设备管理_陶瓷生产技术及设备-培训课件

本课程讲授的主要内容 陶瓷工艺学 第6 7 8 9 10 11章 耐火材料工艺学 第5 6 7 8 10 11章的主要内容 陶瓷热工设备 第1 2章的主要内容 第一章原料的处理 绪言 陶瓷制品的一般生产工艺过程 坯料制备流程 1 1原料的精选 一 精选方法 原料精选主要是对原料进行分离 提纯 除去其中的各种杂质 尤其是铁质矿物 使之满足制品的质量性能要求 精选方法分类 一 物理方法 适用于除去与原料颗粒以分离状态存在的杂质 1 分级法 包括淘洗法 水力旋流法 风选法 筛选法等 在在硅酸盐工业中被普遍采用 主要是利用矿物颗粒的尺寸大小或密度差别来进行分离的 1 淘洗法 1 1原料精选 1 分级法 一 物理方法 2 水力旋流法 1 1原料精选 1 分级法 磁选法和超声波法都是用来分离原料中的含铁矿物的 1 1原料精选 2 磁选法 磁选是利用矿物的磁性差别 根据被磁化物质在磁场中将受到磁力作用的原理 将铁及其氧化物从原料中分离出来 磁选法对除去粗颗粒的强磁性铁质矿物较为有效 一 物理方法 1 1原料精选 超声波法是将浆体物料置于超声波作用下 使得原料颗粒和水溶液都产生高频振动 互相碰撞与摩擦 进而导致原料颗粒表面的氧化铁和氢氧化铁避免剥离脱落 二 化学方法 3 超声波法 一 物理方法 基于化学反应原理而进行的原料精选方法 其目的主要是除去原料中难以以颗粒形式分离的微细含铁杂质 如硫化铁 氢氧化铁等 二 化学方法 1 升华法 系在高温下使原料中的铁质矿物与氯气反应 生成挥发性或可溶性的物质而除去 由于氯气的毒性 此法很少用 2 溶解法 用酸或其他反应剂对原料进行处理 通过反应使原料中的铁质矿物变为可溶盐 然后再进行水洗除去之 例如 对细磨之后的氧化铝原料进行的酸洗 三 物理化学方法 1 电解法 是基于电化学原理除去铁质矿物的一种方法 在电解过程中 原料中的铁质矿物首先被溶解 然后铁离子向阴极板运动并还原 进而被除去 三 物理化学方法 2 浮选法 是基于各种矿物对水的润湿性不同 从悬浮液中将憎水颗粒 如铁质矿物 粘附在气泡上 进而浮游分离被除去的方法 此法适用于精选含有铁 钛矿物和有机物的黏土原料 浮选法中一般须使用适当的浮选剂以提高浮选效果 常用的浮选剂有 石油碘酸 铵盐 NH4NO3 Na2CO3 磺酸盐等 二 粘土原料的风化及精选 一 粘土的风化处理 粘土风化处理的作用 二 粘土原料的风化及精选 二 粘土的精选 三 硬质料的洗选 1 1原料精选 主要作用是除去粘附于其上的粘土 有机物等杂质 方法主要有 1 人工高压水冲洗2 滚筒式洗石机水洗 1 2原料的预烧 一 预烧的作用 1 稳定有利的晶型 以保证制品的性能 避免较大的体积效应而带来的害处 制品开裂 例如ZrO2 TiO2 Al2O3等原料 对于同质多晶体原料 显然各种晶型体的性能各不相同 但是 无论哪种原料 稳定的高温型晶体的性能最优良 1 2原料的预烧 一 预烧的作用 对于ZrO2 四方相转变为单斜相非常迅速 引起很大的体积变化 易使制品开裂 通过预烧 并在氧化锆中加入某些氧化物 如CaO MgO Y2O3等 能形成稳定立方固溶体 不再发生相变 这种氧化锆称为完全稳定氧化锆 FSZ 其力学性能低 抗热冲击性差 若减少加入的氧化物数量 使部分氧化锆以四方相的形式存在 