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1、景 德 镇 陶 瓷 学 院题 目 ： 原 料 研 磨 时 间 与 细 度 的 关 系 学 号 ： 200510210205 姓 名 ： 孙 俊 院 （ 系 ） ： 材 料 学 院 专 业 ： 无 机 非 金 属 材 料 工 程 指 导 教 师 ： 喻 佑 华 完 成 日 期 ： 2008-5-30 摘 要 ： 以 瓷 石 （ 主 要 由 石 英 、 绢 云 母 、 长 石 组 成 ） 为 主 要 原 料 ， 采 用 球 磨 工 艺 ，通 过 分 别 为 40 目 、 120 目 、 200 目 、 250 目 和 320 目 的 筛 ， 计 算 出 同 一 重 量 的 瓷 石 经不 同 时 间
2、 球 磨 的 细 度 。 阐 述 了 两 者 之 间 的 关 系 ， 可 以 为 以 后 测 定 原 料 的 细 度 与 球 磨 时间 提 供 一 个 经 验 参 考 。关 键 词 ： 瓷 石 ， 球 磨 ， 细 度引 言瓷 石 中 含 有 绢 云 母 、 石 英 、 长 石 ， 有 的 还 含 有 高 岭 土 ， 本 身 具 备 了 成 瓷 的 基 本 成分 ， 可 以 配 合 部 分 高 岭 土 构 成 绢 云 母 质 “胚 体 ”， 用 来 制 瓷 。 瓷 石 中 的 绢 云 母 粘 土 与配 入 的 高 岭 土 构 成 粘 土 组 分 。 绢 云 母 中 的 氧 化 钾 与 长 石 的
3、 碱 性 成 分 产 生 溶 剂 作 用 ， 游离 石 英 起 减 粘 作 用 ， 使 得 生 产 瓷 器 的 三 种 作 用 兼 而 有 之 ， 制 出 的 瓷 透 明 度 和 光 泽 度 均好 ， 是 一 种 得 天 独 厚 的 好 原 料 。 缺 点 是 成 瓷 温 度 低 ， 不 宜 控 制 。 瓷 石 中 石 英 以 大 颗粒 状 态 存 在 ， 最 大 颗 粒 0.7mm， 一 般 为 0.03-0.05mm。 长 石 颗 粒 与 石 英 相 似 ， 碳 酸 盐集 合 体 最 大 可 达 0.5mm， 云 母 为 0.17-0.3mm 鳞 片 状 。 一 般 粘 土 矿 物 的 颗
4、 粒 平 在 5um到 1mum 之 间 ， 大 部 分 在 2um 以 下 。 这 一 部 分 直 接 影 响 到 粘 土 的 可 塑 性 、 干 燥 收 缩 性 、孔 隙 度 和 强 度 ， 以 及 烧 成 收 缩 和 烧 结 性 等 。 因 此 ， 细 度 对 原 料 的 工 业 技 术 性 质 影 响 很大 ， 对 其 物 理 性 能 也 有 一 定 影 响 。 本 试 验 粗 略 的 研 究 了 研 磨 时 间 与 瓷 石 细 度 的 关 系 ，可 为 研 磨 工 艺 提 供 参 考 。1.试 验 过 程 与 方 法1.1 试 验 原 料为 实 验 室 用 瓷 石 ， 主 要 成 分
5、 为 石 英 、 绢 云 母 、 长 石 。1.2 试 验 工 艺 流 程研 究 的 工 艺 流 程 如 图 1图 1. 试 样 制 备 工 艺 流 程 图Fig.1 The process flow sheet of samples采 用 手 工 筛 分 法 。 称 取 5 份 瓷 石 ， 每 份 50g。 分 别 称 量 40 目 、 120 目 、 200 目 、250 目 和 320 目 筛 的 重 量 ， 然 后 按 上 述 流 程 进 行 试 验 。 其 中 1#球 磨 5min， 2#球 磨10min， 3#球 磨 15min， 4#球 磨 20min， 5#球 磨 25min。
6、 球 磨 罐 采 用 陶 瓷 制 ， 其 中 料 ：球 ： 水 =1： 2： 0.8， 干 燥 时 间 为 60 摄 氏 度 下 30min。2.结 果 与 讨 论由 以 上 试 验 流 程 ， 得 出 以 下 结 果 ， 如 表 1配 料 -球 磨 -湿 筛 -干 燥 -称 重 表 1. 试 验 结 果Table 1. The result of experiment样 品筛 型1#（ g）2#（ g）3#（ g） 4#（ g）5#（ g）40 目 21.53 11.58 14.31 13.94 13.32120 目 1.34 0.33 0.07 0.05 0.02200 目 2.07 0.
