第四章坯料制备

第四章坯料的制备4.1原料的预处理4.1.1、原料的热处理 陶瓷工业使用的某些原料有的具有多种结晶形态或特殊结构，在生产过程中，多晶转变将伴随体积变化；黏土类的原料的片状结构会影响压制成型的致密度，使挤压成型量颗粒定向排列，导致烧成时因各方向收缩不一致，而出现坯体开裂、变形等问题。所以在配料前要对某些原料进行热处理(预热），破坏它原有的晶型结构，并稳定下来。此外还要通过冷水中急冷，这样做可以降低破碎过程中的能耗。

预烧还有利于选出含杂质的组分，提高原料的纯度。如石英煅烧可以使着色的氧化物的呈色加深，并使夹杂物暴露出来便于肉眼的鉴别及挑选。 预热虽然能确保陶瓷的质量，但该工序会妨碍生产过程中的连续性，会降低某些原料的可塑性，增大成型模具的磨损。

原料预烧使用的设备可采用普通立窑，简易平焰窑等。 常要预烧的原料有：石英、氧化铝、滑石等。4.1.2、原料的精选 天然原料中有杂质所以一定要进行挑选和洗涤。如长石、石英等硬质原料，一般在粗碎后用转筒机加水冲洗，以除去表面杂质。4.1.2.1淘洗法4.1.2.2水力旋流法 水力旋流法是湿法精选原料的一种效率较高的工艺措施。设备简单，投资小，维护方便，分离精度高，生产量在较大范围内可调节，广泛被用于精选高岭土矿。4.1.3、原料的破碎 粉碎按照设备对物料施力方式不同可分为压碎、冲击、劈碎、研磨以及刨削等几种。陶瓷原料粉碎后，可以提高精选效率，均匀坯料，致密坯体，促进物理，化学反应，并降低烧成温度。

粗碎：物料直径小于或等于40到50mm

中碎：物料直径小于或等于0.5mm

细碎：物料直径小于或等于0.06mm

此外采用超细粉碎可使物料直径在0.02mm 以下干法球磨机湿法球磨机球磨后的物料4.2配料与细粉磨4.2.1配料 坯料的配料与混合方法一般有干法配料与湿法配料两种。按陶瓷配方准确配料是保证产品质量的重要方面。1.干法配料 干法配料是原料粉碎后按配方比例称料。干法配料在配料前，要按要求取样，测原料的含水率，按干基加入量计算出实际原料加入量，原料电解质及水的加入应有专人负责。2.湿法配料 湿法配料一般采用体积法。首先分别测定各种原料浆的密度，并计算出每一立方米原料浆中分别含有各种干物料的质量，然后按照坯料的配方比计算所需各种原料浆的量。将其混合在一起进行搅拌。①从原料浆密度计算，原料浆中干料量②根据每升原料浆中的干料量，按照配合比即可计算出泥浆的需要量利用杠杆法。如：①设泥浆密度为1.9kg/L，如改为1.8kg/L，需要加入水量为多少？

②泥浆A密度为1.2kg/L，泥浆B密度为1.8kg/L，如混合为1.3kg/L，问A，B各需多少？4.2.2细粉磨4.2.2.1球磨粉碎 陶瓷工业中普遍采用间歇式球磨机，它既是细碎设备，又起混合作用。为了防止研磨过程中铁质的混入，球磨机内壁采用燧石.橡胶或高铝作衬里，并以瓷球.硅石或鹅卵石等为研磨体。研磨釉料的球磨机常采用高铝瓷作内衬，高铝球作研磨体。a球磨机的转速

当转速太快，超过球磨机临界转速时，研磨介质将附在球磨机内壁随着球磨机旋转，而失去粉碎（撞击、研磨）作用。 当转速太慢，低于临界转速时，研磨介质上升不高就滑下来，粉碎作用也很小。 当转速适当时（临界转速附近），研磨介质升高到其重力的分力等于离心力时就开始下落，物料受到最大的冲击力和研磨作用，粉碎效率最高。b研磨体的密度研磨效率与研磨介质的多少、大小、级配、形状、密度有关。 球磨机中装入的研磨介质愈多，则在单位时间内物料被研磨和冲击的次数愈多，磨效愈高。但研磨介质过多会由于占据有效空间而导致磨效降低。

