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第二章粉料制備第1頁,課件共43頁,創(chuàng)作于2023年2月前言粉體的定義
所謂粉體就是大量固體粒子的集合體,而且在集合體的粒子間存在著適當?shù)淖饔昧Α7垠w粒子間的相互作用力,至今仍無明確的定量概念。通常是指在觸及它時,集合體就發(fā)生流動、變形的力。粉體粒子間的適當作用力是粒子集合體成為粉體的必要條件之一,粒子間的作用力過大或過小都不能成為粉體。
第2頁,課件共43頁,創(chuàng)作于2023年2月◆原料中的雜質(zhì)
■來源:傳統(tǒng)陶瓷生產(chǎn)一般以各種天然礦物作為主要原料,在原料的生成與開采、運輸過程中都不可避免地混入(或共生)各種雜質(zhì)?!鲇绊懀哼@些雜質(zhì)的存在降低了原料的品位,會直接影響制品的性能及外觀質(zhì)量。因此需原料精選、分離、提純、除去各種雜質(zhì)(含鐵雜質(zhì)。1.1、原料的精選第一節(jié)天然粉料的制備第3頁,課件共43頁,創(chuàng)作于2023年2月■
分級法:
水簸、水力旋流、風選、篩選、淘洗——除去原料中的粗粒雜質(zhì),更好的控制原料的顆粒組成。原理:利用礦物顆粒直徑或密度差別來進行。主要裝置:碓打、水簸淘洗、水力旋流器、篩分,工作原理簡圖。第一節(jié)天然粉料的制備1.1、原料的精選◆物理方法第4頁,課件共43頁,創(chuàng)作于2023年2月淘洗法的流程第一節(jié)天然粉料的制備第一節(jié)天然粉料的制備1.1、原料的精選◆物理方法第5頁,課件共43頁,創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)天然粉料的制備第一節(jié)天然粉料的制備1.1、原料的精選◆物理方法第6頁,課件共43頁,創(chuàng)作于2023年2月粉末狀原料在離心力的作用下,按密度及顆粒大小的差異各自分離而精選原料的方法。第一節(jié)天然粉料的制備第一節(jié)天然粉料的制備1.1、原料的精選◆物理方法第7頁,課件共43頁,創(chuàng)作于2023年2月粘土原料中鐵鈦氧化物雜質(zhì)往往降低的使用價值。為擴大這類原料的應(yīng)用范圍,需要尋求有效的方法除去鐵鈦雜質(zhì)。利用磁場力極強的高梯度強磁選設(shè)備即可達到吸除弱磁性鐵鈦氧化物的目的。原料的精選質(zhì)量大大提高。■高梯度強磁選法第一節(jié)天然粉料的制備1.1、原料的精選◆物理方法第8頁,課件共43頁,創(chuàng)作于2023年2月★原理:溶解法和升華法,除去原料中難以以顆粒形式分離的微細含F(xiàn)e雜質(zhì)FeS、Fe(OH)3
●升華法:高溫下加入Cl2、FeO、Fe2O3與Cl2變成FeCl3除去?!?/p>
溶解法:用酸或其它試劑Fe溶鹽水洗除去。
第一節(jié)天然粉料的制備1.1、原料的精選◆化學方法第9頁,課件共43頁,創(chuàng)作于2023年2月●浮選法:-----利用礦物對水的潤濕性不同,親水礦物在水中沉積而憎水礦物則易與浮起,常加入“浮洗劑”(石油碘酸、磺酸鹽,銨鹽)使疏水礦物懸浮,可除Fe、Ti等雜質(zhì)。
第一節(jié)天然粉料的制備1.1、原料的精選◆物理化學方法第10頁,課件共43頁,創(chuàng)作于2023年2月一般要求:水中的Ca2+、Mg2+
≤10~15ppm,SO42-<10ppm-----影響泥漿穩(wěn)定性。
Ca2+、Mg2+:
可用離子交換將水軟化、添加劑(PO43-),將Ca2+、Mg2+、Fe3+
沉淀。SO42-:加Ba2+。
PH值:
PH=6.0~8.5范圍內(nèi)
中性水。
磁化水:使泥漿水化膜減薄,顆粒間易靠攏、聚集,提高強度。
第一節(jié)天然粉料的制備1.1、原料的精選◆水的處理及要求第11頁,課件共43頁,創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)天然粉料的制備1.1、原料的精選◆水的處理及要求水的硬度與泥漿黏度的關(guān)系水的硬度與泥漿黏度的關(guān)系第12頁,課件共43頁,創(chuàng)作于2023年2月改變結(jié)晶的形態(tài)
