第四章坯料制備

第四章坯料的制備4.1原料的預(yù)處理4.1.1、原料的熱處理 陶瓷工業(yè)使用的某些原料有的具有多種結(jié)晶形態(tài)或特殊結(jié)構(gòu)，在生產(chǎn)過程中，多晶轉(zhuǎn)變將伴隨體積變化；黏土類的原料的片狀結(jié)構(gòu)會影響壓制成型的致密度，使擠壓成型量顆粒定向排列，導(dǎo)致燒成時(shí)因各方向收縮不一致，而出現(xiàn)坯體開裂、變形等問題。所以在配料前要對某些原料進(jìn)行熱處理(預(yù)熱），破壞它原有的晶型結(jié)構(gòu)，并穩(wěn)定下來。此外還要通過冷水中急冷，這樣做可以降低破碎過程中的能耗。

預(yù)燒還有利于選出含雜質(zhì)的組分，提高原料的純度。如石英煅燒可以使著色的氧化物的呈色加深，并使夾雜物暴露出來便于肉眼的鑒別及挑選。 預(yù)熱雖然能確保陶瓷的質(zhì)量，但該工序會妨礙生產(chǎn)過程中的連續(xù)性，會降低某些原料的可塑性，增大成型模具的磨損。

原料預(yù)燒使用的設(shè)備可采用普通立窯，簡易平焰窯等。 常要預(yù)燒的原料有：石英、氧化鋁、滑石等。4.1.2、原料的精選 天然原料中有雜質(zhì)所以一定要進(jìn)行挑選和洗滌。如長石、石英等硬質(zhì)原料，一般在粗碎后用轉(zhuǎn)筒機(jī)加水沖洗，以除去表面雜質(zhì)。4.1.2.1淘洗法4.1.2.2水力旋流法 水力旋流法是濕法精選原料的一種效率較高的工藝措施。設(shè)備簡單，投資小，維護(hù)方便，分離精度高，生產(chǎn)量在較大范圍內(nèi)可調(diào)節(jié)，廣泛被用于精選高嶺土礦。4.1.3、原料的破碎 粉碎按照設(shè)備對物料施力方式不同可分為壓碎、沖擊、劈碎、研磨以及刨削等幾種。陶瓷原料粉碎后，可以提高精選效率，均勻坯料，致密坯體，促進(jìn)物理，化學(xué)反應(yīng)，并降低燒成溫度。

粗碎：物料直徑小于或等于40到50mm

中碎：物料直徑小于或等于0.5mm

細(xì)碎：物料直徑小于或等于0.06mm

此外采用超細(xì)粉碎可使物料直徑在0.02mm 以下干法球磨機(jī)濕法球磨機(jī)球磨后的物料4.2配料與細(xì)粉磨4.2.1配料 坯料的配料與混合方法一般有干法配料與濕法配料兩種。按陶瓷配方準(zhǔn)確配料是保證產(chǎn)品質(zhì)量的重要方面。1.干法配料 干法配料是原料粉碎后按配方比例稱料。干法配料在配料前，要按要求取樣，測原料的含水率，按干基加入量計(jì)算出實(shí)際原料加入量，原料電解質(zhì)及水的加入應(yīng)有專人負(fù)責(zé)。2.濕法配料 濕法配料一般采用體積法。首先分別測定各種原料漿的密度，并計(jì)算出每一立方米原料漿中分別含有各種干物料的質(zhì)量，然后按照坯料的配方比計(jì)算所需各種原料漿的量。將其混合在一起進(jìn)行攪拌。①從原料漿密度計(jì)算，原料漿中干料量②根據(jù)每升原料漿中的干料量，按照配合比即可計(jì)算出泥漿的需要量利用杠桿法。如：①設(shè)泥漿密度為1.9kg/L，如改為1.8kg/L，需要加入水量為多少？

②泥漿A密度為1.2kg/L，泥漿B密度為1.8kg/L，如混合為1.3kg/L，問A，B各需多少？4.2.2細(xì)粉磨4.2.2.1球磨粉碎 陶瓷工業(yè)中普遍采用間歇式球磨機(jī)，它既是細(xì)碎設(shè)備，又起混合作用。為了防止研磨過程中鐵質(zhì)的混入，球磨機(jī)內(nèi)壁采用燧石.橡膠或高鋁作襯里，并以瓷球.硅石或鵝卵石等為研磨體。研磨釉料的球磨機(jī)常采用高鋁瓷作內(nèi)襯，高鋁球作研磨體。a球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速

