陶瓷生产技术及设备概述(PPT 78页).ppt

1、2.3 坯釉料制备的主要工序及设备,一、原料破粉碎, 本节教学目的与要求：,了解各工序的工艺过程及工艺要求； 掌握重要工序中影响坯釉料加工质量或性能的因素； 掌握各重要工序中坯釉料加工质量或性能的控制与检测方法。,（一）破粉碎的作用（意义）,（1）便于各种原料组份混合均匀，并使坯料具有良好的成型性能。 （2）有利于坯体（釉料）烧成时高温化学反应的顺利进行，从而 缩短烧成周期，并降低烧成温度。 （3）有利于排除原料中的杂质。如通过电磁除铁器消除磁性矿物； 过筛除去云母类矿物等。,2.3 坯釉料制备的主要工序及设备,一、原料破粉碎,（二）破粉碎加工过程,视原料本身的性状及工艺所要求的细度而定。目前

2、一般是：,粗碎：破碎至 4050 mm左右的块度，通用设备为颚式破碎机。 中碎：破碎至 0.30.5 mm左右的块度，通用设备为轮碾机、对辊 破碎机、圆锥破碎机等。 细碎：破碎至产品生产工艺所要求的最终细度，一般要求达到0.06 mm 以下（陶瓷生产）或 0.074 mm、0.044 mm以下（耐火材料）。 通用设备为球磨机、筒磨机、雷蒙磨机等等。,2.3 坯釉料制备的主要工序及设备,一、原料破粉碎,（三）破粉碎加工设备,1.鄂式破碎机,(a) 简单摆动型 (b)复杂摆动摆动型 (c)综合摆动型,1-定颚；2-动颚；3-推动板；4-连杆；5-偏心轴；6-悬挂轴,主要用于块状料的前级处理。 设备

3、结构简单，操作方便，产量高。,颚式破碎机,辊式破碎机,2.3 坯釉料制备的主要工序及设备,一、原料破粉碎,2.轮碾机,在轮碾机中，物料颗粒在碾盘与碾轮之间的相对滑动及碾轮的重力作用下被研磨压碎。碾轮越重尺寸越大，粉碎力越强。 轮碾机常可分为轮转式和盘转式两种。,用作破碎时，产品的平均尺寸为38 mm； 粉碎时为0.30.5mm。,轮碾机粉碎效率较低，但它在粉磨过程中同时具有破揉和混合作用，从而可改善物料的工艺性能；同时碾盘的碾轮均可用石材制作，能避免粉碎过程中铁质掺入而造成物料的污染；另外，可较方便地控制产品的粒度。,16-固定小刮板；17-固定大刮板； 18-刮板架；19-栏杆,2.3 坯釉

4、料制备的主要工序及设备,一、原料破粉碎,2.轮碾机,1. 电机 2. 支架 3. 滑块 4. 导槽 5. 减速箱 6. 圆锥齿轮 7. 立轴 8. 碾轮 9. 水平轴 10. 碾盘 11. 衬板 12. 筛板 13. 活动刮板 14. 料槽 15. 筛板架,轮碾机,2.3 坯釉料制备的主要工序及设备,一、原料破粉碎,3. 圆锥破碎机,圆锥破碎机的优点是： 产能力大，破碎比大， 单位电耗低。 缺点是：构造复杂，投资费用大，检修维护较困难。,1-动锥；2-定锥；3-破碎后的物料； 4-破碎腔,按结构又可分为悬挂式和托轴式两种。,反击式破碎机的破碎作用： (1) 自由破碎 (2) 反弹破碎 (3)

5、铣削破碎,锤式破碎机和反击式破碎机主要是利用高速冲击能量的作用使物料在自由状态下沿其脆弱面破坏，因而粉碎效率高，产品粒度多呈立方块状，尤其适合于粉碎石灰石等脆性物料。,2.3 坯釉料制备的主要工序及设备,一、原料破粉碎,4. 反击式破碎机,2.3 坯釉料制备的主要工序及设备,一、原料破粉碎,5. 锤式破碎机,锤式破碎机的主要工作部件为带有锤子的转子。通过高速转动的锤子对物料的冲击作用进行粉碎。由于各种脆性物料的抗冲击性差，因此，在作用原理上这种破碎机是较合理的。 锤式破碎机的优点是生产能力高，破碎比大，电耗低，机械结构简单，紧凑轻便，投资费用少，管理方便。 缺点是：粉碎坚硬物料时锤子和篦条磨损