Al2O3、TiO2、ZrO2(立方)穩(wěn)定的高溫形態(tài)性能最優(yōu)良。
●
Al2O3:希望得到
α-Al2O3,要預燒到:1300~1600℃
添加H3BO3使Na2O形成揮發(fā)性鹽類逸出,使坯體密度提高。
●
TiO2:依用途定
鈦電容器陶瓷---------金紅石相要預燒
Zr-Ti-Pb
壓電陶瓷---------形成固溶體,不需預燒。
●
ZrO2:高溫耐火材料---------預燒穩(wěn)定晶型。加入CaO、MgO、Y2O3等降低預燒溫度(由2300降到1500℃)增韌陶瓷--------不用預燒。1.2、原料的預燒第一節(jié)天然粉料的制備◆預燒的目的第13頁,課件共43頁,創(chuàng)作于2023年2月改變物性
●滑石:具有片狀結(jié)構(gòu),成型時易造成泥料分層及顆粒定向排列,引起制品變形及開裂,應(yīng)進行預燒(在1300~1450℃生成偏硅酸鎂),破壞片狀結(jié)構(gòu)。
●石英:質(zhì)地堅硬,粉碎困難,573℃晶型轉(zhuǎn)變產(chǎn)生體積效應(yīng)。先預燒,再急冷,使內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力變脆,提高粉磨效率。
●可塑粘土:預燒,減少坯體收縮
700~900℃。
●
ZnO:減少縮釉1250℃。1.2、原料的預燒第一節(jié)天然粉料的制備◆預燒的目的第14頁,課件共43頁,創(chuàng)作于2023年2月黏土加熱后的變化1.2、原料的預燒第一節(jié)天然粉料的制備第15頁,課件共43頁,創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)天然粉料的制備1.3原料的粉碎粉碎:固體物料在外力(通常是機械力)作用下,克服分子間的內(nèi)聚力,使固體物料外觀尺寸由大變小,物料的比表面積由小變大的過程。第16頁,課件共43頁,創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)天然粉料的制備1.3原料的粉碎粉碎的目的和意義
粉碎的目的在于減小固體物料的尺寸,使之變成顆粒體(或稱粉體)。其意義在于:
●
有利于不同組分的分離,選礦及除去原料中的雜質(zhì);
●粉碎使固體物料顆?;瑢⒕哂心承┝黧w性質(zhì),而具有良好的流動性,因而有利于物料的輸送及給料控制;
●減少固體顆粒尺寸,提高分散度,因而使之容易和流體或氣體作用,有利于均勻混合,促進制品的均質(zhì)化;第17頁,課件共43頁,創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)天然粉料的制備1.3原料的粉碎●把固體物料加工成為多種粒級的顆粒料,采用多級顆粒級配,可以獲得緊密堆積,因而有利于提高制品的密度,而且粉碎加工可破壞封閉氣孔,也有利于提高制品的密度;
●
顆粒尺寸愈小,其比表面積也就愈大,表面能也愈大,因而可促進物理化學反應(yīng)速度,促進陶瓷和耐火材料的燒結(jié),提高水泥的水化活性,加速玻璃配合料的熔化速度。第18頁,課件共43頁,創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)天然粉料的制備1.3原料的粉碎破碎的概念●破碎(crushing)是對塊狀固體物料施用機械作用,克服物質(zhì)的內(nèi)聚力,使之由大塊狀物料轉(zhuǎn)變?yōu)樾K狀物料的物理作業(yè)過程。破碎的方式擠壓沖擊磨剝劈裂第19頁,課件共43頁,創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)天然粉料的制備1.3原料的粉碎★顎式破碎機鄂式破碎機鄂式破碎機用途:它廣泛地用于各種塊狀硬質(zhì)物料的粗碎和中碎,也有用小型鄂式破碎機進行細碎的。第20頁,課件共43頁,創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)天然粉料的制備1.3原料的粉碎★輥式破碎機對輥破碎機適用于中等硬度物料的中碎和細碎作業(yè),也可作于破碎潮濕的粘性物料