當(dāng)轉(zhuǎn)速太快，超過球磨機(jī)臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，研磨介質(zhì)將附在球磨機(jī)內(nèi)壁隨著球磨機(jī)旋轉(zhuǎn)，而失去粉碎（撞擊、研磨）作用。 當(dāng)轉(zhuǎn)速太慢，低于臨界轉(zhuǎn)速時(shí)，研磨介質(zhì)上升不高就滑下來，粉碎作用也很小。 當(dāng)轉(zhuǎn)速適當(dāng)時(shí)（臨界轉(zhuǎn)速附近），研磨介質(zhì)升高到其重力的分力等于離心力時(shí)就開始下落，物料受到最大的沖擊力和研磨作用，粉碎效率最高。b研磨體的密度研磨效率與研磨介質(zhì)的多少、大小、級配、形狀、密度有關(guān)。 球磨機(jī)中裝入的研磨介質(zhì)愈多，則在單位時(shí)間內(nèi)物料被研磨和沖擊的次數(shù)愈多，磨效愈高。但研磨介質(zhì)過多會由于占據(jù)有效空間而導(dǎo)致磨效降低。

根據(jù)瓷廠經(jīng)驗(yàn)，研磨介質(zhì)為鵝卵石時(shí)，大球直徑70~100mm占10%，中球直徑50~70mm占20%，小球30~50mm占70%。 用圓棒形研磨介質(zhì)代替球狀研磨介質(zhì)磨效要高。因?yàn)榍蚺c球是點(diǎn)接觸，而圓棒與圓棒是線接觸和面接觸。 此外，研磨介質(zhì)的密度愈大則沖擊力愈大，磨效愈高。c球磨的方法加水過多，不僅占據(jù)有效空間，而且由于粘附在研磨介質(zhì)上的物料少，減弱了球石對物料的研磨效率。加水量過少，泥漿流動性差，泥漿將球石粘結(jié)成團(tuán)，失去了球石互相撞擊研磨的作用。最佳的加水量要根據(jù)物料的工藝性能通過實(shí)驗(yàn)確定。d料.球.水的比例 通?？傃b載量以體積計(jì)算時(shí)約占球磨機(jī)空間的4/5。 一般料：球：水=1：（1.5~2.0）：（0.8~1.2）。e采用助磨劑加入助磨劑，可使物料顆粒表面形成一層膠粘吸附層，對顆粒表面的微裂紋發(fā)生劈裂作用，減弱顆粒間的分子引力，提高粉碎效率。2023/2/3助磨劑粉碎原理：助磨劑通常是一種表面活性劑，它由親水基團(tuán)（如羧基－COOH，羥基－OH）和憎水的非極性基團(tuán)（如烴鏈）組成。在粉碎過程中，助磨劑的親水集團(tuán)易緊密地吸附在顆粒表面，憎水集團(tuán)則一致排列向外，從而使粉體顆粒的表面能降低。而助磨劑進(jìn)入粒子的微裂縫中，積蓄破壞應(yīng)力，產(chǎn)生劈裂作用，從而提高研磨效率。表面活性物質(zhì)對鈦酸鈣瓷料比表面積的影響2023/2/3常用助磨劑：液體助磨劑如醇類（甲醇、丙三醇）、胺類（三乙醇胺、二異丙醇胺）、油酸及有機(jī)酸的無機(jī)鹽類（可溶性質(zhì)素磺酸鈣、環(huán)烷酸鈣）氣體助磨劑如丙酮?dú)怏w、惰性氣體固體助磨劑如六偏磷酸鈉、硬脂酸鈉或鈣、硬脂酸、滑石粉等。f加料粒度 加料粒度愈細(xì)，球磨時(shí)間愈短，但過細(xì)則勢必增加中碎的負(fù)擔(dān)；一般~2mm。 加料方式 先投硬質(zhì)原料如石英、長石、瓷粉和少量粘土，先磨若干小時(shí)再加軟質(zhì)原料粘土，這樣可提高球磨效率。 裝載量 通?？傃b載量以體積計(jì)算時(shí)約占球磨機(jī)空間的4/5。一般料：球：水=1：（1.5~2.0）：（0.8~1.2）。g影響粉碎效率其他因素球磨機(jī)直徑；球磨機(jī)內(nèi)襯的材質(zhì)。4.2.2.2振動粉碎振動粉碎是利用研磨體在振動磨機(jī)內(nèi)高頻振動使物料碎的方法。