而大部分氧化锆以等轴相存在 即只使一部分氧化锆完全稳定 所以称其为部分稳定氧化锆 PSZ 由于四方相向单斜相的转变可通过应力诱发产生 故当受到外力作用时 这种相变将吸收能量而使裂纹尖端的应力场松弛 增加裂纹扩展阻力 从而可大幅度提高陶瓷材料的韧性 因此PSZ比FSZ更有利于保证氧化锆制品的力学性能 1 2原料的预烧 一 预烧的作用 1 稳定有利的晶型 对于TiO2 对于Al2O3 氧化铝陶瓷的生产 其最初原料都是工业氧化铝 Al2O3 使用前必须经过预烧 使之转变为 Al2O3 氧化钛原料是否预烧 要根据其用途和用量而定 生产含钛电容器陶瓷时 希望其中的TiO2都以金红石相存在 故原料须预烧 1 2原料的预烧 一 预烧的作用 2 改变原料的物性或某种特殊结构 如石英硬度大 不易粉碎 滑石具有片状结构 易造成颗粒定向排列 生ZnO量多时易造成缩釉 调节坯料的可塑性 将部分强塑性粘土预烧 3 可消除部分杂质 提高原料纯度 二 预烧温度 1 陶瓷和耐火材料原料预烧的目的有哪些 普通陶瓷生产过程中哪些原料在何情况下需要预烧 2 试写出陶瓷塑性坯料制备的工艺流程 第二章坯釉料制备 一 塑性坯料制备流程 2 1坯料制备工艺流程 流程1 利用瓷石粉和高岭土不子直接配料加工 高岭土不子的制备流程 塑性坯料制备流程的两种情况 情况A 硬质原料单独干法细碎 细度达到325目以上 再与高岭土配料化浆 一 塑性坯料制备流程 流程1 利用瓷石粉和高岭土不子直接配料加工 情况B 硬质原料和高岭土先称量配料 再一起干法细碎 然后化浆 流程1的特点 1 不用球磨 减少设备 节约电耗 节省投资费用 2 原料生产专业化 有利于提高和保证原料质量 对瓷厂稳定产品质量有利 3 雷蒙粉中含铁量较高 生产上要加强除铁 一 塑性坯料制备流程 流程1的特点 4 雷蒙粉颗粒级配不合理 泥料可塑性不好 5 由于硬质原料和软质原料密度 硬度相差较大 混合雷蒙细碎时 易使同一批混合雷蒙粉中前后组成相差大 6 雷蒙机粉碎时粉尘大 除尘要求高 流程2 硬质料单独干法中碎 软 硬质料一起湿法细碎 流程2的特点 1 坯料混合的均匀性好 颗粒级配比较合理 细颗粒较多 可塑性相对提高 2 各种原料均能较好地被细碎 细碎工艺的适应性强 3 球磨效率较低 不便于连续化生产 电耗大 投资费用较高 4 中碎采用干法轮碾或雷蒙机粉碎 粉尘大 除尘设备投入大 流程2 硬质料分别单独干法中碎 软 硬质料一起湿法细碎 一 塑性坯料制备流程 流程3 硬质料分别单独粗碎 软 硬质料一起湿法中细碎 特点 干法配料准确 中碎无粉尘产生 但软硬质料同时入磨细碎会在一定程度上影响球磨效率 一 塑性坯料制备流程 流程4 硬质料干法中碎 湿法细碎 粘土化浆后配入 特点 硬质料加少量粘土湿法细碎效率较高 但容积法配浆准确性较差 要求浆池 浆泵数量多 流程5 硬质料分别单独雷蒙细碎 称量 干混均匀 软质粘土化浆混入 一 塑性坯料制备流程 2 1坯料制备工艺流程 流程5的特点 粉料干混再加泥浆湿混工艺可以省去效率较低的球磨工序和劳动强度高的压滤工序 但坯料的均匀性和可塑性均较差 而且雷蒙过程中会带进0 1 0 3 的铁 且干法除铁效率很低 故这种坯料制备工艺采用很少 流程6 细颗粒硬质原料袋装进厂 软 硬质料分别称量配料 一起湿法球磨细碎 流程6的特点 工序简单 