7、72 0.28 0.26 0.08250 目 3.15 2.98 0.47 0.30 0.03320 目 1.87 1.52 0.11 0.08 0.02一 般 来 说 ， 目 数 孔 径 （ 微 米 数 ） 15000, 由 于 存 在 开 孔 率 的 问 题 ， 也 就 是 因为 编 织 网 时 用 的 丝 的 粗 细 的 不 同 ， 不 同 的 国 家 的 标 准 也 不 一 样 ， 目 前 存 在 美 国 标 准 、英 国 标 准 和 日 本 标 准 三 种 ， 其 中 英 国 和 美 国 的 相 近 ， 日 本 的 差 别 较 大 。 我 国 使 用 的 是美 国 标 准 ， 也 就
8、 是 可 用 上 面 给 出 的 公 式 计 算 。 按 照 美 国 泰 勒 标 准 筛 的 筛 目 尺 寸 对 照表 可 以 得 出 ：40 目 380um， 120 目 120um， 200 目 75um， 250 目 58um， 320 目 45um。通 过 计 算 料 经 5 个 筛 后 的 重 量 ， 分 别 得 出 每 份 样 品 45um 以 下 的 颗 粒 占 总 重 量 的1#40.08%、 2#65.74%、 3#69.52%、 4#70.74%、 5#73.06%。 如 图 2 所 示 。 经 分 析 前10min 的 球 磨 效 率 较 高 ， 45um 以 下 的 颗
9、 粒 达 到 了 百 分 之 六 十 五 。 后 15min 颗 粒 的 细度 变 化 较 慢 。 在 25min 后 ， 要 想 更 多 的 颗 粒 细 度 达 到 45um 以 下 需 要 更 长 的 时 间 。2.1 原 料 的 研 磨 方 法除 了 试 验 中 采 取 的 研 磨 外 另 还 有 水 性 悬 浮 液 中 研 磨 ， 化 学 机 械 研 磨 ， 喷 射 式 碾磨 等 。 使 用 不 同 的 方 法 研 磨 相 同 的 时 间 原 料 的 细 度 会 有 所 不 同 。 由 于 各 方 法 所 针 对 的重 点 不 同 ， 顾 其 效 率 都 不 同 ， 所 以 磨 出 的
10、 细 度 不 同 。2.2 粒 度 测 试 的 其 他 方 法 1、 沉 降 法 ： 根 据 不 同 粒 径 的 颗 粒 在 液 体 中 的 沉 降 速 度 不 同 测 量 粒 度 分 布 的 一 种方 法 。 它 的 基 本 过 程 是 把 样 品 放 到 某 种 液 体 中 制 成 一 定 浓 度 的 悬 浮 液 ， 悬 浮 液 中 的 颗粒 在 重 力 或 离 心 力 作 用 下 将 发 生 沉 降 。 不 同 粒 径 颗 粒 的 沉 降 速 度 是 不 同 的 ， 大 颗 粒 的沉 降 速 度 较 快 ， 小 颗 粒 的 沉 降 速 度 较 慢 。 利 用 Stokes 定 律 ， 沉
11、 降 速 度 与 颗 粒 直 径 的平 方 成 正 比 。 比 如 两 个 粒 径 比 为 1:10 的 颗 粒 ， 其 沉 降 速 度 之 比 为 1:100。 Stokes 定律 在 离 心 状 态 下 ， 由 于 离 心 转 速 都 在 数 百 转 以 上 ， 离 心 加 速 度 2r 远 远 大 于 重 力 加速 度 g， VcV， 所 以 在 粒 径 相 同 的 条 件 下 ， 离 心 沉 降 的 测 试 时 间 将 大 大 缩 短 。2、 显 微 图 像 法 ： 它 的 基 本 工 作 原 理 是 将 显 微 镜 放 大 后 的 颗 粒 图 像 通 过 CCD 摄像 头 和 图 形