6、较大，金属消耗较大，检修时间较长，需均匀喂料，粉碎粘湿物料时生产能力降低明显，甚至因堵塞而停机。为避免堵塞，被粉碎物料的含水量应不超过10%15。,2.3 坯釉料制备的主要工序及设备,一、原料破粉碎,6. 雷蒙磨机,1 梅花架； 2 辊子； 3 磨环； 4 铲刀； 5 给料部； 6 返回风箱；7 排料部,2.3 坯釉料制备的主要工序及设备,一、原料破粉碎,6. 雷蒙磨机,物料由机体侧部通过给料机和溜槽给入机内，在辊子和磨环之间受到粉碎作用。气流从磨环下部以切线方向吹入，经过辊子同圆盘之间的粉碎区，夹带微粉排入雷磨机上部的风力分级机中。梅花架上悬有35个辊子，绕集体中心轴线公转。公转产生离心力，

7、辊子向外张开，压紧磨环并在其上面滚动。给入磨机内的物料由铲刀铲起并送入辊子与磨环之间进行磨碎。铲刀与梅花架连接在一起，每个辊子前面有一把倾斜安装的铲刀，可使物料连续送至辊子与磨环之间。破碎的物料又经排放风机和分离器进行粒度分级处理, 大颗粒重新回到磨机破碎, 合格产品则被排出。 出料粒度可达到 325目400目。,1 梅花架； 2 辊子； 3 磨环； 4 铲刀； 5 给料部； 6 返回风箱；7 排料部,雷蒙磨示意图,粉磨工艺及设备,2.3 坯釉料制备的主要工序及设备,一、原料破粉碎,7. 球磨机,1-电动机；2-离合器操纵杆；3-减速器；4-摩擦离合器；5-大齿圈；6-筒身；7-加料口；8-端

8、盖；9-旋塞阀；10-卸料管；11-主轴头；12-轴承座；13-机座；14-衬板；15-研磨,间歇式球磨机,连续式球磨机,湖南五菱机械股份有限公司,各种研磨体,一、原料破粉碎,7. 球磨细碎, 球磨工序的重要性, 球磨机粉碎物料的工作原理：撞击 + 研磨,2.3 坯釉料制备的主要工序及设备,一、原料破粉碎, 影响球磨效率的因素,（1）磨机转速 n,7. 球磨细碎,一、原料破粉碎, 影响球磨效率的因素,（1）磨机转速 n,理论最佳转速：,(r/min),D 磨机的有效内经。实际生产中，球磨效率还受到许多其他因素 的影响，例如水的存在和粘土的粘结作用都会在一定程度上减弱球石 的冲击作用。因此，实际

9、工作转速往往比理论转速低：,当磨机有效内经 D：,D 1.25 m 时：,(r/min),D 1.75 m 时：,(r/min),D = 1.251.75 m：,(r/min), 影响球磨效率的因素,（1）磨机转速 n,实际生产中，球磨机的工作转速各厂都是根据自己的具体情况（配方 及所用原料的性质）通过一段时间的实验之后确定的。,转速比：,通常， q 值取 0.750.85。黏土配比量大时，q值趋大，反之亦然。,（2）料：球：水比值,a、料多球少 b、料少球多 c、水多料少 d、水少料多,球石的填充系数（球石填充的截面积与磨机总有效截面积之比）一般控制为0.40.5。,加水量也要根据配方及物料

