陶瓷生產(chǎn)用粘土的制備

陶瓷生產(chǎn)用粘土的制備

采用任何制作方法（從粉末、泥漿、塑料薄膜等）生產(chǎn)陶瓷制品。首先，我們必須提取預(yù)混合的原料。精選原料就是消除降低制品質(zhì)量的雜質(zhì)。陶瓷材料的種類不同,對原料混合物的制備要求也不一樣。例如,生產(chǎn)普通建筑磚不需很多成分,因此原料制備就不必像瓷器那樣精細(xì),而對瓷器除其余一切要求外,還有白度和半透明度要求。露天礦粘土含有大量必須消除的雜質(zhì)。呈游離狀的氧化鐵和氧化鈦賦予粘土紅色,并降低陶瓷的白度。硫化鐵引起黑點或棕點狀缺陷——“鐵點”。陶瓷生產(chǎn)用粘土中,絕對不許含有未磨碎的碳酸質(zhì)巖石夾雜物,因為加熱分解時這類夾雜物會形成稱為凸瘤的制品缺陷。細(xì)散狀碳酸鈣(石灰石、白堊)和碳酸鎂(白云石等)用作熔劑,但其量不能過高,否則會提高制品的氣孔率。大量的碳酸鹽還會使制品于燒后,有時甚至幾年后出現(xiàn)吸濕膨脹,此時陶瓷制品因與水分的相互作用而變形,釉面出現(xiàn)網(wǎng)裂。粘土中或進入粘土中的石膏可在制品燒成時形成熔洞。起負(fù)作用的還有粘土中參與的鈉、鉀、鎂、鈣可溶鹽,它們形成損害制品外觀的鹽霜(磚墻上常見)。鹽漬粘土很難稀釋。粘土中的有機雜質(zhì)在陶瓷燒成時燃燒,構(gòu)成還原氣氛,影響制品顏色,有時會使粘土過早燒結(jié)。若不能完全燃燒,還會使制品形成“黑心”。精選陶瓷制品生產(chǎn)用粘土?xí)r,首先應(yīng)去除粗大夾雜物(石塊、樹根、煤塊等)。不可使用降低坯料成形性能的砂性(含砂量大)粘土。高嶺土在用于陶瓷生產(chǎn)之前必須經(jīng)過精選,主要是去除石英砂。分選高嶺土的方法基本有兩種:使用電解質(zhì)解散高嶺土的電解法和用旋風(fēng)分離器排出石英砂的干選法。分選長石和石英礦物就是去除含鐵著色夾雜物和除塵。為了更有效地研磨,可以在900～1000℃下用回轉(zhuǎn)窯煅燒石質(zhì)材料(石英、長石等),隨后快速冷卻,但是這種制備方法會加大能耗。大量的陶瓷原料——高嶺土、長石、偉晶巖、霞石、正長巖等是由采礦和加工企業(yè)分選并以粉體形式供給廠家的。制備露天礦粘土,就是破壞其主要組織(層理),達到均質(zhì)性。制備方法有天然法、機械法、物理化學(xué)法和生物化學(xué)法等。凍結(jié)和陳腐是廉價有效的粘土天然制備法,我們的祖先很早就成功地應(yīng)用了這種方法。凍結(jié)通常是長時在濕度較大和溫差較大的露天場地進行的,此時粘土連續(xù)凍融。自由水滲入粘土粒子之間,形成的冰使粘土層分裂成一些微小粒子。部分水轉(zhuǎn)為化合狀態(tài),與粘土形成礦物的表面理化結(jié)合,從而提高粘土的膨脹性。粘土的陳腐是長時在恒定濕度和溫度下進行的。陳腐時長石巖顆粒發(fā)生水解,粘土的塑性也因粘土粒子表面的離子交換過程而提高。因為粘土含有大量的有機物,所以陳腐時參與有微生物的生化過程很活躍。粘土的陳腐在機械處理(機械研磨、練泥)后進行較合理。這樣,可消除在粘土料中構(gòu)成新不良結(jié)構(gòu)的機械應(yīng)力。陳腐的缺點是時間長。粘土的機械處理可以通過干磨或濕磨法進行,所用設(shè)備有碎土機、輪輾機、刨泥機、輥式破碎機、螺旋槳式攪拌機、轉(zhuǎn)子式磨機等。