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菱镁砼与菱镁防火板的研制发展与现状
来源:青海镁业 | 作者:pmoa809fde2 | 发布时间: 2016-07-12 | 21101 次浏览 | 分享到:

摘要:本文简要地回顾了菱镁砼在我国的研发生产及推广应用的总体过程,着重总结了菱镁防火板的发展轨迹及趋势,并论述了防火板设备及制品在研发生产中存在的问题及解决方法,为了促进菱镁防火板的健康发展,笔者提出了积极的建议与倡导,期望生产企业能够珍惜菱镁防火板的这次发展机遇,让用户和有关部门能够公正公平的评价菱镁防火板的优劣,择优使用。
  菱镁矿资源在我国的开采开发源于二十世纪三十年代;氯氧镁水泥制品早在五十年代就已开始探索研究,尤其辽宁走在了试制前沿。进入六十年代末七十年代初就有很多品种,如菱镁梁、檩、垫木、门窗框、包装箱底楞,镁水泥地面。七十年代末八十年代初大部分省市在“以土代木”的倡导下建立了许多菱镁制品厂,全国菱镁技协组应运而生。八七年在郑州召开了第一次全国性的经验交流大会,又有了菱镁坑木、背板、整体包装箱、菱镁瓦、烟道、防火板、地板块等多种产品。河南省宁陵县菱镁制品厂在交流会上书面发表交流了菱镁活动房、 葡萄架杆、 炼钢扒渣板、输水管道等多种产品的研发生产及推广应用情况,与会代表回去后竞相生产。进入九十年代以后品种更加多了起来,从节约木材发展到新型建材,如:菱镁风管、电缆槽、发泡墙板、屋面板、欧式装修掛件、雨阳罩、粮仓、农用大棚架杆、菱镁井盖等产品应运而生,质量又有了很大的提高。尤其是由十多家科研单位和院校参加了“ 七五 ”、“八五”镁水泥科研项目集体攻关,在损坏机理、硬化机理、轻烧氧化镁的煅烧工艺、有机、无机填充料的掺兑比例及力学性能,添加剂的应用与养生养护等方面都取得了可喜的成果,菱镁制品生产得到了长足发展,为以后的菱镁防火板的生产提供了科学依据和宝贵经验,从而提高了质量,为走出国门奠定了良好的基础。
  氯氧镁水泥从1867年法国人索勒尔(SQREL)发明以来已有100多年历史,前期研究大多为国外。从十九世纪七十年代到二十世纪二十年代经历了镁水泥的初始研究时期;进入二十世纪三十年代到五十年代的3·1·8研发配料时期;从五十年代到七十年代进入了3·1·8和5·1·8配料发展时期。 进入八十年代之后, 镁水泥在国外已应用得比较广泛,前苏联、美国、日本、德国用镁水泥制成地板;印度用镁水泥铺公路路基;澳大利亚等国用镁水泥生产刨花板等等。由于我国菱镁资源丰富,在全世界首屈一指,我国对镁水泥的研究纳入国家科技攻关项目,因此镁水泥的全面研究应用当属中国,十几年的研究澄清了许多理论是非, 解决了应用上面的许许多多问题 ,科研成果居国际领先水平。从而对我国菱镁砼的生产应用起到了重大推动作用,这个时期也就是我们常说的5·1·8配料全面研究应用时期。由于菱镁砼自身在具有凝固快、易成型、强度高的同时,还存在着韧性差、吸潮、返卤诸多缺点,以及原材料的质量、配比、添加剂的应用不合理,导致菱镁制品在推广应用中几起几落,损失惨重。经过多年艰苦不懈的努力,如今菱镁防火板走出了国门,得到了国外客商的高度认可。可是在国内的推广应用中应用劣质原料,粗制滥造,这将会给菱镁防火板行业带来灭顶之灾。经验教训必须认真总结和吸取,前车之鉴不可忽视。

  菱镁防火板的研制发展
