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1、第三章 坯料的制备,本章的主要内容： 1. 掌握各种坯料的质量要求； 2. 了解几种典型坯料的制备工艺流程； 3. 掌握坯料制备中主要工序的作用。,第一节 坯料的种类和质量要求,一、坯料的种类 按成型方法分为： 可塑坯料 含水率1825% 注浆坯料 含水率2835% 压制坯料 含水率 815%的半干压粉料 37%的干压粉料,坯料是指陶瓷原料经过配料和加工后，具有成形性能的多组分混合物。,二、坯料的质量要求,1.配方准确。 准确称量；加工过程中避免杂质混入。 2.组分均匀。坯料中各种组分，包括主要原料、水分、添加剂等都应均匀分布。 3.细度合理。各组分的颗粒达到一定细度，并具有合理的粒度分布。
2、4.空气含量少。,（一）可塑坯料,良好的可塑性。 细度要求通过万孔筛。筛余0.21%。 含水量适当。不同的成型方法，产品种类不同，含水量不同。 坯体的干燥强度高 收缩率小。,（二）注浆坯料, 流动性要好。保证产品造型完全和浇注速度。 悬浮稳定性好。料浆久置，固体颗粒长期悬浮不致分层沉淀。 触变性适当。 滤过性要好。水分在石膏模的压力下容易扩散、迁移，在短时间内成坯。 泥浆含水量要少。保证流动性的同时，减少水量，缩短注浆时间，减少坯体干燥收缩。 6.形成的坯体有一定的强度。湿坯和干燥后坯体。 7.空浆性能好。,生产中控制泥浆性能的参数,细度 流动性 测定泥浆粘度（恩氏粘度计） 比重（相对密度）
3、一般粘土质坯料1.651.85 厚化系数（稠化度） PH值 一般89 温度,（三）压制坯料 流动性好。填充模具的能力。 堆积密度大。堆积密度大，形成的空隙率低，坯体密度高。 含水率适当、水分均匀。 4. 合理的颗粒细度及粒度分布。团粒,干压粉料的粒度包括坯料的颗粒细度和造粒后的团料（假颗粒）大小。它们都直接影响坯体的致密度、收缩和强度。 坯料细度一般控制在6400孔/cm2，筛余 0.51%； 粉料团粒是由许多坯料颗粒、水和空气所组成的集合体，其大小与坯体的尺寸相关，一般团粒大小在0.252mm 之间，最大的团粒不可超过坯体厚度的1/7，团粒的形状以接近圆球状为宜。,粒度分布是指粉料中不同粒级
4、所占的重量百分数。要求团粒有适当的颗粒级配，即有适当比例的粗、中、细颗粒，这样可减少粉料堆积时的孔隙率，提高自由堆积密度，有利于提高成形时粉料的初始密度以及坯体的致密度。,一、原料的预处理 二、原料的破粉碎 三、过筛、除铁 四、泥浆的脱水 五、练泥、陈腐,第二节 坯料制备的主要工序,压滤,喷雾干燥,第三节 坯料制备的主要工序,一、原料的精选 原料的精选，主要是对原料进行分离、提纯，除去原料中的各种杂质（尤其是铁的杂质），使之在化学组成、矿物组成、颗粒组成上更符合制品的质量要求。,1. 拣选或清洗 可塑性原料可根据外观进行手选，剔除与主要矿物呈色有显著差异的部分。此外，还应剔除原料开采和运输过程
5、中混入的杂质，如草木悄、砂石、呈色泥土等。 长石、石英等硬质原料也可根据外观拣选，除去含铁较多，呈棕红色和有熔疤的部分。必要时还要洗涤以除去泥砂及表面污物。,2. 粘土原料的精选 随着生产的发展，对粘土原料的产量和质量要求不断提高。原矿的精选就显得更为突出。常用以下几种精选方法除去原料中的母岩、砂砾等杂质矿物及铁钛杂质。 1）淘洗法(水簸法） 2）水力旋流分离法 3）浮选法,淘洗法是根据细粒的霸土与粗粒的杂质悬浮在水中时具有不同的沉降速度的原理来进行的。淘洗系统一般是内粉碎机、搅拌机、除砂机、沉淀池与压滤机等组成。淘洗时按下列步骤操作。 木屑、树皮、杂草 粗粒杂质沉淀 大块粘土粉碎 粗筛 与水