a、振動粉碎的特點(diǎn)振動粉碎的效率比球磨粉碎要高得多。振動粉碎時(shí)混入的雜質(zhì)較少。振動粉碎的坯料工藝性能好。

b、振動粉碎的效率影響振動粉碎效率的主要因素有以下幾點(diǎn)：振動頻率和振幅。研磨體的材料、大小和數(shù)量。

4.2.2.3氣流粉碎粉碎原理：利用高壓流體(壓縮空氣或過熱蒸汽)作為介質(zhì)，將其高速通過細(xì)的噴嘴射入粉碎室內(nèi)，此時(shí)氣流體積突然膨脹、壓力降低、流速急劇增大(可以達(dá)到音速或超音速)，物料在高速氣流的作用下，相互撞擊、摩擦、剪切而迅速破碎，然后自動分級，達(dá)到細(xì)度的顆粒被排出磨機(jī)。粗顆粒將進(jìn)一步循環(huán)、粉碎，直至達(dá)到細(xì)度要求。進(jìn)料粒度約在１～0.1mm之間，出料細(xì)度可達(dá)１m左右。優(yōu)點(diǎn)：不需要任何固體研磨介質(zhì)，故可以保證物料的純度；在粉碎過程中，顆粒能自動分級，粒度較均勻；能夠連續(xù)操作，有利于生產(chǎn)自動化。缺點(diǎn)是耗電量大，附屬設(shè)備多；干磨時(shí)，噪音和粉塵都較大。影響氣流粉碎效率的因素（1）粉碎物料的物理性能（硬度、脆性、原始顆粒大小等）

硬質(zhì)物料粉碎后顆粒較粗。軟而粘的物料不易粉碎，易堵塞加料噴射管和粉碎室，顆粒大小也影響出料細(xì)度和產(chǎn)量。（2）粉碎時(shí)的操作參數(shù)