根据瓷厂经验，研磨介质为鹅卵石时，大球直径70~100mm占10%，中球直径50~70mm占20%，小球30~50mm占70%。 用圆棒形研磨介质代替球状研磨介质磨效要高。因为球与球是点接触，而圆棒与圆棒是线接触和面接触。 此外，研磨介质的密度愈大则冲击力愈大，磨效愈高。c球磨的方法加水过多，不仅占据有效空间，而且由于粘附在研磨介质上的物料少，减弱了球石对物料的研磨效率。加水量过少，泥浆流动性差，泥浆将球石粘结成团，失去了球石互相撞击研磨的作用。最佳的加水量要根据物料的工艺性能通过实验确定。d料.球.水的比例 通常总装载量以体积计算时约占球磨机空间的4/5。 一般料：球：水=1：（1.5~2.0）：（0.8~1.2）。e采用助磨剂加入助磨剂，可使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裂作用，减弱颗粒间的分子引力，提高粉碎效率。2023/2/3助磨剂粉碎原理：助磨剂通常是一种表面活性剂，它由亲水基团（如羧基－COOH，羟基－OH）和憎水的非极性基团（如烃链）组成。在粉碎过程中，助磨剂的亲水集团易紧密地吸附在颗粒表面，憎水集团则一致排列向外，从而使粉体颗粒的表面能降低。而助磨剂进入粒子的微裂缝中，积蓄破坏应力，产生劈裂作用，从而提高研磨效率。表面活性物质对钛酸钙瓷料比表面积的影响2023/2/3常用助磨剂：液体助磨剂如醇类（甲醇、丙三醇）、胺类（三乙醇胺、二异丙醇胺）、油酸及有机酸的无机盐类（可溶性质素磺酸钙、环烷酸钙）气体助磨剂如丙酮气体、惰性气体固体助磨剂如六偏磷酸钠、硬脂酸钠或钙、硬脂酸、滑石粉等。f加料粒度 加料粒度愈细，球磨时间愈短，但过细则势必增加中碎的负担；一般~2mm。 加料方式 先投硬质原料如石英、长石、瓷粉和少量粘土，先磨若干小时再加软质原料粘土，这样可提高球磨效率。 装载量 通常总装载量以体积计算时约占球磨机空间的4/5。一般料：球：水=1：（1.5~2.0）：（0.8~1.2）。g影响粉碎效率其他因素球磨机直径；球磨机内衬的材质。4.2.2.2振动粉碎振动粉碎是利用研磨体在振动磨机内高频振动使物料碎的方法。

a、振动粉碎的特点振动粉碎的效率比球磨粉碎要高得多。振动粉碎时混入的杂质较少。振动粉碎的坯料工艺性能好。

b、振动粉碎的效率影响振动粉碎效率的主要因素有以下几点：振动频率和振幅。研磨体的材料、大小和数量。

4.2.2.3气流粉碎粉碎原理：利用高压流体(压缩空气或过热蒸汽)作为介质，将其高速通过细的喷嘴射入粉碎室内，此时气流体积突然膨胀、压力降低、流速急剧增大(可以达到音速或超音速)，物料在高速气流的作用下，相互撞击、摩擦、剪切而迅速破碎，然后自动分级，达到细度的颗粒被排出磨机。粗颗粒将进一步循环、粉碎，直至达到细度要求。进料粒度约在１～0.1mm之间，出料细度可达１m左右。优点：不需要任何固体研磨介质，故可以保证物料的纯度；在粉碎过程中，颗粒能自动分级，粒度较均匀；能够连续操作，有利于生产自动化。缺点是耗电量大，附属设备多；干磨时，噪音和粉尘都较大。影响气流粉碎效率的因素（1）粉碎物料的物理性能（硬度、脆性、原始颗粒大小等）

