陶瓷生产工艺及煤气化的应用素材.ppt

陶瓷生产工艺介绍及煤气化的应用,1陶瓷的定义及分类2陶瓷的生产流程2.1坯料的制备流程2.2釉料的制备流程2.3生产线工艺流程2.4其它工艺流程3煤气化在陶瓷生产中的应用3.1喷雾干燥3.2窑炉烧成,目录,陶瓷的定义,是主要用粘土（可塑性）、石英（非可塑性）、长石（助熔剂）等不同性质的原料进行合理的配置，经过原料加工制备处理，形成泥和颗粒、粉料，经成型、干燥、烧结而成的制品；同时也是陶器和瓷器的统称名词。,1陶瓷的定义及分类,粘土：主要化学成分为Al2O3，具有可塑性和粘合性；石英：主要化学成分为SiO2，用于增强产品的强度；长石：主要化学成分为CaO，用于增强产品的硬度；其各自作用类似于水泥沙浆中的水泥、水和砂。,按吸水率用水加入砖底看水吸收快慢瓷质砖吸水率0.5%。产品的玻化程度高，结构致密，透光性好，断面细腻呈具壳状，敲击声清脆（如瓷质抛光砖、瓷质外墙砖）1100左右半瓷质砖0.5%吸水率10%。产品的玻化程度及其它物理性能介于瓷质和陶质之间，透光性差，机械强度高，断面呈石状。其中：0.5%吸水率6%为细炻砖（例仿石砖）；6%吸水率10%为炻质砖（例彩釉砖）1180左右陶质砖吸水率10%（例内墙砖、陶质仿古砖）1250左右,陶瓷的分类,2.陶瓷的生产流程,坯料制备,瓷砖生产,釉料制备,其他流程,坯与釉的定义,坯：是利用铝硅酸盐矿物或少量化工原料为主要原料,利用传统的生产工艺手段，通过一定的方法成型（如干压、塑性、注浆），在一定的烧成制度（温度制度、压力制度、气氛制度）制成具有一定形状的制品。,釉：是施于陶瓷坯体表面的一层极薄的物质,它是根据坯体性能的要求,利用天然矿物原料及某些化工原料按比例配合,在高温作用下熔融而覆盖在坯体表面的富有光泽的玻璃层物质。,1.力学性能：坯和釉都具有强度高、脆性等特征。2.化学稳定性：坯和釉都具有较强的耐腐蚀性。3.电性能：传统陶瓷坯和釉都具有较大的介电常数，大多数情况下可当作绝缘体。4.热性能：坯和釉都具有较小膨胀系数，能够承受较大范围内的热急变。,坯料与釉料的相同点,1.力学性能：坯比釉强度大。2.化学稳定性：坯比釉耐腐蚀性强。3.热性能：坯的膨胀系数一般比釉略大。4.光学性能：坯体由于内部存在大量的晶体及气孔，透光性差。釉则根据内部玻璃相及其他分相的构成比例分为透明釉及乳浊釉，光泽也有高光、亚光之分。釉主要液相。,坯料与釉料的不同点,2.1坯料的制备流程,1、泥砂料进厂,船运,车运,2.1坯料的制备流程,以黏土为代表的可塑性原料以含石英砂料为代表的瘠性原料以长石为主的熔剂性原料如果说石英是瓷砖的骨架，黏土就是瓷砖的经脉，而长石则是连结两者的血液。,长石,黏土,石英,1泥砂料进厂,2.1坯料的制备流程,原料进厂后由厂验收人员取样进行检测，合格后过磅放入室外仓均化。均化后的原料才允许生产加工。,通过挖机混合原料的各个位置，使原料不同位置的物理、化学性能相近,验收,均化,2.1坯料的制备流程,2验收、均化,配方确定的原则1、坯料和釉料的组成应满足产品的物理、化学性质和使用要求；2、拟定配方时应考虑生产工艺及设备条件；3、了解各种原料对产品性质的影响；4、拟定配方时应考虑经济上的合理性以及资源是否丰富、来源是否稳定。,2.1坯料的制备流程,3下单、配料,铲车司机根据球磨配料看板中配料单，通过铲车将各种原料加入电子称。严格控制各种泥砂料重量误差，并设质检巡检抽查，确保配料的准确性。,2.1坯料的制备流程,4司磅、配料,通过皮带将电子喂料机上的已配好的各种物料输送到球磨机内进行投料球磨。,2.1坯料的制备流程,5投料,通过输送带将泥砂料装入球磨机内，加入水和其他添加剂。