等方面的要求。有關粉塵控制的具體數據指標和相關標準如下：設備的大氣污染物主要是粉塵排放，除塵器的粉塵排放濃度≤20mg/m³，無組織排放≤0.5mg/m³，符合GB16297《大氣污染物綜合排放標準》三級要求，無組織排放不僅與設備有關，更重要的是現場管理。具體而言，現代干混砂漿生產線的清潔化生產應當考慮如下幾個重點內容： 1、采用機制砂設備制砂
相比采用烘干河砂產生的有害氣體污染物和對生態環境的破壞，采用機制砂設備制砂(圖10機制砂生產線+干混砂漿生產線)是清潔化生產干混砂漿的重要內容。采用滿足要求的花崗巖或石灰石破碎石，合理工藝和性能的機制砂設備生產出的機制砂和石粉可用于大部分干混砂漿產品的生產。特別是生產普通的砌筑、抹灰砂漿時，機制砂更能體現出原材料成本、產品施工性的優勢。 2、主要除塵點及除塵方式 干混砂漿生產線的粉塵排放點主要是筒倉、篩分系統、散裝系統、包裝系統等，由于各粉塵排放點的粉塵成份不同，宜采用點對點的除塵方式并采用脈沖式除塵器實現自動清灰，且方便粉塵的有組織排放及回收利用。
粉體原材料筒倉一般采用氣力輸送的方式進料，除塵一般采用正壓除塵方式，通過增設管囊閥與壓差計，結合智能化的控制方式杜絕冒頂，在環保要求更高的場合和地區，同時可采用二次除塵方式(在除塵器粉塵排放口增加一套除塵系統)，排放可達到更低的標準如10mg/m3。砂倉、成品料倉、添加劑倉一般采用負壓的除塵方式進行主動除塵(圖11)。
篩分系統、散裝系統、包裝系統是生產線粉塵排放的重點，需要對粉塵進行可靠及有效的控制，篩分機一般采用負壓除塵方式(圖12)，其除塵能力應考慮到砂的種類及特點，如機制砂的粉含量與河砂的含泥量等因素;散裝頭、包裝機的工作原理及相匹配的除塵系統設計非常重要，極大地影響到整條生產線的清潔化生產水平(圖13、圖14)。
3、粉塵的回收及利用 砂的烘干及篩分系統的除塵、成品散裝及包裝系統除塵收集的粉塵是否回收、如何利用或處理是現代干混生產線設計必須考慮的問題。如果考慮回收利用，必須將對所生產的砂漿產品質量和品質影響降至最低。不影響產品質量性能的前提下，可對生產線除塵的粉塵進行合理、規范地利用。 烘干及篩分系統除塵器回收的粉塵，可用度很大程度上取決于其組成成分和粒徑分布，可用度體現在回收后用在哪些產品上，產品的配方是否需要調整，以及回收量及消耗量等因素。成品包裝系統回收的粉塵成分更加復雜，如果產品品種較多，簡單的返回包裝機料斗對產品質量可能會產生影響，宜進行集中回收，通過氣力輸送等方式，輸送到一個專用的儲倉進行儲存，作為一種填充材料，在配方允許的前提下，通過計量配料系統添加入可用的產品中(圖15)。
4、固體廢棄物的處理及利用 在干混砂漿生產線中，固體廢棄物主要是指規格超出既定產品配方要求的砂及因某些原因產生的成品廢料等。超規格的砂可以通過增加破碎、制砂、磨粉等工藝來實現回收利用(圖16);而成品廢料仍然可以采用適合的輸送系統如斗提或氣力輸送等進入專用筒倉存儲，在滿足配方要求的前提下進入生產系統添加使用。
