原料处理及坯料制备

原料处理及坯料制备第一页，共四十九页，编辑于2023年，星期二第一节坯体组成的确定一、陶器的坯体组成1、粗陶器一般是用一种或两种以上易熔粘土组成制得。其胎体不致密，吸水率较大。2、普通陶器一般用可塑性高的难熔粘土、石英、熟料等原料制成。胎体不够致密，颗粒较粗，气孔较大，制作不够精细，表面施以釉层。第二页，共四十九页，编辑于2023年，星期二3、细陶器用可塑性高的难熔粘土、石英、长石、熟料等原料制得。胎体颗粒致密，气孔微小。结构均匀，施釉或不施釉。长石质精陶（硬质精陶）可塑粘土、高岭土、石英、长石石灰质精陶（软质精陶）可塑粘土、高岭土、石英、石灰石第三页，共四十九页，编辑于2023年，星期二二、瓷器的坯体组成1、国际上粘土质瓷器的分类硬质瓷：（0.18~0.3）RO·1Al2O3·(3.5~4.8)SiO2高岭土、石英、长石。软质瓷：（0.3~0.45）RO·1Al2O3·(4.8~6)SiO2高岭土、石英、长石，以及钙、镁的碳酸盐、骨灰、滑石、熔块。第四页，共四十九页，编辑于2023年，星期二2、日用瓷2.1长石质瓷标准硬质瓷坯料组成：高岭土+粘土50％、长石25％、石英25％。化学组成：SiO265～67%；Al2O319~25%(R2O+RO)4~6.5%；(Na2O+K2O)≥2.5%相组成：玻璃相50～60％，莫来石10～20％，残余石英8～12％，方石英6～10％。第五页，共四十九页，编辑于2023年，星期二2.2骨灰瓷特点：白度高，透明度好，瓷质软，光泽柔和，但脆性大，热稳定性差，烧成范围狭窄。组成：骨灰Ca5(PO4)3（OH）230~50%，高岭土、石英、长石。烧成工艺：一般两次烧成。素烧：1200～1280℃；釉烧：1100～1180℃

