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1、陶瓷原料加工, “土”与“火”的艺术,本演示文稿可能包含观众讨论和即席反应。使用 PowerPoint 可以跟踪演示时的即席反应， 在幻灯片放映中，右键单击鼠标 请选择“会议记录” 选择“即席反应”选项卡 必要时输入即席反应 单击“确定”撤消此框 此动作将自动在演示文稿末尾创建一张即席反应幻灯片，包括您的观点。,主讲人：吴任平 教授,内 容,1. 原料的预处理 2.原料的粉碎 3.加工方法与设备,高岭土原矿,高岭土原矿,高岭土原矿桃红泥,石英与长石,1.原料的预处理,1.1 原料的精选 1.2 原料的预烧,原料中的杂质铁质 +草、树皮+砂粒 来源：传统陶瓷生产一般以各种天然矿物作为主要原料，在
2、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,物理方法 （1）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。,1.1 原料的精选,重重水碓夹江开， 未雨殷传数声雷。,溪水长流，青山作伴 小鸟鸣啾，白鹭翻飞 微风习习，日夜欢歌。,物理方法 （2）磁选法： 原理：利用矿物磁性差别。分离原料中含铁矿物。
3、除粗颗粒的强磁性矿物效果较好，但对黄铁矿等弱磁性物质及细颗粒含铁杂效果不明显。 主要装置：电磁除铁器、稀土永磁除铁棒。,1.1 原料的精选,物理方法 （3）超声波法-除铁法： 原理：料浆置于超声波下 高频振动 互相碰撞摩擦 使颗粒表面的氧化铁、氢氧化铁薄膜脱离剥出。,1.1 原料的精选,化学方法 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 （1) 升华法：高温下加入Cl2、FeO、Fe2O3与Cl2 变成FeCl3 除去。 （2) 溶解法：用酸或其它试剂 Fe 溶盐水洗除去。,1.1 原料的精选,预烧的目的 改变物理性能 改变结晶的形态,1.2 原
4、料的预烧,预烧的目的 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13001450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 700900，熟料。 ZnO ：减少缩釉 1250。,1.2 原料的预烧,预烧的目的 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 -Al2O3，要预烧到：13001600。 TiO2 ：钛电容器陶瓷 -转化为金红石相,1.2 原料
5、的预烧,目的：粉料细度提高，表面能提高，活性提高，塑性增强，混合均匀，去除杂质，烧结温度下降，致密度提高，性能会随之提高。 粒度：一般粒度控制在 0.160um之间，即过250目筛。,2. 原料的粉碎,机械制粉：机械能转化为表面能，设备简单，效率高传统陶瓷。 化学制粉：高纯超细粉料 设备复杂，产量小，成本高特种陶瓷。,2.1 粉碎方法,粉碎,定义 用机械的方法克服固体物料内部 凝聚力而将其分裂的操作 分类 破碎 将大块物料分裂成小块的操作 粉磨 将小块物料变为细粉的操作,粉碎的意义,改善工艺性能 提高反应速度 混合均匀 除去杂质,传统的加工方式与设备 粗碎、中碎、细碎 干法与湿法 常用设备碓打
6、、颚式破碎机、轮碾机、对辊机、雷蒙机、球磨机、等等。,粉碎的方法,击碎 物料在一瞬间受到外来的冲击力作 用而被粉碎。 特点 快速加力，力为冲击性的。 用途 用在中、细碎，粗磨 适用于脆性物料的粉碎。,粉碎的方法,劈碎 物料受到楔形工作件的尖劈力作 用而被粉碎。 特点 力的作用范围集中，物料产生局部 破裂。 用途 用在中、细碎 适用于大块脆性物料的破碎。,粉碎的方法,挤压 物料在两个工作表面之间受到缓慢增长的压力作用而被粉碎。 特点 力是逐步加大的，且作用范围较广。 用途 用在粗、中碎 适用于大块的脆性坚硬物料的破碎。,粉碎的方法,研磨 物料在两个作相对滑动的工作表面或各种形状的研磨体之间受到摩
7、擦作用而被粉碎。 特点 靠摩擦力，力作用于物料表面。 用途 用在细磨 适用于韧性、小块物料的粉磨。,粉碎的形式,干式 被粉碎的物料含水量4%的 特点 粉尘飞扬，但工艺简单，成品不需 要脱水。 湿式 被粉碎的物料含水量50%且具 有流动性的。 特点 无粉尘飞扬，排料畅通，但成品大 多需要脱水。,粉碎机的选型要求,了解机械设备的性能特点，并熟悉物料的物化性质(碎挤、劈; 磨研磨) 要求粉碎的物料粒度均匀，粉碎比可调 附属设备完善(工作环境不产生粉尘， 料的输送尽快离开粉碎区) 检修方便，效率高,粉碎机械的必要操作条件,物料能顺利到达粉碎区域，亦称“几何条件” (一般是略小于粉碎机喂料口的尺寸) 粉