  关于菱镁防火板早在六、 七十年代辽宁和吉林的几个建材研究院就进行 了研制生产,产品问世后反应却很平谈。其原因有三:1、在六、七十年代对轻烧氧化镁的采矿、选矿、煅烧、磨细缺少质量标准和科学依据,以菱苦土(当时的产品名)生产的菱镁板质量差,缺陷多,无法推广应用。2、当时菱镁平板的生产基本上处于手工操作平台模板成型,产量小。那时是计划经济,菱镁平板产量低,未能纳入计划供应市场。3、在当时人们的防火意识还不像现在,大部分人还习惯使用木质胶合板,所以菱镁平板的推广困难重重。 八十年代时菱镁平板的生产和应用仍处于低潮, 在相当长的时期几乎没有生产,即使个别厂家在从事研究生产,也因质量差、返卤等问题在市场上不受欢迎,甚至于有些生产企业因此而倒闭破产。但是,有关菱镁防火板的研究试验基本上从未间断。
   到了九十年代初木材资源更加紧缺,随着建筑行业的快速发展, 木质板材需求量不断增大,胶合板供求矛盾日益突出,无机复合材料板有了市场;同时还由于木质装修带来大量重大火灾事故,从消防到建设主管部门都日益关注装修防火材料,菱镁玻纤防火板在装修市场上占了应用上的优势,随着改革开放政策的落实,节能、绿色环保、防火、耐水、可钻、订钉、涂色的菱镁防火板逐渐得到了人们的认可。有相当多的一部分生产企业和设备制造厂家再次从事了设备研制和菱镁防火板生产,尤其是91年到94年菱镁防火板设备、生产、技术转让搞得轰轰烈烈。菱镁防火板在当时还不叫防火板,有的称宝丽板、 仿曲柳板、菱镁板、化学板、华丽板、无机装饰板等名称。同时市场上以饰面板为主流,有机玻璃钢罩面的、贴纸的、上光的、花纹带孔仿水曲柳面的,浮雕面的、艺术造型的,应有尽有,表面上兴盛一时。可是没过几年又再次消声匿迹。这次的一起一落,主要原因可归纳为两点:
   1.防火板生产应用的机械设备制造在防火板生产工艺、技术、应用上不过关,设计存在着严重的不合理。最为普遍的是手工生产和半机械化生产, 产量低、 表面平整度差、气孔多、薄厚不匀、原料浪费严重、劳动强度大。造成这种局面又可总结为二种情况:(1) 设备制造企业研制。在当时我国已从国外引进了成套的刨花锯沫压缩板生产设备,技术也比较成熟,机械设计人员大部分都是按压缩板设备工艺流程加以改进制造而成。这样改进制造的设备大部分都不理想。因为菱镁防火板生产需用的料浆为粘稠流体,粘度大,初凝时间短,对外界温度环境具有很高的要求,机械设备厂对镁水泥的这种特性还不十分了解,缺乏设计理论依据。不能满足这种特殊要求,设备的生产应用就无法满足工艺操作的需要。至今机械设备厂制造的设备卖到生产厂家后大部分需要改进,费工费时,次品率偏高,极大的影响了菱镁防火板的生产和销售。(2)菱镁制品厂家在市场有大量需求的情况下认定上菱镁防火板项目后,因为买不到质量可靠的机械设备,只有自行研制。菱镁制品生产企业虽懂得菱镁砼的性能特点及工艺流程,但对搞机械设备的制造设计经验不足,有的搞的太简单,生产的防火板质量没有保证,往往气泡多,厚薄不均,产量低。有的搞的太复杂庞大,使得各部位的运转不匹配、不协调,在生产中频出故障。同样影响到产量和质量。

   2.配方原始落后,原材料和成品检验缺乏依据。 上文谈到了我国“七五”、“八五”集体攻关。耗资上千万元,专家研究员近几十人,历时十年在镁水泥的理论研究上取得了举世瞩目的科研成果。但在科学技术转化成生产力方面非常落后。我国十多年的研究论文达成共识的就多达近百篇之多,其应用价值不亚于硅酸盐水泥,应用范围超过硅酸盐水泥。在九十年代初期,我国菱镁制品生产企业一部分属集体企业,大部分是私营,规模小,档次低,虽然技术落后,但是对引进技术有两难:(1)、资金不足买不起国家级的科技成果。(2)、中科院研究所的成果并不以转让技术为主,要想买也很难。