第二章 粉料制备

第二章粉料制备第1页，课件共43页，创作于2023年2月前言粉体的定义

所谓粉体就是大量固体粒子的集合体，而且在集合体的粒子间存在着适当的作用力。粉体粒子间的相互作用力，至今仍无明确的定量概念。通常是指在触及它时，集合体就发生流动、变形的力。粉体粒子间的适当作用力是粒子集合体成为粉体的必要条件之一，粒子间的作用力过大或过小都不能成为粉体。

第2页，课件共43页，创作于2023年2月◆原料中的杂质

■来源：传统陶瓷生产一般以各种天然矿物作为主要原料，在原料的生成与开采、运输过程中都不可避免地混入（或共生）各种杂质。■影响：这些杂质的存在降低了原料的品位，会直接影响制品的性能及外观质量。因此需原料精选、分离、提纯、除去各种杂质（含铁杂质。1.1、原料的精选第一节天然粉料的制备第3页，课件共43页，创作于2023年2月■

分级法：

水簸、水力旋流、风选、筛选、淘洗——除去原料中的粗粒杂质，更好的控制原料的颗粒组成。原理：利用矿物颗粒直径或密度差别来进行。主要装置：碓打、水簸淘洗、水力旋流器、筛分，工作原理简图。第一节天然粉料的制备1.1、原料的精选◆物理方法第4页，课件共43页，创作于2023年2月淘洗法的流程第一节天然粉料的制备第一节天然粉料的制备1.1、原料的精选◆物理方法第5页，课件共43页，创作于2023年2月第一节天然粉料的制备第一节天然粉料的制备1.1、原料的精选◆物理方法第6页，课件共43页，创作于2023年2月粉末状原料在离心力的作用下，按密度及颗粒大小的差异各自分离而精选原料的方法。第一节天然粉料的制备第一节天然粉料的制备1.1、原料的精选◆物理方法第7页，课件共43页，创作于2023年2月粘土原料中铁钛氧化物杂质往往降低的使用价值。为扩大这类原料的应用范围，需要寻求有效的方法除去铁钛杂质。利用磁场力极强的高梯度强磁选设备即可达到吸除弱磁性铁钛氧化物的目的。原料的精选质量大大提高。■高梯度强磁选法第一节天然粉料的制备1.1、原料的精选◆物理方法第8页，课件共43页，创作于2023年2月★原理：溶解法和升华法，除去原料中难以以颗粒形式分离的微细含Fe杂质FeS、Fe(OH)3

●升华法：高温下加入Cl2、FeO、Fe2O3与Cl2变成FeCl3除去。●

溶解法：用酸或其它试剂Fe溶盐水洗除去。

第一节天然粉料的制备1.1、原料的精选◆化学方法第9页，课件共43页，创作于2023年2月●浮选法：-----利用矿物对水的润湿性不同，亲水矿物在水中沉积而憎水矿物则易与浮起，常加入“浮洗剂”（石油碘酸、磺酸盐，铵盐）使疏水矿物悬浮，可除Fe、Ti等杂质。

第一节天然粉料的制备1.1、原料的精选◆物理化学方法第10页，课件共43页，创作于2023年2月一般要求：水中的Ca2+、Mg2+

≤10～15ppm，SO42-<10ppm-----影响泥浆稳定性。

Ca2+、Mg2+：

可用离子交换将水软化、添加剂（PO43-），将Ca2+、Mg2+、Fe3+

沉淀。SO42-：加Ba2+。

PH值：

PH=6.0~8.5范围内

中性水。

磁化水：使泥浆水化膜减薄，颗粒间易靠拢、聚集，提高强度。

第一节天然粉料的制备1.1、原料的精选◆水的处理及要求第11页，课件共43页，创作于2023年2月第一节天然粉料的制备1.1、原料的精选◆水的处理及要求水的硬度与泥浆黏度的关系水的硬度与泥浆黏度的关系第12页，课件共43页，创作于2023年2月改变结晶的形态

Al2O3、TiO2、ZrO2（立方）稳定的高温形态性能最优良。

●

Al2O3：希望得到

α-Al2O3，要预烧到：1300~1600℃

添加H3BO3使Na2O形成挥发性盐类逸出，使坯体密度提高。

●

TiO2：依用途定

钛电容器陶瓷---------金红石相要预烧

Zr-Ti-Pb

压电陶瓷---------形成固溶体，不需预烧。

●

ZrO2：高温耐火材料---------预烧稳定晶型。加入CaO、MgO、Y2O3等降低预烧温度（由2300降到1500℃）增韧陶瓷--------不用预烧。1.2、原料的预烧第一节天然粉料的制备◆预烧的目的第13页，课件共43页，创作于2023年2月改变物性