10、性质而定。塑性原料配比量大时，加水量要适当多些，反之亦然。, 影响球磨效率的因素,（2）料：球：水比值,具体的料：球：水比值也要根据根据配方、原料性质等情况， 经过实验来确定。一般地：,球磨坯料：料: 球: 水 = 1 :（1.52.3）:（0.81.2）,球磨釉料：料: 球: 水 = 1 :（1.52.3）:（0.450.65）,目前，生产中趋向增多球石、减少水量，以提高球磨效率。,（3）球石形状及大小级配,a. 对形状的要求：应使球石之间既有较大的接触面积，又有较强的 冲击效果。椭球形、扁圆形或短柱状球石，表面无凹坑和裂纹。,b. 大小级配的概念及要求,所用球石的的大小应考虑磨机的内径 D

11、 和入磨物料的粒度 d0，其最大（临界）直径 d 应控制为： D/24 d 90d0,目前对球石的大小级配亦无统一标准，也要根据具体情况通过实验确定。, 影响球磨效率的因素,（3）球石形状及大小级配,c. 大小级配的维持球石的拣选及补充,（4）球石的材质 主要考虑球石的比重、硬度对冲击效果及其自身磨损速度的影响。,a. 球石的种类：人造材料和天然材料,b. 对球石的要求：i) 不含影响原料质量的有害成分，如着色氧化物；ii) 密度（比重）大，硬度高，且具有较大强度；iii) 价格较低，且能保障供应。,（5）机内总装填量 M,M 要适当，一般控制为占磨机总容积的 80% 左右。,（6）加料方式

12、先将硬质料入磨，待磨至一定细度后再加其余粘土入磨，有助于提高球磨效率。, 影响球磨效率的因素,（7）磨机内衬材质,a. 衬板的作用,b. 衬板材质种类,c. 橡胶衬的优缺点,i) 可相对增大磨机的有效容积约 25%，提高磨机产量。 ii) 噪音小，耐磨性好，使用寿命长。一般可达 78年，而石材衬仅为1.5 2年。 iii) 更换方便、安全、劳动强度小。更换石材衬约需 12天，更换橡胶衬仅需 约 1 天。,iv) 耐热性差，工作温度不能超过 7080，故需淋水冷却。, 影响球磨效率的因素,（7）磨机内衬材质, 影响球磨效率的因素,（8）出磨操作,a. 粉碎细度合格的坯料或釉料必须出净，否则影响总

13、装填量，降低 球磨效率。,b. 压力出浆（26 MPa）, 缩短出浆时间，保证出浆净度。,（10）助磨剂（电解质）的作用,a. 降低物料颗粒的表面能，减少颗粒团聚。,b. 助磨剂分子（包括水分子）进入物料颗粒的微细裂缝中，积蓄破坏应力，产生 “劈裂” 作用。,（9）物料性状：硬度及入磨粒度大小等。,2.3 坯釉料制备的主要工序及设备,一、原料破粉碎, 影响球磨效率的因素,（10）助磨剂（电解质）的作用,助磨剂分子（水分子）的 “劈裂” 作用：,2.3 坯釉料制备的主要工序及设备,一、原料破粉碎,8. 振动细碎,粉碎原理：振动粉碎是利用研磨体在磨机内作高频振动而将物料粉碎的。 进料粒度一般在2m

14、m以下，出料粒度小于60m (干磨最细粒度可达5 m，湿磨可达1 m，甚至可达0.1m)。, 振动粉碎效率的影响因素： a、频率和振幅 b、研磨体的比重、 大 小、数量 c、添加剂,振动频率与粉料比表面积的关系,2.3 坯釉料制备的主要工序及设备,一、原料破粉碎,8. 振动细碎,行星式振动粉碎原理：行星式振动磨的磨筒既作行星运动，同时又发生振动。磨筒内部的粉磨介质（研磨球）处在离心力场之中，既在一定高度上抛落或泻落，又不断发生振动，其加速度可以达到重力加速度的数十倍乃至数百倍，在这一过程中，对物料施加强烈的碰击力和磨剥力，从而使物料粉碎。,振动磨,振动磨工作原理,气流磨卧式,气流磨立式,2.3