12、 采 集 卡 传 输 到 计 算 机 中 ， 由 计 算 机 对 这 些 图 像 进 行 边 缘 识 别 等 处 理 ， 计 算出 每 个 颗 粒 的 投 影 面 积 ， 根 据 等 效 投 影 面 积 原 理 得 出 每 个 颗 粒 的 粒 径 ， 再 统 计 出 所 设定 的 粒 径 区 间 的 颗 粒 的 数 量 ， 就 可 以 得 到 粒 度 分 布 了 。3、 激 光 法 ： 根 据 激 光 照 射 到 颗 粒 后 ， 颗 粒 能 使 激 光 产 生 衍 射 或 散 射 的 现 象 来 测试 粒 度 分 布 的 。 由 激 光 器 的 发 生 的 激 光 ， 经 扩 束 后 成 为
13、一 束 直 径 为 10mm 左 右 的 平行 光 。 在 没 有 颗 粒 的 情 况 下 该 平 行 光 通 过 富 氏 透 镜 后 汇 聚 到 后 焦 平 面 上 。 当 通 过 适 当的 方 式 将 一 定 量 的 颗 粒 均 匀 地 放 置 到 平 行 光 束 中 时 ， 平 行 光 将 发 生 散 现 象 。 一 部 分 光将 与 光 轴 成 一 定 角 度 向 外 传 播 。 大 颗 粒 引 发 的 散 射 光 的 角 度 小 ， 颗 粒 越 小 ， 散 光 与 轴之 间 的 角 度 就 越 大 。 这 些 不 同 角 度 的 散 射 光 通 过 富 姓 氏 透 镜 后 在 焦 平
14、 面 上 将 形 成 一 系列 有 不 同 半 径 的 光 环 ， 由 这 些 光 环 组 成 的 明 暗 交 替 的 光 斑 称 为 Airy 斑 。 Airy 斑 中 包含 着 丰 富 粒 度 信 息 ， 简 单 地 理 解 就 是 半 径 大 的 光 环 对 应 着 较 小 的 粒 径 ； 半 径 小 的 光 环对 应 着 较 大 的 粒 径 ； 不 同 半 径 的 光 环 光 的 强 弱 ， 包 含 该 粒 径 颗 粒 的 数 量 信 息 。 这 样 我们 在 焦 平 面 上 放 置 一 系 列 的 光 电 接 收 器 ， 将 由 不 同 粒 径 颗 粒 散 射 的 光 信 号 转 换
15、 成 电 信号 ， 并 传 输 到 计 算 机 中 ， 通 过 米 氏 散 理 论 对 这 些 信 号 进 行 数 学 处 理 ， 就 可 以 得 到 粒 度分 布 了 。4、 电 阻 法 ： 这 种 方 法 是 根 据 颗 粒 在 通 过 一 个 小 微 孔 的 瞬 间 ， 占 据 了 小 微 孔 中 的部 分 空 间 而 排 开 了 小 微 孔 中 的 导 电 液 体 ， 使 小 微 孔 两 端 的 电 阻 发 生 变 化 的 原 理 测 试 粒度 分 布 的 。 小 孔 两 端 的 电 阻 的 大 小 与 颗 粒 的 体 积 成 正 比 。 当 不 同 大 小 的 粒 径 颗 粒 连 续通 过 小 微 孔 时 ， 小 微 孔 的 两 端 将 连 续 产 生 不 同 大 小 的 电 阻 信 号 ， 通 过 计 算 机 对 这 些 电阻 信 号 进 行 处 理 就 可 以 得 到 粒 度 分 布 了 。3.结 论（ 1） 在 称 取 原 料 进 行 球 磨 前 要 使 原 料 的 颗 粒 度 大 小 基 本 一 致 ， 这 样 可 以 使 球 磨充 分 ， 减 小 测 量 误 差 。（ 2） 在 球 磨 过 程 中 ， 前 15 分 钟 的 效 率 较 高 ， 随 着 时 间 的 增 加 ， 效 率 逐 渐 下 降 。