相组成：玻璃相：40％左右；晶相：β－Ca3(PO4)2，莫来石，钙长石，方石英等。第六页，共四十九页，编辑于2023年，星期二2.3滑石瓷特点：白度高，透明度好，色泽光润，可作精细日用瓷和工艺美术瓷。坯料组成：滑石70～75％，粘土±15％，长石10~15%。其中，滑石:长石＝10:1～2.5化学组成：SiO265%；Al2O37%，MgO24%，K2O+Na2O1.5~2%第七页，共四十九页，编辑于2023年，星期二相组成：主晶相：原顽灰石，少量斜顽灰石，α-方石英玻璃相：较少。第八页，共四十九页，编辑于2023年，星期二3.电瓷普通电瓷属粘土－石英－长石体系（长石瓷）。提高强度措施：（1）增加石英用量（高石英瓷）。SiO272~75%。（2）以高铝原料替代普通电瓷中的石英（铝质电瓷）。Al2O340%。第九页，共四十九页，编辑于2023年，星期二三、确定配方依据1.产品的物理化学性质以及使用性能要求是考虑坯料、釉料组成的主要依据。2.可采用经验配方，以节省时间，提高效率。3.了解各种原料对产品性能的影响是配料的基础。4.配方应满足生产工艺的要求。5.原料来源丰富、性能稳定、价格低廉。第十页，共四十九页，编辑于2023年，星期二四、坯料配方的计算1.坯料组成的表示方法（1）化学组成表示法以坯料中各组成氧化物之间的质量分数来表示坯料组成的方法。又称氧化物质量分数表示法。SiO265%；Al2O37%;MgO24%;K2O+Na2O1.5~2%第十一页，共四十九页，编辑于2023年，星期二（2）示性矿物组成表示法坯料组成以纯理论的粘土矿物、石英、长石等矿物来表示的方法。又称示性分析法，简称矿物组成法。（3）配料量表示法用各种原料的质量分数（或质量）来表示坯料组成的方法。石英29%,长石21％，大同砂石32％，界牌土15％，滑石3％第十二页，共四十九页，编辑于2023年，星期二2.坯料配方的计算经验配方的改用与理论调整相结合。应注意以下几点：1.了解各种原料的化学组成、矿物组成、纯度、灼减、工艺性能等。2.确定产品中化学组成和各种化合物的摩尔数。3.明确坯体中的各种氧化物，以及该种氧化物主要由哪种原料提供。第十三页，共四十九页，编辑于2023年，星期二4.依据坯体化学组成逐个计算每种原料的用量，同时考虑原料性质和工艺性能的要求，以及生产经验。5.考虑纯度、灼减的计算。6.利用相图计算配方时，充分利用杠杆原理，计算出原料所需的百分数，但需要进行氧化物含量的转换。第十四页，共四十九页，编辑于2023年，星期二第二节粉料制备所谓粉料，就是大量微小固体粒子的集合，是由一个个固体小颗粒组成的，它仍然具有很多固体的属性。陶瓷生产所用的粉料，其颗粒粒径大约在0.06mm以下。粉料制备天然粉料合成粉料第十五页，共四十九页，编辑于2023年，星期二天然粉料制备流程原料的精选原料的煅烧原料的粉碎原料的筛分物理方法化学方法物料化学方法第十六页，共四十九页，编辑于2023年，星期二天然原料的精选天然原料中，一般都或多或少的含有一些杂质，这些杂质的存在降低了原料的品位，直接影响制品的性能及外观质量，故在使用之前，一般要进行精选处理。原料精选，主要是对原料进行分离、提纯，除去原料中的各种杂质。精选方法物理方法化学方法物料化学方法第十七页，共四十九页，编辑于2023年，星期二物理方法分级法磁选法超声波法分级法包括水簸、水力旋流、风选、筛选等。主要是利用矿物颗粒的直径或密度差别来进行的。目前，国内外普遍采用的分级装置是水力旋流器。第十八页，共四十九页，编辑于2023年，星期二物理方法分级法磁选法超声波法磁选法是利用含铁矿物的磁性差别，将铁及其氧化物从原料中分离出来。磁选法对除去粗颗粒的强磁性矿物效果较好。但对黄铁矿等弱磁性矿物及细粒含铁杂质效果不明显。第十九页，共四十九页，编辑于2023年，星期二物理方法分级法磁选法超声波法超声波法是利用超声空化的作用，使得原料颗粒和水溶液都产生高频振动，互相碰撞与摩擦，从而把原料颗粒表面的氧化铁和氢氧化铁薄膜剥离脱出，达到除铁的目的。第二十页，共四十九页，编辑于2023年，星期二化学方法对于以微粒状染浮于原料颗粒上的铁粉等杂质，以及原料中难以以颗粒形式分离的微细含铁杂质，如硫化铁、氢氧化铁等，物理方法几乎无能为力，而采用化学方法处理则有较好效果。升华法溶解法升华法是在高温下使原料中的氧化铁与氯气等气体反应，使之生成挥发性或可溶性的物质（如氯化铁等）而除去。由于氯气有毒，这种方法用得较少。第二十一页，共四十九页，编辑于2023年，星期二溶解法是用酸或其它各种反应剂对原料进行处理，通过化学反应将原料中所含的铁变为可溶盐，然后用水冲洗将其除去的方法。例如经钢球磨细碎的氧化铝粉料中混入的铁质较多，采用酸洗的方法就可将铁除去。化学方法升华法溶解法第二十二页，共四十九页，编辑于2023年，星期二物理化学方法电解法浮选法电解法是基于电化学的原理除去混杂在原料颗粒中含铁杂质的一种方法。在电解过程中，粘在颗粒上的着色铁杂质被溶解除去。第二十三页，共四十九页，编辑于2023年，星期二物理化学方法电解法浮选法浮选法是利用各种矿物对水的润湿性不同，从悬浮液中将憎水颗粒粘附在气泡上浮游分离的方法。为了提高浮选效果，浮选一般需使用捕集剂（浮选剂），使待除去的矿物悬浮。第二十四页，共四十九页，编辑于2023年，星期二对原料进行预烧的作用：1帮助碎化原料2改变结构形态4稳定晶型3减小坯料收缩第二十五页，共四十九页，编辑于2023年，星期二1、帮助碎化原料大块的石英岩质地坚硬，粉碎困难。利用石英573℃晶型转变所发生的体积效应，将石英在粉碎前预烧，然后急冷，使之产生内应力，原料变脆，可大大提高粉碎效率。2、改变结构形态滑石具有片状结构，用于陶瓷成型时容易造成泥料分层和颗粒定向排列，引起产品的变形和开裂。大量使用时就要先进行预烧，使其转变为偏硅酸镁，破坏原有的片状结构。第二十六页，共四十九页，编辑于2023年，星期二3、减小坯料收缩可塑性很强的粘土，用量较多时，易使陶瓷坯体在干燥和烧成过程中产生较大的收缩，导致制品开裂报废。为了减少这类损失，有时将一部分粘土预烧成熟料，以降低坯体的收缩，此外，陶瓷釉中的氧化锌用量多时，容易造成缩釉，将ZnO预烧可以改善。4、稳定晶型氧化铝、二氧化锆、氧化钛等原料都有几何同质多晶体，加热过程中都有晶型转变并伴有体积效应，对产品质量有很大的影响。同时，各个结晶形态的性能也不一样。对于这类原料，在使用前一般要进行预烧，使其发生晶型转变，得到所要求的晶型。第二十七页，共四十九页，编辑于2023年，星期二粉碎的意义原料只有达到一定粒度及粒度组成才有可能具备必要的成型性能；原料粒度细，便于各成分不同的原料混合均匀；原料越细，表面能越高，化学反应活性大。第二十八页，共四十九页，编辑于2023年，星期二第二十九页，共四十九页，编辑于2023年，星期二筛分将已经粉碎的物料，放在具有一定大小孔径的筛面上进行振动或摇动，使其分离为颗粒大小近似相等的若干部分，这种方法称为筛分。筛分主要作用：1、使原料颗粒适合于下一制造工序的需要；2、在粉碎过程中及时筛去已符合细度的颗粒，使粗粒获得充分粉碎的机会，可提高设备的粉碎效率；3、确定颗粒的大小及比例，并限制原料中粗颗粒的含量，因而可以提高成品的质量。第三十页，共四十九页，编辑于2023年，星期二合成方法原料合成的方法非常多，根据反应物的形态，可分为固相法、液相法和气相法三大类。第三十一页，共四十九页，编辑于2023年，星期二固相法固相法是以固态物质为出发原料来制备粉料的一种方法。作为固相反应，事实上包含有很多形式，如化合反应，分解反应、固溶反应、氧化还原反应、出溶反应以及相变等。而用于制备粉料的方法，主要是热分解反应与化合反应，有时是氧化物还原反应。第三十二页，共四十九页，编辑于2023年，星期二液相法

