陶瓷生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)

1、 一陶瓷生產(chǎn)工藝流程二原料菱鎂礦，煤矸石，工業(yè)氧化鋁，氧化鈣，二氧化硅，氧化鎂。三 坯料的制備1原料粉碎塊狀的固體物料在機(jī)械力的作下而粉碎，這種使原料的處理操作，即為原料粉碎。（1） 粗碎 粗碎裝置常采用顎式破碎機(jī)來進(jìn)行，可以將大塊原料破碎至40-50毫米的碎塊，這種破碎機(jī)是無機(jī)材料工廠廣泛應(yīng)用的醋碎和中碎機(jī)械。是依靠活動(dòng)顎板做周期性的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，把進(jìn)入兩顎板間的物料壓碎，顎式破碎機(jī)具有結(jié)構(gòu)簡單，管理和維修方便，工作安全可靠，使用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。它的缺點(diǎn)是工作間歇式，非生產(chǎn)性的功率消耗大，工作時(shí)產(chǎn)生較大的慣性力，使零件承受較大的負(fù)荷，不適合破碎片狀及軟狀粘性物質(zhì)。破碎比較大的破碎機(jī)的生產(chǎn)能力計(jì)算方

2、法如下：g=0.06upkbsd/tanq式中g(shù)破碎機(jī)生產(chǎn)能力，kg/hu物料的松動(dòng)系數(shù)，0.6-0.7p物料的密度k每分鐘牙板擺動(dòng)次數(shù)，次/minb進(jìn)料口長度，單位米s牙板之開程單位米q鉗角d破碎后最大物料的直單位毫米(2) 中碎碾輪機(jī)是常用的中碎裝置。物料是碾盤與碾輪之間相對(duì)滑動(dòng)與碾輪的重力作用下被碾磨與壓碎的，碾輪越重尺寸越大，則粉碎力越強(qiáng)。陶瓷廠用于制備坯釉料的輪碾機(jī)常用石質(zhì)碾輪和碾盤。一般輪子直徑為物料塊直徑的14-40倍，硬質(zhì)物料取上限，軟質(zhì)物料物料下限。輪碾機(jī)碾碎的物料顆粒組成比較合理，從微米顆粒到毫米級(jí)粒徑，粒徑分布范圍廣，具有較合理的顆粒范圍，常用于碾碎物料。（3） 細(xì)碎球磨

3、機(jī)是陶瓷廠的細(xì)碎設(shè)備。在細(xì)磨坯料和釉料中，其起著研磨和混合的作用。陶瓷廠多數(shù)用間歇式濕法研磨坯料和釉料，這是由于濕式球磨時(shí)水對(duì)原料的顆粒表面的裂縫有劈尖作用，其研磨效率比干式球磨高，制備的可塑泥和泥漿的質(zhì)量比矸干磨得好。泥漿除鐵比粉除鐵磁阻小效率高，而且無粉塵飛揚(yáng)。（4） 篩分篩分是利用具有一定尺寸的孔徑或縫隙的篩面進(jìn)行固體顆粒的分級(jí)。當(dāng)粉粒經(jīng)過篩面后，被分級(jí)成篩上料和篩下料兩部分。篩分有干篩和濕篩。干篩的篩分效率主要取決于物料溫度。物料相對(duì)篩網(wǎng)的運(yùn)動(dòng)形式以及物料層厚度。當(dāng)物料濕度和粘性較高時(shí)，容易黏附在篩面上，使篩孔堵塞，影響篩分效率。當(dāng)料層較薄而篩面與物料之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)越劇烈時(shí)，篩分效率就越

4、高，濕篩和干篩的篩分效果主要卻決于料將的稠度和黏度。 陶瓷廠常用的篩分機(jī)有搖動(dòng)篩，回轉(zhuǎn)篩以及振篩。（5） 除鐵（6） a磁選條件坯料和釉料中混有鐵質(zhì)將使制品外觀受到影響，如降低白度，產(chǎn)生斑點(diǎn)。因此，原料處理與坯料制備中，除鐵是一個(gè)很重要的工序。從物理學(xué)中，作用在單位質(zhì)量顆粒上磁力為f=rhdh/dh式中r物料的比磁化系數(shù)，即單位質(zhì)量物料的磁化系數(shù)cm3/gh磁場強(qiáng)度，a/m,dh/dh磁場梯度，a/m2h磁場等強(qiáng)度面的距離由上式可知，要使磁選過程有效的進(jìn)行，必須具備以下基本條件1有磁場存在2必須是不均勻磁場3被選物料應(yīng)有一定的磁性b對(duì)磁選機(jī)的要求1自動(dòng)連續(xù)作業(yè)，無需手工操作2具有較高和較穩(wěn)定的