15、 坯釉料制备的主要工序及设备,二、筛分, 筛分的作用,确保流入下一道工序的物料颗粒粒度符合工艺要求。 及时分离出细度合格的物料颗粒，以减少物料过粉碎现象和降低单位粉碎物料的能耗。 确定颗粒的粒度大小及其比例，并避免不合格的粗颗粒混入坯釉料。, 筛分的方式：干法筛分、湿法筛分,通常，湿法筛分的效率较高。, 筛分设备： 摇动筛、回转筛、振动筛,通常，振动筛的筛分效率最高。,摇动筛,振动筛,选粉机和水力旋流器,2.3 坯釉料制备的主要工序及设备,三、除铁,（一） 坯釉料中的铁质物质种类及来源,种类：金属铁、氧化铁、及其他含铁矿物,来源： 原料原矿中的含铁矿物（黑云母、角闪石、磁铁矿、褐 铁矿、赤铁矿

16、等）； 开采加工过程中的机器磨耗和混入。,（二） 除铁方法磁选法, 作用在单位质量物料颗粒上的磁力：,k 单位质量物料的磁化系数（磁化率），cm3/g H 磁场强度，A/m h 磁场等强度面的距离，m dH/dh 磁场梯度，A/m2,影响磁选效果 的因素,2.3 坯釉料制备的主要工序及设备,三、除铁, 采取磁选法除铁的基本条件：,i) 存在磁场。 ii) 外在磁场必须是不均匀磁场。均匀磁场的 dH/dh = 0. iii) 被甄选的物质具有较强的磁性。, 磁化率越大，则磁性越强。含铁矿物按磁化率分为以下四类： 1）强磁性矿物：单位磁化率300010-6，如金属铁、磁铁矿、 磁黄铁矿（FeS）等

17、。 2）中等磁性矿物：单位磁化率 30010-6300010-6，如黑钛铁矿 （ FeTiO3）、菱铁矿（Fe2CO3）、赤铁矿（Fe2O3）等。,3）弱磁性矿物：单位磁化率 2510-6 30010-6，如褐铁矿（ 2Fe2O33H2O ）等。 4）非磁性矿物：单位磁化率 2510-6，如黄铁矿（ FeS2）。,通常情况下，磁选机也只能除去中等以上磁性的物质。,2.3 坯釉料制备的主要工序及设备,三、除铁, 磁选法除铁有干法和湿法两种。,线圈 外壳 进浆管 控制阀 格子板 出浆管 电磁阀,2.3 坯釉料制备的主要工序及设备,三、除铁,反流过滤式湿法除铁器,2.3 坯釉料制备的主要工序及设备,

18、四、泥浆脱水,（一）压滤法,2. 影响压滤效率的因素,（1）送浆压力。压滤初期，压滤效率与送浆压力成正比。但随着 压滤过程的进行，压滤效率会降低。故送浆压力不可一味增大。,（2）加压方式。压滤初期应低压送浆（0.30.5 MPa），随着压滤过程的进行，逐渐将泵压升至最大。,（3）泥浆温度。主要影响泥浆粘度，即水分流动的粘滞阻力。压滤时的泥浆温度以 4060 为宜。,（4）泥浆浓度。浓度低、含水率高的泥浆，压滤效率低、所需时间长。反之亦然。一般压滤泥浆的相对密度为 1.41.55 g/cm3, 含水率约 60%。,2.3 坯釉料制备的主要工序及设备,四、泥浆脱水,（一）压滤法,2. 影响压滤效率

19、的因素,（5）泥浆性质。包括颗粒细度、塑性粘土含量、电解质种类与用量等。 生产中为提高压滤效率，有时使用适当的絮凝剂（如醋酸等）来改善泥浆压滤时水分的滤过性。另外，新浆压滤效率高，而旧浆较差，故生产中常将新旧泥浆按适当比例混合压滤。,（6）滤布的性能及清洁程度。,陶瓷泥浆的压滤周期一般约为 12 h，所得泥饼的含水率为 2025%。 但是采用高压浆泵（7.5 MPa）的压滤机，其压滤周期可缩短到 15 40 min，且泥饼水分可降低至 16%左右。,泥浆脱水设备,泥浆脱水设备主要有压滤机和喷雾干燥器两种。,2.3 坯釉料制备的主要工序及设备,四、泥浆脱水,（一）压滤法,1. 压滤榨泥机的工作原

