无机非工艺学

1、作用：减小块状物料的粒度，以便后续粉磨。作用：减小块状物料的粒度，以便后续粉磨。 粒度直接影响生产控制和产品质量。粒度直接影响生产控制和产品质量。(2)(2)粉磨方式与工艺粉磨方式与工艺磨内雾化喷水，可有效带出磨内热量，消除静电凝聚。磨内雾化喷水，可有效带出磨内热量，消除静电凝聚。喂料量适当且均衡稳定喂料量适当且均衡稳定 用淘洗槽、水力旋流器、振动筛和磁选机用淘洗槽、水力旋流器、振动筛和磁选机 等使原料分级和去除杂质。等使原料分级和去除杂质。黏土风化作用：黏土风化作用：提高黏土的成型性能，洗去一些可溶性盐，可塑性提高黏土的成型性能，洗去一些可溶性盐，可塑性增高，其他工艺性能也稳定。此外，风化使

2、黏土原料破增高，其他工艺性能也稳定。此外，风化使黏土原料破裂，使其更易粉碎，这点对硬质黏土意义更大。裂，使其更易粉碎，这点对硬质黏土意义更大。坯料制备总过程泥料的陈腐 经脱水后的泥并或经粗练后泥料在一定的温度和湿度的环境中放置一段时间，这个过程称为陈腐 坯料制备总过程陈腐的主要作用 通过毛细管的作用使泥料中水分更加均匀分布； 粘土颗粒充分水化和离子交换，提高坯料的可塑性； 发生一些氧化与还原反应，还可能有生物作用； 注浆成型用的泥浆经过陈腐，粘土和电解质溶液间离子交换充分，促使泥浆粘度降低，流动性改善。坯料制备总过程真空练泥 练泥是无机非金属材料生产中关键工序之一，它既是坯料制备的最后一道工序

3、，又是坯件成型的最前一道工序，练泥的质量对坯件和产品的性能影响很大 坯料制备总过程真空练泥 坯料制备总过程真空练泥的作用 排除泥料中的气体； 改善泥料性能 ；选用合理的练泥机结构和工艺参数，可破坏或减少泥料颗粒的定向排列，提高半成品和成品的合格率 ；可得到不同规格的泥段（毛坯）。 真空练泥对产品性能的影响 性能项目 未经真空练泥 经真空练泥 干坯抗折强度（MPa） 2.2 3.7 瓷件抗折强度（ MPa ） 53.8 59.9 瓷件介电强度（kV/mm） 16.6 18.2 坯料制备总过程真空练泥 （1） 解凝剂解凝剂(解胶剂或稀释剂解胶剂或稀释剂)（2） 结合剂结合剂（3） 润滑剂润滑剂 无

4、机电解质无机电解质(用于粘土质泥浆用于粘土质泥浆)，也也可以是可以是有机盐类或聚合电解质有机盐类或聚合电解质(用于粘土质泥浆或瘠性料浆用于粘土质泥浆或瘠性料浆)。 用于提高粉料的湿润性，用于提高粉料的湿润性，减少粉料颗粒之间及粉料与减少粉料颗粒之间及粉料与模壁之间的摩擦，以增大压模壁之间的摩擦，以增大压制坯体的密度，促进其均匀制坯体的密度，促进其均匀化。通常采用化。通常采用含极性官能团含极性官能团的有机物的有机物作润滑剂。作润滑剂。 定义：定义：成型就是将制备好的坯料，用各种不同的方法成型就是将制备好的坯料，用各种不同的方法 制成具有一定形状和尺寸的坯件制成具有一定形状和尺寸的坯件(生坯生坯)

5、。 注浆法成型：注浆法成型：泥浆含水量高达泥浆含水量高达30以上，通过以上，通过 浇注在多孔模型中进行成型。浇注在多孔模型中进行成型。 刀压成型，根据模型工作面刀压成型，根据模型工作面的形状不同，有阴模和阳模之分。的形状不同，有阴模和阳模之分。 致使刀压成型泥料一般含水率稍高，常在致使刀压成型泥料一般含水率稍高，常在2126。 主轴转速高低，取决于成型方式与旋制坯件的直径。主轴转速高低，取决于成型方式与旋制坯件的直径。 采用阴模成型及旋制直径小的坯件对，转速可以高一采用阴模成型及旋制直径小的坯件对，转速可以高一些；反之，则转速应相应减小。些；反之，则转速应相应减小。 转速高的有利坯体表面光滑，