5、除鐵效率。使那些含鐵量屬于等外的陶瓷原料通過磁選后能成為二級(jí)原料，爭取達(dá)到一級(jí)原料。以充分利用原料資源。3盡量減少有用物料的夾帶量。以減少資源損失，磁選機(jī)有干法和濕法兩種，干法一般用于分離中碎后粉料的鐵質(zhì)，而濕法是用于泥漿除鐵的。目前，我國陶瓷工業(yè)所用干法除鐵設(shè)備有輪式磁選機(jī)和傳送式磁選機(jī)。在濕法除鐵中，一般采用過濾式濕法磁選機(jī)，操作時(shí)先在線圈中通入直流電，使帶篩格板的鐵芯磁化，泥漿由漏斗進(jìn)入，然后在靜水壓得作用下，由下往上經(jīng)過篩格板，含鐵雜質(zhì)被吸住，而凈化的泥漿由溢流槽流出，。由于泥漿通過格篩板，成薄層細(xì)流狀，因此，濕法磁選機(jī)的除鐵效果比較好。因此在制備陶瓷的過程中，選濕法磁選機(jī)比較好。（6

6、） 泥漿脫水 泥漿脫水常用的有兩種方法，壓濾脫水和噴霧干燥脫水。噴霧干燥是以噴霧干燥塔為主體，并附用泵，風(fēng)機(jī)與收集細(xì)粉的旋風(fēng)分離器等設(shè)備構(gòu)成的機(jī)組；來完成的。 泥漿由泵壓送到干燥塔的霧化器將泥漿霧化成細(xì)滴，進(jìn)入干燥塔內(nèi)，相遇熱空氣進(jìn)行熱交換時(shí)期干燥脫水。尚含有一定水分的固體顆粒自由下降到干燥塔底部。由出口卸出。而帶有微粉及水汽的空氣經(jīng)旋風(fēng)分離器，收集微粉后，從排風(fēng)機(jī)口排出。本次工藝選用壓力混合流法，二者各有缺點(diǎn)。噴霧干燥器的干燥介質(zhì)溫度過高，則干燥速度過快。顆粒表面形成一層硬皮而里面仍然是濕的，一般進(jìn)口干燥器介質(zhì)的溫度不高于400-500度。（7） 陳腐陳腐是指將坯料放入封閉的倉庫和池中，保持

7、一定溫度和濕度，存放一定時(shí)間，泥料經(jīng)一段時(shí)間陳放后，可使其組分趨于均勻，可塑性提高，造粒后的壓制坯料在密閉的倉庫放一段時(shí)間，可使坯料的水分更加均勻， 陳腐對(duì)提高坯料的成型性能和坯體強(qiáng)度有重要作用。但陳腐需要占用較大的面積，同時(shí)延長了坯料的周轉(zhuǎn)期，使生產(chǎn)過程不能連續(xù)化，因而現(xiàn)代化的生產(chǎn)不希望延長陳腐時(shí)間來提高坯料的成型性能，可通過對(duì)坯料的真空出理來達(dá)到這一目的。（8） 練泥練泥可以排除泥餅中的殘留空氣，提高泥料的致密度，和可塑性，并使泥料組織均勻改善成型性能，提高干燥強(qiáng)度和成瓷后的機(jī)械強(qiáng)度。 （9）造粒造粒就是將粉體加工成形狀和尺寸都比較均勻整齊。具有一定顆粒級(jí)配，流動(dòng)性好的球形顆粒的過程。又叫

8、團(tuán)粒。常見的造粒方法有噴霧干燥法，輪碾造粒法。噴霧干燥法是陶瓷生產(chǎn)中普遍采用的一種脫水和造粒方法，除此之外還有一些傳統(tǒng)的造粒方法，如碾輪造粒，等。碾輪造粒的工藝特點(diǎn)是產(chǎn)量大。能夠連續(xù)操作，所得粉粒體積密度大但形狀不規(guī)則，流動(dòng)性差，顆粒分布難以控制。本工藝采用噴霧干燥法。二 成型本工藝采用壓制成型中的干壓成型。 壓制成型可以分為干壓成型和等靜壓成型。a成型壓力成型壓力包括總壓力和壓強(qiáng)?？倝毫θQ于所要求的壓強(qiáng)，這又與生坯的大小和形狀有關(guān)，這是壓機(jī)選型的主要技術(shù)指標(biāo)。壓強(qiáng)是指垂直于受壓方向上生坯單位面積所受到的壓力，合適的成型壓強(qiáng)取決于坯體的形狀，高度和粉體的含水量及其流動(dòng)性，要求坯體的致密度等。

9、b加壓方式加壓方式有單面加壓，兩面加壓，四面加壓等。粉料的受壓面越大，就越有利于生坯的致密度和均勻性，因此，干壓法的進(jìn)一步改進(jìn)方法就是等靜壓成形法。此外，在加壓過程中，采用真空抽氣和振動(dòng)等也有利于生坯致密度和均勻性。上下加壓可以通過不同的模具形式來實(shí)現(xiàn)；而要實(shí)現(xiàn)四面同時(shí)加壓，不是常規(guī)的方法能實(shí)現(xiàn)的只有采用等靜壓方式。c加壓速度和加壓時(shí)間干壓粉粒中有較多的空氣，所以在加壓力的過程中應(yīng)該有充分的時(shí)間讓空氣排出。所以加壓速度不能過快，最好先輕后重多次加壓，并在達(dá)到最大壓力時(shí)要維持一段時(shí)間，讓空氣有機(jī)會(huì)排出。加壓的速度和粉體的性質(zhì)水分和空氣排出速度有關(guān)，一般最好加壓2-3次，出了控制加壓外，裝料均勻模

