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幕墙陶土板及其生产工艺介绍

一. 陶土板幕墙发展历史
  干挂幕墙陶土板也称为干挂空心陶瓷板，通常简称为陶土板或陶板，它就是以天然陶土为关键原料，再添加部分骨料，熔剂，化工色料等其它陶瓷原料经过粉碎，混合，加水捏练以后，再用真空螺旋挤出机挤压成型，然后经过自动切割干燥，再经1200℃左右高温烧成而成。
据相关资料介绍说，干挂幕墙陶板最初起源于上世纪八十年代德国，当初一位名叫Thomas Herzog(托马斯.赫尔佐格)教授于二十世纪八十年代设想将拉挂屋面瓦应用到墙面上，最终依据这一设想参考陶瓦挂接方法，发明了外墙干挂体系和幕墙陶板，随即在1985年建成陶板厂并生产出了世界上第一块陶板。
       我们中国陶板幕墙起步则相对较晚，直到上世纪九十年代后期才从德国引入，在以后相当长一段时间里中国陶土板市场供给完全依靠从海外进口，供货周期长，产品价格昂贵，从而严重制约了陶土板在中国推广使用。这种局面一直到才被打破，浙江瑞高建筑系统率先建成了中国第一条陶板生产线并于8月点火投产 ，随即江苏新嘉理陶瓷企业和福建华泰陶板生产线也分别于和建成投产。现在上述这三家陶板企业被称为“中国陶板企业三巨头”，在中国陶板市场上占据了绝正确主导地位，它们所生产产品质量丝毫不逊色于进口产品。而且她们在配方体系，挤出成形和烧成工艺等关键技术上也全部积累了丰富经验，在行业标准制订，产品推广和市场开拓等各方面也全部取得了巨大成功，陶板市场需求量快速增加。
二.陶土板幕墙特点和优势
   现在在中国墙面材料中还多以玻璃、石材和金属铝板为主，其中玻璃幕墙更是占到全部幕墙60%以上，不过传统玻璃幕墙有很多不足，比如：
   1.建筑物能耗高，大面积采取玻璃幕墙建筑就像是一个空中玻璃盒，冬天冷夏天热，在室内办公和学习大家不得不开放空调，加大功率来调整室温。
   2.光污染严重：高层玻璃幕墙就像是竖在城市中间一面大镜子，照得大家眼花缭乱，从而影响了周围群众生活及过往行人尤其是司机行车安全。
   3.安全隐患多：玻璃热稳定比较差，有些人说，安装在高空幕墙玻璃就像是大家头顶上不定时炸弹，说不准什么时候就会落下来。据新闻报导在广州，上海，重庆，成全部和沈阳等地全部发生过幕墙玻璃爆裂脱落伤人事故。所以广东省在4月份全方面实施《公共建筑节能设计标准》,把建筑物耗能指标列入“强制实施”范围，同时要求新建酒店、办公大楼等公共建筑一律禁用超大玻璃幕墙。随即北京，上海等不少城市也已出台类似要求，严格限制玻璃幕墙使用。
 而陶土板幕墙在环境保护和节能方面和现在市场大量利用玻璃、石材、金属幕墙材料相比含有很多优势，比如
    1.陶板光反射能力很弱，不会产生光污染，
    2.陶板和保温材料配合使用，含有很好保温、隔音功效。
3.热稳定性高，安装牢靠，不会暴裂脱落，
4.陶强度高，抗风压能力好，抗震能力强，使用安全。
5．陶板色泽图案、表面质感丰富多彩并可人为控制，能更大范围满足设计师设计意图和千变万化市场需求。
    6.干挂陶瓷大板还含有安装工艺单间，费用省，时间快，而且在陶板破损时易于单片更换特点。
7、和石材相比本身重轻，而且不管在强度、吸水率、耐候性等方面全部优于通常石材，但价格却比石材低。

三．陶土板生产工艺过程及讨论
    陶土板实际上就是从劈开砖演变过来，生产陶土板原料配方和工艺过程全部和劈开砖很类似，所以有些人说陶土板也就是超大规格劈开砖，通常陶板生产工艺步骤为：

            原料 --  雷蒙机-- 粉料仓 -  电子自动配料系统配料-- 双轴搅拌机  -    链板式泥料仓   -   双轴强力搅拌机 - 
           行星搅拌机加水搅拌-- 真空挤出机--自动切割-- 五层辊道干燥 -- 强化干燥窑-- 预辊道窑烧成--磨边打包 