6、但容易引起转速高的有利坯体表面光滑，但容易引起“跳刀跳刀”、“飞飞坯坯”。一般控制在。一般控制在320600rmin之间。之间。a. 要求泥料含水率应低，即泥料屈服值要高，以保证要求泥料含水率应低，即泥料屈服值要高，以保证 泥料顺利延展且不粘滚压头。泥料顺利延展且不粘滚压头。b. 滚压成型对泥料可塑性及含水率的要求又依成型方式滚压成型对泥料可塑性及含水率的要求又依成型方式 和产品尺寸不同而异。和产品尺寸不同而异。定义：定义：滚头倾角系滚头中心线与模座中心线之间的夹角。滚头倾角系滚头中心线与模座中心线之间的夹角。滚头倾角的大小对成型操作和坯体质量都有影响。滚头倾角的大小对成型操作和坯体质量都有影

7、响。 一般阴模成型的主轴与滚头的转速比为一般阴模成型的主轴与滚头的转速比为1 : (0.30.7)。阳模成型的转速比为阳模成型的转速比为1: (0.650.9)。 定义：定义：与滚头接触的坯体底部中心出现的小范围凹凸。与滚头接触的坯体底部中心出现的小范围凹凸。解决办法：解决办法：产生的原因：产生的原因：v 石膏模干燥时间太长，模型过干、过热；石膏模干燥时间太长，模型过干、过热；v 泥料的水分过低；泥料的水分过低；v 投泥过早；投泥过早；v 转速太快；转速太快；v 滚头中心部位温度过高；滚头中心部位温度过高；v 滚头下压时接触坯料过猛等。滚头下压时接触坯料过猛等。v 新石膏模有油污也易发生这种缺

8、馅。新石膏模有油污也易发生这种缺馅。花底解决办法花底解决办法： 定义：定义：注浆法成型是把泥浆注入多孔模型内。借助于模型注浆法成型是把泥浆注入多孔模型内。借助于模型 的吸水能力而成型的方法。的吸水能力而成型的方法。 泥浆的触变性是指泥浆在静置后变稠，而一经搅拌又文即恢复泥浆的触变性是指泥浆在静置后变稠，而一经搅拌又文即恢复流动的性质。流动的性质。 触变性太大，输送的困难，注成的坯件易变形和软塌。触变性太大，输送的困难，注成的坯件易变形和软塌。 触变性太小，泥浆悬浮性较差，模内难以形成一定厚度的坯体，触变性太小，泥浆悬浮性较差，模内难以形成一定厚度的坯体，成坯后脱模也困难。成坯后脱模也困难。泥浆

9、在较长时间存放时不发生沉淀、分层和触变性变坏。泥浆在较长时间存放时不发生沉淀、分层和触变性变坏。 泥浆应有一定的渗透性。如果渗透性太差，势必延长成坯时间，泥浆应有一定的渗透性。如果渗透性太差，势必延长成坯时间，容易粘模，脱模困难。容易粘模，脱模困难。 产生的原因是：产生的原因是： 定义：定义：压制成型是将含一定水分的粒状粉料，放在模具压制成型是将含一定水分的粒状粉料，放在模具 中直接受压力而成型的方法。中直接受压力而成型的方法。 H/D比值越大，压力分布比值越大，压力分布则越不均匀，因此厚而小的产则越不均匀，因此厚而小的产品不宜用压制品不宜用压制 法成型，而较法成型，而较薄的墙地砖则可用单面加

10、压方薄的墙地砖则可用单面加压方式压制。式压制。 施压时压力的中心线必须施压时压力的中心线必须与坯体和模具的中心对正，如与坯体和模具的中心对正，如出现错位则会加剧压力分布的出现错位则会加剧压力分布的不均匀性。不均匀性。 作用：作用：粉料流动性决定着成型时它在模型中的充填速度粉料流动性决定着成型时它在模型中的充填速度 和充填程度。和充填程度。影响因素：影响因素：粉料的流动性与颗粒之间的内摩擦力及粉粒粉料的流动性与颗粒之间的内摩擦力及粉粒 颗粒的形状、大小、表面状态和粒度分布等颗粒的形状、大小、表面状态和粒度分布等 工艺因素有关。工艺因素有关。定义：定义：粉料的阻力粉料的阻力(包括克服颗粒之间的内摩

