石膏制品快干系统及快干工艺的制作方法

本发明属于石膏制品加工领域，具体涉及一种石膏制品快干系统及快干工艺。

背景技术：

石膏制品的成型方式都是大流动度浇注成型，需要掺入的水是石膏粉质量的80％以上，石膏水化实际所需要的水只有石膏粉质量的20％，这余下的60％的水份只有依靠蒸发脱出，脱水效率很低。所以规模化生产石膏制品，干燥是一个非常棘手的问题。若采用烘干方式干燥石膏制品，投资大、能耗高，还要污染环境。生产企业大多数是通过晾晒自然干燥，而干燥时间在冬天通常为两个月，夏天为二十天，其间的翻晒和维护劳动强度大，人工成本高。如果产量大，晾晒石膏制品的占地面积会很大，如遇连续阴雨天，产品不及时干燥，还会返碱、发霉，强度降低，甚至报废。

生产一端，石膏粉凝结时间短、强度增长快，生产效率高，适合批量生产；应用一端，石膏建材属于低能耗绿色环保材料，具有非常广阔的发展空间。唯有中间的干燥环节效率低，极大的阻碍了石膏建材，特别是石膏砌块、石膏大板和石膏模盒的发展。因此，解决石膏制品的干燥难题，具有积极的社会效益和良好的经济效益。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种可以快速干燥石膏制品的快干系统及快干工艺，该快干系统及快干工艺不但可以减少石膏制品成型后所需干燥时间，提高生产效率，还可以在保证过滤效果的前提下，使脱水芯管不易被石膏料浆堵塞。

本发明采取的技术方案如下：

本发明一方面提供了一种石膏制品快干系统，包括注浆成型装置、脱模装置和洗涤装置，

所述注浆成型装置包括用于石膏制品成型的模箱，所述模箱顶部敞口，其内部设置有多个与真空负压装置连通的脱水芯管，所述真空负压装置通过脱水芯管将石膏料浆中的水分抽出；

所述脱模装置包括第一顶板，所述第一顶板设置于模箱底部，其套设于脱水芯管外，且被设置为在脱模前位于脱水芯管下部，在脱模时沿脱水芯管向上移动从而将成型的石膏制品顶出模箱；

所述洗涤装置包括高压泵，所述高压泵与脱水芯管内部连通，用于产生高压水以冲洗脱水过程中附着于脱水芯管上的石膏料浆。

进一步的，所述脱水芯管包括位于芯管本体以及套设在芯管本体外的过滤机构，水分可在所述芯管本体内与过滤机构外双向流动；

所述过滤机构被设置为可在高压水驱动下沿芯管本体的管壁上下移动以使洗涤脱水芯管时石膏料浆顺利从与脱水芯管脱离。

进一步的，所述过滤机构由多个上下叠置的薄片组成，每个薄片中间具有与芯管本体的管径匹配的通孔，所述芯管本体从每个薄片的通孔内穿过以使每个薄片套设在芯管本体外。

进一步的，多个所述薄片被设置为在石膏料浆脱水时处于压紧状态，在脱水芯管洗涤时处于松弛状态以使附着于脱水芯管上的石膏料浆顺利与脱水芯管脱离；

所述薄片在高压水驱动下沿芯管本体的管壁上下移动使得薄片之间具有空隙从而形成所述松弛状态。

进一步的，所述多个薄片夹置于设置在芯管本体顶部的盖板与位于盖板下方滑动套设于芯管本体外的压环之间，所述压环在高压水驱动下沿芯管本体的管壁向下滑动带动所述薄片处于松弛状态。

进一步的，所述压环下方设置有套设于芯管本体上的第一螺母，所述压环和第一螺母之间夹置有套设于芯管本体外的弹簧，所述压环在弹簧驱动下沿芯管本体的管壁向上滑动带动所述薄片处于压紧状态。

