坯料的种类及制备工艺

1、第四章第四章 坯料的种类及制备工艺坯料的种类及制备工艺 将陶瓷原料经过配料和加工后，得到的具有将陶瓷原料经过配料和加工后，得到的具有成形成形 性能的性能的多组分多组分混合物称为坯料。混合物称为坯料。 4.1 4.1 种类和质量要求种类和质量要求 4.2 4.2 坯料制备的一般工艺流程坯料制备的一般工艺流程 4.3 4.3 原料的预烧与精选原料的预烧与精选 4.4 4.4 坯料制备过程坯料制备过程 4.14.1坯料的种类和质量要求坯料的种类和质量要求 1 基本要求及分类基本要求及分类 1.1 基本要求基本要求 (1) (1) 坯料的组成能满足坯料的组成能满足配方配方的要求；（符合配方、的要求；（

2、符合配方、 避免杂质）避免杂质） (2) (2) 各种组分混合各种组分混合均匀均匀、包括主要原料、水分及塑、包括主要原料、水分及塑 化剂在坯料中都应均匀分布；化剂在坯料中都应均匀分布； (3) (3) 坯料各组分的颗粒达到要求的坯料各组分的颗粒达到要求的细度细度，以减少成，以减少成 型和干燥过程中的废品；型和干燥过程中的废品； (4) (4) 可塑和注浆成型用的坯料中可塑和注浆成型用的坯料中空气空气含量应尽量减含量应尽量减 少，以免降低坯体强度和产品的机电性质。少，以免降低坯体强度和产品的机电性质。 1.2 分类分类 根据成形方法不同根据成形方法不同( (按含水量按含水量) ) ，坯料分为三类

3、：，坯料分为三类： 1.1.注浆坯料，其含水率为注浆坯料，其含水率为28283535； 2.2.可塑坯料，其含水率为可塑坯料，其含水率为18182525； 3.3.压制坯料，其中干压坯料含水率为压制坯料，其中干压坯料含水率为3 37 7，半干压，半干压 坯料含水率为坯料含水率为8 81515。 对坯料的要求分述如下：对坯料的要求分述如下： 4.1.1 4.1.1 注浆坯料注浆坯料 1.1.流动性流动性好好: :保证泥浆浇注成形时要能保证泥浆浇注成形时要能充满模型充满模型的各个的各个 部位；部位； 2.2.悬浮性悬浮性好：浆料中各种固体颗粒能在好：浆料中各种固体颗粒能在较长较长一段时间一段时间

4、悬浮而不沉淀悬浮而不沉淀的性质称为泥浆悬浮性；的性质称为泥浆悬浮性； 3.3.触变性触变性适当适当：受到：受到振动振动和搅拌时，泥浆粘度会降和搅拌时，泥浆粘度会降 低而流动性增加，低而流动性增加，静置静置后又恢复原状，此外，泥浆放后又恢复原状，此外，泥浆放 置一段时间后，在维持原有水分的情况下也会变稠。置一段时间后，在维持原有水分的情况下也会变稠。 这种性质称为触变性；这种性质称为触变性； 4.4.滤过性好：滤过性也称渗模性，是指泥浆能够在石膏模滤过性好：滤过性也称渗模性，是指泥浆能够在石膏模 中中滤水成坯滤水成坯的性能。的性能。 注浆陶瓷坯料的质量控制主要是控制注浆陶瓷坯料的质量控制主要是控

5、制 ：泥浆的比重：泥浆的比重 、泥浆的流、泥浆的流 动性动性 、泥浆的厚化系数、泥浆的厚化系数 4.1.2可塑坯料 1. 1.良好的良好的可塑性可塑性: :坯料的可塑性一般取决于坯料的可塑性一般取决于强可塑强可塑原料原料 ( (粘土粘土) )或或塑化剂塑化剂的用量的用量; ; 2.2.一定的一定的形状稳定形状稳定性性: :指可塑坯料在成型后不会因自身指可塑坯料在成型后不会因自身 重力而塌陷变形重力而塌陷变形, ,尤其是对大型制品更是如此尤其是对大型制品更是如此. .可以通可以通 过调节强可塑原料的用量和含水量来控制过调节强可塑原料的用量和含水量来控制; ; 3.3.含水量含水量适当适当: :可