据笔者所知参加“七五”“八五”攻关的成果至今还没有任何一家真正的成功转让。即使有人称为“七五”“八五”攻关科研成果也并不是大路转让,仅是成果的一部分经不同的途径得到或“买到”的。由于上述原因,菱镁防火板生产企业基本上还是老配方,老工艺,制品强度忽高忽低,吸潮返卤、泛霜变形等缺陷难以根治。有关菱镁防火板使用的原材料,氯化镁、氧化镁、以及制品“氯氧镁水泥平板”的标准大部分都在1996年—2000年之间相继发布实施。但是以前也曾有过几个标准但还不完善和实用,要想生产出质量较高的菱镁防火板难度实在是太大。不能正确掌握菱镁砼结晶硬化结晶相的组成,又没有原材料方面的正确标准进行生产指导,也不可能正确计算氯化镁、活性氧化镁的用料量,各种添加剂很少应用,即使使用也是试用。因此,要想生产出高质量的菱镁防火板是非常困难的,尽管有一些质量很好,那也可能是偶然和带有盲目性的。九十年代的这次菱镁防火板生产虽然遍及全国各地,最终还是以失败告终,并且对菱镁防火板留下了不好的坏印象。这次虽然失败了,但是却为现在菱镁防火板生产打下了坚实成功的基础。
  回顾菱镁防火板的研发生产轨迹能为我们今后的产品质量提高提供了科学依据,也为菱镁防火板生产厂家敲响警钟。希望能够促使我国菱镁防火板生产沿着科学化、规范化、高质量、高标准、健康快速发展。以前的成功和失败已成为历史。笔者认为依靠科学、求真务实、改进工艺、提高质量、扩大应用领域、促进市场健康有序地发展,对菱镁防火板的研发生产销售形成良性循环的关键是:在生产设备能够运转平稳快速,保证制品厚度均匀、表面光洁的情况下使用合格的原材料,科学灵活的配比,采用有效多元复合改性剂,确保搅拌均匀一致,养护温湿度合理才能杜绝劣质产品,生产出实用价值高、质量好、应用范围广的菱镁防火板。
   每当提起菱镁制品和防火板真值得我们国人骄傲, 我国菱镁资源世界第一, 研发技术世界领先, 菱镁防火板、工艺品深受国外发达国家欢迎,绿色菱镁制品畅销供不应求,菱镁乃我国宝。如此这样一种好产品却让笔者暗然悲泣。 诸位友人会问为什么? 我要振臂高呼:赶快封杀劣质菱镁防火板,让优质菱镁防火板一路走好,继续畅销国内外。业内行家都知道,现在国内市场上畅销的菱镁防火板基本上都不合格,就从价格上看就可以知道。比如:2440mm×1220mm×8mm厚的防火板批发商进货不超过12元,更有甚者10元一张。合格品用铂金中碱玻纤布1.2元/m以上,无纺布0.3元/m左右,每张板各用5米;8mm厚板按标准重约 26Kg,氧化镁、氯化镁、珍珠岩等再加添加剂仅原材料成本就高于劣质板销售价 1.5 倍以上。这样的价格难道还需再看什么“检验报告”和听夸质量吗?劣质菱镁板本应退出市场,由于市场管理的缺陷导至“劣币驱逐良币”!劣币大有市场,良币又无可奈何,只有退出流通领域了。正因为一些菱镁防火板生产的害群之马使得(发改产业[2004]746号)文将菱镁类复合板列入了限制类产品。国内劣质产品占领市场势必影响到国外市场,从而又给该产品带来极大的危机。话还得说回来,虽然一些厂家不按标准规范生产,市场上出现了劣质产品,若把菱镁防火板(菱镁类复合板)列入限制类产品也是一个错误。比如在建筑领域大楼塌了,大桥也塌了,道路刚刚修好没过几天就坏了,难道钢材、水泥、沙石等建筑材料也该列入限制类产品吗?简单的限用或淘汰该类产品实在有点事与愿违,我们应把打击劣质产品的力度加大,净化产品市场是当务之急。菱镁防火板在我国近年来发展很快,尤其在广东、江苏、山东、河南、浙江、福建、辽宁已发展形成规模,先进的机械设备和新工艺不断研究开发出来,菱镁防火板的质量不断提高,品种规格齐全实现了系列化,产品开始向更高质量迈进,产品大量出口国外供不应求。如广东的浩良、好夫曼、上海吉地、江苏昆阳、玉龙、浙江嵊州天仁、山东金光、辽宁建宝丽、大通等近百家大型企业集团,生产能力达到近3亿平方米且每年都在迅速扩大,应该说菱镁防火板已形成一个产业,为我国的经济建设和出口创汇立下了汗马功劳。