此時,粘土結(jié)構(gòu)短時就能破壞,其組成均合,粗大夾雜物消除。該方法的缺點是能耗大。氣泡是影響粘土坯料塑性的有害雜質(zhì),使用練泥機可將其部分排除。浸濕、預(yù)熱、真空處理和引入改進坯料成形性能的化學(xué)添加劑,可視為理化制備法。對于陶瓷生產(chǎn)具有特殊意義的是:采用原料和漿料的電磁選礦法去除含鐵雜質(zhì)。陶瓷坯料生物化學(xué)制備法的產(chǎn)生時間不很久遠(yuǎn),盡管早在古代中國人們就將預(yù)制備的瓷料混合成分儲存在專用坑內(nèi),以使可大大改善坯料塑性和提高瓷器白度的生物化學(xué)過程充分進行?，F(xiàn)代生物工藝因在坯料中引入專門培育的硅酸鹽菌而可將這一過程急速加快。這種菌的作用機理尚未最終闡明,但是其活力卻能顯著提高坯料塑性和生坯強度,降低燒結(jié)溫度,提高燒結(jié)制品的密度和強度。這種制備法的特殊價值在于可明顯提高陶瓷坯料制品的白度。這一極具發(fā)展前景的陶瓷坯料生物化學(xué)制備法的應(yīng)用,因?qū)ιa(chǎn)的純度(包括設(shè)備制造材料)和特殊的溫度制度要求很高而受到了限制。在陶瓷工藝中,制備成形坯料的主要任務(wù)是使其達到高度的均質(zhì)性。只有保持坯料的均質(zhì)性,才有希望制取性能穩(wěn)定的無缺陷制品。最理想的是由專業(yè)化企業(yè)制備和混合陶瓷材料生產(chǎn)用原料混合物成分。這樣的企業(yè)許多國家都有,而在我國的陶瓷制品生產(chǎn)企業(yè)中,大多設(shè)有坯料制備車間。達到陶瓷坯料均質(zhì)性的任務(wù)在于將各種成分研磨至可與未來陶瓷顯微結(jié)構(gòu)成分尺寸相比的粒子尺寸(對于精細(xì)陶瓷材料為1～100μm),并將各種成分粒子充分混合。陶瓷漿料能短時達到高度均質(zhì)性,因為其中的分散成分可快速混合。陶瓷坯料通常為多元組成,并且各種成分在粘度、硬度、強度等主要物理性能方面都不一樣。瘠性材料(石英砂、長石、偉晶巖、熟料等)由于其硬度和強度高,研磨時能耗很大。開始,用各種破碎機粗磨(破碎),而后用球磨機細(xì)磨。塑性材料(粘土和高嶺土)能在水中解散,形成穩(wěn)定的膠體系統(tǒng)。為此使用有泥漿池、螺旋槳攪拌器。預(yù)先用碎土機將粘土破碎成小塊,通過刨泥機處理或經(jīng)轉(zhuǎn)子式磨機研磨,將制好的粘土泥漿同其它成分混合。塑性坯料的濕式制備法因隨后須進行脫水處理,能耗也很大。有一種較經(jīng)濟的干式制備法。制取細(xì)粘土粉時,須預(yù)先將粘土風(fēng)干,以大大降低其粘度。先在鼓式干燥器內(nèi)干燥粘土塊,而后破碎分散。通過練泥機或輥式破碎機處理精選粘土,可以制得均質(zhì)的濕粘土料。也可采用葉片式混合機浸濕粘土。選用哪一種制備方法,應(yīng)以具體的工藝而定,首先是成形方法和坯料的組成。如果用泥漿澆注法成形陶瓷制品,則宜采用濕式制備法,對于其它成形方法可采用定量浸濕坯料法。隨著坯料成分量和粒度組成級數(shù)的增加,對混合設(shè)備的要求也相應(yīng)提高,坯料的總制備時間也相應(yīng)延長。在一些陶瓷廠家,既采用分開法制備塑性和瘠性原材料,也運用共同法制備。在第一種方法情況下,預(yù)破碎后的瘠性材料經(jīng)加入少量粘土(4%～7%)后用球磨機濕磨。