11、擦力和使包括克服颗粒之间的内摩擦力和使 颗粒变形所需的力颗粒变形所需的力)及粉料颗粒与模壁间的外摩及粉料颗粒与模壁间的外摩 擦力两者之和，即是通常所说的成型压力。擦力两者之和，即是通常所说的成型压力。作用：作用：成型压力不够，则坯体密度低，强度小，收缩率成型压力不够，则坯体密度低，强度小，收缩率 大，导致坯体变形、开裂以及规格不准等缺陷。大，导致坯体变形、开裂以及规格不准等缺陷。II. 双面同时加压双面同时加压 成型时加压速度不能过快，开始加压时不能成型时加压速度不能过快，开始加压时不能过重。否则，由于粉料中的气体没有充分的时间过重。否则，由于粉料中的气体没有充分的时间排出，容易造成坯体开裂。

12、排出，容易造成坯体开裂。 生产中采用先轻后重，多次生产中采用先轻后重，多次(23次次)加压的加压的操作方法。操作方法。 脱水的方法：脱水的方法： 一是重力脱水；二是用机械的方法实现脱水；三是用加一是重力脱水；二是用机械的方法实现脱水；三是用加热。热。 用加热的方法达到除去物料中部分物理水分的过程称之用加热的方法达到除去物料中部分物理水分的过程称之为干燥，也叫为干燥，也叫烘干烘干。 物料干燥的方法有两种：物料干燥的方法有两种： 自然干燥和人工干燥。自然干燥和人工干燥。 干燥过程是一个物理过程。干燥过程是一个物理过程。 自然干燥就是将湿物料堆置自然干燥就是将湿物料堆置于露天或室内的地上，借助风吹于

13、露天或室内的地上，借助风吹和日晒的自然条件使物料得以干和日晒的自然条件使物料得以干燥。燥。 自然干燥自然干燥 概述概述 加热方式加热方式 内热源法内热源法 外热源法外热源法 人工干燥人工干燥 人工干燥人工干燥也叫机械干燥，是指将湿物料放在也叫机械干燥，是指将湿物料放在专门的设备中进行加热，使物料中的水分蒸发，专门的设备中进行加热，使物料中的水分蒸发，从而使物料得以干燥。从而使物料得以干燥。 人工干燥的特点人工干燥的特点是干燥速度快，产量大，是干燥速度快，产量大，不受气候条件的限制，便于实现自动化，适合于不受气候条件的限制，便于实现自动化，适合于工业规模的生产。工业规模的生产。 外热源法外热源法

14、是指在物料的外部对物料表面加热，使物料是指在物料的外部对物料表面加热，使物料受热，水分蒸发，而得以干燥。受热，水分蒸发，而得以干燥。 外热源法的加热方式有以下三种：外热源法的加热方式有以下三种： (1)对流加热对流加热 通常用热空气或热烟气作为介质以对流的方通常用热空气或热烟气作为介质以对流的方式对物料表面进行加热；式对物料表面进行加热； (2)辐射加热辐射加热 利用红外灯、灼热金属或高温陶瓷表面产利用红外灯、灼热金属或高温陶瓷表面产生的红外线，对物料表面进行加热；生的红外线，对物料表面进行加热； (3)对流对流辐射加热辐射加热 是上述两种加热方式的综合，既有对是上述两种加热方式的综合，既有对

15、流加热又有辐射加热。流加热又有辐射加热。 二、干燥的物理过程二、干燥的物理过程1. 物料中水分的性质物料中水分的性质4. 制品在干燥过程中的收缩与变形制品在干燥过程中的收缩与变形1. 物料中水分的性质物料中水分的性质 按照水和物料结合程度的强弱，物料按照水和物料结合程度的强弱，物料中的水分可以分为以下三类：中的水分可以分为以下三类： （1）化学结合水）化学结合水（1）化学结合水）化学结合水 通常以结晶水的形态存在于物料的矿物分子通常以结晶水的形态存在于物料的矿物分子中，如高岭土中，如高岭土(Al2O32SiO22H2O)中的结晶水。中的结晶水。 特点：特点：化学结合水与物料的结合最为牢固，化学