防火板生产的研讨与建议

    从事菱镁制品生产二十多年,和参加“七五”“八五”科技攻关的研究单位有过很多接触和合作,深知菱镁砼生产不像个别人认为的,投资少,生产工艺简单,没什么难的。菱镁砼产品看似简单却有很高的科技含量,如不做好以下六项工作,产品质量达标是万万不可能的。简述六项工作如下:
   选择性能优良的设备:要想生产高质量的菱镁防火板 ,必需有设计合理、制造精密、运转平稳、快速、匹配、震动效果好、性能优良的菱镁防火板生产设备流水线,设备是成型质量的关键。笔者了解到,除了上述几十家大型企业外大部分生产厂家都采用了简易设备,其设备的性能较差,表现在轧辊直径小、运转速度不匹配、震动台设计不合理、机体框架用材薄小造成运转时颠动、生产流水线设备长度短、故障不易排除等诸多缺陷。这样的设备价格很低,所以就很畅销。 从没有投产就确定了将可能生产低档劣质菱镁防火板并严重地败坏菱镁产品的声誉。这种现象如不加以遏制,必将给我国的防火板生产再次带来一场灾难。 
  采用优质合格的原材料:众所周知,菱镁制品之所以几起几落大都和原料质量差有直接的关系。在以前的菱镁制品出现质量问题尚有情可原, 因在2000年以前还没有菱镁制品用氯化镁、氧化镁的行业标准,仅是靠参照标准和制品标准的附录指标生产,并且也没有强制意义,所以在选材料上有随意性。回顾以前生产菱镁制品的主要原料氧化镁(那时叫苦土),后来又有轻烧、苦土之分,现在已明确的规定了轻烧氧化镁的各种化学成份及物理性能,并提出了活性MgO含量的指标。现在再让我们分析一下菱镁防火板生产所用的轻烧粉吧!经过近几年和同行接触得知,凡是采用低档设备生产防火板的厂家几乎没有一家自己有化验室的,并声称发货单位已经给化验了,含镁85%,就这样放心的生产使用了。可以吗?绝对不可以。仅说85%含镁并不能说明是合格粉,氧化钙含量小于1.5%吗?活性氧化镁含量达到65%吗?烧失量控制在 4%――9%吗?烧结氧化镁一般不反应,有的反应很慢,一、二年以后可能才反应。除此之外,尽管一切指标都能达到,把含量 85% 的氧化镁掺了滑石粉或白云石粉后氧化镁还能达到85%吗?这些指标不能光听说或看化验单,化验的批次、时间、取样方法、矿石品位、煅烧温度和时间等等都会影响到轻烧粉的质量。还有安定性、细度、初凝、终凝时间、净浆强度的物理性能哪一样指标都会影响菱镁防火板的质量。我们自己要有化验室,会化验,这样才可靠。光有轻烧粉合格还不行,有的使用高碱稀网格玻纤布,有的使用盐场老卤生产菱镁防火板,填充料腐朽、变质、含土等等不利因素很多。要想生产出合格的产品,非把好原料质量关不行。


掌握科学灵活的配比:有的说搞菱镁制品简单就能简单到不用厂房,不用设备,几个劳动力甚至几个老太太都能干。早些年,辽宁大石桥附近的公路两边生产活动房的一路两行。土地面一平整, 塑料布一铺, 大水缸化卤水, 几个老太太用几把铁锹把几种原料一兑一掺就打起活动房来了, 这个还能说不简单? 什么原料化学成份、 配方配比、什么指标都不需要, 科学配方、产品质量更是无从谈起。其实这是对菱镁资源的极大浪费。 生产菱镁防火板也是从手工研发起步的, 免不了也还存在着简单的原始工艺和概念。