6、塑坯料的含水量与成型方式有一定对可塑坯料的含水量与成型方式有一定对 应关系应关系; ;强可塑性原料用量较多时强可塑性原料用量较多时, ,含水量较高含水量较高; ;大件制大件制 品的可塑坯料含水量比小件制品低些品的可塑坯料含水量比小件制品低些; ; 4.4.坯体的干燥坯体的干燥强度和收缩率强度和收缩率: :生产上常用干坯的抗折强生产上常用干坯的抗折强 度来衡量它的干燥强度度来衡量它的干燥强度. .大的干燥强度有利于成形后大的干燥强度有利于成形后脱脱 模、修坯、施釉、送坯模、修坯、施釉、送坯等工序。坯体收缩大影响其造等工序。坯体收缩大影响其造 型和尺寸的精确度，坯体也容易变形和开裂。影响坯型和尺寸

7、的精确度，坯体也容易变形和开裂。影响坯 体干燥强度和收缩率的主要因素是坯体中强体干燥强度和收缩率的主要因素是坯体中强可塑原料可塑原料 的用量和的用量和水分含量水分含量。 可塑性陶瓷坯料的质量控制主要是要控制：可塑性的调节可塑性陶瓷坯料的质量控制主要是要控制：可塑性的调节 、 含水量的控制含水量的控制 、气孔的控制、气孔的控制 4.1.3压制坯料 1. 1.流动性好：要求流动性好：要求粉料粉料能在短时间内填满能在短时间内填满钢模钢模的各个角落，的各个角落， 以保证坯体的致密度和压坯速度；以保证坯体的致密度和压坯速度； 2.2.堆积密度大：粉料的堆积密度常用单位容积的粉料质量来堆积密度大：粉料的堆

8、积密度常用单位容积的粉料质量来 表示。堆积密度大，表示。堆积密度大，气孔率气孔率就小，压制后的坯体就越致密。就小，压制后的坯体就越致密。 3.3.含水率和含水率和水份均匀水份均匀性：性：水水是粉料成型时的是粉料成型时的润滑润滑剂和剂和结合结合剂。剂。 当成型压力较大时粉料含水可以少些，反之粉料含水可以当成型压力较大时粉料含水可以少些，反之粉料含水可以 多些。当粉料含水不均匀，即局部过干和过湿时便会出现多些。当粉料含水不均匀，即局部过干和过湿时便会出现 压制困难，且砖坯在以后的干燥和烧成中易出现开裂和变压制困难，且砖坯在以后的干燥和烧成中易出现开裂和变 形。形。 4.1.44.1.4坯料的品质要

9、求坯料的品质要求 1. 1.配方配方准确准确：两方面控制，首先准确：两方面控制，首先准确称料称料（应除去原料中水分，（应除去原料中水分， 按绝干料计），其次是加工过程中避免按绝干料计），其次是加工过程中避免杂质杂质混入；混入； 2.2.组分组分均匀均匀：坯料中各组分，包括主要原料、水分、添加剂等应：坯料中各组分，包括主要原料、水分、添加剂等应 均匀分布均匀分布（均化均化），），否则会使坯体或制品出现缺陷，降低产品性否则会使坯体或制品出现缺陷，降低产品性 能；能； 3.3.细度合理：组分颗粒应达到一定细度细度合理：组分颗粒应达到一定细度(250(250目），目），并具有合理粒并具有合理粒 度分布

