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1、陶瓷生产技术2.2卫生陶瓷坯料的制备1 1主要内容n一、坯体化学组成的选择n二、原料的初加工n三、泥浆的制备工艺n 1、原料的破碎n 2、泥浆的性能要求n 3、表征泥浆性能的参数n 4、影响泥浆性能的因素2 2一、坯体组成选择坯体化学组成特点坯体化学组成特点: : 现代卫生陶瓷基本上属于 瓷质和半瓷质，其化学组 成范围： SiO2 ：64%73% Al2O3 ：20%28% R2O+RO：5%8% 其中K2O+Na2O不小于 3%。其组成在三元相图 上的位置，3 3选择坯体组成的原则：n1）必须保证烧后坯体的颜色是合适的，必 须控制原料中的铁、钛等着色原料的含量；n2）必须使坯体在合适的温度下
2、烧成而且玻 化，根据窑炉的烧成温度而定。n3）合适的注浆速度 主要与粘土及球土的选 择及用量有关。 4 4确定坯体配方n表2-1 卫生陶瓷坯体组成（wt%）5 5二、原料的初加工n原材料是泥浆性能的基础，实现原料的风化 、均化、优化以及泥浆的净化、陈腐等基础 工作，就为获得良好性能的泥浆奠定了基础 。6 6n(1)风化。主要针对各种硬、软质原矿粘土原 料，将粘土置于露天堆放一定时间，经过风 吹、雨淋、日晒、冰雪冻融等自然作用，产 生收缩膨胀以及一系列的物理、化学变化， 促使粘土破裂、松散，部份可溶性盐被冲冼 除去，“生料”变成“熟料”。有条件的话，原 矿粘土最好风化6个月，至少也要有20-30
3、天 。7 7n(2)优化。n要求各种原料物美价廉，技术指标良 好、稳定，才能保证生产优质的产品 。n那么什么样的原料才是优化的原料呢 ？8 8n原矿的藏量、品位、稳定程度等对生 产影响很大，最好选用藏量大、质量 稳定、成本低廉的矿山及供应基地， 对已进厂的原料进行杂质的检选。9 9n(3)均化。n先后批量进厂的同一种原料，在储存过 程中都应该进行掺匀均化，从而提高一 致性，这样可以避免批量之间的原始差 异而造成泥浆性能的波动。10102、进厂原料的检验、堆放、拣选n目前，供给陶瓷厂的原料，绝大多数是从矿 山开采出来，未经进一步加工的原矿，因此 原料成分波动很大，而且经常混有各种杂质 ，严重影响
4、产品质量的进一步提高。因此， 必须对进厂的原料进行严格的检验、合理堆 放和拣选。n一般规定每批原料进厂时首先要观察其外观 质量，然后取样化验其化学成分，确定其质 量等级。1111n拣选的目的是除去原料中混入的各种杂 质，如树根、草皮，以及采矿过程中混 入的其他矿物、表层复土、含有较多杂 质的块料；同时对原料进行分级。一般 采用人工拣选方法。12123、硬质原料的预烧n制造卫生陶瓷用的硬质原料有石英、硬 质粘土、滑石等，需要预煅烧。块状石 英原料，坚硬致密，难以破碎。通过预 烧（预烧在1000以上），石英发生晶 型转变，使其结构松散，便于粉碎；同 时经过煅烧，石英中的杂质变得更为明 显，易于拣选
5、剔除。1313n滑石属片状结构，也可通过煅烧，破坏 其片状结构。n硬质粘土，如大同土、高岭土等，通过 煅烧可便其中的挥发物质排除，有利于 减小坯体的收缩；而且经煅烧后，容易 将其中的杂质拣选剔除。1414三、泥浆的制备工艺n原矿物料进厂，经过粗、中、细碎，研 磨成泥浆。n硬块原料的粗、中碎分别以颚式破碎机 和轮碾机进行加工，细碎以球磨机加工 。按要求把各种原材物料和水同时加人 球磨机进行研磨加工。15151原料的破、粉碎 n硬质块状原料进厂时块度一般在150 200mm，需要进行粗碎。n粗碎一般采用颚式破碎机，经过粗碎后， 快度降到4050mm大小，然后进行中碎 。n目前，陶瓷原料厂进基本都在