第21頁,課件共43頁,創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)天然粉料的制備1.3原料的粉碎★錘式破碎機單轉(zhuǎn)子錘式破碎機此破碎機主要以沖擊兼剝磨左右粉碎物料,這種破碎機通常用來破碎石灰石、頁巖、煤炭、石膏、白堊等中硬以下的脆性物料。不宜于用它破碎濕度大和含粘土的物料。第22頁,課件共43頁,創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)天然粉料的制備1.3原料的粉碎★反擊式破碎機通常用來粗碎、中碎或細碎石灰石、煤、電石、石英、白云石、硫化鐵礦石、石膏和化工原料等中硬以下的脆性物料。第23頁,課件共43頁,創(chuàng)作于2023年2月原理:球磨機粉碎物料時筒體內(nèi)裝有物料、研磨體和水。它是依靠研磨體(球石)對原料的摩擦、撞擊作用及原料與球磨機筒壁的摩擦作用而進行粉碎的。影響因素主要有:●球磨機轉(zhuǎn)速D?1.25mD=1.25-1.7mD?1.7m第一節(jié)天然粉料的制備1.3原料的粉碎設(shè)備★球磨機瀉落式運動狀態(tài)拋落式運動狀態(tài)離心式運動狀態(tài)離心式運動狀態(tài)n0=第24頁,課件共43頁,創(chuàng)作于2023年2月●研磨體大小、形狀及配比一般來說,大研磨體對物料的沖擊作用大。小研磨體由于比表面積大,與物料的接觸面積也大,研磨效率較高。大小不同研磨體合理配合具有較大的堆積密度,從而可得到較好的研磨效果。實踐表明,當大球(40~70)、中球(30~40)和小球(<30)的比例為50:25:25時效率較高。研磨體形狀以圓棒形較球形大,對物料研磨作用大,且又有一定的撞擊作用,對提高球磨效率有利。第一節(jié)天然粉料的制備1.3原料的粉碎★球磨機第25頁,課件共43頁,創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)天然粉料的制備1.3原料的粉碎氧化鋯柱第26頁,課件共43頁,創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)天然粉料的制備1.3原料的粉碎第27頁,課件共43頁,創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)天然粉料的制備1.3原料的粉碎粉碎介質(zhì)對產(chǎn)品粒度的影響1-45mm玻璃球2-43mm玻璃球3-45mm氧化鋯球★球磨機第28頁,課件共43頁,創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)天然粉料的制備1.3原料的粉碎★球磨機第29頁,課件共43頁,創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)天然粉料的制備1.3原料的粉碎●裝載量
磨機中最適宜的裝載量為全部容積的80%左右。機內(nèi)加入的料、球、水總量應(yīng)使磨機內(nèi)容積留有的空隙★球磨機第30頁,課件共43頁,創(chuàng)作于2023年2月球磨粉碎時,物料、研磨體與水的比例關(guān)系對研磨效率有很大影響。如粘土吸水性強,而長石、石英和方解石等瘠性原料吸水性小,故軟質(zhì)原料需要多加點水。粉碎可塑坯料時,料、球和水的比例1:1.5~2.0:0.8~1.2。粉碎粉末釉料和注漿料時,料、球和水之比為1:1.5~2.0:0.4~0.7。1為40min2-為60min3-為80min●球、料、水的比例第一節(jié)天然粉料的制備1.3原料的粉碎★球磨機第31頁,課件共43頁,創(chuàng)作于2023年2月●加料方式