投资较少 避免了干法中细碎带来的粉尘大 除尘除尘困难 以及干粉干混 再加泥浆湿混工艺所带来的坯料均匀性和可塑性均较差的缺点 是当前比较流行的趋势 一 塑性坯料制备流程 流程6 细颗粒硬质原料袋装进厂 软 硬质料分别称量配料 一起湿法球磨细碎 注 教材中所列的日本和英国塑性坯料制备流程 实际上分别与上述流程2及流程4相同 二 注浆坯料制备流程 注浆坯料的制备工艺流程与塑性坯料的一些流程相同 只是无需压滤榨泥 例如 三 压制坯料制备流程 流程1 湿法细碎 压滤榨泥 泥饼烘干并粉碎 三 压制坯料制备流程 流程2 湿法细碎 泥浆喷雾干燥制粉 三 压制坯料制备流程 流程3 干法细碎 加水润湿造粒 一 釉料制备的质量要求及控制 釉浆的工艺性能要求 2 2釉料制备工艺流程 釉浆的工艺性能对保证施釉质量及烧后的釉面质量至关重要 它主要包括釉浆的细度 比重 流动性与稳定性 1 釉料的细度釉浆的加工细度影响着其稳定性 触变性 施釉后与坯体的附着力 烧成温度 以及烧后的釉面质量等 太细的釉浆稠度大 触变性大 施釉时易形成釉层过厚 施釉后收缩大 易开裂 因此釉料的加工细度必须适当 一般陶瓷透明釉的细度控制为万孔筛余 0 2 乳浊釉细度控制为 0 1 2 釉料的比重 相对密度 含水率 釉浆的比重直接影响着施釉时间的控制 即影响一定施釉时间内形成的釉层厚度 含水率太低 相对密度太大的釉浆易形成厚而不均的釉层 易开裂和缩釉 一 釉料制备的质量要求及控制 釉浆的工艺性能要求 2 2釉料制备工艺流程 釉浆比重的控制取决于坯体的种类 厚薄与干燥程度 以及施釉方法 色釉的相对密度一般比透明釉大些 用于素坯施釉的釉浆比用于生坯施釉的釉浆浓些 另外 冬季气温低 釉浆粘度大 其相对密度应适当降低 反之亦然 釉浆比重一般波动于1 4 1 8 2 釉料的比重 相对密度 含水率 生坯浸釉时1 4 1 45 素坯浸釉时1 5 1 7 喷釉一般控制为1 4 1 8 甩釉约在1 6 1 75 淋 浇 釉约在1 45 1 6之间 3 釉料的流动性与稳定性 这是直接影响施釉操作和釉面质量 釉层组成均匀性的两个性能指标 调节手段是控制釉料加工时的加水量 球磨时间 以及选用适当的 适量的电解质 二 釉料制备工艺 2 2釉料制备工艺流程 1 严格控制和保证原料的纯度 如对某些原料要进行拣选 洗选 煅烧等处理 同时储存期间要避免被污染 一 釉料制备工艺要点 2 严格保证配料的准确性 尤其是色剂 乳浊剂等敏感性强的原料的称量 3 为提高球磨效率 生料釉球磨时应先将瘠性硬质料磨至一定细度后再加软质粘土 或仅加少量 3 5 粘土助磨 磨至一定细度后再加其余粘土入磨 4 熔制熔块时 为保证熔块质量应注意以下问题 1 粉料的细度及水分应严格控制 以保证混料的均匀性及粉料在高温下短时间内反应完全 一般地 天然原料过40 60目筛 2 熔制温度应适当 过高易造成某些成分挥发损失严重 对含色剂的熔块还会影响其呈色 一般控制为1250 1350 二 釉料制备工艺 2 2釉料制备工艺流程 一 釉料制备工艺要点 3 有时还要注意控制熔制气氛 如含铅熔块熔制时必须是氧化气氛 否则会生成金属铅 熔块应为透明的玻璃体 如有结瘤则说明其熔制不好 5 保证釉浆具有良好的工艺性能 适当的细度和相对密度 良好的流动性与稳定性 二 釉料制备工艺流程 1 生料釉的制备 