6、15mm以下 。1616n中碎一般采用轮碾机。可将进料碎到小 于1.6mm(过12目筛)。为了减少粉尘， 使用带有喷水装置的轮碾（湿碾） 。1717n经过粗、中碎的原料，按照规定的配方 进行配合，然后装入球磨机，再加入水 和电解质进行研磨。达到规定细度后， 即成为注浆用的泥浆 n有时用雷蒙磨1818粗碎、中碎设备n颚式破碎机19192020212122222323242425252626细碎设备27272828292930303131323233333434连续式球磨机n湖南五菱机械股份有限公司 35352、泥浆的性能要求n1）流动性要好。流动性不仅是泥浆输送过程的需要 ，更主要的原因是卫生陶
7、瓷体积大、结构复杂，流动 性好才能充满模型的各个部位；n2）悬浮性要好，性能稳定，不沉淀分层；n3）在保证流动性的前提下，含水量要尽量少。以缩 短注浆时间，增加坯体强度，降低干燥收缩，加快干 燥过程，并可延长模具寿命；3636n4）形成的坯体要有一定的强度，包括刚脱模 的湿坯要有一定强度，经干燥后的干坯也要 有一定的强度。这是大件坯体进行后续作业 的必要条件；n5）对水的滤过性要好，以利于石膏模吸水， 从而缩短吸浆时间和巩固时间，并可降低由 于内处干燥收缩不均引起的开裂；3737n6）浇注坯层与剩余泥浆之间必须有截然的分 界线，剩余泥浆能顺利地从模型里流出来， 也即空浆性能好。据经验，当泥浆长
8、期粘度值大于120泊（12Pas)时，导致空浆困难；n7）泥浆要有适当的触变性。若触变性过大， 泥浆易稠化；过小，则吸浆时间长且坯体易 软塌。38383、表征泥浆性能的主要参数n总体上说，注浆泥浆一要性能优良，二 要稳定。n表征泥浆性能的主要项目有：比重、水 份、温度、流动性、触变性、细度与颗 粒级配、渗透性(或疏水性)、pH值、 等。39391）比重n在常温下，一定体积的泥浆重量与相同体积的水重量 的比值称为泥浆的比重。泥浆的比重与温度、水份、 配方、细度与颗粒级配等因素有关，而影响泥浆比重 最直接的因素是水份。在实际生产中，泥浆比重一般 控制在1.70-1.82之间。不同的产品规格、结构，
9、不 同的模型以及机械设备等用的泥浆比重不完全相同。 由于注浆成型及干燥效率的要求，人们习惯将泥浆比 重控制得尽量大一些。4040n2）水份n对泥浆的要求一般是使泥浆在含水量最少的情况 下具有良好的流动性，在泥浆中加入稀释剂如电 解质，可以达到此目的。泥浆的含水量会对泥浆 的流动性、触变性造成直接和明显的影响，从而 影响注浆成型的“吸浆速度”。水份含量高会加速 石膏模型老化和增加石膏模型干燥的难度。通常 注浆泥浆的水份含量应控制在2528，最 高一般不超过30。4141n3）温度n影响泥浆温度的主要因素有：直接加热，球 磨加工，高速搅拌，作业区间环境等。泥浆 温度对流动性、吸浆速度的影响很大，温
10、度 的提高可令泥浆流动性和吸浆速度相应提高 。在实际生产中，泥浆温度一般控制在20-30 ，不应低于15，也不应高于35。高压 注浆工艺要求泥浆温度为4045。4242n泥浆的细度与颗粒级配是指泥浆中的固体物料经 过研磨加工以后的细度及颗粒的大、中、小分布 ，它影响泥浆的比重、流动性、触变性等，并影 响注浆性能及修坯操作、干燥、烧成温度、瓷化 程度、收缩、吸水率、强度和泥浆的悬浮性等。 泥浆颗粒过细，会由于吸浆时间加长而带来一系 列问题；若过粗，会缩短吸浆时间，坯体强度降 低，加工性能较差，对双面吸浆的厚壁产品则容 易分层。n n4 4）细度与颗粒级配）细度与颗粒级配4343n目前卫生陶瓷厂对
11、坯料细度一般控制在万孔 筛（325目）余12%，对大件制品，如立式 小便器，可适当放粗，至3%。过大，坯体的 抗折强度下降，容易破损和对烧成不利；过 小，则不利于泥浆中的水被石膏模吸收，吃 浆时间长，注浆后易塌落且降低球磨效率。n目数孔径（微米）=1500044445）触变性n泥浆经过一定时间的静止停置，粘度增大 ，流动性降低，稠滞的泥浆经过搅拌后流 动性得到恢复，再静置，泥浆又重新稠滞 。泥浆的此种可逆性变化的性能称为触变 性。泥浆的触变性与流动性有一定的关系 。4545n触变性通常以稠化(厚化)系数来表达， 其测定方法是：泥浆搅拌(通常为1分钟 )后静置1分钟，其流动性时间为A和搅 拌1分