根据泥浆细度要求设定球磨时间至一定的细度测浆确定是否合格。,球石是帮助原料研磨、破碎的物质,2.1坯料的制备流程,6球磨,泥浆性能的要求：1、流动性、悬浮性要好，以便输送和储存。2、含水率要合适，确保制粉过程中粉料产量高，能源消耗低。3、保证泥浆细度，使产品尺寸收缩、烧成温度与性能的稳定。4、泥浆滴浆，看坯体颜色。,2.1坯料的制备流程,7泥浆,泥浆水份、细度达到标准后放浆过筛、除铁进入浆池内陈腐备用。,过筛除铁,陈腐备用,将泥浆放入浆池一段时间，使其混合均匀，达到生产标准。,2.1坯料的制备流程,8过筛除铁、入池陈腐,喷雾干燥原理：通过柱塞泵压力将达到工艺要求的泥浆，压入干燥塔中的雾化器中，雾化器将泥浆雾化成细滴，在热风作用下干燥脱水制成一定颗粒级配的粉料。,柱塞泵,热风炉,2.1坯料的制备流程,9喷雾干燥,粉料性能的检测项目：1、粉料水份的检测，一般瓷砖粉料水份控制在6%-7%。2、粉料颗粒级配检测，颗粒级配即粒度分布，是指粉料中各种粒径的颗粒所占的比例。一般严格控制40目上的粉料颗粒度。,2.1坯料的制备流程,10粉料检测,通过喷雾干燥后的粉料有一定的温度，且水份也不均匀，所以粉料一般需陈腐24小时后使用。,过筛,陈腐,1、陈腐时间太短，水份不均匀产品易产生夹层。2、陈腐时间太长，强度差，流动性差，不易填满压机模腔。,2.1坯料的制备流程,11过筛入仓陈腐,2.2釉料的制备流程,根据产品生产配方需要和化工、色料库存情况，由厂工艺部做物料采购计划，由采购部购进合适的化工、色料。,2.2釉料的制备流程,1化工色料进厂,化工料进厂后，由厂化工料检测员根据化工、色料检验标准与标准样做板对比试烧，验收合格者入库待用。,2.2釉料的制备流程,2化工色料检验,合格化工、色料由釉班领料组负责领入，存储在釉班库存，用时即取。,2.2釉料的制备流程,3釉班存料,试制员根据产品做板试验后填写配方单，由釉班班长根据试制员下达的原始配方单填写配料单，准备配料。,注：釉料配方的确定原则与坯料大致相同。,2.2釉料的制备流程,4下配料单,釉班人员根据配料单将各种化工、色料过磅、配料入球磨。,2.2釉料的制备流程,5人工配料,将配好的化工、色料、辅料加一定量的水后进行球磨，一般球磨6-8小时，具体时间根据据釉料细度来确定。,2.2釉料的制备流程,6球磨,测釉员对釉浆的含水率、细度、流动性等项目进行检测。由下单的试制员对制备好的釉浆进行试烧。,2.2釉料的制备流程,7测釉浆、试烧,有些加入黑色料的釉浆不需要除铁这个工序，除铁会影响此色料的发色。,印花釉的过筛,釉浆的过筛除铁,2.2釉料的制备流程,8釉浆过筛除铁,通过试烧符合生产需要的釉浆，陈腐后生产时拉至生产线使用。,2.2釉料的制备流程,9生产使用,2.3生产线工艺流程,根据生产需要，经过陈腐的粉料从陈腐仓输至压机使用，为确保产品质量，一般情况下，几个料仓物料同时使用，减少粉料波动对生产的影响。,2.3生产线工艺流程,1送粉,粉料由输送带输送进入压机料斗，然后通过布料格栅布料、由压砖机压制成型。,2.3生产线工艺流程,2压制成型,压制成型后的生坯含有一定的水份，为了提高生坯的强度，满足输送和后工序的需要，生坯要进行干燥。陶瓷厂现多采用多层卧式干燥窑，节省了占地面积，满足生坯对干燥速度的要求。,多层卧室干燥窑,2.3生产线工艺流程,3干燥,压制成型的坯体在上釉前需要喷水。其作用是：1、使坯温降低到施釉所需要的温度，打通坯面上的毛细孔。2、加强坯、釉结合性，减少生产缺陷。如缩釉。,2.3生产线工艺流程,4视需求喷水（浆）,喷釉：用喷枪通过压缩空气使釉浆在压力的作用下喷散成雾状，施到坯体表面。