●滑石：具有片状结构，成型时易造成泥料分层及颗粒定向排列，引起制品变形及开裂，应进行预烧（在1300~1450℃生成偏硅酸镁），破坏片状结构。

●石英：质地坚硬，粉碎困难，573℃晶型转变产生体积效应。先预烧，再急冷，使内部产生应力变脆，提高粉磨效率。

●可塑粘土：预烧，减少坯体收缩

700~900℃。

●

ZnO：减少缩釉1250℃。1.2、原料的预烧第一节天然粉料的制备◆预烧的目的第14页，课件共43页，创作于2023年2月黏土加热后的变化1.2、原料的预烧第一节天然粉料的制备第15页，课件共43页，创作于2023年2月第一节天然粉料的制备1.3原料的粉碎粉碎：固体物料在外力（通常是机械力）作用下，克服分子间的内聚力，使固体物料外观尺寸由大变小，物料的比表面积由小变大的过程。第16页，课件共43页，创作于2023年2月第一节天然粉料的制备1.3原料的粉碎粉碎的目的和意义

粉碎的目的在于减小固体物料的尺寸，使之变成颗粒体（或称粉体）。其意义在于：

●

有利于不同组分的分离，选矿及除去原料中的杂质；

●粉碎使固体物料颗粒化，将具有某些流体性质，而具有良好的流动性，因而有利于物料的输送及给料控制；

●减少固体颗粒尺寸，提高分散度，因而使之容易和流体或气体作用，有利于均匀混合，促进制品的均质化；第17页，课件共43页，创作于2023年2月第一节天然粉料的制备1.3原料的粉碎●把固体物料加工成为多种粒级的颗粒料，采用多级颗粒级配，可以获得紧密堆积，因而有利于提高制品的密度，而且粉碎加工可破坏封闭气孔，也有利于提高制品的密度；

●

颗粒尺寸愈小，其比表面积也就愈大，表面能也愈大，因而可促进物理化学反应速度，促进陶瓷和耐火材料的烧结，提高水泥的水化活性，加速玻璃配合料的熔化速度。第18页，课件共43页，创作于2023年2月第一节天然粉料的制备1.3原料的粉碎破碎的概念●破碎（crushing）是对块状固体物料施用机械作用，克服物质的内聚力，使之由大块状物料转变为小块状物料的物理作业过程。破碎的方式挤压冲击磨剥劈裂第19页，课件共43页，创作于2023年2月第一节天然粉料的制备1.3原料的粉碎★颚式破碎机鄂式破碎机鄂式破碎机用途：它广泛地用于各种块状硬质物料的粗碎和中碎，也有用小型鄂式破碎机进行细碎的。第20页，课件共43页，创作于2023年2月第一节天然粉料的制备1.3原料的粉碎★辊式破碎机对辊破碎机适用于中等硬度物料的中碎和细碎作业，也可作于破碎潮湿的粘性物料

第21页，课件共43页，创作于2023年2月第一节天然粉料的制备1.3原料的粉碎★锤式破碎机单转子锤式破碎机此破碎机主要以冲击兼剥磨左右粉碎物料，这种破碎机通常用来破碎石灰石、页岩、煤炭、石膏、白垩等中硬以下的脆性物料。不宜于用它破碎湿度大和含粘土的物料。第22页，课件共43页，创作于2023年2月第一节天然粉料的制备1.3原料的粉碎★反击式破碎机通常用来粗碎、中碎或细碎石灰石、煤、电石、石英、白云石、硫化铁矿石、石膏和化工原料等中硬以下的脆性物料。第23页，课件共43页，创作于2023年2月原理:球磨机粉碎物料时筒体内装有物料、研磨体和水。它是依靠研磨体（球石）对原料的摩擦、撞击作用及原料与球磨机筒壁的摩擦作用而进行粉碎的。影响因素主要有：●球磨机转速D‹1.25mD=1.25-1.7mD›1.7m第一节天然粉料的制备1.3原料的粉碎设备★球磨机泻落式运动状态抛落式运动状态离心式运动状态离心式运动状态n0=第24页，课件共43页，创作于2023年2月●研磨体大小、形状及配比一般来说，大研磨体对物料的冲击作用大。小研磨体由于比表面积大，与物料的接触面积也大，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（40~70)、中球（30~40）和小球（<30）的比例为50：25：25时效率较高。研磨体形状以圆棒形较球形大，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。第一节天然粉料的制备1.3原料的粉碎★球磨机第25页，课件共43页，创作于2023年2月第一节天然粉料的制备1.3原料的粉碎氧化锆柱第26页，课件共43页，创作于2023年2月第一节天然粉料的制备1.3原料的粉碎第27页，课件共43页，创作于2023年2月第一节天然粉料的制备1.3原料的粉碎粉碎介质对产品粒度的影响1-45mm玻璃球2-43mm玻璃球3-45mm氧化锆球★球磨机第28页，课件共43页，创作于2023年2月第一节天然粉料的制备1.3原料的粉碎★球磨机第29页，课件共43页，创作于2023年2月第一节天然粉料的制备1.3原料的粉碎●装载量