硬质物料粉碎后颗粒较粗。软而粘的物料不易粉碎，易堵塞加料喷射管和粉碎室，颗粒大小也影响出料细度和产量。（2）粉碎时的操作参数

单位时间内加料量要适当，保证气体压力和流量是气流粉碎的必要条件。气流粉碎的优点⑴粉碎过程混入的杂质较少⑵颗粒能自动分级、粒度较均匀⑶不会使物料受热⑷气流粉碎机结构简单容易安装和更换内衬4.2.3除铁、过筛、搅拌4.2.3.1除铁除铁是制备陶瓷坯料中一道极为重要的工序除去原料中的铁质矿物可采用选矿法和洗淘法 选矿法和洗淘法只对含有铁质的粗粒原料有效，对细粉状有磁性的铁质则用磁铁分离器进行磁选。要使磁选过程有效地进行，必须符合条件：有磁场存在；②必须是不均匀的磁场；③被选的物料应有一定的磁性。磁场对不同的含铁矿有不同的磁效应：含铁矿物的磁化效率越大，则磁场对它的作用力越大。磁化率大小可分为以下四类：①强磁性（金属铁、磁铁矿、磁黄铁矿）；②中磁性（黑钛铁矿、赤铁矿）；③弱磁性（褐铁矿、铁矿）；④非磁性（黄铁矿）。注意：磁选机只能除去强磁性矿物，弱磁性矿物及非磁性矿物不能除去。磁选机的除铁工艺有干法和湿法干法：一般用于分离中碎后粉料中的铁质。湿法：用于泥浆中除铁。干法除铁设备：电轮式磁选机、滚筒式磁选机和传动带式磁选机滚筒式磁选机湿法除铁：过滤式磁选机4.2.3.2过筛过筛：将粉碎后面的物料置于具有一定大小孔径的筛面上进行振动或摇动，使其分离成颗粒尺寸范围不同的若干部分。筛分作用：①粉碎过程中及时筛去已符合细度要求的颗粒，使粗料能得到充分粉碎，以提高设备的粉碎效率。②使物料粒度符合下一工序的要求。如中碎后的原料须经筛分除去较大颗粒，以保证进入球磨机的物料粒度。③确保颗粒的大小及其级配，并限制坯料中粗颗粒的含量，从而改善泥料的工艺性能。筛分机有振动筛、摇动筛、回转筛。振动筛的筛面除发生偏移运动还有上下振动。摇动筛是利用曲柄连杆机构使筛面做往复直线运动。回转筛的筛面仅做回转运动。过筛4.2.3.3搅拌泥浆搅拌目的是使浆池储存的泥浆保持稳定的悬浮状态，防止分层或沉淀。此外，还用于黏土或回坯泥的加水分散以及干粉料在浆池中的加水混合等。常用泥浆搅拌机有框式搅拌机与螺旋桨式搅拌机。框式搅拌机：结构简单，搅拌效率较低，特别是难将沉淀后的泥浆再重新搅拌均匀。螺旋桨式搅拌螺旋片倾斜向下，具有将泥浆向上翻动的动作，即使泥浆已经沉淀也可以将其搅拌起来，获得搅拌均匀的效果。搅拌4.3泥浆脱水4.3.1泥浆压滤脱水法（榨泥）压滤过程影响压滤效率的因素1.压力大小2.泥浆温度3.加压方式4.泥浆相对密度5.电解质6.泥浆性质泥浆脱水4.3.2泥浆喷雾干燥脱水法 喷雾干燥是通过将泥浆喷洒成雾状细滴，并立即和热气接触，使雾滴中的水分能很短时间内（几秒至十几秒）蒸发，从而得到干燥粉料的方法。 适用范围：在陶瓷工业中适用性比较广，可用于干燥原料、各种胚料。4.3.2.1喷雾干燥过程喷雾干燥的操作条件a泥浆性能、浓度和进浆量b工作气体温度和废气温度C离心盘转速与喷雾压力4.3.2.3喷雾干燥方法的特点1.工艺过程简单，可以连续生产并能自动控制。2.喷雾干燥所制得的粉料水分、粒料较稳定，易保证干粉质量。3.产量大，操作人员少，生产效率高，劳动强度低，而成本也低。4.一次性投资高，热耗大。5为降低水分而加入稀释剂而留下的会引起粘膜，妨碍成型操作。4.4练泥和陈腐 经过压滤后所制得的泥饼，水分和固体分布不均匀，泥饼中还含有大量空气，不能获得要求的可塑性 吸附在固体颗粒表面的空气会妨碍与水的湿润，使可塑成型过程中出现弹性形变，或者引起干燥和烧成中的开裂；固体颗粒分布的不均匀也会引起收缩的不均匀；泥料中的空气也会使坯体产生缺陷，如气泡，分层，裂纹等。练泥和陈腐4.4.1真空练泥水分和结构均匀、致密、无气孔