熔液法是将一种或多种原料混合加热至熔融态来进行合成的方法。如采用熔液喷雾法可将熔体喷成液滴，固化后形成微细粉末。对于高熔点的物质一般采用等离子喷射法和激光法。溶液法是近几年发展较快、很有前途的一类原料合成方法。目前广泛用来合成高纯、超细粉末。特点是：原料中各组分以高度分散的原子、分子级状态混合，合成产物成分均匀，结构一致，细度高，合成温度低，粉料活性高。原料纯度和配比容易控制，可得化学计量的高纯粉料。第三十三页，共四十九页，编辑于2023年，星期二气相法蒸发-冷凝法是向惰性气体的等离子体中输入固体粒子，使这些粒子成为高温蒸汽；再用急冷装置使之凝聚而获得超微粒子。这一过程不伴随化学反应。气相反应法是以卤化物、氢化物、有机金属化合物、金属醇盐等为原料，通过气相反应（氧化、分解、合成）得到超微粉料。第三十四页，共四十九页，编辑于2023年，星期二第三节坯料的制备一、坯料的种类1、坯料将陶瓷原料经过配料和加工后，与水混合均匀得到的具有成型性能的多组分混合物。第三十五页，共四十九页，编辑于2023年，星期二2、坯料分类根据成型方法不同，可将陶瓷坯料分为三类：（1）注浆坯料，含水量约28～35％；（2）可塑坯料，含水量约18～25％；（3）压制坯料：a.半干压坯料，含水量约8～15％；b.干压坯料，含水量约3～7％。第三十六页，共四十九页，编辑于2023年，星期二二、坯料的性能要求

（一）基本要求1.配方准确；2.组分均匀；3.粒度及粒度分布合理；4.空气含量少。第三十七页，共四十九页，编辑于2023年，星期二（二）注浆坯料1.流动性好；2.悬浮性好；3.触变性适当；4.滤过性适当；5.泥浆含水量少。（三）可塑坯料1.具有良好的可塑性；2.具有一定的形状稳定性；3.含水量适当；4.成型坯体的干燥强度和收缩率适当。（四）压制坯料1.流动性好；2.堆积密度大；3.水分均匀、含水量适当。第三十八页，共四十九页，编辑于2023年，星期二第三十九页，共四十九页，编辑于2023年，星期二三、坯料制备设备1、振动筛2、压滤机3、搅拌机4、真空练泥机第四十页，共四十九页，编辑于2023年，星期二四、造粒干压坯料含水率低，对原料可塑性要求不高，但要求具有较好的流动性。要使粉状体具有流动性，就必须采取工艺措施——造粒。1、造粒的定义将细碎后的陶瓷粉料制备成具有一定粒度（假颗粒）的坯料，使之使用于干压和半干压成型工艺的方法。第四十一页，共四十九页，编辑于2023年，星期二2、粒化过程球粒形成；球粒长大；球粒紧密。

三个阶段主要依靠加水或其他粘结剂和用滚动或喷雾的方法产生的作用来实现的。3、粒化方法（1）喷雾造粒（喷雾干燥法）；（2）轮碾造粒；（3）滚动造粒；（4）挤压造粒；（5）熔融造粒；（6）破碎造粒；（7）压缩造粒第四十二页，共四十九页，编辑于2023年，星期二五、搅拌（泥浆）1.作用：（1）使储存的泥浆保持悬浮状态，防止分层。（2）粘土或回坯泥的加水浸散以及用干粉配料在浆池中加水混合等。2.设备：框式搅拌机；螺旋式搅拌机。3.搅拌池形状：八角形或六角形。第四十三页，共四十九页，编辑于2023年，星期二六、泥浆脱水1.机械脱水（压滤脱水法）可得到含水量为20～25％的坯料。

设备：间歇式室式压滤机、榨泥机。影响压滤效率的因素：（1）压力大小；（2）加压方式；（3）泥浆温度和比重；（4）泥浆的性质。第四十四页，共四十九页，编辑于2023年，星期二

2.热风脱水（喷雾干燥、喷浆造粒）可得到含水量<8％的坯料。工艺过程：泥浆的制备与输送；热源的发生与热气流的供给；雾化与干燥；干粉的收