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的空隙★球磨机第30页，课件共43页，创作于2023年2月球磨粉碎时，物料、研磨体与水的比例关系对研磨效率有很大影响。如粘土吸水性强，而长石、石英和方解石等瘠性原料吸水性小，故软质原料需要多加点水。粉碎可塑坯料时，料、球和水的比例1:1.5~2.0:0.8~1.2。粉碎粉末釉料和注浆料时，料、球和水之比为1：1.5~2.0:0.4~0.7。1为40min2-为60min3-为80min●球、料、水的比例第一节天然粉料的制备1.3原料的粉碎★球磨机第31页，课件共43页，创作于2023年2月●加料方式

当原料易磨程度不一时，可先将难磨的硬质原料，如石英、长石和瓷石，加少量粘土做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渡粉碎。第一节天然粉料的制备1.3原料的粉碎★球磨机第32页，课件共43页，创作于2023年2月研磨时，有的工厂加入解凝剂（又称表面活性剂），不仅可减少加水量，还能在物料颗粒表面形成一层胶粘吸附层。这种吸附层能降低颗粒表面的自由能，降低固体物质的硬度，使粉碎容易进行。第一节天然粉料的制备1.3原料的粉碎●解凝剂或表面活性剂的影响●在干磨中时助磨剂的作用：助磨剂，可消除细粉粘附和凝聚现象，能够加速物料粉磨过程，提高粉磨效率，降低单位粉磨电耗，提高产量，起到帮助粉磨的作用外加剂。第33页，课件共43页，创作于2023年2月A、助磨剂分子吸附在固体颗粒的表面，改变了颗粒的结构性能，从而降低了颗粒的强度或硬度，使界面处的晶格内聚力降低，颗粒原有的裂纹在吸附表面助磨剂分子后形成吸附层后更容易扩展，有助于颗粒裂缝的成长，并防止再结合。B、显著提高磨内物料的流动性，降低物料的黏附力30-60%。C、迅速提供外来离子或分子去满足断裂新生面上未饱和的电价键，可以防止颗粒凝聚成团而难以粉碎，从而加速物料的粉碎。机械力化学主要表现在三个方面：一个是物料晶体结构的变化；二是物料物理化学性质的变化；三是诱发机械力化学反应。第一节天然粉料的制备1.3原料的粉碎●在干磨中时助磨剂的作用：第34页，课件共43页，创作于2023年2月第一节天然粉料的制备1.3原料的粉碎助磨剂分子在裂纹表面吸附示意图第35页，课件共43页，创作于2023年2月优点：1、适应性强；2、粉碎比大，可达300以上；3、可湿法作业，又能干法作业；4、结构简单坚固；5、密封性好

不足之处：1、功耗大，效率低；2、体型庞大；3、需配备昂贵的减速系统；4、研磨体、内衬耗量大；5、噪音大第一节天然粉料的制备1.3原料的粉碎设备★球磨机第36页，课件共43页，创作于2023年2月第一节天然粉料的制备1.3原料的超细磨机第37页，课件共43页，创作于2023年2月第一节天然粉料的制备1.3原料的超细磨机★振动磨特点：适应性强，可用于干磨也可用于湿磨；可以粉碎各种软的及硬的物料；可以得到较细的产品，干法可将最大粒径为1-2mm的物料磨至2um，湿法可粉磨至5-0.1微米；

原理:

碰撞、挤压及研磨，产品粒度可细至数微米。

第38页，课件共43页，创作于2023年2月第一节天然粉料的制备1.3原料的超细磨机★搅拌磨原理:筒体内填充一定的磨矿介质，螺旋搅拌器作缓慢旋转，磨矿介质和物料在筒体内作整体的多维循环运动和自转运动，物料在磨矿介质重量压力与旋回转共同产生的摩擦、挤压、剪切和冲击力的作用下，被有效地粉碎。可用于干法和湿法工艺，在干法工艺中常与空气分级机构成闭路流程，产品粒度可小于3um。湿法工艺多采用开路流程，产量较高，产品粒度一般小于5～6um。第39页，课件共43页，创作于2023年2月第一节天然粉料的制备1.3原料的超细磨机