干混生產線若采用機制砂制砂工藝，固體廢棄物主要是通過制砂除塵器回收的石粉(一般是指≤0.075mm的顆粒)。石粉主要有兩種處理措施，一是通過散裝的方式銷售給使用河砂的商混攪拌站等建材生產企業，二是氣力輸送進入干混生產線專用儲倉，在滿足配方要求的前提下，添加進合適的產品中。 5、包裝系統落地灰、落地料的收集及處理 包裝系統是干混生產線落地灰產生的重點區域。采用設計和材質合理的包裝袋，設計合理、配置良好的包裝、插袋和碼垛系統產生的落地灰是極少的，但實際生產中，因設備、生產管理、包裝袋選擇等原因，落地灰還是有可能存在。落地灰的回收和處理一般由兩種方式：如果對成品料質量部產生影響，可集中回收后，均勻的返回到包裝機料倉，作為成品料直接進行包裝(圖17);如果產品品種對于落地灰的添加比較敏感，可先進行輸送和儲存，然后根據配方需要返回到生產線進行適量添加使用(圖18)。
6、小結 粉塵、固體廢棄物的回收和利用對干混砂漿生產企業實驗室技術水平要求較高，在沒有條件分析所回收粉塵的物理化學特性、以及沒有完全掌握較深的配方原理和技術前，盲目的回收利用是有風險的。 三、生產多品種砂漿的必然性和生產線配置要求 1、砂漿類別和品種的細分 多種多樣的施工工況和要求對砂漿的功能性能提出了多樣性的要求，即使砂漿的類別一樣，也會產生品種的細分，以面向不同的客戶群體、施工工況的要求。比如： 墻面找平用抹灰砂漿，根據基層的情況和施工要求，可分為普通抹灰砂漿(厚度20mm)、薄層抹灰砂漿(厚度10mm)、加氣塊薄層抹灰砂漿(厚度5mm)、防水型抹灰砂漿、輕質抹灰砂漿等; 砌筑砂漿，根據砌塊和施工要求，可分為普通砌筑砂漿(厚度10mm)、加氣塊薄層砌筑砂漿(厚度3mm); 地坪砂漿，根據基層和施工要求，范圍普通地坪砂漿、流動性地坪砂漿等; 瓷磚粘結劑，根據瓷磚材質、尺寸、使用部位和工況要求，逐漸細分出不同品名的瓷磚膠產品如人造石粘結劑等; 水泥基自流平，細分為面層自流平、墊層自流平;薄層自流平、厚層自流平等。 上述這些砂漿產品的品種細分實際上反映的是不斷發展變化的新型建材、施工技術和市場對砂漿產品提出的要求，簡單的“普通砂漿”、“特種砂漿”的區分，簡單的“抹灰砂漿”、“砌筑砂漿”的概念，實際上已經完全不能滿足市場本身的需要，許多砂漿生產企業也因僅能提供滿足施工方最低需求的“普通砂漿”而陷入低價低質的經營困境。 2、生產多品種功能砂漿對生產線設計和配置的要求 上述砂漿產品的細分、以及市場對新產品需求的變化，使得我們在生產線設計和規劃之初就必須考慮到細分砂漿產品生產的可實現性、便捷性，即自動化、清潔化的多品種砂漿生產。 生產線的工藝設計是首先要關注的問題。工藝設計首先是指生產線的總體結構形式，塔式結構的特征是所有原材料的計量配料在混合機上方完成;而階段式生產線的特征是全部或部分原材料的計量配料在地面或混合機下方完成，需經過二次提升進入混合機。標準塔式結構(圖19)、復合型塔式結構是多品種砂漿生產的基礎;其次，原材料的處理、上料、存儲，以及成品料的輸送和存儲方式也是工藝設計的重要內容。塔式及復合型塔式結構可存儲原材料種類多，原材料的計量配料無交叉污染，能耗小效率高，砂處理、計量配料、混合、成品系統設計靈活性高，因此代表了規?；苫焐皾{生產工廠的趨勢。階段式生產線因原材料計量配料存在交叉污染、生產效率低等問題不適合多品種砂漿的生產。