       对于陶土板生产工艺过程，我们总结出四句话：即“原料配方是基础，挤出成型是关键，湿坯干燥是难点，提升产量是方向”
1.     原料配方是基础 
因为陶土板是用真空螺旋挤出机湿法挤出成型，所以要求坯体要含有足够可塑性，通常认为可塑性指数最少应该达成12，不然就很轻易在干燥过程中生产开裂。同时要求坯料成型水份应该尽可能低，有机物含量尽可能少，以利于降低坯体变形和缩短产品烧成时间。
2.     挤出成型是关键
因为陶板规格比较大，对产品平整度要求严格， 生产陶板挤出机最少要达成三个要求： 一是挤出效率要高，不然泥料老是在泥缸内打砖，就会发烧挤不出来。  二是挤出压力要大，假如压力太小，挤出湿坯强度就低，干燥时易变形，三是横截面上挤出压力要均匀，不然挤出来坯料就会因收缩不均匀而扭曲变形甚至开裂。
从国外进口陶板挤出机价格高达数佰万人民币，而且远隔重洋，出了问题后技术服务工作全部极为不便，为了适应行业发展需求，打破国外技术垄断，湘潭炜达机电制造在多年研发挤出机经验基础上，位经过不懈努力，成功开发出完全国产化并拥有自主知识产权陶板挤出机，该套设备关键有以下特点和优势：
（1）双螺旋反向挤出，全方面消除螺旋应力对产品影响，处理了一般砖机因螺旋应力造成产品变形和开裂问题。
(2）挤出压力较大，最高挤出压力能够达成5MP，从而确保挤出湿坯含有较高强度，在干燥过程中不轻易变形。
（3）出泥口宽，横截面上挤出力分布均匀，能够挤压600-800mm宽大块产品，而且因为在挤出口前端设置了内部泥流均化调整装置，所以受力均匀。
（4）机体采取冰水内外双重冷，即在挤出机泥缸和主轴内设置冰水循环冷却装置，采取工业制冷机强制部冷却，最大程度地消除挤出机工作时泥料和机体因磨擦面产生热量，从而使成型坯料水分能够更低，挤制产品质量愈加好。
        2湿坯干燥是难点
因为陶土板规格比较大，又是中空结构，挤出时受力比较复杂，挤压成型水份较高，假如干燥制度不合理，干燥周期过快，就轻易发生开裂。
现在干燥关键有两种方法，一个是烘房干燥，第二种是辊道干燥。烘房干燥在干燥气流，温度均匀性方面不如辊道式干燥，所以干燥周期相对较长，效率较低。而辊道式干燥器设备则相对复杂，投资较大，其一次性投资甚至比配套窑炉还要高，但因为其温度，湿度，风压等分布均匀性很好，干燥效率较高，是现在陶板干燥器主流。
3.     提升产量是发展方向
因为陶土板采取真空挤出成型，坯体透气性差，有机物含量高，加上坯体较厚，从而造成陶土板烧成周期相对比较长，产量较低。现在中国陶板单线日产量多在平方米左右，相比日产量上万平方米墙地砖生产线，陶板生产线产量就显得比较低。所以开发快烧配方，改善窑炉结构，缩短干燥和烧成周期，提升单线产量应该是以后陶板发展方向。

四.生产线设备选型举例及关键设备介绍

（一）    设备选型举例（见表1） 
 以下是我们为某厂设计日产平方陶土板生产线设备选型：  
  SN   产品名称       型号       数量                     单台功率       备 注
原料处理设备 ↓
101  链板喂料机    TCIW-20 1台               7.7  
102  鄂式破碎机    PE400     1台               15.0
103  雷朦磨粉机    4R3216   1套                     
104  粉料仓    20m3      12个                           用户自备
105  电子配料系统              1套                     
106  行星混料机           2台                     
107  强力搅拌机    SJ260×32Q   1台               22.0 造粒用
108  链板式陈腐仓       TCIW-20 8台               7.7  
109  铲车                                          用户自备
110  皮带输送机                                       用户自备
 2、成型段工艺设备 ↓      
201  双轴搅拌机    SJ260×32     3台               18.5 两次搅拌
202  250挤出机     TCJ250   1台                      挤陶棍用
203  450挤出机     TCJ450   1台                     
204  四轴挤出机    TCJ650   1台               112.0     
205  陶板切割机           3台               1.1  
206  真空泵    X-25       3台               3.0  
207  冰水冷却机    SK-120PT      3台                     
208  陶板，陶辊模具           3套                     
209  皮带输送机                                       用户自备
3试验设备
301  中试混料机    HL-1000 1台                      用于中试
302  真空挤出机    TCJ1320 1台               18.5 用于中试
303  手动切割机    WDQ-S   1台               2.2   用于中试
304  中试模具              1套                     
305  原料化学分析       20种元素      1套                     
306  分析天平       200g/0.0001   1台                     
307  化学药品              1批                     
308  玻璃仪器              1批                     
309  低温电炉       1000℃    1台                      分析用
310  试验电炉       1000℃    1台                      试烧产品
3齿爪式粉碎机       250  1台                     
312  吸水率测定仪              1台                     
313  可塑性测定仪              1台                     
314  抗折强度仪           1台                     
窑炉和干燥器
4401  五层干燥器    63X3M   1台 960.18    960.18    具体另见《日产2500平方米陶土板干燥器及窑炉方案书》
402  辊道窑    174.3X2.55M 1台              
403  窑前预干燥    10.3X2.55m   1台              
404  窑前赔偿器           1套              
405  隶属设备             1批              
406  15立方梭式窑             1座 15.0 15.0       
注：以上全部设备总投资约为1500万元

