陶瓷工艺实验设计报告

陕西科技大学实验设计报告 陶瓷工艺设计性综合实验设计报告学院：材料科学与工程专业名称：无机非金属材料工程学号：201102020504姓名：刘军苗指导老师：任强王莹何选盟2014年10月--PAGE1-瓷质墙地砖设计报告1、实验目的通过陶瓷工艺设计性综合实验，达到以下目的：（1）深刻常用陶瓷原料在陶瓷坯料中的作用；（2）掌握坯料配方设计和实验研究方法；（3）掌握实验技能，提高动手能力；（4）提高分析问题和解决问题的能力；（5）为毕业论文实验、进一步深造或从事专业技术工作奠定良好的基础。2、实验安排2.1查资料，进行坯体配方设计和计算，完成实验方案设计报告。2.2实验过程（1~2周）2.2.1原料处理（粉碎机或研钵）（颗粒小于1mm或全部通过20目筛）2.2.2配料、球磨、烘干、造粒配料量300g2.2.3成型按模具尺寸、每个7g原料成型试样33个以上，测试烧结温度范围用20个，按烧成温度烧成10个料:球:水=1:2:0.6性能测试试样烧成烧成温度测定压制成型40目过筛陈腐喷水造粒研磨过筛烘干过筛球磨配料2.3工艺流程料:球:水=1:2:0.6性能测试试样烧成烧成温度测定压制成型40目过筛陈腐喷水造粒研磨过筛烘干过筛球磨配料8080目400g+0.5%400g+0.5%减水剂2020目2.4完成实验总结报告（1周）3、设计内容3.1课题背景、目的和意义这是我设计的瓷质墙地砖的设计报告，我国的陶瓷墙地砖生产量如今在世界排名第一,陶瓷墙地砖已经广泛用于国民建筑，在国民经济和人民生活中,该产业的位置已经今非昔比、相当重要。虽然我国陶瓷产量在世界上遥遥领先，但总体上存在制品档次低、综合能耗大、资源消耗大、能源综合利用率低、成产效率低等问题。我国是一个能源和资源相对贫乏的国家，陶瓷行业是一个高能耗行业，从原料制备到制品烧成等各工序燃料、电力等能源成本占整个产品成本的23％~40％。因此，在陶瓷生产中节约能源有非常重要的经济和战略意义。在整个陶瓷生产过程中，烧成工序的能耗约占60％，烧成工序的节能具有更加重要的意义。另外，在陶瓷生产中，烧成温度越高，烧成时间越长，能耗就越高。据热平衡计算，若烧成温度降低100℃，则单位产品热耗可降低10％以上；烧成时间缩短10％，则产量增加10％。热耗降低4％。所以在陶瓷行业中采用低温快烧技术，可以显著增加产量、节约能耗。此外，降低烧成温度也有利于提高陶瓷成品率、质量和档次，以及延长窑炉和窑具的使用寿命。因此，本文从陶瓷坯体的配方入手，并充分考虑到低温一次快烧对坯料要求的特点，设计了实验方案并希望通过实验，不断调整配方，得到更优等的墙地砖陶瓷坯体。3.2配方计算表1坯料及原料的化学组成单位：%原料名称SiO2Al2O3Fe2O3TiO2CaOMgOK2O+Na2O灼减量坯料71.4520.100.830.140.802.213.01+1.46—苏州土46.4339.87 0.50 － 0.32 0.10 —12.30碱矸37.5 9.3 0.6 1.4 1.4 1.8 0.2+2.1 15.7滑石62.0 0.4 0.1—1.5 30.5 — 5.5长石64.318.90.1—0.60.213.7+2.10.5生砂石44.2 39.5 0.2 0.1 0.2 — — 15.8石英98.50.70.10.1—0.3—0.33.2.1将原料化学组成中带有“灼减量”者换算成不含灼减量的各氧化物的质量分数，上述原料经换算后的原料化学成分的质量分数如表2表2换算后原料化学组成单位：%原料名称SiO2Al2O3Fe2O3TiO2CaOMgOK2O+Na2O坯料71.4520.100.830.140.802.213.01+1.46苏州土52.9445.460.57—0.362.52—碱矸44.4845.620.711.661.662.142.73滑石65.610.420.11—1.5932.28—长石64.6218.990.10—0.600.2015.88生砂石52.4946.910.240.120.24——石英98.800.700.100.10—0.30—3.2.2列表用化学组成满足法进行配料计算，其中要求强可塑性粘土含量小于15％，先取碱矸含量8.43％，苏州土含量5％，计算过程见表4表3配料量计算过程单位：%化学组成项目SiO2Al2O3Fe2O3TiO2CaOMgOK2O+Na2O坯料71.4520.100.830.140.802.214.47苏州土5%2.6472.2730.028—0.0180.126—余量碱矸=8.43%68.8033.7517.8273.850.8020.060.140.140.7820.1402.0480.1804.470.23余量滑石=5.79%65.0533.8013.9770.0240.7420.00600.6420.0921.8681.8684.24—余量长石=26.7%余量生砂石=18.94%余量石英=34.46%余量61.25317.2643.9939.94234.05134.051013.9535.078.8838.88300.7360.0270.7090.0450.6640.0350.6290.5500.1600.3900.0450.345—0.04204.244.240注：Fe2O3、CaO的余量可忽略不计

3.2.3将计算所得的配料质量分数，按原料组成中本来不含有灼减量者换算成含有灼减量在内的原料配料质量分数，然后全部按百分比折算一次既得到配料量。表4换算之后的配料量单位：%计算值换算值配料质量分数碱矸8.43%10%9.48%苏州土5%5.7%5.4%滑石5.79%6.13%5.81%长石6.7%26.83%25.43生砂石18.94%22.3%21.13%石英34.46%34.56%32.75%105.52%100.00%制备300g坯料所用的原料质量碱矸：300×9.48%=28.44g滑石粉：300×5.81%=17.43g长石：300×25.43%=76.29g生砂石：300×21.13%=63.39g石英：300×32.75%=98.25g苏州土：300×5.4%=16.2g3.3最终设计的配方表5最终设计的原料配方组成单位：%碱矸苏州土滑石粉长石生砂石石英9.48%5.4%5.81%25.43%21.13%32.75%3.3拟进行的性能测试3.5.1烧成温度的确定（1）烧成温度：达到性能要求所需的热处理温度。（2）瓷化温度：气孔率最小、密度最大时的温度（范围）此时强度最大（3）确定方法：测定不同温度小收缩率、气孔率（吸水率）作温度－收缩率，温度－吸水率图图3-1温度－收缩率，温度－吸水率图3.5.1力学性能测试抗弯强度测试，三点弯曲法。图3-2三点弯曲图抗弯强度测试测定仪Rf=3PL/2bh2式中：Rf抗弯强度，N/m2P试样断裂时负荷，NL支撑刀口间距，mb试样断口处宽度，mh试样断口处厚度，m3.5.2电解质稀释泥浆实验（1）稀释剂：碳酸钠、硅酸钠溶液（2）定量泥浆，加入等体积不同浓度稀释剂，（3）恩氏粘度计测试相对粘度；（4）确定最佳稀释范围。图3-3相对粘度-电解质含量曲线参考文献[1]郑乃章，刘阳，朱小平，张勇，王群.景德镇瓷坯料组成与性能的关系.陶瓷学报