,淋釉：将釉浆抽入高位罐，通过釉槽和筛网格的缓冲作用，使釉浆通过光滑的钟罩，均匀如瀑布一样覆盖在坯体的表面。淋釉釉面比较适合胶辊印花。,2.3生产线工艺流程,5施釉,印花是按照预先设计的图样，通过转印花网或雕刻胶辊，将印花釉透过网孔或胶辊的毛细孔转印到釉坯上。,软滚印花,2.3生产线工艺流程,6印花,什么是砖底粉呢？瓷砖在高温烧制时会产生液相，假如不上砖底粉会对辊棒造成破坏。上过砖底粉的砖坯入窑烧成时才不易粘辊棒，延长辊棒的使用寿命。,2.3生产线工艺流程,7上砖底粉,目前墙地砖生产采用辊道窑烧成，辊道窑由许多平行排列的辊棒组成辊道，通过辊棒运转带动砖坯向前移动，入窑进行烧制。,辊道窑,2.3生产线工艺流程,8进窑烧成,砖坯预热带烧成带冷却带成品,2.3生产线工艺流程,8进窑烧成产品烧成流程,预热带,砖坯在预热带完成有机物的挥发，结晶水的排除，晶型转变以及碳酸盐和硫酸盐的分解等物理化学反应。,烧成带,瓷砖的性能在很大程度上取决于烧成带的最高烧成温度和保温时间，烧成温度和保温时间是保证坯体中出现一定量的液相也就是玻璃相，使产品具有足够的机械强度和低的吸水率。即在烧成带成瓷。,冷却带,辊道窑的冷却带分为急冷段、缓冷段和低温冷却段。在急冷段冷风管横贯窑内辊道上下，对制品进行直接的快速冷却；在缓冷段的窑顶和窑底设置有热风抽出口；在低温冷却段用轴流风机对制品进行冷却。,地砖出窑，不仅仅要外观上完美，在各个性能上也要符合相应的标准。其性能的检测项目大致有：防滑系数检测、热稳定性检测、耐磨性能检测、吸水率检测、强度检测等。,2.3生产线工艺流程,9性能检测,打包入库,2.4其他工艺流程,广东佛山冠将陶瓷有限公司,2.4其他工艺流程,1预切边,2.4其他工艺流程,2刮平,抛光可分为粗抛、中抛、精抛。根据需要选择抛光程度。粗抛机：将砖面磨削平滑。中抛机：光滑程度有点像哑光砖；有的为了追求这种哑光效果专门生产半抛砖。精抛机：砖坯经过精抛机表面光滑如镜，光泽度可以达到60-70左右。,广东佛山冠将陶瓷有限公司,2.4其他工艺流程,3抛光,从精抛机出来的产品经过磨边、倒角，使砖坯的尺寸准确均一，并避免砖角锋利的损伤或对人造成伤害。,广东佛山冠将陶瓷有限公司,2.4其他工艺流程,4磨边、倒角,为了提高防污能力，要在抛光砖的表面涂一层防污剂；防污剂可以阻止在施工过程中水泥浆对砖的渗透，另外也会防止日常生活中墨水、茶叶汁造成的污染。,广东佛山冠将陶瓷有限公司,2.4其他工艺流程,5上防污剂,由分检人员检测产品的平整度、尺寸，合格产品包装入库。,2.4其他工艺流程,6分选,2.4其他工艺流程,7打包入库,3.煤气化在陶瓷生产中的应用,3.1喷雾干燥,喷雾干燥是流化技术用于液态物料干燥的一种较好的方法。基本原理是空气通过过滤器和加热器，进入干燥塔顶部的空气分配器，通过热风分布器的热空气呈螺旋状均匀地进入干燥室。料液由料液贮罐经过滤器由泵或者压缩空气送至干燥塔顶的雾化器，使料液喷成极小的雾状液滴，料液与热空气并流接触，接触表面积大大增加，水份迅速蒸发，在极短的时间内干燥为成品。成品由干燥塔底部和旋风分离器排出，收集瓶回收，废气经滤袋过滤器收集细粉后由风机排出。,喷雾干燥塔结构示意图,喷雾干燥实物,常用的雾化形式,1.气流式喷嘴雾化气流喷嘴式雾化是利用压缩空气高速从喷嘴喷出,借助于空气、料液两相间相对速度的不同产生的摩擦力,把料液分散成雾滴。虽然气流式雾化器可雾化高粘度物料,而且相应加工比较简单。但因其压缩空气转换功能效率甚低,使其雾化的比能耗较其他两种雾化装置大,且雾化粒径分布不够均匀,故后来将研究重点转移到离心式雾化器上。