山理工硅酸盐工艺学课件02陶瓷工艺学-4坯料及制备

第四章坯料及制备本章的主要内容：1.﹡掌握各种坯料的质量要求；2.了解几种典型的坯料制备工艺流程；3.﹡掌握坯料制备中主要工序的作用。第一节

坯料的种类和质量要求一、坯料的种类按成型方法分为：可塑坯料含水率18～25%

注浆坯料含水率28～35%

压制坯料含水率8～15%的半干压粉料

3～7%的干压粉料坯料是指陶瓷原料经过配料和加工后，具有成形性能的多组分混合物。二、坯料的质量要求

1.配方准确。①准确称量；②加工过程中避免杂质混入。

2.组分均匀。坯料中各种组分，包括主要原料、水分、添加剂等都应均匀分布。

3.细度合理。各组分的颗粒达到一定细度，并具有合理的粒度分布。

4.空气含量少。（一）可塑坯料⒈良好的可塑性。⒉一定的形状稳定性。⒊含水量适当。不同的成型方法，产品种类不同，含水量不同。⒋坯体的干燥强度高和收缩率小。（二）注浆坯料⒈流动性要好。⒉悬浮稳定性好。⒊触变性适当。⒋滤过性要好。⒌泥浆含水量要少。（三）压制坯料

１．流动性好。填充模具的能力。２．堆积密度大。堆积密度大，形成的空隙率低，坯体密度高。３．含水率适当、水分均匀。

第二节坯料制备工艺流程

长石粉、石英粉、瓷石粉、精选高岭土（或不子）配料称量搅拌化浆过筛除铁压滤粗练陈腐精练成型流程三、粉料进厂，称量配料，混合化浆流程四、干粉湿混不球磨石英长石硬质粘土软质粘土煅烧洗选洗选拣选拣选颚式破碎机破碎粗碎粗碎搅拌池加水化浆雷蒙机细碎雷蒙机细碎雷蒙机细碎干粉除铁干粉除铁干粉除铁称量称量称量干混加泥浆湿混双轴搅拌机真空练泥陈腐真空练泥塑性坯料水洗球磨机对辊机斗式提升机皮带运输机料

仓到一级浆池硬质料与软质料配料入球磨机日本坯料制备工艺流程榨泥机泥料库陈腐后真空练泥制成可塑性坯料一级浆池

二级浆池搅拌器泵双层振动筛电磁除铁器

三个串联日本坯料制备工艺流程英国坯料的制备流程球土、水瓷土、水石英、水长石、水回收泥、水中速搅拌池高速搅拌池球磨机球磨机中速搅拌机回转筛回转筛回转筛回转筛回转筛贮浆池贮浆池贮浆池贮浆池贮浆池质量-容积机混合池回转筛电磁除铁贮浆池压滤机真空练泥机塑性坯料硬质粗料进厂软质粘土进厂硬质细料进厂↓↓↓性能检测性能检测性能检测↓↓↓料仓储存料仓储存料仓储存↓↓↓秤量秤量秤量

|↓|→球磨←↓泥浆池↓高速搅拌池←储浆池→混浆池→高位浆池↑↑↓回坯泥回浆成形二、注浆坯料的制备硬质粗料进厂软质粘土进厂硬质细料进厂↓↓↓性能检测性能检测性能检测↓↓↓料仓储存、均化料仓储存、均化料仓储存、均化↓|↓

秤量→秤量↓↓球磨到要求细度球磨2～3ｈ

||→泥浆均化←↓高速搅拌池→储浆池→混浆池→高位浆池↑↑↓回坯泥回浆成形三、压制粉料的制备基料原料→球磨机→泥浆搅拌池→工作泥浆罐→喷雾干燥→料仓→色料→球磨机→不锈钢搅拌罐→泥浆混合罐→喷雾干燥→料仓→细颗粒→挤压造粒机→破碎机→振动筛→储存仓→连续混合搅拌机粗颗粒→料仓→成形一、原料的预处理二、原料的破粉碎三、过筛、除铁四、泥浆的脱水五、练泥、陈腐第三节坯料制备的主要工序

压滤喷雾干燥第三节坯料制备的主要工序

一、原料的精选原料的精选，主要是对原料进行分离、提纯，除去原料中的各种杂质（尤其是铁的杂质），使之在化学组成、矿物组成、颗粒组成上更符合制品的质量要求。二、原料预烧﹡1.稳定晶型：工业氧化铝的主晶相是γ-Al2O3，通过预烧1300～1600℃得到高温稳定的α-Al2O3。氧化钛用于电容器陶瓷时，预烧使其转化为金红石相。2.改变物性：破坏滑石的片状结构（1300～1450℃），石英的破粉碎（900℃），减少粘土的干燥收缩（700～900℃），氧化锌的活性（缩釉，1250℃）。三、原料的合成