20、理,进浆,厢式压滤机,厢式压滤机的端部有压紧装置，分螺旋式和液压式两种。,2.3 坯釉料制备的主要工序及设备,四、泥浆脱水,（二）喷雾干燥法,1. 喷雾干燥系统的工作原理（流程）及组成,a. 工作原理,2.3 坯釉料制备的主要工序及设备,（二）喷雾干燥法,1. 喷雾干燥系统的工作原理（流程） 及组成,a. 工作流程：,四、泥浆脱水,b. 喷雾干燥系统的组成,2.3 坯釉料制备的主要工序及设备,四、泥浆脱水,（二）喷雾干燥法,b. 喷雾干燥系统的组成,i) 塔体； ii) 供浆系统； iii) 雾化装置； iv) 热风系统； v) 排风及除尘系统； vi) 粉料输送系统,2.3 坯釉料制备的主要

21、工序及设备,四、泥浆脱水,（二）喷雾干燥法,2. 雾化方式分类及其特点,（1）气流式雾化：又称压缩空气雾化，系用1.55 atm 的压缩空气将泥浆雾化的方法。雾化装置是喷嘴，喷嘴为双通道，内通道是泥浆通道，外通道是压缩空气通道。 特点：单位粉料产量的能量消耗大，所得粉料比较细，流动性较差。,雾化方式有三种：气流式雾化、离心式雾化、压力式雾化。其中后两者在陶瓷工业中有应用，尤以压力式雾化最常见。,（2）离心式雾化 离心式雾化的概念。,2.3 坯釉料制备的主要工序及设备,四、泥浆脱水,（二）喷雾干燥法,（2）离心式雾化,雾化器结构,四、泥浆脱水,（二）喷雾干燥法,（2）离心式雾化 离心式雾化对干燥

22、机的要求 离心盘的转速足够快且可调。实际生产中，其外圆周的线速度一般为 100200 m/s. 塔体直径要足够大。 离心盘能在较大的喂料速率范围内产生均匀的料雾。 离心盘运行可靠、平稳，耐磨性好，维修工作量小。 向离心盘喂料必须均匀，且不能出现溅射现象。, 离心式雾化的特点（与压力式雾化比较） 可雾化含水率低的高粘度、带大颗粒悬浮物的泥浆，不易堵塞喷孔。 所得粉料较细，容重较小，粒径分布范围较宽。 对离心盘的加工精度及耐磨性要求高，制造成本大。且安装维修不方便。,2.3 坯釉料制备的主要工序及设备,四、泥浆脱水,（二）喷雾干燥法,（3）压力式雾化 压力式雾化的概念。, 压力式雾化产生的雾焰高度

23、、 雾滴大小及雾化角，均与泥浆性能 （粘度、浓度）、送浆压力及喷嘴 结构有关。, 压力式雾化的特点（与离心式雾化比较） 适合雾化低粘度、不含大颗粒的泥浆，以免堵塞喷嘴。 所得粉料较粗，但容重较大，流动性好。 设备结构较简单，造价低，且安装、维修、更换方便。 单位粉料产量的能耗低，噪音小。 需要高压浆泵，且浆泵流量应能在一定范围内调节。 喷嘴易堵塞，易磨损，需经常更换。,雾化器结构,2.3 坯釉料制备的主要工序及设备,四、泥浆脱水,（二）喷雾干燥法,3. 影响喷雾干燥效率的因素 喷雾干燥效率的概念 单位时间内制备的合格粉料质量。,（1）泥浆浓度 泥浆浓度对能耗、产量的 影响。但如泥浆浓度太高、含