12、钟后静置30分钟的流动性时间为 B，那么BA的比值就称为厚化系数。 通常控制泥浆的厚化系数在1.21.5。n影响泥浆厚化系数的主要因素有：比重 、温度、水份、细度与颗粒级配，配方 中尤其是粘土的数量、种类、杂质等对 泥浆厚化系数影响较大。流动性不好的 泥浆其厚化系数较大。4646n泥浆的触变性对注浆成型工艺有很大影响。 若触变性太强，排(空)浆效果不好，单面吸 浆的坯件的漏浆面不够平滑，甚至厚薄不一 ，直接影响修坯工艺操作，坯件容易造成“糖 ”(软)和变形，还容易局部存浆造成坯裂。触 变性小、流动性良好的泥浆则易注浆、吸浆 和排(空)浆。47476）稳定性n泥浆的稳定性，一方面就是要求泥浆悬浮
13、性好、不 沉降，另外更为重要的是泥浆进入模型之前到注浆 成型，直至排(空)浆的整个过程中，各项性能(参数 )的变化要尽可能小，甚至不发生变化。因为在整 个过程中的进行时间较长，尤其是石膏模型群体组 合注浆成型工艺，浇注满浆需要10-30分钟，吸浆 时间长达1-2.5小时，排(空)浆又需要5-15分钟， 在这个操作时间内，泥浆经过静置、吸浆和流动， 温度、水份等发生变化，流动性、触变性也发生变 化。48487渗透(疏水)性n渗透疏水性主要指泥浆中的水份与物料颗粒在吸浆过 程中分离的能力或用颗粒结群对水份的透滤能力。n例如在石膏模中注浆时，吸浆过程中石膏模表面与泥 浆之间逐渐形成坯体，泥浆中的水份
14、要不断横穿透过 已形成的坯壁进入石膏模型中(坯体巩固时也一样)， 这种穿透能力用透水性来表示。高压注浆工艺中，塑 料模具在受到泥浆的压力、温度、时间等多种强制因 素的作用下，水份穿透坯体进人模型的能力要比传统 注浆成型时大得多，效率也更高。4949n渗透性与泥浆配方、比重、水份、流动性、温度以及模型材料 与结构、质量、温度、干燥程度、外力的作用等因素有关。泥 浆是否具有恰到好处的透水性直接影响成坯速率、坯体巩固时 间以及坯体干燥性能。如果透水性过强，吸浆时间、巩固时间 过短，尤其在组合群体模型注浆工艺中，因时间差，就会造成 坯件各部位壁厚的不一致，坯件各部位的含水份不一致，坯体 巩固和干燥程度
15、不同又容易造成局部坯裂。如果透水性太差， 吸浆时间过长，巩固时间也较长，先浇浆的坯件部位及坯体的 外部位的水份、坯体强度等不一致，也会影响坯体脱模、放(空 )浆操作以及干燥性能等。5050n一般情况下，以保证湿坯强度和干燥强度等 为前提，坯壁厚度为6-10mm的，吸浆时间( 石膏模型注浆)控制在1.2-2.0小时为宜。在 试验室或生产线上，无论是单面或双面吸浆 ，都要经过试验和生产实践来获得实际可行 的数据。51514、影响泥浆性能的因素n1浇注泥浆的细度与粒度分布。n2泥浆的组成。原料种类、配合比例，特别是 粘土的性质与用量、原料风化程度以及回坯 泥的加入量等都会影响到泥浆性能。 n3泥浆的
16、含比重（或泥浆的密度）。含水量减 少则密度增高，由于固体颗粒之间作用力增 加，表现在泥浆粘度增高、流动性下降。 5252n4 水质 n硬度大的水，Ca2+，Mg2+离子较多，易 使泥浆发生絮凝，降低泥浆的流动性。 故在硬度大的地区，注浆用水最好使用 软化水。 n5 泥浆的温度 n泥浆的温度上升时，其粘度下降，流动 性提高。这是由于温度上升后，分子之 间距离增加，分子间作力（引力）减小 ，表现为泥浆粘度下降。生产中一般控 制在2832。 5353流动性与触变性的测试方法n测量时先将扭力粘度计的转子和与其 相连的圆筒顺时针旋转360。至零刻 度，然后放开转子，泥浆的流动性可 以根据转子的旋转角度测量出来，泥 浆的流动性越好，转子转动的角度就 越大。触变性的测定要求泥浆先静止 1.5 分钟(也有静止1.0分钟或静止 3.0 分钟的)然后再测定其流动性， 这样测定的泥浆流动性比搅拌后即测 定的流动性要低，二者差值即为泥浆 的触变性。5454涂4粘度计n测量时，被测液体 盛满在特定容
