第5章陶瓷工艺学坯料制备陶瓷工艺学第五章坯料制备第5章陶瓷工艺学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28~35%;(2)可塑坯料,含水率18~25%;(3)压制坯料,含水率3~7%(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8~15%(半干压坯料);第5章陶瓷工艺学坯料制备二、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第5章陶瓷工艺学坯料制备良好的可塑性: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第5章陶瓷工艺学坯料制备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,不粘模第5章陶瓷工艺学坯料制备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第5章陶瓷工艺学坯料制备原料处理→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第5章陶瓷工艺学坯料制备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第5章陶瓷工艺学坯料制备2)球磨化浆制备工艺特点:工艺简单,需要设备少,周期短,成本低泥浆的稳定性较差粉料化浆工艺硬质原料软质原料水电解质粗碎、中碎球磨过筛、除铁注浆坯料陈腐配料第5章陶瓷工艺学坯料制备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5章陶瓷工艺学坯料制备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、陈腐第5章陶瓷工艺学坯料制备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、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。天然矿物原料生成、开采及运输中混入杂质原料品位、制品性能及外观质量一、原料的处理第5章陶瓷工艺学坯料制备物理方法(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。第5章陶瓷工艺学坯料制备(3)超声波法----除铁法:原理:料浆置于超声波下高频振动互相碰撞摩擦使颗粒表面的氧化铁、氢氧化铁薄膜脱离剥出。化学方法原理:溶解法和升华法,除去原料中难以以颗粒形式分离的微细含Fe杂质FeS、Fe(OH)3(1)升华法:高温下加入Cl2,FeO、Fe2O3与Cl2变成FeCl3除去。(2)溶解法:用酸或其它试剂Fe溶盐水洗除去。第5章陶瓷工艺学坯料制备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。第5章陶瓷工艺学坯料制备滑石:破坏其片状结构,降低收缩率和提高粉磨效率;预烧温度为1200~1350℃,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;改变物理性能第5章陶瓷工艺学坯料制备二、原料粉碎根据粉碎后粉料的粒度可分为:粗碎(《40~50mm),颚式破碎机;中碎(《0.3~0.5mm),轮辗机、雷蒙机;细碎(《60μm),球磨机、雷蒙机;超细粉碎(几个μm),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。第5章陶瓷工艺学坯料制备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)颚式破碎机颚板第5章陶瓷工艺学坯料制备工作原理: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、生产效率低轮辗机第5章陶瓷工艺学坯料制备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。第5章陶瓷工艺学坯料制备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:1~0.1mm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第5章陶瓷工艺学坯料制备三、筛分、除铁、搅拌泥浆过筛采用振动筛或六角回转筛;中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、除铁第5章陶瓷工艺学坯料制备振动筛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第5章陶瓷工艺学坯料制备1、压滤脱水(机械脱水):20~25%——间歇式压滤机工艺调节因素:压力大小:一般压滤压力0.8—1.2Mpa加压方式:压力由小变大泥浆温度:一般适宜温度40~60℃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、泥浆的脱水泥浆含水率约35~50wt%可塑成型坯料的水分压制成型坯料的水分第5章陶瓷工艺学坯料制备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、练泥水分、固体颗粒分布不均匀定向结构,收缩不均,开裂含大量的空气阻碍坯料与水分润湿,使可塑性下降?第5章陶瓷工艺学坯料制备进料口机筒喇叭口绞刀机嘴Ld123456789101—电动机2—减速器3—加料口4—螺旋角刀5—真空管道6—刷板7—真空表8—真空室9—机头10—机嘴单轴式真空练泥机示意图第5章陶瓷工艺学坯料制备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第5章陶瓷工艺学坯料制备第5章陶瓷工艺学坯料制备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。第5章陶瓷工艺学坯料制备第5章陶瓷工艺学坯料制备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、造粒第5章陶瓷工艺学坯料制备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①泥浆的制备与输送;②热源的发生与热气流的供给;③雾化与干燥;④干粉的收集与废气分离。第5章陶瓷工艺学坯料制备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↓第5章陶瓷工艺学坯料制备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。第5章陶瓷工艺学坯料制备2、陈腐的作用机理:1)通过毛细管的作用,使坯体
本文标题:第五章 坯料制备
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