要让菱镁制品质量达标必需科学配方配比,氧化镁、填充料、氯化镁(溶液浓度23Be′--26 Be′)搅拌后进行水化形成结晶复盐5·1·8相即5Mg(OH)2·MgCl2·8H 2O,或3·1·8相即3Mg(OH)2 ·MgCl2·8H2O,可以说活性MgO和MgCl2的摩尔比是有严格理论指标的,不从严控制配方比例所形成的结晶相就可能发生很大变化,也就是说其强度、耐久性、变形量、返卤泛霜将随着配方比例而变化。科学配方重点强调要动态灵活掌握方能达到目的。为了符合形成5·1·8相所需活性MgO和MgCl2的摩尔比一般在 6—10 之间。另外,还要掌握轻烧粉的烧失量、活性、存放时间,填充料的品种、含水率及企业所在地的天气温度、空气干湿度进行动态灵活调整掌握。此外,水的使用量是有限度的,水量不足不能充分的形成5·1·8相,制品强度低也会造成返卤现象。水量过大,又会抑制5·1·8相的生成,导致力学性能和化学稳定性差,变形泛霜在所难免。有不少生产者不能正确的认识正确的使用水和有限度的使用水,给成型带来不便,给质量也带来不利影响。掌握科学灵活的配比配方也是提高菱镁制品质量的关键所在。 
 有选择的采用有效的多元复合改性外加剂。菱镁制品虽然有很多优点,但也存在着明显的缺点,碱性材料最易吸潮返卤,尤其是在浸水或潮湿的环境下,硬化结晶体发生相变化直到解体,制品强度必然降低。 根据这一损坏机理理论的确立,我国开始了大量的抗水添加剂的应用研究。在菱镁砼材料搅拌时掺入少量的有机或无机添加剂效果好、技术简单、经济合理,因此,菱镁砼添加剂已逐渐成为镁水泥生产不可缺少的一种重要组成材料。按外加剂的作用可分为八种:(1)在菱镁制品生产中经常使用的有在潮湿或水中保持耐久性,使力学强度不丧失的抗水剂。抗水剂又分为无机和有机两类。一是无机抗水剂:目前在我国使用较多的有磷酸及磷酸盐,多聚磷酸钠盐类; 硫酸铁矾、硫酸铝盐类;也有磷酸复合材,如:粉煤灰、矿渣、硅灰、硅薄土+磷酸或磷酸二氢盐复合掺入的。二是有机抗水剂:有机类往往掺加一些有机酸,水溶性树脂,乙烯基乳胶等。(2)、防潮剂主要作用是改善镁水泥的返潮性。某些外加剂的掺入,在菱镁砼晶体表面形成疏水薄膜, 可以改善封闭孔隙通道使水份不进入不破坏相结构, 从而降低吸潮返卤现象发生。这类外加剂主要是一些水溶性有机树脂,还有聚乙烯醇、乙醇、水玻璃、硅胶等。其次还有:(3) 调热剂(4) 早强剂(5) 表面活性减水剂(6) 消泡剂(7)发泡剂(8)着色剂。有些外加剂具有2种以上作用,按功能作用选择外加剂十分重要。菱镁制品用途的扩大最大得益于外加剂的研究应用。实践证明各种不同外加剂材料的加入改善了菱镁砼的性能、作用,但是单掺往往达不到目的, 效果并不理想,多元复合可以取长补短,各尽所能,防潮抗水,调节缓凝、早强,操作应用方便,今后在研制生产的实践中会总结出更多的性能优良的多元复合外加剂。另外,通过大量试验证明走无机(各种酸类)和有机(水溶性树脂类)复合的道路是走不通的。菱镁砼制品的优劣很大程度上取决于耐久性、强度、韧性,不应用外加剂很难达到目的,因此笔者坚信老工艺老配方是根本生产不出高质量的菱镁制品的。菱镁防火板生产厂现在基本都懂这个理,就是为了眼前利益,少投入多赢利,少用或干脆不用外加剂,这样的菱镁防火板质量确实让人怀疑,还有一大部分企业原来并不是生产菱镁制品的,只是看到了菱镁防火板在建材市场上有大量需求,购一台设备、转让一个配方,招几个工人就大干菱镁防火板生产,这种生产模式正在飞速发展,据说有的规模已经相当大,产量非常的高。照此下去, 菱镁防火板的推广应用将会被毁于一旦, 实在让人痛心。笔者在此再次呼吁:菱镁防火板生产的同行们为了明天更美好, 为了今后大家都能活、都有饭吃赶快停止粗制滥造、不科学配方、不应用外加剂的生产模式吧!我们大家应尽快携起手来,实现行业自律,尽快达到规范化生产,减少和杜绝因价格战引起的恶性竞争,避免再次发生菱镁防火板生产昙花一现。

