第五章 坯料制备.ppt

1、陶瓷工艺学,第五章 坯料制备,第一节 坯料的种类和品质要求,一、坯料的种类 （1）注浆坯料，含水率2835%； （2）可塑坯料，含水率1825%； （3）压制坯料，含水率37% （干压坯料）；,坯料： 陶瓷原料经配料和一定的工艺加工，得到的具有成型性能的多组分均匀的配合料。,含水率815%（半干压坯料）；,二、坯料的品质要求,坯料的总体质量要求 配方准确 准确称量 ；加工过程中避免杂质混入 组分均匀 主要原料、水分、添加剂等应混合均匀 细度合理 具有一定的细度和粒度分布以满足工艺要求 空气含量少 应尽量减少空气含量,良好的可塑性：可塑性指标 2 ；满足成型和半成品的干燥强度 细度：用万孔筛余量

2、控制 含水量适当： 强可塑性原料多则含水量提高 小件制品含水量 大件制品 手工成型 旋坯 滚压成型 空气含量：小于1%；真空练泥 干燥强度高：抗折强度大于0.98MPa；结合性粘土、添加剂 收缩率小：瘠性物料和塑性物料相对含量、水分的含量,1、可塑泥料的品质要求,2、注浆坯料的品质要求 流动性好：保证产品造型完全和浇注速度。 悬浮性好：料浆久置，固体颗粒长期悬浮不致分层沉淀。 触变性恰当：过大：易填塞泥浆管道 影响料浆输送； 过小：生坯强度不够，影响脱膜和修坯质量，脱膜后坯体易塌陷。 滤过性好：水分在石膏模的压力下容易扩散、迁移，在短时间内成坯。 泥浆含水量少：保证流动性的同时，减少含水量，缩

3、短注浆时间，减少坯体干燥收缩 影响流动性和触变性 细度合理影响流动性、悬浮性和触变性 泥浆的气泡要少减少坯体中的气泡棕眼和提高生坯强度 脱模性好容易从模型上脱离，不粘模,3、压制粉料的品质要求 流动性好：保证致密度、压坯速度 堆积密度大：体积密度大，气孔率下降，压缩比降低 含水率及水分均匀性：含水量适中，水分分布均匀 成型压力大 含水率较低 成型压力小 含水率较高 团粒形状、大小及粒度分布：直接影响流动性和堆积密度 一定的可塑性：特种陶瓷需加入少量增塑剂,原料处理粗碎中碎配料混合、细碎（干法、湿法）过筛、除铁（磁选）压滤脱水练泥（粗练、真空练泥）陈腐可塑泥料,干法中碎、湿法球磨工艺流程 干法配

4、料准确，软、硬质原料同时进磨影响球磨效率，劳动强度大，干法轮碾粉尘大。 湿法轮辗（中碎）、湿法球磨工艺流程 湿法轮碾粉尘小，湿法装磨降低劳动强度，提高装磨效率。配料准确性较差，所需的泥浆池、泥浆泵多。,一 塑性坯料典型制备工艺,第二节 坯料制备,1）球磨、压滤、泥段化浆制备工艺 原料（精选）球磨过筛、除铁压滤粗练陈腐精练泥段入搅拌池化浆（加电解质）过筛、除铁注浆坯料 特点：泥浆的稳定性好（压滤除去了由原料混入的有害的可溶性盐类Ca2、Mg2等） 工序多、需要设备多、周期长、成本较高。,压滤、泥段化浆、真空脱泡制备工艺,二、注浆坯料的典型制备工艺,2）球磨化浆制备工艺,特点：工艺简单，需要设备少

5、，周期短，成本低,泥浆的稳定性较差,粉料化浆工艺,三 压制粉料的典型制备工艺 1）干压粉料 原料处理粗碎中碎配料混合球磨（干法、湿法）过筛、除铁（磁选）造粒压制粉料 2）半干压粉料 原料处理粗碎中碎配料混合球磨（干法、湿法）过筛、除铁（磁选）干燥辊碎、混捏粉碎过筛半干压粉料,第三节 坯料制备的主要工序及设备,一、原料的处理（原料精选、原料预烧） 二、原料粉碎（粗碎、中碎和细碎（磨） 三、筛分、除铁、搅拌 四、泥浆脱水（浆料 泥团；浆料 粉料） 五、练泥（塑性泥料） 六、造粒（压制粉料） 七、陈腐,1 原料的精选,原料精选：对原料进行分离、提纯、除去各种杂质（含铁杂质），使之在化学组成、矿物组成