8、碎机工作件能将物料钳住而不推出,亦称“力学条件” 已经粉碎的物料能顺利离开粉碎区,粗碎：颚式破碎机。 中碎：机（水）碓，轮碾机，对辊机。 细碎：球磨机，雷蒙机。,2.2 机械粉碎方法,2.2.1复摆颚式破碎机,构造和工作原理 工作参数 选型、安装和使用 常见故障,颚式破碎机,颚式 与人的上、下颚比较而得名 定 动,分类,按动颚的运动特征(见下页示意图) 简单摆动式(动颚作平动) 曲柄双摇杆机构(六杆机构) 复杂摆动式(动颚作平面复杂动) 曲柄摇杆机构(四杆机构) 综合摆动式简摆与复摆的综合 液压装置式过载保护,各零部件的名称及作用,1 机架 支承整台机器 3 活动颚板 工作件 4 偏心轴 传递
9、运动和动力， 支承动颚上部 10 弹簧 锁紧装置(使动颚 11 拉杆 紧靠在推力板上) 12 推力板 支承动颚底部,2.2.1复摆颚式破碎机,2.2.2 轮碾机,按运动特征 轮动式石轮转动 底盘转动式石轮不动，底盘转动,2.2.3 对辊机,球磨粉碎：筒体带研磨体旋转，研磨体冲击、研磨粉料。 振动粉碎：研磨体在磨机内作高频振动，在激烈的循环运动与剧烈的自转运动下研磨，粉碎时间短，效率高。 气流粉碎：利用高压气体作介质，物料受撞击、磨擦、剪切作用。特点：不需固体研磨介质 入磨细度：10.1mm 左右，出磨：1um 搅拌磨粉碎：摩擦磨，砂磨，筒体垂直，磨球体之间、球壁之间产生剧烈的摩擦、滚碾作用。
10、入磨细度：1mm ， 出料粒度：1um,2.2.4 常用的机械粉磨方法,2.2.5 球磨机,构造和工作原理 研磨体的运动分析 工作参数 球磨机的装载 提高球磨效率的方法 选型、安装和使用,构造,由传动部份、工作部份及附属 装置组成。 传动部份 由电机 + 减速装置组成 离合器 控制操作，分段启动,主要设备球磨机,选型,陶瓷墙地砖生产中选用大型球磨机；在卫生洁具和日用陶瓷中选择中小型球磨机为宜；釉料生产中一般选用小(中)型球磨机。 球磨机的数量根据需要粉磨的物料量和每台球磨机的生产能力由计算确定(总台数不宜太多)，并要注意留有适当的备用数。,构造 工作部分,由筒体、主轴承、机架组成 筒身:有足够
11、的圆度 筒体端盖:与筒身用螺栓联接 衬板 作用：保护筒身和防止污染原料 材料：瓷砖、燧石、橡胶、刚玉,构造,附属装置 包括加料斗、卸料管、空气压缩机,球磨机工作原理,工作原理,研磨体 上升 抛落 物料(粉碎兼混合),研磨体的运动分析,三种运动形式 转速太慢泻落式： 只有研磨作用， 冲击作用极小 转速太快周转式： 无冲击作用， 研磨作用极小 转速合适抛落式： 有较大的冲击 和研磨作用,球磨机的装载,整机装填量 装太少不划算，生产效率低 装太满没有冲击作用，研磨效率低 一般=0.8 4/5 研磨体 装得太少冲击、研磨作用不大，降低了粉磨效率 装得太多相互干扰碰撞，损失能量，同样降低了粉磨效率 一般
12、=0.40.5,球磨机的装载 研磨体,大小 级配 大球50%，中球10%，小球40%时， 空隙率只有22%(最小) 形状 球形、扁平形、短柱形(表面光滑、无凹坑) 击碎 粉磨,球磨机的装载 研磨体,材料 着色小，密度大，硬度高，价格低，来源广 如: 瓷球 刚玉 天然燧石(鹅卵石) 磨损率 应进行补充和更换 磨损不大时，加入些大的 磨损厉害时，重新配比,球磨机的装载,料球水的比例 加水过少：料浆大浓，对研磨体的运 动阻力大，减弱冲击和研 分析 磨作用，物料不易粉碎 加水过多：料浆大稀，料量减少，并 出现料球“打滑”现象，损失 能量，增加研磨体的磨损， 当然也降低粉磨效果,球磨机的装载,加料方式
13、分为 一次性加料易造成过度粉碎 多次加料先装入粗的难磨料， 一段时间后再加入细的易碎料,球磨机的装载,助磨剂 可减弱物料的亲水性，使表面活化,硬度降低，防止微裂纹的愈合，加快粉磨的速度。 提高粉碎效率，多为表面活性物质，含亲水基团和憎水基团，起吸附作用，进入粒子的微裂缝中，破坏键力，提高研磨效率，防止表面粘附。,助磨剂 种类： 液体助磨剂： 醇类：甲醇、丙三醇 胺类：三乙醇胺、三异丙醇胺 酸类： 油酸 气体助磨剂： 丙酮、惰性气体 固体助磨剂： 硬脂酸钠钙、硬脂酸、滑石粉 应用 粉碎酸性物质碱性表面活性物质：羧甲基纤维素，如 SiO2 、TiO2 、 CoO2 。 粉碎碱性物质酸性表面活性物质：脂肪酸、石蜡，如Ca、Ba、钛酸盐、镁质铝硅酸盐。,各种添加物的共同要求是：和坯料颗粒不发生化学反应，不会影响产品性能，分散性好，便于和坯料混合均匀。有机物希望在较低温度下烧尽，灰分少，氧化分解的温度范围宽些，以防引起坯体开裂。,添加剂的选择依据,提高球磨效率的方法,转速的大小 球的大小与配比 料球水的配比 装载量 加料和出料 加入助磨剂,