进一步的，所述第一顶板被设置为在脱模前套设于压环外，在脱模时沿多个薄片的外边缘向上移动从而将成型的石膏制品顶出模箱。

进一步的，所述压环的内外壁均具有周向设置的凹槽，所述凹槽内均设置有密封垫，用于封闭所述压环与芯管本体外壁以及第一顶板之间的空隙。

进一步的，所述薄片靠近通孔的内边缘处具有多个间隔设置的凸起，所述凸起设置于薄片的下表面。

进一步的，所述薄片远离通孔的外边缘向上、向外倾斜，且外边缘的上下表面均设置有多条沿薄片径向延伸的沟槽，石膏料浆中的水分沿所述沟槽经芯管本体管壁上的过水孔进入芯管本体内部从而被抽出。

进一步的，所述薄片的内边缘的径向尺寸由下到上均匀降低。

本发明另一方面提供了一种上述石膏制品快干系统干燥石膏制品的工艺，包括以下步骤：

s1：注浆成型，将制备好的石膏料浆注入用于石膏成型的模箱内，采用负压脱水方式使石膏料浆脱水，脱水后的石膏料浆快速干燥成型，得到石膏制品；其中，所述模箱内设置有多根脱水芯管，所述石膏料浆中的水分在负压作用下通过脱水芯管被抽出；

s2：脱模，将成型后的石膏制品与模箱脱离；

s3：洗涤，用高压水洗涤所述脱水芯管，将脱水过程中附着于脱水芯管上的石膏料浆冲洗干净后，开始下一轮生产。

进一步的，在步骤s1之前，还包括石膏料浆的制备过程，所述石膏料浆的制备过程为：将发泡剂和水混合后置于搅拌仓中，搅拌形成发泡液；向发泡液中加入石膏粉，搅拌形成石膏料浆。

进一步的，将步骤s1中的抽出水与步骤s3中的洗涤水回收，循环利用。

进一步的，在步骤s2中，采用从石膏制品下部将其顶出模箱或从石膏制品上部将其拉出模箱的方式脱模。

本发明的有益效果如下：

本发明的石膏制品快干系统采用真空负压脱水方式对石膏制品进行脱水，能够在几分钟内将含水率很高的石膏制品中80-90％的水抽出，大幅度缩短了干燥时间，提高了石膏制品的生产效率；

本发明的石膏制品快干系统针对石膏制品脱水后在数分钟内即可凝固、脱水装置必须在30s内洗涤再生的特点，采用芯管本体外套设多个上下叠置的薄片形成脱水芯管，脱水时，薄片处于压紧状态，水从薄片上的沟槽经芯管本体管壁上的过水孔进入芯管本体内部；洗涤时，高压水从芯管本体内部冲刷芯管本体的管壁，水压使得压环向下滑动，进而松开对薄片的压紧，高压水进入薄片之间的空隙,冲刷残留在脱水芯管上的石膏料浆，使得脱水芯管不易被石膏料浆堵塞，便于洗涤再生。

附图说明

图1为本发明的一种石膏制品快干系统的结构示意图；

图2为图1所示的快干系统中脱水芯管在脱模前的结构示意图；

图3为图1所示的快干系统中脱水芯管在脱模后的结构示意图；

图4为本发明的脱水芯管中薄片的仰视图；

图5为图4所示的薄片的a-a截面图；

图6为本发明的薄片的外边缘压紧状态的结构示意图；

图7为本发明的薄片的外边缘松弛状态的结构示意图。

附图标记说明：1—加料漏斗；2—搅拌仓；3—续料箱；4—铣槽机；5—模箱；6—脱水芯管；61—芯管本体；62—薄片；621—内边缘；622—外边缘；623—凸起；624—第一凹槽；625—沟槽；626—通孔；63—盖板；64—过水孔；65—压环；66—弹簧；67—第一螺母；68—第二螺母；69—第三螺母；71—第一顶板；72—固定板；73—第二顶板；8—集水盘；9—顶升机；10—高压泵；20—气液分离器；30—滤液泵；40—真空泵；50—配料水池；60—回收水池；70—高压阀；80—负压阀。