6、、颗粒组成上更符合制品的品质要求。 从机理上分为物理方法、化学方法、物理化学方法。,一、原料的处理,物理方法 （1）分级法： 水簸(淘洗）、水力旋流、风选、筛选 除去原料中的粗粒杂质，更好的控制原料的颗粒组成。 原理：利用矿物颗粒直径或密度差别来进行。 主要装置：碓打、水簸淘洗、水力旋流器、筛分,（2）磁选法： 原理：利用矿物磁性差别。-分离原料中含铁矿物。 除粗颗粒的强磁性矿物效果较好，但对黄铁矿等弱磁性物质及细颗粒含铁杂效果不明显。 主要装置：电磁除铁器、稀土永磁除铁棒。,物理化学方法 电解法：-电化学原理除去颗粒中的Fe。 浮选法：-利用矿物对水的润湿性不同，亲水矿物在水中沉积而憎水矿物

7、则易与浮起，常加入“浮洗剂”（石油碘酸、磺酸盐，铵盐）使疏水矿物悬浮，可除Fe、Ti等杂质。,滑石：破坏其片状结构，降低收缩率和提高粉磨效率； 预烧温度为12001350，生成偏硅酸镁。 ZnO ：减少缩釉，预烧温度一般为1250。 石英：质地坚硬，粉碎困难； 先预烧，再急冷，利于晶型转变产生体积效应使内部产生应力变脆，提高粉磨效率。 粘土：减少坯体收缩，提高纯度； 一般预烧温度 700 900。,2 原料的预烧,改变结晶的形态；改变物理性能,二、原料粉碎,根据粉碎后粉料的粒度可分为： 粗碎（4050mm），颚式破碎机； 中碎（0.30.5mm），轮辗机、雷蒙机； 细碎（60m），球磨机、雷蒙

8、机； 超细粉碎（几个m），振动磨、气流粉碎等。,原料粉碎：块状固体物料在机械力的作用下而破碎使块度或粒度达到要求的操作。,颚式破碎机,工作原理:电动机通过皮带轮带动偏心轴旋转，使动颚周期地靠近、离开定颚，从而对物料有挤压、搓、碾等多重破碎。 特点： 产量大，但粉碎比较小（一般为4左右 ）,颚式破碎机颚板,工作原理： 物料在碾盘与碾轮之间相对滑动与碾轮的重力作用下被研磨与压碎。 干碾，也可用来湿碾 特点： 有效地防止给原料带入铁质 分碎比较大 （10) 间隙作业、生产效率低,轮辗机,球磨机,陶瓷行业多采用间隙式球磨机，采用湿磨。 影响效率的主要因素：,工作原理：筒体带研磨体旋转，研磨体冲击、研磨

9、粉料。,球磨转速、研磨介质（多少、大小、形状、级配、密度）、料球水比、加料粒度、加料方式。,超细机械粉碎方法 振动粉碎：研磨体在磨机内作高频振动 ，研磨体运动如下： 激烈的循环运动：冲击物体 （无介质磨 流能磨） 剧烈的自转研磨：入料细度2mm 出磨60um ，特点：粉碎时间短，细度大。 气流粉碎： 利用高压气体作介质，物料受撞击、磨擦、剪切作用。 特点：不需固体研磨介质 入磨细度：10.1mm 左右，出磨：1um 搅拌磨粉碎：摩擦磨，砂磨，筒体垂直，磨球体之间、球壁之间产生剧烈的摩擦、滚碾作用。 入磨细度：1mm ， 出料粒度：1um,三、筛分、除铁、搅拌,泥浆过筛采用振动筛或六角回转筛；中