6、混合(搅拌池） 过筛 沉淀粗粒杂质（除砂沟） 泥浆澄清（沉淀池） 泥浆脱水 干燥,3. 水的处理及对坯料制品性能的影响 1 一般要求水中的Ca2+、Mg2+1015ppm， SO42-10ppm -影响泥浆稳定性。 除Ca2+、Mg2+ 可用离子交换将水软化、添加剂（PO43-），将Ca2+、Mg2+、Fe3+ 沉淀 除SO42-，加Ba2+。 2 水的PH值 PH=6.08.5 范围内，中性水。 3 磁化水：使泥浆水化膜减薄，颗粒间易靠拢、聚集，提高强度。,二、原料预烧 1.稳定晶型：工业氧化铝的主晶相是-Al2O3，通过预烧13001600得到高温稳定的-Al2O3。氧化钛用于电容器陶瓷时
7、，预烧使其转化为金红石相。 2.改变物性：破坏滑石的片状结构（ 13001450） ，石英的破粉碎（900），减少粘土的干燥收缩（700900），氧化锌的活性（缩釉，1250）。,三、原料的合成 1 固相法：烧结法 特点是：反应体系的不均匀性。 2 液相法：熔液法原料混合加热至熔融。 溶液法排除溶剂，包括喷雾干燥和冷冻干燥法 沉淀 法共沉淀、均相沉淀、醇盐法 溶胶凝胶法 3 气相法 1)蒸发凝聚等离子体蒸发、物理方法。 2)气相反应化学气相沉积,四、原料的粉碎,1. 目的意义： 使坯料具备必要的成型性能(如流动性、悬浮性、可塑性等等)； 提高坯料的活性，使制品的烧成温度降低，致密度提高，材料性
8、能得到改善。,2.粉碎的方法 陶瓷粉料的制备分为化学制粉和机械制粉两种。,机械制粉即粉碎的方法，将机械能转变为粉料的表面能，一般粉碎的粒度下限约为10-7(0.1m)。 其特点是：设备定型化、产量大、容易操作，粒度达不到化学法制备粉料的细度（10-10m）。,块度较大的原料，一般先粗碎至45cm，再中碎至0.30.5mm，然后进入细碎设备。陶瓷工业中普遍采用间歇式球磨机,常用的机械粉碎方法： 1. 球磨粉碎：筒体带研磨体旋转，研磨体冲击、研磨粉料 2. 振动粉碎：研磨体在磨机内作高频振动 ，研磨体作激烈的循环运动冲击物体 3.气流粉碎：利用高压气体作介质，物料受撞击、磨擦、剪切作用，不需固体研
9、磨介质 4.搅拌磨粉碎：摩擦磨，磨球体之间、 球壁之间产生剧烈的摩擦、滚碾作用,影响球磨效率的因素： 球磨机转速,当有效内径D1.25m时，n=35/D D1.25m时，n=40/D,研磨体的比重、大小、形状。,大研磨体：冲击作用大。小研磨体：比表面积大，与物料的接触面积大，研磨效率较高。 大小不同研磨体合理配合，具有较大的堆积密度，从而可得到较好的研磨效果。 实践表明，当大球（70100mm）、中球（5070mm）和小球（ 3050mm）的比例为1:2:7 时效率最高。,研磨体形状：圆棒形。圆棒形较球形大，对物料研磨作用大，且又有一定的撞击作用，对提高球磨效率有利。,研磨体可用鹅卵石或瓷质材
10、料。高铝质瓷料制成的研磨体密度大，在相同吨位的磨机中相对地可多装原料，粉磨时冲击力也大，本身磨耗小。有条件时可自制高铝质瓷棒作研磨作用。, 球磨方式，加料粒度 干磨与湿磨 球磨机加料粒度2mm左右。, 装载量(料、球、水的比例) 磨机中最适宜的装载量为全部容积的80%左右。机内加入的料、球、水总量应使磨机内容积留有1/5的空隙。 球磨粉碎时，物料、研磨体与水的比例关系对研磨效率有很大影响。,坯料时,料:球:水的比例约为1:(1.52.0):(0.81.2) 釉料时,料:球:水的比例约为1:(2.32.7):(0.40.6), 装料方式 当原料易磨程度不一时，可先将难磨的硬质原料，如石英、长石和
11、瓷石，加少量粘土作悬浮料先粉磨若干小时，然后再加软质粘土粉磨。这样可提高球磨效率和防止软质料过度粉碎。, 球磨机直径 自90 年代后期以来，球磨机大型化的趋势十分突出。这种大型细磨设备使单机装载量大大提高，能降低单位功耗，节省占地面积和基础投次，减少生产费用。但选用时，必须考虑到工厂的生产规模、动力来源和设备运输条件等因素。, 球磨机内衬的材质 为避免铁质污染坯料，球磨机筒体要砌制内衬。采用燧石作内衬时，壁厚占据磨机的有效容积30%左右。现国内现国内已有厂家采用橡胶作内衬，噪音小，寿命长，并增大了有效容积。, 解凝剂或表面活性剂的影响 研磨时，有的工厂加入解凝剂（又称表面活性剂），不仅可减少加