·1固相法：烧结法特点是：反应体系的不均匀性。

·2液相法：熔液法—原料混合加热至熔融。

溶液法—排除溶剂，包括喷雾干燥和冷冻干燥法

沉淀法－共沉淀、均相沉淀、醇盐法

溶胶－凝胶法

·3气相法1)蒸发凝聚——等离子体蒸发、物理方法。

2)气相反应——化学气相沉积

四、原料的粉碎1.目的意义﹡：①使坯料具备必要的成型性能(如流动性、悬浮性、可塑性等等)；②提高坯料的活性，使制品的烧成温度降低，致密度提高，材料性能得到改善。2.粉碎的方法陶瓷粉料的制备分为化学制粉和机械制粉两种。机械制粉即粉碎的方法，将机械能转变为粉料的表面能，一般粉碎的粒度下限约为10-7ｍ(0.1μm)。其特点是：设备定型化、产量大、容易操作，粒度达不到化学法制备粉料的细度（10-10m）。

块度较大的原料，一般先粗碎至4～5cm，再中碎至0.3～0.5mm，然后进入细碎设备。陶瓷工业中普遍采用间歇式球磨机常用的机械粉碎方法：

1.球磨粉碎：筒体带研磨体旋转，研磨体冲击、研磨粉料

2.振动粉碎：研磨体在磨机内作高频振动，研磨体作激烈的循环运动冲击物体

3.气流粉碎：利用高压气体作介质，物料受撞击、磨擦、剪切作用，不需固体研磨介质

4.搅拌磨粉碎：摩擦磨，磨球体之间、球壁之间产生剧烈的摩擦、滚碾作用影响球磨效率的因素：①球磨机转速当有效内径D＞1.25m时，n=35/√DD＜1.25m时，n=40/√D②研磨体的比重、大小、形状。大研磨体：冲击作用大。小研磨体：比表面积大，与物料的接触面积大，研磨效率较高。大小不同研磨体合理配合，具有较大的堆积密度，从而可得到较好的研磨效果。实践表明，当大球（70～100mm）、中球（50～70mm）和小球（30～50mm）的比例为1:2:7时效率最高。研磨体形状：圆棒形。圆棒形较球形大，对物料研磨作用大，且又有一定的撞击作用，对提高球磨效率有利。研磨体可用鹅卵石或瓷质材料。高铝质瓷料制成的研磨体密度大，在相同吨位的磨机中相对地可多装原料，粉磨时冲击力也大，本身磨耗小。有条件时可自制高铝质瓷棒作研磨作用。③球磨方式，加料粒度干磨与湿磨球磨机加料粒度2mm左右。④装载量(料、球、水的比例)

磨机中最适宜的装载量为全部容积的80%左右。球磨粉碎时，物料、研磨体与水的比例关系对研磨效率有很大影响。坯料时,料:球:水的比例约为1:(1.5～2.0):(0.8～1.2)釉料时,料:球:水的比例约为1:(2.3～2.7):(0.4～0.6)⑤装料方式

当原料易磨程度不一时，可先将难磨的硬质原料，如石英、长石和瓷石，加少量粘土作悬浮料先粉磨若干小时，然后再加软质粘土粉磨。这样可提高球磨效率和防止软质料过度粉碎。⑥球磨机直径自90年代后期以来，球磨机大型化的趋势十分突出。这种大型细磨设备使单机装载量大大提高，能降低单位功耗，节省占地面积和基础投次，减少生产费用。但选用时，必须考虑到工厂的生产规模、动力来源和设备运输条件等因素。⑦球磨机内衬的材质

为避免铁质污染坯料，球磨机筒体要砌制内衬。采用燧石作内衬时，壁厚占据磨机的有效容积30%左右。现国内现国内已有厂家采用橡胶作内衬，噪音小，寿命长，并增大了有效容积。⑧解凝剂或表面活性剂的影响研磨时，有的工厂加入解凝剂（又称表面活性剂），不仅可减少加水量，还能在物料颗粒表面形成一层胶粘吸附层,对颗粒表面的微裂纹发生劈尖作用，使粉碎容易进行。五、除铁、过筛、搅拌（一）除铁泥浆的除铁十分重要，其目的是为了清除产品的铁质斑点，提高产品的白度与透光性。含铁杂质可分为含铁矿物、氧化铁和金属铁。其来源①原矿中的含铁矿物：磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿与菱铁矿等；②坯料制备和输送过程中混入的。含铁矿物有不同的磁场效应，磁化率越大，磁场对其所起作用越强，磁选除铁效果愈好。目前制备坯料，一般采用湿法磁选机除铁，这只能除去强磁性铁质。磁选分离器有磁式和电磁式。大部分工厂均采用多级磁选机除铁或将电磁铁和永久磁铁共同串联使有。（二）过筛筛除原料运行和加工过程中混入的一些有害杂质，如木屑、硬泥块、铁屑及原料本身夹杂的白云母等。粗磨后过筛能使筛下物料颗粒适合下一工序的需要。磨细后的泥浆和釉浆都要经过二次或多次过筛，除去粗粒物料及混入的杂质，以保证工艺性能和提高产品质量。六、泥浆的脱水目的：湿法粉碎得到的泥浆，其含水率约为60%左右，不能直接用于成型，需要经过脱水处理。方法：生产中，泥浆脱水的方法主要有两种：机械脱水，可得到含水率为20～25%的坯料；热风脱水，可得到含水率在8%以下的坯料。（一）机械脱水

1.设备：间歇式压滤机压滤机是一种压力法过滤脱水设备，其工作原理是利用一种具有很多毛细孔的物体作介质，在外力作用下，使泥浆中的水从毛细孔中通过，将固体颗粒截留住，