（二）.关键设备技术参数介绍
2.1 TCLW-15喂料机
●料箱总容积:15M3
●喂料时间:20-40min/time
●主轴转速:2Rpm
●破碎轴转速:83Rpm
●总装机功率:7.7KW
●外形尺寸:7000×2100×2740mm
●设备重量:约5000Kg

2.2 PC-250X400式破碎机
●进口尺寸 250X400
●最大进料粒度：210mm
●排出口调整范围:20-60mm
●处理能力：5-20吨/小时
●总装机功率:15KW
●外形尺寸:1300X1090X1270mm
●设备重量:约27000Kg

2.3雷蒙机
●磨辊数量：4个
●磨辊大径×高度：Φ320×200 mm
●磨环内径×高度：Φ980×200 mm
●最大进料粒度：<25 mm
●成品粒度：1.6－0.045，最细可达0.038 mm
●产量：3 － 6吨/小时
●外形尺寸：9.91×5.365×8.31M

2.4 自动配料系统
●螺旋配料
●自动电脑控制
●配料误差小于1%

2.5倾斜式强力混炼机
●生产能力:1T/次
●直径900mm
●功率:75+15=90KW
●主轴转速:500rpm
●混料盘转速:11.3rpm
●外形尺寸:2735×2260×2675mm
●设备重量:13T

2.6 WDJS240×60双轴搅拌机
●生产能力:30-40M3/h
●配用动力:Y30-4级
●功率:22KW
●主轴转速:56rpm
●外形尺寸:4500×1250×800mm
●设备重量:3200Kg

2.7 TCJ450真空挤出机
●生产能力:5-6T/h
●含水率:16-21%
●真空度: 98kpa
●挤出压力: ≥3Mpa
●搅泥轴转速: 8.89rpm
●挤泥轴转速:15.24rpm
●挤泥螺旋直径: φ350mm
●功率: 55KW
●外形尺寸:4365×1950×1485mm
●重量:7000Kg

2.8 TCJ650型 四轴真空挤出机
●生产能力:8-9T/h
●含水率:16-21%
●真空度: 98kpa
●挤出压力: ≥3Mpa
●搅泥轴转速: 8.89rpm
●挤泥轴转速:15.24rpm
●挤泥螺旋直径: φ320mm×2
●功率: 112KW
●外形尺寸:6000×1950×1850mm
●重量:7000Kg

2.9WDQ-7A型 自动切割机
●生产能力：最大12次/分钟
（依据生产不一样规格制品而有所变动）
●最大切割长度：1700mm
●电机功率：1.1KW
●外形尺寸：3550×1000×（800-1200）mm
（依据生产不一样规格制品而有所变动）
●重    量：约350kg
●其    它：配有成品输送带

2.10  TCJ1320型 真空挤出机（用于劈开砖中试）

●生产能力：600-800Kg/h
●泥料含水率：14-16%
●挤出螺旋直径：φ200mm
●电机功率：18.5KW
●外形尺寸：4200×966×664mm
●设备重量：约Kg

转角输送↑

11.干燥窑(多层)

多层辊道干燥窑 ↑
 12.辊道窑
辊道窑 ↑
 五．陶板行业展望
从20世纪90年代以来，中国幕墙建筑面积一直稳居世界首位，伴随中国建筑业快速发展和大家对陶板了解和认识不停加深，陶土板在多种幕墙材料中所占百分比正快速上升，陶板幕墙已经成为一个城市地标性建筑，产品市场前景很看好，作为建筑陶瓷中最具潜力朝阳产业，陶土板行业正迎来一个新发展时期。