具体实施方式

以下将结合附图来详细说明本发明的实施方式，所举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

一种石膏制品快干系统，如图1所示，包括注浆成型装置、脱模装置和洗涤装置，

所述注浆成型装置包括用于石膏制品成型的模箱5，所述模箱5顶部敞口，其内部设置有多个与真空负压装置连通的脱水芯管6，所述石膏料浆中的水分在负压作用下通过脱水芯管6被抽出；

所述脱模装置包括第一顶板71，所述第一顶板71设置于模箱5的底部，构成了模箱5的底板，其套设于脱水芯管6外，且被设置为在脱模前位于脱水芯管6下部，在脱模时沿脱水芯管6向上移动从而将成型的石膏制品顶出模箱5；

所述洗涤装置包括高压泵10，所述高压泵10与脱水芯管6内部连通，用于产生高压水以冲洗脱水过程中附着于脱水芯管6上的石膏料浆。

具体的，所述模箱5顶部开口，内部被隔板分割成多个腔室，每个腔室内设置有多个脱水芯管6，脱水芯管6上端具有盖板63，下端开口并与真空负压装置和高压泵10连通，所述脱水芯管6和真空负压装置之间设置负压阀80，所述脱水芯管6和高压泵10之间设置有高压阀70，脱水时，高压阀70关闭，负压阀80开启；洗涤时，高压阀70开启，负压阀80关闭。所述脱水芯管6的下端从模箱底板穿过，再穿过模箱底板下方的固定板72，通过位于固定板72上方的第二螺母68和固定板72下方的第三螺母69固定于固定板72上。所述模箱底板既可以和模箱5的侧壁构成一个密闭的空间，用于石膏制品的成型，又可以作为脱模装置中的第一顶板71，所述第一顶板71(即模箱底板)可沿脱水芯管6的管壁上下移动，在脱模前其位于脱水芯管6下部，当石膏制品进行脱模时其沿脱水芯管6向上移动从而将成型的石膏制品顶出模箱5；脱模装置还包括第二顶板73与顶升机9，所述第二顶板73位于固定板72下方，与第一顶板71之间固定连接使得第一顶板71和第二顶板73在顶升机9作用下同时上下移动，所述顶升机9启动后，第二顶板73上升，带动第一顶板71上升，从而将成型的石膏制品定顶出模箱5。可以理解的是，所述固定板72在脱模时始终处于静止状态，所述第二顶板73和固定板72之间的距离应大于第一顶板71在脱模时向上移动的距离。

如图2和图3所示，所述脱水芯管6包括芯管本体61以及套设在芯管本体61外的过滤机构，水分可在所述过滤机构外部与芯管本体61内部双向流动；

所述过滤机构被设置为可在高压水驱动下沿芯管本体61的管壁上下移动以使洗涤脱水芯管6时石膏料浆顺利与脱水芯管6脱离。

具体的，所述芯管本体61呈管状，其管壁上设置多个过水孔64，所述过滤机构起到过滤作用，使石膏料浆中的水分进入芯管本体61内部，而固体成分留在芯管本体61外。具体来说,在脱水时，水经过过滤机构和过水孔64进入芯管本体61内部，石膏料浆中的部分固体残渣粘附在脱水芯管6的外表面,即过滤机构上,在洗涤脱水芯管6时，水从芯管本体61内部经过水孔64和过滤机构流出，即水分可在过滤机构外部与芯管本体61内部双向流动。需要说明的是，脱水时的水指的是石膏料浆中的水分，洗涤时的水指的是高压水。为了使洗涤时附着于脱水芯管6外表面上的石膏料浆顺利与脱水芯管6脱离，所述过滤机构可沿管壁上下移动。

如图4所示，结合图2或图3，所述过滤机构由多个上下叠置的薄片62组成，每个薄片62中间具有与芯管本体61的管径匹配的通孔626，所述芯管本体61从每个薄片62的通孔626内穿过以使每个薄片62套设在芯管本体61外；