10、碎细粒分离采用摇动筛。 国际上筛网规格分公制和英制两类。 公制以“孔/厘米”表示，即每平方厘米面积上有多少孔； 英制以“目/英寸”表示，即每英寸边长上有多少孔（目）。,1、筛分,磁洗机或永久磁铁除去强磁性物质（如金属铁、磁铁矿） 磁选机有干法和湿法两种： 干法一般用于分离中碎后粉料中的铁质； 湿法用于泥浆除铁，多采用过滤式湿法磁洗机 。,2、除铁,振动筛,3、搅拌 作搅拌泥料和釉料用，使浆池的泥浆能保持均匀的密度，不产生沉淀。,湿式磁选机,螺旋浆搅拌机,1、压滤脱水（机械脱水）：2025% 间歇式压滤机 工艺调节因素： 压力大小：一般压滤压力0.81.2Mpa 加压方式：压力由小变大 泥浆温度

11、：一般适宜温度4060 泥浆密度、泥料性能、有无电解质和滤布的清洁程度影响压滤效率。 2、喷雾干燥脱水（热风脱水）：8% 喷雾干燥塔,四、泥浆的脱水,真空练泥的作用 经真空练泥后，可排除空气，使泥料水分、组成分布均匀，收缩减小，提高干燥强度,提高泥料的可塑性、致密度。,练泥分为粗练和真空练泥（精练）。 （真空）练泥机,五、练泥,?,1)颗粒取向的定义： 经过练泥的可塑泥团，其片状颗粒受外力的作用会沿其尺寸最大方向（长轴方向）重叠排列。这种颗粒在平面内择优取向的现象就是颗粒取向。 2)颗粒取向的原因： 颗粒形状不规整，不对称。受挤压时，颗粒发生滑移或转动，空隙减少，致密度增加。颗粒最后以主平面重

12、叠在一起，占体积最小，出处于稳定状态。,可塑泥团的颗粒取向,3）颗粒取向与收缩、变形的关系 无定向排列：在任何方向上颗粒取向是统计地均匀排列。 定向排列：颗粒沿一个方向排列。 无定向排列的坯体在各方向上的收缩是一致的。 定向排列收缩有差异，定向化程度越高，则各方向收缩越大。 在练泥机挤出的泥段，中心部分颗粒的长轴垂直于轴向，收缩大；外层颗粒的长轴平行于轴向，收缩较小。在不同深度有收缩梯度，引起变形和开裂。,1、造粒：将细磨后的陶瓷粉料制备成粒度较粗，具有一定假颗粒度级配、流动性好的团粒的坯料，该工艺过程称为造粒。 2、造粒方法（按原始物料的形态）： 1）普通造粒法：原料干粉加适量的水（有的在水

13、中加入适量粘结剂），混合均匀（通过混料机）后过筛造粒。 2）泥饼干燥打粉法：将压滤后的泥饼通过干燥设备干燥至一定水分，再经过打粉机破碎成一定粒度的粉料，过筛后制成。 3）喷雾干燥造粒法：将料浆喷入干燥塔雾化，水分受热空气的干燥作用蒸发而得到具有一定粒度的球状团粒，完成造粒。,六、造粒,3、喷雾干燥造粒,造雾方法分为： 离心式、压力式、气流式； 热空气和物料流向方式分为： 顺流式、逆流式,喷雾干燥的主要工序 泥浆的制备与输送； 热源的发生与热气流的供给； 雾化与干燥； 干粉的收集与废气分离。,喷雾干燥工艺影响因素： A、泥浆浓度（含水量） 在保证流动性的情况下，泥浆浓度越高越好减水剂 泥浆浓度粉

14、料密度 产量 能耗 B、进塔热气温度和排出废气温度 进塔热气温度主要影响粉料含水量和密度 进塔热气温度含水量 密度（温度太高） 普陶工业：进塔热气温度在450-480 排除废气温度主要影响粉料含水量和热效率 排出废气温度含水量 热效率 C、离心盘转速或雾化压力 离心盘转速粉料细度 容重 雾化压力粉料细度 容重,1、陈腐的原因及意义： 1）球磨后的注浆料放置一段时间后，流动性提高， 性能改善。 2）压滤的泥饼，水分和固相颗粒分布不均匀，含有大量空气，陈腐后水分均匀，可塑性强。 3）造粒后压制粉料，陈腐后水分更加均匀。,七、陈腐,陈腐：经过细磨后的坯料陈放一段时间后，坯料水分均匀，性能提高。,2、陈腐的作用机理 ：