12、水量，还能在物料颗粒表面形成一层胶粘吸附层,对颗粒表面的微裂纹发生劈尖作用，使粉碎容易进行。 如加 0.51%的亚硫酸盐纸浆废液或AlCl3，可提高粉磨效率30%左右。还有资料介绍，把鞣型减水剂（AST）与Na2CO3复合使用，也可获得良好的经济效果。,助磨剂：提高粉碎效率，多为表面活性物质，含亲水基团和憎水基团，起吸附作用，进入粒子的微裂缝中， 破坏键力，提高研磨效率，防止表面粘附。 液体助磨剂：醇类：甲醇、丙三醇；胺类：三乙醇胺、三异丙醇胺；酸类： 油酸 气体助磨剂： 丙酮、惰性气体 固体助磨剂： 硬脂酸钠钙、硬脂酸、滑石粉 粉碎酸性物质碱性表面活性物质：羧甲基纤维素，如 SiO2 TiO
13、2 CoO2 粉碎碱性物质酸性表面活性物质：脂肪酸、石蜡，如Ca、Ba、钛酸盐、镁质铝硅酸盐。,五、除铁、过筛、搅拌 （一）除铁 泥浆的除铁十分重要，其目的是为了清除产品的铁质斑点，提高产品的白度与透光性。 含铁杂质可分为含铁矿物、氧化铁和金属铁。其来源原矿中的含铁矿物：磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿与菱铁矿等；坯料制备和输送过程中混入的。,含铁矿物有不同的磁场效应，磁化率越大，磁场对其所起作用越强，磁选除铁效果愈好。按其磁化率一般可分为以下4类 类 别 单位磁化率 矿 物 强磁性 300010-6 金属铁、磁铁矿 中磁性 3003000 10-6 钛铁矿、赤铁矿 弱磁性 25300 10-6 褐铁矿
14、、菱铁矿 非磁性 25 10-6 黄铁矿 目前制备坯料，一般采用湿法磁选机除铁，这只能除去强磁性铁质。磁选分离器有磁式和电磁式。大部分工厂均采用多级磁选机除铁或将电磁铁和永久磁铁共同串联使有。,（二）过筛 筛除原料运行和加工过程中混入的一些有害杂质，如木屑、硬泥块、铁屑及原料本身夹杂的白云母等。粗磨后过筛能使筛下物料颗粒适合下一工序的需要。 磨细后的泥浆和釉浆都要经过二次或多次过筛，除去粗粒物料及混入的杂质，以保证工艺性能和提高产品质量。,振动筛：惯性振动筛，偏心振动筛，电磁振动筛,摇动筛 六角旋转筛,(三)搅拌 1.目的 使成分，颗粒大小均匀；气体排出；陈腐，有机物分解。 2.方法 采用六角
15、形或八角形锥底泥浆池； 涡轮式，螺旋式或框式搅拌机,六、泥浆的脱水 目的：湿法粉碎得到的泥浆，其含水率约为60%左右，不能直接用于成型，需要经过脱水处理。 方法：生产中，泥浆脱水的方法主要有两种： 机械脱水，可得到含水率为2025%的坯料； 热风脱水，可得到含水率在8%以下的坯料。,（一）机械脱水 1. 设备：间歇式压滤机,压滤机是一种压力法过滤脱水设备，其工作原理是利用一种具有很多毛细孔的物体作介质，在外力作用下，使泥浆中的水从毛细孔中通过，将固体颗粒截留住，制得含水分23%左右的泥饼。,板框式滤机的滤板为圆形或方形，表面呈波纹状多由铸铁制成。为避免铁质对坯料的污染，已逐渐采用工程塑料、不锈钢、铝合金或玻璃钢制造滤板。还可以在铸铁滤板表面涂覆树脂。滤布过去采用帆布，现在普遍采有尼龙布。后者易洗涤，使用寿命长。 滤板压紧和卸开多为机械操作。国外已使用半自动或自动压滤机。压滤机顶部或侧面装有控制滤板开启和闭合的定时装置，通过压缩空气将泥饼卸落。国内也试制了全自动和半自动的压滤机，生产率高，劳动强度低。,2. 压滤工艺： 初期用低压，约0.30.4Mpa，以后压力逐渐升高，最高压力一般为0.81.5Mpa，周期约为12h。 国外高压压滤机，最高压力7.5Mpa，压滤周期1540min，泥饼