砂的篩分和分級存儲是多品種砂漿生產的前提，也是高品質砂漿生產的前提。砂的粒徑范圍和級配分布在大多數干混砂漿產品中起著決定性能和品質的作用。幾乎所有干混砂漿的參考起始配方中都對砂的粒徑范圍做了明確的要求，比如0-0.3mm、0-0.6mm、0-1.2mm、0-2.4mm等等，而每個粒徑范圍中的級配分布也同樣是有技術要求的。概率篩(圖20)、搖擺篩(圖21)是干混砂漿生產線中常用的兩種篩分機，如何根據產品多樣性要求選擇篩分機的規格、篩網、搭配組合、產能，如何根據配方技術要求獲得所需粒徑范圍的砂并獲得合理的級配分布是生產線砂處理系統設計的核心內容。砂漿產品對砂的要求、以及砂處理系統的設計決定了生產線中砂倉的數量和規格。
計量系統(圖21A)是按照不同配方實現多品種砂漿生產的基礎。計量系統有5個關鍵要素：適應原材料特性的計量方式、穩定性、量程、精度、速度。設計較簡單的干混生產線中，砂一般采用溜管完成配料、粉料和符合添加劑采用普通輸送螺旋進行配料，這種方式對原材料的適應性有限、因此穩定性和精度較低，無法滿足砂漿生產的質量要求。
混合系統的設計和配置取決于所要生產的配方及原材料，以及混合機本身的性能。混合機的混合能力僅決定于混合原理和技術，與混合時間并無線性關系。如果配方中有微量添加劑、纖維、顏料、乳液、輕骨料以及其他流動性較差的粉料，則對混合機的性能要求較高，且需變頻控制。通常，單臺m-tecMR無殘留卸料混合機(圖22)即可滿足多品種砂漿的連續生產，既可快速混合均勻含有極微量添加劑(如0.005%)的以水泥和砂為主的“普通”抹灰砂漿，還可高效高質量混合含有微量添加劑、纖維、顏料、輕質骨料、乳液的復雜配方的材料，配置自動清洗裝置的MR混合機(圖23)可滿足包括彩色砂漿在內的高效率多品種砂漿的生產。雙主機(圖24)或多主機的混合系統設計一般取決于無砂產品和有砂產品之間的產能比例、白色產品和有色產品之間的比例。
控制系統的核心功能體現在三個方面：計量速度和精度的控制、全生產過程的數據存儲管理、故障自診斷及維護提醒。m-box系統(圖25)是業界獨創和領先的控制技術，通過多頻段連續控制和數據轉換技術實現高效率高精度的配料過程控制。 成品輸送、存儲、包裝、散裝系統不僅要考慮不同產品的存儲、包裝和運輸形式，還要通過專用輸送設備(圖26)、合理設計的存儲裝備實現對全系列產品中有較高離析風險的產品的品質控制，也同時要考慮成品輸送環節的交叉污染、多品種砂漿的高效分裝。
四、砂漿的易施工性及對生產線的要求 易抹性：在滿足配方指標的基礎上，對于抹灰砂漿、保溫體系砂漿、瓷磚膠等產品而言，良好的易抹易刮性來自限制砂的最大粒徑及連續合理的級配分布(圖27)，比如抹灰厚度在1-2cm時，為了獲得優異的施工性，提高施工速度，獲得抹灰工的喜愛，歐洲抹灰砂漿的砂的最大粒徑一般控制在2mm以內，且以1.2-1.6mm為主。這就要求生產線的砂篩分和存儲系統能夠滿足所需要的3-5種分級砂，用以搭配形成合理連續的級配，以獲得理想的施工性能和較低的材料成本。特別是對于石灰石機制砂而言，性能優異的篩分機更容易忽略機制砂的不規則粒形從而獲得理想的篩分效率和產量。