10、；度分布；防止颗粒防止颗粒偏析；偏析； 4.4.气孔少气孔少：坯料中或多或少的含有一些空气，空气的存在对产品：坯料中或多或少的含有一些空气，空气的存在对产品 品质和成形都有不利影响，应尽量减少其含量。品质和成形都有不利影响，应尽量减少其含量。 为了保证产品品质和满足成形的工艺要求，坯料应具备下述为了保证产品品质和满足成形的工艺要求，坯料应具备下述 基本条件：基本条件： 4.2坯料制备的一般工艺流程（见教材P110图） 过 筛 （ 电 磁 振 动 筛 ） 细 磨 （ 湿 式 球 磨 机 ） 澄 清 排 水 （ 贮 浆 池 于 搅 拌 机 ） 软 质 原 料 硬 质 原 料 除 铁 中 碎 （ 轮

11、 碾 机 ） 配 料 （ 铲 车 ， 地 中 衡 ） 洗 料 （ 洗 石 机 ） 粗 碎 （ 颚 式 破 碎 机 ） 料 仓 贮 存 料 仓 贮 存 人 工 选 料 注 浆 （ 泥 浆 池 与 搅 拌 机 ） 干 燥 造 粒 （ 喷 雾 干 燥 塔 ） 过 筛 （ 自 定 中 心 振 动 筛 ） 闷 料 （ 粉 料 仓 ） 压 制 粉 料 泥 浆 罐 （ 真 空 脱 泡 和 搅 拌 ） 注 浆 用 泥 浆 压 虑 （ 压 虑 机 ） 粗 炼 陈 腐 精 练 可 塑 泥 条 水 和 电 解 质 从图可见,坯料制备过程为: 原料原料处理、配料、混合制备处理、配料、混合制备三部分。其中注意配三部分。

12、其中注意配 方要方要准确准确，原料是以，原料是以干式干式（脱水）计算。（脱水）计算。 硬质原料：硬质原料：拣选，拣选，水洗（水洗（预烧预烧）；粗、中）；粗、中 碎，细磨粉。碎，细磨粉。 软质原料：软质原料：拣选，拣选，干碾、湿碾机干碾、湿碾机 4.3 原料的预烧与精选 4.3.1 4.3.1 原料的预烧原料的预烧 原料预烧的作用原料预烧的作用 1. 1.帮助帮助碎化碎化原料：例如大块石英岩质地坚硬，粉碎困难，利用石英多晶转原料：例如大块石英岩质地坚硬，粉碎困难，利用石英多晶转 变伴随的体积效应，将石英在粉碎前预烧并急冷，使其结构疏松，利于粉变伴随的体积效应，将石英在粉碎前预烧并急冷，使其结构疏

13、松，利于粉 碎，一般预烧到碎，一般预烧到90090010001000； 2.2.减少坯料减少坯料收缩收缩：例如粘土，可部分预烧成：例如粘土，可部分预烧成熟料熟料，一般，一般700700900900，又如，又如 工业氧化铝（工业氧化铝（ AlAl2 2OO3 3 ）；）； 3.3.改变改变结构结构形态：例如滑石具有形态：例如滑石具有片状片状结构，成形时容易造成泥料分层和颗结构，成形时容易造成泥料分层和颗 粒定向排列，引起产品变形和开裂，通过预烧破坏粒定向排列，引起产品变形和开裂，通过预烧破坏片状片状结构；结构； 4.4.稳定稳定晶型：例如晶型：例如 AlAl2 2OO3 3 、TiOTiO2 2

14、、ZrOZrO2 2等，在氧化气氛下预烧等，在氧化气氛下预烧12501250 13001300， 预烧预烧 Al2O3 Al2O3 10501500 3.423.62 3.954.10 TiO2 板钛矿板钛矿 锐钛矿锐钛矿 金红石金红石 其中以金红石的物理电气性能最好，同时生产含钛电容器陶其中以金红石的物理电气性能最好，同时生产含钛电容器陶 瓷时，将瓷时，将TiOTiO2 2原料预烧成金红石相，配釉用原料预烧成金红石相，配釉用TiOTiO2 2可不预烧。可不预烧。 22 ZrOtZrOm 4.3.2 原料的精选 原料的精选是指对于原料进行原料的精选是指对于原料进行分离分离，提纯提纯和除去各种有