當原料易磨程度不一時,可先將難磨的硬質(zhì)原料,如石英、長石和瓷石,加少量粘土做懸浮料先粉磨若干小時,然后再加軟質(zhì)粘土粉磨。這樣可提高球磨效率和防止軟質(zhì)料過渡粉碎。第一節(jié)天然粉料的制備1.3原料的粉碎★球磨機第32頁,課件共43頁,創(chuàng)作于2023年2月研磨時,有的工廠加入解凝劑(又稱表面活性劑),不僅可減少加水量,還能在物料顆粒表面形成一層膠粘吸附層。這種吸附層能降低顆粒表面的自由能,降低固體物質(zhì)的硬度,使粉碎容易進行。第一節(jié)天然粉料的制備1.3原料的粉碎●解凝劑或表面活性劑的影響●在干磨中時助磨劑的作用:助磨劑,可消除細粉粘附和凝聚現(xiàn)象,能夠加速物料粉磨過程,提高粉磨效率,降低單位粉磨電耗,提高產(chǎn)量,起到幫助粉磨的作用外加劑。第33頁,課件共43頁,創(chuàng)作于2023年2月A、助磨劑分子吸附在固體顆粒的表面,改變了顆粒的結(jié)構(gòu)性能,從而降低了顆粒的強度或硬度,使界面處的晶格內(nèi)聚力降低,顆粒原有的裂紋在吸附表面助磨劑分子后形成吸附層后更容易擴展,有助于顆粒裂縫的成長,并防止再結(jié)合。B、顯著提高磨內(nèi)物料的流動性,降低物料的黏附力30-60%。C、迅速提供外來離子或分子去滿足斷裂新生面上未飽和的電價鍵,可以防止顆粒凝聚成團而難以粉碎,從而加速物料的粉碎。機械力化學主要表現(xiàn)在三個方面:一個是物料晶體結(jié)構(gòu)的變化;二是物料物理化學性質(zhì)的變化;三是誘發(fā)機械力化學反應(yīng)。第一節(jié)天然粉料的制備1.3原料的粉碎●在干磨中時助磨劑的作用:第34頁,課件共43頁,創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)天然粉料的制備1.3原料的粉碎助磨劑分子在裂紋表面吸附示意圖第35頁,課件共43頁,創(chuàng)作于2023年2月優(yōu)點:1、適應(yīng)性強;2、粉碎比大,可達300以上;3、可濕法作業(yè),又能干法作業(yè);4、結(jié)構(gòu)簡單堅固;5、密封性好
不足之處:1、功耗大,效率低;2、體型龐大;3、需配備昂貴的減速系統(tǒng);4、研磨體、內(nèi)襯耗量大;5、噪音大第一節(jié)天然粉料的制備1.3原料的粉碎設(shè)備★球磨機第36頁,課件共43頁,創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)天然粉料的制備1.3原料的超細磨機第37頁,課件共43頁,創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)天然粉料的制備1.3原料的超細磨機★振動磨特點:適應(yīng)性強,可用于干磨也可用于濕磨;可以粉碎各種軟的及硬的物料;可以得到較細的產(chǎn)品,干法可將最大粒徑為1-2mm的物料磨至2um,濕法可粉磨至5-0.1微米;
原理:
碰撞、擠壓及研磨,產(chǎn)品粒度可細至數(shù)微米。
第38頁,課件共43頁,創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)天然粉料的制備1.3原料的超細磨機★攪拌磨原理:筒體內(nèi)填充一定的磨礦介質(zhì),螺旋攪拌器作緩慢旋轉(zhuǎn),磨礦介質(zhì)和物料在筒體內(nèi)作整體的多維循環(huán)運動和自轉(zhuǎn)運動,物料在磨礦介質(zhì)重量壓力與旋回轉(zhuǎn)共同產(chǎn)生的摩擦、擠壓、剪切和沖擊力的作用下,被有效地粉碎。可用于干法和濕法工藝,在干法工藝中常與空氣分級機構(gòu)成閉路流程,產(chǎn)品粒度可小于3um。濕法工藝多采用開路流程,產(chǎn)量較高,產(chǎn)品粒度一般小于5~6um。第39頁,課件共43頁,創(chuàng)作于2023年2月第一節(jié)天然粉料的制備1.3原料的超細磨機
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