多个所述薄片62被设置为在石膏料浆脱水时处于压紧状态从而将石膏料浆中的固体残渣挡在薄片62外，仅石膏料浆中的水分经过薄片进入芯管本体61的内部，在洗涤时处于松弛状态以使附着于脱水芯管6上的石膏料浆顺利与脱水芯管6脱离；

所述薄片62在高压水驱动下沿芯管本体61的管壁上下移动使得薄片62之间具有空隙从而形成所述松弛状态。

具体的，所述过滤机构由多个上下重叠的薄片62构成，所述薄片62中间具有可供芯管本体61穿过的通孔626，该通孔626直径与芯管本体61的管径匹配，在本发明中，所述薄片62优选环形薄片。在脱水时，多个薄片62处于压紧状态，薄片62之间没有空隙，此时薄片62起到过滤作用，石膏料浆中的固体成分被档在薄片62外,部分粘附在薄片62的边缘。在洗涤时，高压水的压力使得薄片62上下移动，薄片62处于松弛状态从而使得薄片62之间具有空隙，此时高压水从芯管本体61内部顺利进入薄片62之间的空隙，将粘附在薄片62上的石膏料浆残渣冲刷清洗掉，使得脱水芯管6不易被石膏料浆堵塞，便于洗涤再生，使用寿命延长，降低了本发明的使用成本。

如图2和图3所示，所述多个薄片62夹置于设置在芯管本体61顶部的盖板63与盖板63下方滑动套设于芯管本体61外的压环65之间，所述压环65在高压水驱动下沿芯管本体65的管壁向下滑动带动所述薄片62处于松弛状态。

具体的，所述芯管本体61外还套设有压环65，多个所述薄片62位于芯管本体61顶部的盖板63与压环65之间，所述压环65下方设置有套设于芯管本体61上的第一螺母67，所述压环65和第一螺母67之间夹置有套设于芯管本体61外的弹簧66，所述弹簧66的两端分别与压环65和第一螺母67紧密抵接。所述压环65可沿芯管本体61上下滑动带动所述薄片62处于压紧或松弛状态，具体来说，在高压泵开启时，所述压环65在高压水驱动下向下滑动带动所述薄片62处于松弛状态；在高压泵关闭时，所述压环65在弹簧66驱动下向上滑动带动所述薄片62处于压紧状态。也就是说，所述弹簧66的压缩状态改变使得薄片62的状态也随之改变。具体来说，在脱水时，弹簧66被压缩程度较小，弹簧66的弹力使得压环65受力向上，压环65和盖板63之间的多个薄片62被压紧；在洗涤时，高压水的压力与弹簧66之间的弹力差使得压环65受力向下，压环65向下滑动导致弹簧66继续被压缩，此时盖板63和压环65之间距离增大使得薄片62不再被压紧，薄片62上下移动使得薄片62之间具有空隙，因此薄片62此时处于松弛状态，高压水可以从芯管本体61内部进入薄片62之间的空隙从而对薄片62上粘附的石膏料浆残渣进行冲洗。