單位時(shí)間內(nèi)加料量要適當(dāng)，保證氣體壓力和流量是氣流粉碎的必要條件。氣流粉碎的優(yōu)點(diǎn)⑴粉碎過程混入的雜質(zhì)較少⑵顆粒能自動分級、粒度較均勻⑶不會使物料受熱⑷氣流粉碎機(jī)結(jié)構(gòu)簡單容易安裝和更換內(nèi)襯4.2.3除鐵、過篩、攪拌4.2.3.1除鐵除鐵是制備陶瓷坯料中一道極為重要的工序除去原料中的鐵質(zhì)礦物可采用選礦法和洗淘法 選礦法和洗淘法只對含有鐵質(zhì)的粗粒原料有效，對細(xì)粉狀有磁性的鐵質(zhì)則用磁鐵分離器進(jìn)行磁選。要使磁選過程有效地進(jìn)行，必須符合條件：有磁場存在；②必須是不均勻的磁場；③被選的物料應(yīng)有一定的磁性。磁場對不同的含鐵礦有不同的磁效應(yīng)：含鐵礦物的磁化效率越大，則磁場對它的作用力越大。磁化率大小可分為以下四類：①強(qiáng)磁性（金屬鐵、磁鐵礦、磁黃鐵礦）；②中磁性（黑鈦鐵礦、赤鐵礦）；③弱磁性（褐鐵礦、鐵礦）；④非磁性（黃鐵礦）。注意：磁選機(jī)只能除去強(qiáng)磁性礦物，弱磁性礦物及非磁性礦物不能除去。磁選機(jī)的除鐵工藝有干法和濕法干法：一般用于分離中碎后粉料中的鐵質(zhì)。濕法：用于泥漿中除鐵。干法除鐵設(shè)備：電輪式磁選機(jī)、滾筒式磁選機(jī)和傳動帶式磁選機(jī)滾筒式磁選機(jī)濕法除鐵：過濾式磁選機(jī)4.2.3.2過篩過篩：將粉碎后面的物料置于具有一定大小孔徑的篩面上進(jìn)行振動或搖動，使其分離成顆粒尺寸范圍不同的若干部分。篩分作用：①粉碎過程中及時(shí)篩去已符合細(xì)度要求的顆粒，使粗料能得到充分粉碎，以提高設(shè)備的粉碎效率。②使物料粒度符合下一工序的要求。如中碎后的原料須經(jīng)篩分除去較大顆粒，以保證進(jìn)入球磨機(jī)的物料粒度。③確保顆粒的大小及其級配，并限制坯料中粗顆粒的含量，從而改善泥料的工藝性能。篩分機(jī)有振動篩、搖動篩、回轉(zhuǎn)篩。振動篩的篩面除發(fā)生偏移運(yùn)動還有上下振動。搖動篩是利用曲柄連桿機(jī)構(gòu)使篩面做往復(fù)直線運(yùn)動?；剞D(zhuǎn)篩的篩面僅做回轉(zhuǎn)運(yùn)動。過篩4.2.3.3攪拌泥漿攪拌目的是使?jié){池儲存的泥漿保持穩(wěn)定的懸浮狀態(tài)，防止分層或沉淀。此外，還用于黏土或回坯泥的加水分散以及干粉料在漿池中的加水混合等。常用泥漿攪拌機(jī)有框式攪拌機(jī)與螺旋槳式攪拌機(jī)。框式攪拌機(jī)：結(jié)構(gòu)簡單，攪拌效率較低，特別是難將沉淀后的泥漿再重新攪拌均勻。螺旋槳式攪拌螺旋片傾斜向下，具有將泥漿向上翻動的動作，即使泥漿已經(jīng)沉淀也可以將其攪拌起來，獲得攪拌均勻的效果。攪拌4.3泥漿脫水4.3.1泥漿壓濾脫水法（榨泥）壓濾過程影響壓濾效率的因素1.壓力大小2.泥漿溫度3.加壓方式4.泥漿相對密度5.電解質(zhì)6.泥漿性質(zhì)泥漿脫水4.3.2泥漿噴霧干燥脫水法 噴霧干燥是通過將泥漿噴灑成霧狀細(xì)滴，并立即和熱氣接觸，使霧滴中的水分能很短時(shí)間內(nèi)（幾秒至十幾秒）蒸發(fā)，從而得到干燥粉料的方法。 適用范圍：在陶瓷工業(yè)中適用性比較廣，可用于干燥原料、各種胚料。4.3.2.1噴霧干燥過程噴霧干燥的操作條件a泥漿性能、濃度和進(jìn)漿量b工作氣體溫度和廢氣溫度C離心盤轉(zhuǎn)速與噴霧壓力4.3.2.3噴霧干燥方法的特點(diǎn)1.工藝過程簡單，可以連續(xù)生產(chǎn)并能自動控制。2.噴霧干燥所制得的粉料水分、粒料較穩(wěn)定，易保證干粉質(zhì)量。3.產(chǎn)量大，操作人員少，生產(chǎn)效率高，勞動強(qiáng)度低，而成本也低。4.一次性投資高，熱耗大。5為降低水分而加入稀釋劑而留下的會引起粘膜，妨礙成型操作。4.4練泥和陳腐 經(jīng)過壓濾后所制得的泥餅，水分和固體分布不均勻，泥餅中還含有大量空氣，不能獲得要求的可塑性 吸附在固體顆粒表面的空氣會妨礙與水的濕潤，使可塑成型過程中出現(xiàn)彈性形變，或者引起干燥和燒成中的開裂；固體顆粒分布的不均勻也會引起收縮的不均勻；泥料中的空氣也會使坯體產(chǎn)生缺陷，如氣泡，分層，裂紋等。練泥和陳腐4.4.1真空練泥水分和結(jié)構(gòu)均勻、致密、無氣孔