确保搅拌均匀一致。菱镁防火板生产需要有多项措施工艺才能保证产品质量达标,和料搅拌也不是一件小事。料浆搅拌不匀产品质量肯定不行,肯定会出现防火板薄厚不匀、表面光洁度差、 变形量大、 强度降低或不均。防火板生产离不开搅拌机,可是一大部分企业还没有把搅拌机的作用放到足够重要的位置上, 只是认为只要是搅拌机就可以。其实不尽如此。 防火板所用的材料是在搅拌机内经过强烈的旋转磨擦、冲击、碰撞下达到翻涌均匀混 合的, 尤其是掺入少量的外加剂更需扩散均匀以达到发挥作用的目的。在建筑机械市场上买到的一般是硅酸盐水泥沙浆或砂石搅拌机作为菱镁防火板料浆搅拌,它的搅拌速度慢,螺旋浆和浆叶稀疏布局不合理。防火板料浆为轻集料需要增加搅拌机的浆叶数量减小间距,搅拌机转速不应小于80转/分钟较好,从而使浆料均匀、增加粘度。为了节省时间,关于搅拌机的设计制造不再赘述。 
 养生温度要合理。根据不同地区不同温度采取不同的养生方法。菱镁制品的凝固水化过程是一个明显的放热过程,如果将板过度集中存放又在天气温度较高的情况下,放热急剧增加,最高温度可达 120℃ 以上。控温措施不当会使内应力加大造成内部结构破坏。玻纤布抗拉强度急剧衰减,板材抗压抗弯强度降低,表现出酥脆无韧性。这种防火板已失去了应用价值。即使还没有达到这种程度防火板的力学性能强度指标也会大大降低。我国幅原广温差大,在东北冬天零下几十度,又使水化反应减慢,这时我们还要注意增温、保温、保湿、合理养生。在温度适宜,水化放热最高不超过70℃的情况下进行凝固8—12小时,再保湿养生7天,以后再慢慢干燥养生 7—10 天,基本上达到养生标准要求。若过早的将防火板干燥处理会造成水化不充分,反应不完全,也会出现以后的返卤变形现象。只有正确的温度养生菱镁防火板质量才有可靠的保证。在这时作者想探讨一下没有使用合格的原材料,也不使用复合添加剂,又增加了填充料量的生产厂家不可能按此法养生,大部分都是先集中放热养生 2—3 天,再泡水1天析出多余的氯化镁,然后晒干,锯边入库销售。 这种常说的泡水板质量很难保障。低档产品虽然质量差,但是,外观和使用达标原材料按科学配方生产的防火板没太大的差别,如果在泡水时加入漂白剂表面白度甚至于更好一些。客商和用户难以分辨,鱼龙混杂,菱镁防火板的美好声誉将严重的受到损害。


  综上所述,目前菱镁防火板的生产制造已出现了较大的两级分化,一种是以质取胜出口国外, 一种是粗制滥造充斥国内批发、 零售市场。 因为制作生产出质量优质、性能稳定的菱镁防火板是一个多因素的系统工程,所以必需严格遵守科学的配比配方,使用有效的复合改性剂,采取合理的工艺和养护检验制度。决不能把生产防火板视为一种投资少,见效快,生产工艺简单,不需要过多的专业理论知识和严格的科学管理。在国内外市场大量需求的情况下,菱镁防火板的研究探讨在生产应用上仍会有不断进步和发展,新理论、新技术、新工艺、新品种还会层出不穷,必将为菱镁行业注入新的生命活力。
 由于笔者学识浅显,经验不足,在研制生产中还有很多工作尚未做好且有诸多不当之处,

    
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