15、害和除去各种有害 杂质的过程。包括物理方法、化学方法和物理化学方法。杂质的过程。包括物理方法、化学方法和物理化学方法。 物理方法：淘洗槽，水力旋流器，振动筛和磁选机（除铁）物理方法：淘洗槽，水力旋流器，振动筛和磁选机（除铁） 等等 原料的精选原料的精选 淘洗淘洗 （去除原料的粗粒杂质，如沙砾、草根等）（去除原料的粗粒杂质，如沙砾、草根等） 化学方法化学方法：溶解法和升华法溶解法和升华法 淘洗法与水力旋流法比较淘洗法与水力旋流法比较 优优 点点缺缺 点点 淘洗法淘洗法操作方便，设备简单操作方便，设备简单 生产周期较长，占地面积较大，劳生产周期较长，占地面积较大，劳 动强度较大，生产效率较低，分离

16、动强度较大，生产效率较低，分离 50m50m机械混合物效果较好，但机械混合物效果较好，但 分离几微米的杂质无能为力。分离几微米的杂质无能为力。 水力旋流法水力旋流法 结构简单，投资小，维结构简单，投资小，维 护方便，分离精度高，护方便，分离精度高， 可分离出可分离出10m10m的微粒，的微粒， 除砂率高达除砂率高达9999，产，产 量大。量大。 边界粒度：溢流浆中最边界粒度：溢流浆中最 大的物料粒度，大于这大的物料粒度，大于这 个粒度的物料由排砂口个粒度的物料由排砂口 排出。排出。 淘洗与水力旋流器淘洗与水力旋流器混用混用比较合理。比较合理。因此在国内外陶瓷工业中正被广泛用来因此在国内外陶瓷工

17、业中正被广泛用来 精选高岭土精选高岭土 物理化学方法物理化学方法：浮选法和电解法浮选法和电解法 4.4 坯料制备过程 4.4.1 4.4.1 原料的破粉碎原料的破粉碎 目的：目的： 1. 1.使原料中的杂质易于分离；使原料中的杂质易于分离； 2.2.使各种原料能够均匀混合，使成形后的坯体致密；使各种原料能够均匀混合，使成形后的坯体致密； 3.3.增大各种原料的表面积，使其易于进行固相反应或熔融，增大各种原料的表面积，使其易于进行固相反应或熔融， 提高反应速度并降低烧成温度。提高反应速度并降低烧成温度。 粗碎设备：颚式破碎机粗碎设备：颚式破碎机 中碎设备：轮碾机，反击式破碎机等中碎设备：轮碾机，

18、反击式破碎机等 细磨设备：球磨机，振动磨机，细磨设备：球磨机，振动磨机，气流粉碎机气流粉碎机( (最细）最细），环，环 辊磨机（雷蒙磨）辊磨机（雷蒙磨） 球磨机（重点介绍）是陶瓷行业普遍使用的细磨设备，起球磨机（重点介绍）是陶瓷行业普遍使用的细磨设备，起 研磨和混合作用。研磨和混合作用。 球磨机球磨机 陶瓷行业用球磨机的特点： 1. 1.间歇式作业间歇式作业 2.2.内衬：为防止铁质混入采用硬质岩石或瓷砖作内衬及磨内衬：为防止铁质混入采用硬质岩石或瓷砖作内衬及磨 球，或用橡胶内衬；球，或用橡胶内衬； 3.3.湿法球磨：比干磨效率高，制备的湿法球磨：比干磨效率高，制备的可塑泥可塑泥料与泥浆质量料与泥浆质量 比干磨好，颗粒细，灰尘少，出料时采用比干磨好，颗粒细，灰尘少，出料时采用泵和管泵和管道输送，道输送， 有利于提高除铁效率。有利于提高除铁效率。 影响球磨效率的因素： 1. 1. 球磨转速：一般球磨转速：一般1 1吨左右球磨机转速为吨左右球磨机转速为26262828转转/ /分；分； 2. 2. 研磨介质的数量，大小，外形，比重；研磨介质的数量，大小，外形，比重； 3. 3. 料球水的