可塑性提高，干燥強(qiáng)度提高，減少成型制品的變形具有一定截面形狀和尺寸，適合于塑性成型要求工作過程泥餅投入加料槽(不連續(xù)螺旋絞刀進(jìn)行破碎、混合)推壓入錐形泥筒(填滿泥筒，受擠壓，密封真空室)推入真空室(經(jīng)篩板切割成細(xì)條片狀，落入底部脫氣)泥料進(jìn)入擠泥軸(連續(xù)螺旋絞刀進(jìn)行揉練、輸送)進(jìn)入擠出螺旋(填滿泥筒，逐漸擠緊，消除螺旋結(jié)構(gòu))強(qiáng)力推送到機(jī)頭(準(zhǔn)備出泥)由機(jī)嘴擠出(得泥段供成型用)組成和工作原理一

、主機(jī)—練泥機(jī)傳動、攪泥、擠泥、機(jī)座輔機(jī)—抽真空系統(tǒng)二、原理：上軸破碎、混合、輸送

(不連續(xù)螺旋絞刀)電機(jī)轉(zhuǎn)動(脫氣)

下軸揉練、擠壓、輸送

(連續(xù)螺旋絞刀)

機(jī)頭、機(jī)嘴(出泥)影響真空度降低的幾個(gè)因素①真空室漏氣②真空室堵塞③真空潤滑油的稠度達(dá)不到要求或沒有及時(shí)更換潤滑油④正空泵的冷卻水的溫度過高⑤此外，在真空練泥中，所煉制的泥段易出現(xiàn)螺轉(zhuǎn)狀開裂或?qū)恿?，其原因除真空度不夠外，室溫和泥餅溫度也有一定影響?.4.2陳腐 經(jīng)過粗練的泥料在一定的溫度和潮濕環(huán)境中放置一段時(shí)間陳腐的作用：

1、通過毛細(xì)管的的作用使泥料中的水分分布更加均勻，使黏土顆粒充分水化和進(jìn)行離子交換而轉(zhuǎn)變?yōu)轲ね廖镔|(zhì)，從而提高坯料的可塑性。

2、可增加腐殖酸物質(zhì)的含量，使泥料松散而均勻。

經(jīng)過陳腐可提高坯體的強(qiáng)度，減少燒成的變形。但陳腐所需時(shí)間較長，占地面積大，會中斷生產(chǎn)的連續(xù)性，因而工廠中通常把泥料加熱后進(jìn)行多次真空練泥以獲得陳腐的效果。 注漿成型用泥漿經(jīng)過陳腐也是有利的。因?yàn)殛惛墒桂ね僚c電解質(zhì)溶液間的離子交換進(jìn)行得更加充分，促使黏度降低，因而流動性和空漿性能均可改善。一般的黏土質(zhì)泥漿經(jīng)過3~4天陳腐后，他們的黏度可以降至最低數(shù)值。4.5可塑法成型坯料的制備4.5.1可塑泥料制備基本流程：第一步：粗碎和中碎第二步：重量稱量配比第三步：研磨與混合第四步：過篩第五步：沉淀脫水第六步：壓濾脫水第七步：練泥與陳腐第八步：可塑坯料（一）常用的生產(chǎn)流程流程一：原料分別經(jīng)過粗碎、粗磨后，稱量配料再入球磨機(jī)細(xì)磨。石英、長石類硬質(zhì)料硬質(zhì)黏土軟質(zhì)黏土洗滌、挑選、預(yù)燒挑選挑選粗碎（顎破）粗碎（顎破）中碎（輪碾機(jī)或雷蒙機(jī)）中碎（輪碾機(jī)）過篩、除鐵過篩、除鐵配料濕法球磨過篩除鐵壓濾粗練陳腐真空練泥成型流程二：粉料進(jìn)廠，稱量配料，混合化漿

長石粉、石英粉、瓷石粉、精選高嶺土配料稱量攪拌化漿過篩除鐵壓濾粗練陳腐精煉成型流程三：干粉濕混不球磨

石英、長石類硬質(zhì)料硬質(zhì)黏土軟質(zhì)黏土洗滌、挑選挑選挑選粗碎（顎破）粗碎（顎破）攪拌池（加水浸散）中細(xì)碎（雷蒙機(jī)）中細(xì)碎（雷蒙機(jī)）體積稱重除鐵除鐵配料配料混合機(jī)（先干混，后加泥漿濕混）雙軸攪拌機(jī)真空練泥陳腐可塑坯料