如图2和图3所示，所述第一顶板71被设置为在脱模前套设于压环65外，在脱模时沿多个薄片62的外边缘622向上移动从而将成型的石膏制品顶出模箱5；

所述压环65的内外壁均具有周向设置的凹槽，所述凹槽内均设置有密封垫，用于封闭所述压环65与芯管本体61外壁以及第一顶板71之间的空隙。

具体的，由于芯管本体61的下端从第一顶板71上的通孔626穿过，所述第一顶板71相当于套设于芯管本体61外，具体位置为在脱模前位于压环65外，在脱模时，第一顶板71沿薄片62外缘向上移动，为了减少第一顶板71向上移动时来自薄片62的阻力，薄片62的尺寸可从下到上依次下降。在本发明中，如图4和图5所示，所述薄片62优选环形薄片，其分为靠近通孔626的内边缘621和远离通孔626的外边缘622两部分，其中内边缘621垂直于芯管本体61轴向方向，外边缘622向上向外倾斜，即薄片62的外边缘622向上翘起，类似环形盘状。所述薄片62采用外边缘622上翘的方式，是为了在薄片62压紧时能够更好的重叠，因为如果薄片62为平面状，而薄片62中间的孔径大于芯管本体61的管径时，压紧时薄片62之间可能会出现左右错位现象，薄片62边缘不能对齐。如果薄片62的外边缘622上翘，上翘的外边缘622对薄片62的左右移动会产生限位作用，从而使薄片62在压紧时边缘可以对齐。在本发明中，薄片62的内边缘621的径向尺寸由下到上逐渐下降，如此使得第一顶板71向上移动时更加容易。设最下端的薄片62的内边缘621的径向尺寸为r1，最上端的薄片62的内边缘621的径向尺寸为r2，薄片62总厚度为h，则薄片62的内边缘的径向尺寸的降低幅度满足以下关系式：δr/h＝0.014-0.015,优选0.015，其中δr＝r1-r2。所述薄片62的内边缘621处具有多个间隔设置的凸起623，所述凸起623设置于薄片62的下表面，凸起623和凸起623之间形成第一凹槽624，所述第一凹槽624使得薄片62与芯管本体61之间具有空隙可以使水从此处经过。为了防止脱水时石膏料浆从模箱5底板流出，所述压环65的内外壁均具有周向设置的凹槽，内外壁的凹槽上下错开设置，所述凹槽内均设置有密封垫，用于封闭所述压环65与芯管本体61外壁以及第一顶板71之间的空隙。

如图6和图7所示，所述薄片62的外边缘622的上下表面均设置有多条沿薄片62径向延伸的沟槽625，所述沟槽625的深度为20-50μm，此尺寸使沟槽625具有过滤作用，可以使水通过，而不能使尺寸大的固体物通过，石膏料浆中的水分沿所述沟槽625经芯管本体61管壁上的过水孔64进入芯管本体61内部从而被抽出。

如图1所示，所述快干系统还包括石膏料浆制备装置，所述石膏料浆制备装置包括配料水池50、加料漏斗1和搅拌仓2，所述配料水池50用于将搅拌液泵入搅拌仓2内，所述搅拌液是由发泡剂和水形成的混合溶液，在搅拌仓2的高速搅拌机搅拌下形成含有空气的泡沫，将其添加到石膏制品中以空气替换石膏制品的缝隙中的非体积水，提高石膏制品的水分抽出率，进一步缩短石膏制品脱模后的干燥时间。虽然空气泡沫会随着水被抽出去一部分，但可控地保留一部分在石膏制品中，以降低石膏制品的容重。所述加料漏斗1用于将设定量的石膏粉加入搅拌仓2中，石膏粉与搅拌液搅拌均匀后，倒入模箱5中，多余部分存在模箱5上方的续料箱3中，所述续料箱3中还设置有铣槽机4，用于将模箱5敞口端的石膏制品铣出一个企口，便于顶升机9将成型的石膏制品顶出模箱5外。

在一种实施方式中，所述快干系统还包括用于回收洗涤水的回收装置，在本发明中，所述回收装置为回收水池60。所述洗涤装置还包括用于盛放洗涤水的集水盘8，所述集水盘8设置于第二顶板73与固定板72之间，与第二顶板73固定连接，所述集水盘8与回收水池60管道连接，高压水洗涤脱水芯管6后，洗涤水进入集水盘8，流入集水坑，再泵入回收水池60，回收水池60的水可再进入配料水池50，循环利用。

在本发明中，所述真空负压装置为真空泵40，所述真空泵40和芯管本体61之间还管道连接有气液分离器20，因为石膏制品中含有空气，在脱水过程中，水和空气被抽出，进入气液分离器20进行气液分离，水分被滤液泵30泵入配料水池50进行循环利用。