首先,研磨其中最硬的成分——石英,而后將其余瘠性料——長石、熟料等裝入磨機,再將球磨后形成的懸浮體過篩,并倒入裝有預(yù)解散塑性料的池內(nèi)。使用這種方法,可保障磨機的有效工作制度,但是各種成分的混合程度次于粘土和瘠性料的共磨法。共磨時,就是將含少量粘土添加劑的所有瘠性料研磨后,于磨機內(nèi)加入其余粘土材料,對兩種料實施共磨。采用共同制備法時,研磨時間一般延長30%～35%,但對于強砂性粘土來說,研磨時間上的差別并不重要。填裝球磨機濕磨時,料、球、水的標(biāo)準(zhǔn)比例為1.0∶(1.2～1.8)∶1.0。作研磨體用的有瓷、鵝卵石、假象纖閃石球、柱等。檢查原材料的研磨程度時,先使料樣通過檢驗篩,再稱量篩余。依據(jù)制品成形方法的不同,可制備壓塑粉、塑性坯料或澆注泥漿。壓塑粉的濕度為4%～10%,粒子尺寸為0.1～0.5mm,形狀一般為圓形。粒子形狀決定松散性,這對有效均勻地填充壓模是非常重要的。借助噴霧干燥塔制取壓塑粉是最流行的方法。塑性坯料具有很大的濕度(18%～25%),既可以通過混合給定濕度粘土和瘠性材料的方法制2002《精細(xì)化工》月刊是中國化工學(xué)會精細(xì)化工專業(yè)委員會會刊,是中國化學(xué)工業(yè)類、輕工業(yè)類核心期刊。國內(nèi)外公開發(fā)行。辦刊宗旨:全國精細(xì)化工界的學(xué)術(shù)交流園地;科技成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力的橋梁;宣傳中國精細(xì)化工技術(shù)政策的喉舌;了解世界精細(xì)化工發(fā)展動態(tài)的窗口。本刊文章被大量摘入美國《化學(xué)文摘》、美國《工程索引》、日本《科學(xué)技術(shù)文獻速報》、俄羅斯《文摘雜志》;本刊全文已進入中國期刊網(wǎng)(WWW.)及萬方期刊群(WWW./periodical),面向世界作廣泛宣傳。本刊報道范圍,涉及當(dāng)代中國精細(xì)化工科學(xué)與工業(yè)的所有新興領(lǐng)域,研究報告為主,市場動態(tài)、文獻綜述兼容。適合于精細(xì)化工科技工作者及管理干部閱讀。《精細(xì)化工》國內(nèi)郵發(fā)代號:8-55,全國各地郵政局(所)均可訂閱。每期訂價8元,全年12期訂價96元。一冊在手,全局在胸,歡迎訂閱《精細(xì)化工》。編輯部隨時辦理補訂業(yè)務(wù)。304:finechem@mail.dlptt.I:0411-435766200《佛山陶瓷》分離發(fā)行,讀者可接受《佛山陶瓷》雜志是全國性建材期刊及中國學(xué)術(shù)期刊(光盤版)期刊,由廣東佛陶集團股份有限公司佛山市陶瓷研究所主辦,是廣東省唯一國內(nèi)外公開發(fā)行的陶瓷專業(yè)雜志?！斗鹕教沾伞冯s志設(shè)有熱點話題、研究與探討、生產(chǎn)與應(yīng)用、機械與設(shè)備測試技術(shù)、信息集錦、專家門診、知識講座、專利信息、產(chǎn)品推介等面向讀者貼近市場的欄目,甚受讀者喜歡。歡迎讀者訂閱、投稿,歡迎客戶刊登廣告。《佛山陶瓷》雜志現(xiàn)為月刊,大16開本,每期定價6元,郵寄另加1元,全年定價84元。本刊自辦發(fā)行,承接破月訂閱及拆零購買存刊,讀者可直接匯款至本刊編輯部