24、水率过低，也会造成泥浆雾化困难，粉料颗粒太粗且含水率太高。 泥浆含水率一般控制为 32%40%。高浓度泥浆中，稀释剂的选用非常关键。,2.3 坯釉料制备的主要工序及设备,四、泥浆脱水,3. 影响喷雾干燥效率的因素,（2）热风温度 热风温度与蒸发强度（Kg水/ h m3）、粉料产量及粉料含水率的关系。 但进塔热风温度不能太高，一般以 450 500 为宜。这是因为：i) 热风温度过高会影响粉料的工艺性能，如粉料过干或外干内湿。ii) 设备的承受能力有限。,4. 影响喷雾干燥所得粉料性能的因素,（1）雾化压力或离心盘的转速 压力越大或转速越快，粉料颗粒越细（细颗粒增多），流动性变差，含水率降低。,

25、2.3 坯釉料制备的主要工序及设备,四、泥浆脱水,（二）喷雾干燥法,4. 影响喷雾干燥所得粉料性能的因素,（2）泥浆浓度 浓度增大，粉料中粗颗粒将增多，流动性变好，含水率会增大。,（3）废气温度 废气温度与出塔粉料含水率的关系 因此，出塔粉料的含水率可以通过废气温度的变化进行监控。 实际上，废气温度一般控制在 80 90 之间。,2.3 坯釉料制备的主要工序及设备,四、泥浆脱水,（二）喷雾干燥法,5. 喷雾干燥工艺的优缺点,（2）所得粉料流动性较好，且粉料的工艺性能易于调节和控制。 （3）工人操作的劳动强度低而生产效率高。 （4）喷雾干燥系统的占地面积小。,缺点： （1）单位产品的热耗大； （

26、2）一次性投资大； （3）粉料的容重较低。,优点： （1）脱水效率高，便于实现连续化和自动化作业。,2.3 坯釉料制备的主要工序及设备,五、陈腐与练泥,（一）陈腐,1. 陈腐的作用,（1）通过毛细管的作用，使坯料中的水分分布更加均匀。 （2）在水和电解质的作用下，粘土粒子充分分散、水化和进行离子交换；粘土中的有机物产生发酵、腐烂，变成腐殖酸类物质；一些硅酸盐矿物发生不同程度的水解，进一步粘土化，从而使坯料的可塑性得以改善。 （3）陈腐过程中，发生一些氧化还原反应，如 FeS2 分解生成 H2S气体。产生的气体在坯料中扩散，使泥料松散而均匀。,2. 陈腐的工艺条件保持适当的温度和湿度,陈腐的效果

27、取决于陈腐的条件和时间。在一定条件下，陈腐时间越长，则陈腐效果越好。但经过一段时间后，陈腐效果就不明显了。,2.3 坯釉料制备的主要工序及设备,五、陈腐与练泥,（一）陈腐,一般情况下，压制粉料陈腐 13 天，注浆坯料和可塑坯料陈腐 34 天。,（二）真空练泥,1. 对泥料进行真空练泥处理的必要性,（1）压滤榨泥得到的泥饼虽然含水率符合成型要求， 但水分分布极不均匀。 （2）泥饼中含有大量空气（约 710%）。,改善泥料的 成型性能,2. 真空练泥的作用,（1）使泥料中的水分，甚至某些固相组成的分布更趋均匀。 （2）排除泥料中的空气，提高泥料密度。 （3）使泥料的可塑性和结合性得到改善。,2.3 坯釉料制备的主要工序及设备,五、陈腐与练泥,（二）真空练泥,3. 真空练泥机的结构及工作原理,2.3 坯釉料制备的主要工序及设备,五、陈腐与练泥,（二）真空练泥,4. 影响真空练泥质量的因素,（1）泥饼的水分含量及均匀性 太软的泥料易使真空室发生堵塞，太硬的泥料不易绞碎、混练均匀，且使挤出阻力增大。 泥料初始水分分布的不均匀性也会增加练泥后的坯料水分的不均匀性。 （2）（泥饼和练泥机室内）温度 温度太低，易造成挤出泥段的开裂。若温度过高，则水分大量汽化（水在低压下会使沸点降低）将导致机内真空度降低。 （3）加料速度应根据机内容积大小和泥料性质决定。 加料太快，真空室易