本发明的石膏制品快干系统不仅适用于石膏砌块，也适合于其他石膏制品，比如石膏大板。

实施例2

一种石膏制品快干工艺，包括以下步骤：

s0：石膏料浆的制备：将发泡剂和水混合后置于搅拌仓2中，搅拌形成发泡液；向发泡液中加入石膏粉，搅拌形成石膏料浆。

s1：注浆成型，将制备好的石膏料浆注入用于石膏成型的模箱5内，采用负压脱水方式使石膏料浆脱水，脱水后的石膏料浆快速干燥成型，得到石膏制品；其中，所述模箱5内设置有多根脱水芯管6，所述石膏料浆中的水分在负压作用下通过脱水芯管6被抽出；

s2：脱模，将成型后的石膏制品与模箱5脱离；

s3：洗涤，用高压水洗涤所述脱水芯管6，将脱水过程中附着于脱水芯管6上的石膏料浆冲洗干净后，开始下一轮生产。

具体的，在石膏料浆的制备过程中，所述发泡剂采用皂苷。在制备石膏料浆时加入发泡剂，可以生成气体泡沫，目的是在保证真空脱水效率的前提下，石膏制品生产者可以根据自己的需要，调节气体加入量，获得不同容重的石膏制品以满足市场的需要。负压脱水时，石膏料浆内部形成了无数个细小的过水通道，水和气体在料浆中是均匀分布的，水和气体是按1:1的体积比向脱水芯管6流动的，因此石膏制品的容重(kg/m³)＝(1370-m1+0.3m2)/(1000+v),其中，m1为需水量，m2为石膏质量，v为加入的气体体积，1370为经验数据，是指石膏制品不加气时的最大干密度，m1为经验数据，是指最佳脱水稠度用水量。

在步骤s2中，采用从石膏制品下部将其顶出模箱5或从石膏制品上部将其拉出模箱5的方式脱模。具体的，当石膏制品为石膏砌块时，采用顶升机9从模箱5下方将成型的石膏制品顶出模箱5，然后用机械手抓起石膏制品。当石膏制品为石膏大板时，将竖直放置的模箱5旋转90°，用机械装置拉出脱水芯管6，然后再拆开模箱5，通过轨道将石膏大板连同模箱的底板一起转移堆放处。

在本实施例中，还包括将步骤s1中的抽出水与步骤s3中的洗涤水回收，循环利用。

本发明提供的石膏制品快干工艺，采用真空负压方式干燥石膏制品，经脱水-脱模-洗涤三个步骤，可以在3-5分钟的时间内将含水率较高的石膏制品中80-90％的水脱掉，脱模后的石膏制品，经过短时间晾干就可以投入使用，大幅度缩短了干燥时间，提高了生产效率。同时，在抽出水分时也将石膏料浆中的可溶性盐带出，所以石膏制品不会返碱、泛霜。干燥时间大幅度缩短后，在密度和原材料相同的情况下，石膏制品的强度更高。

本发明的石膏制品快干工艺的技术难点在于脱水芯管6的快速洗涤再生，由于石膏制品是一个连续生产过程，每个生产周期大概6分钟，石膏料浆在数分钟内就要凝固，因此脱水时间不能超过4分钟，石膏制品在脱模时要保证外观无损，脱水芯管6需要在30秒内洗涤再生。针对石膏的生产特点，本发明的脱水芯管6采用芯管本体61外套设多个上下叠置的薄片62的方式形成，脱水时，薄片62处于压紧状态，水从薄片62上的沟槽625经芯管本体61管壁上的过水孔64进入芯管本体61内部；洗涤时，高压水从芯管本体61内部冲刷芯管本体61的管壁，水压使得压环65向下滑动，进而松开对薄片62的压紧，高压水从薄片62之间的空隙进入，使薄片62上残留的石膏料浆快速与脱水芯管6脱离，使得脱水芯管6不易被石膏料浆堵塞，便于洗涤再生。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。