16、结合水与物料的结合最为牢固，一般需要达到很高的温度一般需要达到很高的温度(400700)，将矿物，将矿物的晶格破坏后，才能被分解出来，它的排除不属的晶格破坏后，才能被分解出来，它的排除不属干燥的范围，在干燥工艺中一般不予考虑。干燥的范围，在干燥工艺中一般不予考虑。 （2）物理化学结合水物理化学结合水 分类：分类：吸附水、渗透水、微孔毛细管水以及结构水。吸附水、渗透水、微孔毛细管水以及结构水。 吸附水与物料的结合最强，这种牢固的结合，改变了吸附水与物料的结合最强，这种牢固的结合，改变了水分的很多性质。水分的很多性质。 特点：在物理化学结合水的排除阶段，物料基本上特点：在物理化学结合水的排除阶段，

17、物料基本上不产生收缩，用较高的干燥速度也不会使制品产生变形或不产生收缩，用较高的干燥速度也不会使制品产生变形或开裂。开裂。 但物理化学结合水与物料的结合较化学结合水要弱，但物理化学结合水与物料的结合较化学结合水要弱，在干燥过程中可以部分排除，物理化学结合水又称为大气在干燥过程中可以部分排除，物理化学结合水又称为大气吸附水。吸附水。物理化学结合水产生物理化学结合水产生蒸汽压小于同温度下蒸汽压小于同温度下自由水面的饱和蒸汽自由水面的饱和蒸汽压。压。（3）机械结合水机械结合水 机械结合水包括物料中的润湿水、孔隙水及粗孔机械结合水包括物料中的润湿水、孔隙水及粗孔(半半径大于径大于10m)毛细管水。毛细

18、管水。 特点：与物料的结合最弱，干燥过程中最先被排除。特点：与物料的结合最弱，干燥过程中最先被排除。 机械水中的孔隙水、粗孔毛细管水被排除后，物料之机械水中的孔隙水、粗孔毛细管水被排除后，物料之间互相靠拢，体积收缩，产生收缩应力。这时如果干燥速间互相靠拢，体积收缩，产生收缩应力。这时如果干燥速度过大，会使制品产生较大的收缩应力而变形或开裂，这度过大，会使制品产生较大的收缩应力而变形或开裂，这在设计制品在设计制品(坯体坯体)的干燥设备，制定干燥制度时尤其要注的干燥设备，制定干燥制度时尤其要注意。意。 物料中含水形成的种类与物料的性质及结构有关。有的物料中含水形成的种类与物料的性质及结构有关。有的

19、物料，如粘土，上述三种形式的水都有；有些物料，如石物料，如粘土，上述三种形式的水都有；有些物料，如石灰石、砂子等仅含有一种或两种形式的水分。灰石、砂子等仅含有一种或两种形式的水分。 2. 物料干燥过程物料干燥过程 物料干燥包括加热、外扩散物料干燥包括加热、外扩散和内扩散三个过程。和内扩散三个过程。整个干燥整个干燥过程可以分为以下三个阶段过程可以分为以下三个阶段 。 （1）加热阶段）加热阶段 （2）等速干燥阶段）等速干燥阶段 （3）降速干燥阶段）降速干燥阶段 图图3-22 干燥过程曲线干燥过程曲线3. 干燥速率的影响因素干燥速率的影响因素（1）外扩散速率外扩散速率（2）内扩散速率）内扩散速率（1

20、）外扩散速率）外扩散速率 外扩散速率取决于干燥介质的温度、湿外扩散速率取决于干燥介质的温度、湿度和流态度和流态(流速的大小和方向流速的大小和方向)以及物料的性以及物料的性质。干燥介质的温度越高质。干燥介质的温度越高(相对湿度就越小相对湿度就越小)，流速越快流速越快(边界层就越薄边界层就越薄)，外扩散速率越大。，外扩散速率越大。（2）内扩散速率）内扩散速率 分类：内扩散包括湿扩散和热扩散两种。分类：内扩散包括湿扩散和热扩散两种。 湿扩散湿扩散是指在水分浓度差的作用下，物料内部水是指在水分浓度差的作用下，物料内部水分从水分高的地方向水分低的地方的迁移过程；减分从水分高的地方向水分低的地方的迁移过程；减薄制品的厚度可以提高干燥速率。薄制品的厚度可以提高干燥速率。 热扩散热扩散是指在温度差的作用下，水分从温度高的是指在温度差的作用下，水分从温度高的地方向温度低的地方的迁移过程；地方向温度低的地方的迁移过程； 热扩散与加热方式有关，采用外部加热方式，物热扩散与加热方式有关，采用外部加热方式，物料表面温度高于内部，热扩散成为干燥的阻力。用料表面