可機械施工性：主要是指砂漿產品的高層氣力輸送如G140(圖28)、連續攪拌、泵送或噴涂性能。生產線的篩分系統、混合系統、配料系統與砂漿產品的施工性能密切相關。高效連續攪拌機(圖29)幾乎適合除了石膏產品之外的所有砂漿產品的加水攪拌;穩定的自動加水連續攪拌是其特征，但這種攪拌技術需要干混料內的各種粉料和添加劑非常均勻的分散，粉料和砂非常充分的混合均勻，均勻的加水量和均勻的粉料即可形成恒定的新拌砂漿。此外，諸如抹灰砂漿、飾面砂漿、保溫體系砂漿、自流平、灌漿料等產品經常需要混漿泵(圖30)來機械施工，除了添加劑和粉料的作用外，砂的級配是否合理連續(如圖27)極大地影響到砂漿的泵送性和施工性，而這一點是被大多數干混砂漿企業所忽視、拒絕、否認或者無能為力的，因為其生產線無法進行砂的分級和搭配。即使是手工施工，如果僅僅砂的粒徑達到了配方要求，而級配不好的話，砂漿的施工性也較有限，除非增加各種功能性添加劑和其他粉料的使用，但這增加了材料的配方成本。
產品重量和輕質骨料的使用：輕骨料的添加需要生產線具備專用的體積計量系統(圖31)，涉及到輕骨料的上料、存儲、計量、混合及如何避免產品離析等技術問題。珍珠巖、玻璃珠等輕質骨料以一定的比例加入抹灰砂漿、瓷磚膠等砂漿產品中，不但可以降低產品堆積密度從而減輕工人勞動強度、提高施工速度和質量，而且可以增加砂漿產出量，一定程度上降低了使用方的采購成本。
包裝規格和品質：以包裝產品為主的生產線應當配置包裝袋的密封裝置及表面的清灰裝置。即使是“普通”的抹灰砂漿，包裝規格和重量的設計也應能讓使用者方便搬運和拆袋，以降低人工的使用和提高工作速度，40-50公斤的包裝重量往往需要2個人同時操作，20-25公斤的包裝一般一個人即可操作，較小的包裝因增加了包裝成本而價格略高，卻因降低了人工使用提高了工作效率受到歡迎;此外包裝袋的材質也極大地影響到操作速度和便捷性，復合型紙質包裝袋不但密封性良好而且破拆袋很便捷。包裝袋的密封和表面除塵不但影響到生產廠區的清潔，袋子漏灰漏料以及表面粉塵也影響到使用的便捷和滿意度，影響產品的競爭力。 特種砂漿散裝化及小型筒倉：生產線的工藝設計中，成品的輸送地址可以盡可能的靈活全面，成品可以以散裝、噸袋、小型筒倉、包裝的形式提供給客戶。砌筑、抹灰及地坪砂漿一般采用專用運輸車和22方移動筒倉(圖32)形式實現散裝銷售。實際上，建筑工程用的外墻外保溫體系的粘結和抹面砂漿、外墻瓷磚砂漿、自流平等產品仍然可以采用這一散裝形式實現銷售，不但大大節約了包裝成本，而且因筒倉自帶的連續攪拌機使用更加方便。1-3方的小型筒倉(圖33)更加可以靈活的將砂漿產品投放在市場區域內，存儲和使用都很方便。
散裝產品的均質性：從配方上講，砂漿產品的級配是否合理連續預示著一定條件下離析發生的可能性，而生產線工藝設計和配置最終決定了離析問題是否會出現。離析問題及其導致的產品施工性變差、性能指標變差是大多數使用工藝簡單或者設計不合理的生產線的砂漿企業面臨的問題，但這以問題的原因卻被錯誤的歸結于散裝筒倉的結構和使用。此外，散裝運輸車的不當使用也可以造成砂漿產品的離析，但只需了解并遵循正確的使用方式，離析可以在物流運輸的環節避免。 五、結論 砂漿產品的配方、功能性、成本、施工性、競爭力與生產線工藝設計和配置密切相關;而砂漿生產線的自動化程度、清潔化程度不但影響著生產經營的效率和成本，而且最終影響到干混砂漿作為綠色建材的評價基礎，影響到企業的市場競爭力和盈利能力。 |