可塑性提高，干燥强度提高，减少成型制品的变形具有一定截面形状和尺寸，适合于塑性成型要求工作过程泥饼投入加料槽(不连续螺旋绞刀进行破碎、混合)推压入锥形泥筒(填满泥筒，受挤压，密封真空室)推入真空室(经筛板切割成细条片状，落入底部脱气)泥料进入挤泥轴(连续螺旋绞刀进行揉练、输送)进入挤出螺旋(填满泥筒，逐渐挤紧，消除螺旋结构)强力推送到机头(准备出泥)由机嘴挤出(得泥段供成型用)组成和工作原理一

、主机—练泥机传动、搅泥、挤泥、机座辅机—抽真空系统二、原理：上轴破碎、混合、输送

(不连续螺旋绞刀)电机转动(脱气)

下轴揉练、挤压、输送

(连续螺旋绞刀)

机头、机嘴(出泥)影响真空度降低的几个因素①真空室漏气②真空室堵塞③真空润滑油的稠度达不到要求或没有及时更换润滑油④正空泵的冷却水的温度过高⑤此外，在真空练泥中，所炼制的泥段易出现螺转状开裂或层裂，其原因除真空度不够外，室温和泥饼温度也有一定影响。4.4.2陈腐 经过粗练的泥料在一定的温度和潮湿环境中放置一段时间陈腐的作用：

1、通过毛细管的的作用使泥料中的水分分布更加均匀，使黏土颗粒充分水化和进行离子交换而转变为黏土物质，从而提高坯料的可塑性。

2、可增加腐殖酸物质的含量，使泥料松散而均匀。

经过陈腐可提高坯体的强度，减少烧成的变形。但陈腐所需时间较长，占地面积大，会中断生产的连续性，因而工厂中通常把泥料加热后进行多次真空练泥以获得陈腐的效果。 注浆成型用泥浆经过陈腐也是有利的。因为陈腐可使黏土与电解质溶液间的离子交换进行得更加充分，促使黏度降低，因而流动性和空浆性能均可改善。一般的黏土质泥浆经过3~4天陈腐后，他们的黏度可以降至最低数值。4.5可塑法成型坯料的制备4.5.1可塑泥料制备基本流程：第一步：粗碎和中碎第二步：重量称量配比第三步：研磨与混合第四步：过筛第五步：沉淀脱水第六步：压滤脱水第七步：练泥与陈腐第八步：可塑坯料（一）常用的生产流程流程一：原料分别经过粗碎、粗磨后，称量配料再入球磨机细磨。石英、长石类硬质料硬质黏土软质黏土洗涤、挑选、预烧挑选挑选粗碎（颚破）粗碎（颚破）中碎（轮碾机或雷蒙机）中碎（轮碾机）过筛、除铁过筛、除铁配料湿法球磨过筛除铁压滤粗练陈腐真空练泥成型流程二：粉料进厂，称量配料，混合化浆