生料釉的制备工艺过程与注浆坯料的制备过程基本相同 一般如下 二 釉料制备工艺 二 釉料制备工艺流程 1 生料釉的制备 或颗粒料袋装进厂 或粉料袋装进厂 二 釉料制备工艺 二 釉料制备工艺流程 2 熔块釉的制备 预制熔块的作用 1 可降低釉料的烧成温度 并改善釉面质量 且成熟温度范围宽 适应性强 2 将某些水溶性化合物转变为难溶或不溶于水的硅酸盐化合物 从而保证施釉后釉层和坯体的组成稳定 3 降低或消除某些原料的毒性 4 使某些比重特别大的原料与其他轻质原料反应 形成均匀地整体 以免在加工釉料时后产生沉降分离 影响组成均匀性 5 使某些含大量挥发性气体的原料 如CaCO3 在制备熔块过程中预先分解 从而避免釉料烧成时因此而产生缺陷 6 对乳浊釉而言 制成熔块釉使用可显著改善釉的乳浊效果 二 釉料制备工艺 二 釉料制备工艺流程 2 熔块釉的制备 熔块配制原则 配制熔块时 为使熔块成分稳定 不溶于水 熔融温度降低和高温粘度小 必须合理使用原料 即需要遵循以下原则 1 熔块中的 R2O RO SiO2 R2O3 摩尔数之比 下同 应在1 1 1 3之间 以降低熔块的熔制温度 减少R2O PbO B2O3等成分的挥发损失 2 引入R2O B2O3的化工原料均须配入熔块 有毒原料均须配入熔块 3 须使熔块中 R2O RO 对于含硼熔块 应使SiO2 B2O3 2 以保证熔块不溶于水 4 熔块中的Al2O3的摩尔数应 0 2 以免熔制温度太高 熔体粘度太大 均化质量不好 二 釉料制备工艺流程 2 熔块釉的制备 先制熔块 再制釉料 熔块的制备过程 或颗粒料袋装进厂 二 釉料制备工艺流程 2 熔块釉的制备 先制熔块 再制釉料 熔块釉料的制备过程 二 釉料制备工艺流程 2 色釉的制备 先制色剂 再制釉料 色剂的制备 大多数色剂可以直接采用过渡金属或稀土金属的氧化物 如Cr2O3 CoO CuO等 但为了提高呈色的稳定性 大多还是先预制成色剂 或称色基 再用 制备色剂用的原料一般为高纯度的化工原料 有时也用到一些纯度高的天然原料 另外 为促进高温反应和色剂的呈色 有时还加入适当的矿化剂和调色剂 如R2O PbO B2O3等 色剂制备的一般过程 二 釉料制备工艺流程 色剂制备工艺要点 1 严格控制和保证原料的纯度 原料加工处理时 切忌使用铁质器械 同时要注意避免各种原料相互混杂污染 2 严格保证配料的准确性 以及混合的均匀性 3 严格控制煅烧工序的工艺参数 如煅烧温度 时间 气氛等 4 煅烧好的色剂要先进行酸洗 尔后进行多次的水洗 直至洗液变清或呈中性时方可 5 洗净后的色剂要充分磨细 以保证其呈色均匀 稳定 一般采取湿法球磨 介质为水或酒精 粉磨后的细度一般要求全过300目筛 二 釉料制备工艺流程 2 色釉的制备 先制色剂 再制釉料 色釉的制备 色釉的制备和普通釉料的制备过程大体相同 简而言之 就是准确称取一定量的色剂加入基础釉中 一起磨至所要求的细度即可 有时还加入少量的其他辅助原料 但辅助原料不参与呈色 只起改善呈色效果的作用 基础釉的制备与前述工艺过程相同 二 釉料制备工艺流程 2 色釉的制备 先制色剂 再制釉料 色釉制备的三种情况 根据色釉组成中 色基 的情况 实际生产中所用的色釉主要有以下三种情况 1 基础釉 天然着色矿物 如铜矿石 钴土矿等 2 基础釉 着色化工原料 如