,2.高速离心旋转雾化据报道,转盘转速与液滴直径成反比,且转速升高以后,液滴的喷距缩短,而液滴分布趋于均匀。从而可以使干燥塔的直径变小,被处理物料的受热程度降低,消除了普遍存在的粘壁现象,提高转速成为各国干燥装置的趋势。,3.压力式雾化压力式雾化器是基于用高压泵直接使溶液受压后,在小孔中卸压而使溶液雾化的装置。它的比能耗较低,在低压范围内(P2.5MPa)喷出的液滴较粗,粒度分布较宽。采用下喷上的流程可以使干燥塔的高度相应降低。近年来这种装置大量被特种陶瓷(电器陶瓷)工业所采用,以制备如氧化铝、氧化铁氧体等。,3.2窑炉烧成,陶瓷烧成是生产陶瓷制品的主要工序之一。将生坯或半成品在高温下处理，使其发生物理、化学变化而得产品的过程。陶瓷的出现离不开窑炉。陶器的烧成温度约8001000，瓷器的烧成温度约12001300。瓷器出现远远晚于陶瓷，其中一个重要原因就是窑炉技术水平低，窑炉温度不能达到瓷器烧成要求的温度。,陶瓷品种多种多样，其烧成过程的物理化学变化及产品的化学矿物组成也各不相同。但从共性来看，粘土质陶瓷的烧成过程物理化学变化大致可划分为9个阶段：1、20200，排出残余水入窑水分要求：1%，快烧0.5%，升温速度：2030h2、200500，排除结构水指粘土矿物中的结晶水和层间水，安全阶段，可快烧，4050h3、500700，石英晶型转化573时,体积膨胀，易变形干裂，升温应慢，升温速度：2030h4、7001050，氧化阶段进行氧化反应和分解反应。硫化铁，有机物氧化，碳酸盐、硫酸盐、氢氧化铁分解，放出二氧化硫和二氧化碳及水蒸气等气体，应在釉面封闭以前氧清氧透，保证良好的氧化气氛和充分的氧化时间，减少窑内温差，适当进行中火保温，否则易出现质量缺陷，如黑点、青边、发黄、气泡等。气氛要求：O2=45%，CO1%,5、10501200，还原阶段使氧化铁还原成氧化亚铁，褐色变为青色，改善制品色泽，达到白里泛青，即“白如玉”的效果。要求：升温慢，使气体充分排除，减少坯泡保证气氛，避免重新氧化，CO=24%保证时间，以利于还原反应进行彻底6、1200烧成温度，烧结阶段。坯体中出现玻璃相，气、固、液相扩散而达致密化，该传质过程与坯体的厚度平方成反比，故烧成时间与坯体厚度平方成正比。应据此确定高火保温时间（12小时）进行高火保温。要求：升温速度1030h，CO=1%7、烧成温度700，急冷阶段。产品处于热塑性阶段，可直接吹冷风急冷，冷却速度达120h8、700400，缓冷阶段。石英晶型转化，体积收缩，而液相刚凝结，较脆弱，易惊釉、开裂，降温速度：8090h9、40080，快冷阶段。此时制品强度大，可直接鼓冷风快速冷却。,主要窑炉种类,隧道窑,隧道窑一般是一条长的直线形隧道，其两侧及顶部有固定的墙壁及拱顶，底部铺设的轨道上运行着窑车。燃烧设备设在隧道窑的中部两侧。在台车上放置装入陶瓷制品的匣钵，连续地由预热带的入口慢慢推入，而载有烧成品的台车，由冷却带的出口渐次被推出来。,窑车,燃料隧道窑包括：窑体、窑车与窑具、燃烧系统、排烟系统、冷却系统、测控系统以及附属设备。,隧道窑的特点生产连续化，周期短，产量大，质量高；利用逆流原理工作，热利用率高，燃料经济，热量的保持和余热的利用都很好，所以燃料节省，较倒焰窑节省燃料5060%；烧成时间简短，普通大窑由装窑到出空需要35天，隧道窑约有20小时左右就可以；节省劳力；提高质量；窑和窑具都耐久，5-7年修理一次；一次性投资较大，烧制制度不宜随意变动，灵活性较差。,辊道窑,辊道窑是一种不用窑车的隧道窑，突出特点是用许多平行排列的转动的辊子组成的辊道