长石粉、石英粉、瓷石粉、精选高岭土配料称量搅拌化浆过筛除铁压滤粗练陈腐精炼成型流程三：干粉湿混不球磨

石英、长石类硬质料硬质黏土软质黏土洗涤、挑选挑选挑选粗碎（颚破）粗碎（颚破）搅拌池（加水浸散）中细碎（雷蒙机）中细碎（雷蒙机）体积称重除铁除铁配料配料混合机（先干混，后加泥浆湿混）双轴搅拌机真空练泥陈腐可塑坯料

鄂式破碎机雷蒙机轮碾机球磨机压滤机真空练泥机高速离心喷雾干燥机真空过滤机4.5.2可塑性泥料工艺性能要求a要求坯料有适当的可塑性b要求坯料具有较高的屈服值和较大的延伸变形量c要求坯料有适当的含水量d要求坯料有较高的干燥强度e要求坯料的收缩率要小f要求坯料有适当的细度g要求泥料中的空气含量要小4.6注浆法成型坯料的制备4、6.1注浆泥浆的制备a.球磨制浆工艺

注浆料的制备在原料细碎以前的工序和可塑坯料的制备大致相同。注浆料一般经球磨工序直接制备，是较为基本和简单的制备工艺。其过程如下：

经粗碎、中碎的硬质料和软质料→配料→球磨（水，电解质）→搅拌池→过筛除铁→浆桶→注浆成型。

b.球磨、压滤、泥段化浆工艺

这是注浆坯料目前最广泛应用的两种基本工艺流程，区别主要在于有无压滤等工序，并由此影响泥浆的稳定性和产品质量。还有使用粉料化浆工艺，但泥浆的理化性能不好，较少采用。工艺流程:

精选后的各种原料→球磨→振动过筛→浆池→除铁→过筛→除铁→浆池→压滤→粗练→陈腐→真空练泥→泥段入搅拌池化浆→过筛→除铁→泥浆池→备用泥浆。4、6.2注浆泥浆的工艺性能要求

1）流动性要好

2）稳定性要好

3）具有适当的触变性

4）含水量要少

5）过滤性要好

6）形成的坯体要有足够的强度

7）成型后的坯体脱模容易

8）不含气泡

为满足这些工艺性能要求，一般可通过对泥浆中强可塑性黏土的用量和泥浆细度、水分、相对密度、温度以及流动度来予以控制。而这些工艺性能又根据原料性质、产品的形状、大小、厚薄、石膏模的干燥及新旧程度以及浇注方法来决定。4.6.2注浆泥浆的工艺性能要求

1）流动性要好

2）稳定性要好

3）具有适当的触变性

4）含水量要少

5）过滤性要好

6）形成的坯体要有足够的强度

7）成型后的坯体脱模容易

8）不含气泡

为满足这些工艺性能要求，一般可通过对泥浆中强可塑性黏土的用量和泥浆细度、水分、相对密度、温度以及流动度来予以控制。而这些工艺性能又根据原料性质、产品的形状、大小、厚薄、石膏模的干燥及新旧程度以及浇注方法来决定。

强可塑黏土的用量少，容易获得水分疏散快、干燥快以及脱模快的泥浆，但所形成的坯体往往发现结构不致密，强度差而且容易产生裂纹；并且使泥浆的悬浮性降低易于产生沉淀，注成的坯体厚薄不一致，各个部分的成分也有差异。

泥浆的细度也因产品的大小及形状的复杂程度而不同，大型制品的细度控制在10000孔每平方厘米的筛余量为3%~5%以内；小型产品则控制在0.05%~0.02%以内。

泥浆的含水量应尽量减少，这样不但可以降低坯体的收缩，使注成坯体迅速达到所需要的强度，而且可以减少石膏模的吸水量，提高模型的干燥速度，增强周转使用的次数。一般的含水量为25%~30%之间，但作大型器物时注坯的泥浆含水量可以教此为低，在工业生产中习惯于用相对密度来控制，相对密度可以