鄂式破碎機(jī)雷蒙機(jī)輪碾機(jī)球磨機(jī)壓濾機(jī)真空練泥機(jī)高速離心噴霧干燥機(jī)真空過濾機(jī)4.5.2可塑性泥料工藝性能要求a要求坯料有適當(dāng)?shù)目伤苄詁要求坯料具有較高的屈服值和較大的延伸變形量c要求坯料有適當(dāng)?shù)暮縟要求坯料有較高的干燥強(qiáng)度e要求坯料的收縮率要小f要求坯料有適當(dāng)?shù)募?xì)度g要求泥料中的空氣含量要小4.6注漿法成型坯料的制備4、6.1注漿泥漿的制備a.球磨制漿工藝

注漿料的制備在原料細(xì)碎以前的工序和可塑坯料的制備大致相同。注漿料一般經(jīng)球磨工序直接制備，是較為基本和簡單的制備工藝。其過程如下：

經(jīng)粗碎、中碎的硬質(zhì)料和軟質(zhì)料→配料→球磨（水，電解質(zhì)）→攪拌池→過篩除鐵→漿桶→注漿成型。

b.球磨、壓濾、泥段化漿工藝

這是注漿坯料目前最廣泛應(yīng)用的兩種基本工藝流程，區(qū)別主要在于有無壓濾等工序，并由此影響泥漿的穩(wěn)定性和產(chǎn)品質(zhì)量。還有使用粉料化漿工藝，但泥漿的理化性能不好，較少采用。工藝流程:

精選后的各種原料→球磨→振動過篩→漿池→除鐵→過篩→除鐵→漿池→壓濾→粗練→陳腐→真空練泥→泥段入攪拌池化漿→過篩→除鐵→泥漿池→備用泥漿。4、6.2注漿泥漿的工藝性能要求

1）流動性要好

2）穩(wěn)定性要好

3）具有適當(dāng)?shù)挠|變性

4）含水量要少

5）過濾性要好

6）形成的坯體要有足夠的強(qiáng)度

7）成型后的坯體脫模容易

8）不含氣泡

為滿足這些工藝性能要求，一般可通過對泥漿中強(qiáng)可塑性黏土的用量和泥漿細(xì)度、水分、相對密度、溫度以及流動度來予以控制。而這些工藝性能又根據(jù)原料性質(zhì)、產(chǎn)品的形狀、大小、厚薄、石膏模的干燥及新舊程度以及澆注方法來決定。4.6.2注漿泥漿的工藝性能要求

1）流動性要好

2）穩(wěn)定性要好

3）具有適當(dāng)?shù)挠|變性

4）含水量要少

5）過濾性要好

6）形成的坯體要有足夠的強(qiáng)度

7）成型后的坯體脫模容易

8）不含氣泡

為滿足這些工藝性能要求，一般可通過對泥漿中強(qiáng)可塑性黏土的用量和泥漿細(xì)度、水分、相對密度、溫度以及流動度來予以控制。而這些工藝性能又根據(jù)原料性質(zhì)、產(chǎn)品的形狀、大小、厚薄、石膏模的干燥及新舊程度以及澆注方法來決定。

強(qiáng)可塑黏土的用量少，容易獲得水分疏散快、干燥快以及脫?？斓哪酀{，但所形成的坯體往往發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)不致密，強(qiáng)度差而且容易產(chǎn)生裂紋；并且使泥漿的懸浮性降低易于產(chǎn)生沉淀，注成的坯體厚薄不一致，各個(gè)部分的成分也有差異。

泥漿的細(xì)度也因產(chǎn)品的大小及形狀的復(fù)雜程度而不同，大型制品的細(xì)度控制在10000孔每平方厘米的篩余量為3%~5%以內(nèi)；小型產(chǎn)品則控制在0.05%~0.02%以內(nèi)。

泥漿的含水量應(yīng)盡量減少，這樣不但可以降低坯體的收縮，使注成坯體迅速達(dá)到所需要的強(qiáng)度，而且可以減少石膏模的吸水量，提高模型的干燥速度，增強(qiáng)周轉(zhuǎn)使用的次數(shù)。一般的含水量為25%~30%之間，但作大型器物時(shí)注坯的泥漿含水量可以教此為低，在工業(yè)生產(chǎn)中習(xí)慣于用相對密度來控制，相對密度可以