10、型面涂潤滑油等需要在操作中加以注意。裝料后刮料時(shí)要從中間向兩邊刮，不能向一個(gè)方向刮料，應(yīng)從中間開始。三坯料的干燥 （1）干燥是指排出濕坯水分的工藝過程。干燥的作用就是將坯體中所含的大部分機(jī)械結(jié)合水排出同時(shí)賦予坯體一定的干燥強(qiáng)度，使坯體能夠有一定的強(qiáng)度以適應(yīng)修坯，粘接及施釉等工序的要求。同時(shí)避免了在燒成時(shí)由于水分大量汽化而帶來的能量損失。（2） 干燥過程1升速干燥2等速干燥3降速干燥階段4平衡階段（3） 干燥收縮與變形影響坯體干燥收縮的因素主要有以下幾個(gè)方面a坯體中粘土的性質(zhì)，粘土越細(xì)燒成收縮和變形就越大。b坯體的化學(xué)組成，坯體中粘土的陽離子對(duì)坯體干燥收縮有很多影響。在坯體加入鈉離子可以促使粘土

11、顆粒平行排列。實(shí)踐證明含有鈉離子的粘土礦物比含鈣離子的粘土礦物收縮率大。c坯料的含水率，與收縮率成正比。d坯體的成型方法e坯體的形狀（4） 干燥方法干燥方法分為1熱空氣干燥2工頻電干燥3直流電干燥4輻射干燥5綜合干燥其中熱空氣干燥根據(jù)干燥設(shè)備不同可分為室式干燥，隧道式干燥，噴霧干燥，鏈?zhǔn)礁稍?，輥道傳送式干燥，噴霧干燥，熱泵干燥，少空氣快速干燥技術(shù)。工頻電干燥是將干坯兩端加上電壓，通過交變電流，這樣濕坯就相當(dāng)于電阻而被并聯(lián)與電路中，當(dāng)電流通過時(shí)，坯體內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生熱量，是水分蒸發(fā)而干燥。這樣的方法效率很高。直流電干燥，采用直流電干燥同樣可以使水分在干燥過程中減少而且均勻分布輻射干燥分為高頻干燥和微

12、波干燥綜合干燥1輻射干燥和熱空氣對(duì)流干燥相結(jié)合2電熱干燥與紅外干燥，熱風(fēng)干燥相結(jié)合。本工藝采用輻射干燥。四粘接，修坯與施釉一粘連 粘連過程是指用一定稠度的粘接泥漿將各自成型好的生坯部件粘接在一起。（1） 粘接方法1干法粘接。坯體含水率在3%以下進(jìn)行的粘接。這種粘接方法對(duì)操作工人技術(shù)要求較高，但粘接件不易變形。2濕法粘接。坯體含水率在15%-19%進(jìn)行的粘連。這種方法造作簡單，粘連；牢固不易開裂，粘連效率高，但容易變形。（2） 粘接步驟1粘接面處理。對(duì)粘接件進(jìn)行處理，使其弧度吻合較好。2刷水。在坯體粘接點(diǎn)刷水，使其含水率與粘接泥的含水率接近，能減少粘連開裂3涂粘接泥4粘連。將涂有粘接泥的零件坯體

13、與主體坯體粘連5刷余漿。用毛筆等工具刷去粘接點(diǎn)附近的多余粘接泥3粘接工藝要點(diǎn)a各部件的軟硬程度b粘接處理二修坯對(duì)于粘接完的坯體，由于其表面不太光滑，邊口都有毛邊，而且有的還留有?？p跡，而且有些產(chǎn)品還需要進(jìn)一步加工，如挖底打孔等，因此需要進(jìn)一步加工修平，稱之為修坯。1修坯方法有濕修和干修之分濕修是在坯體含水很多尚在是軟的情況下進(jìn)行，適合器具復(fù)雜或需經(jīng)濕修的坯體，此時(shí)操作較容易而且修坯刀子不易磨損，其缺點(diǎn)是容易在搬運(yùn)過程中使坯件受傷而變形，對(duì)提高品質(zhì)不利。干修是在坯體含水量降到6%-10%或干燥后水分更低的情況下進(jìn)行。此時(shí)坯體強(qiáng)度增高，可減少因搬運(yùn)受傷而引起的變形，對(duì)提高品質(zhì)有力，其缺點(diǎn)是粉塵較大

14、，而且對(duì)修坯刀的阻力大，容易跳刀，修坯刀的磨損較大，其技術(shù)也比較難以掌握。因此因根據(jù)實(shí)際選用方法。三 施釉施釉是陶瓷工藝中必不可少的一項(xiàng)工藝，在施釉前，生坯或素?zé)餍柽M(jìn)行表面的清潔處理，以除去積存的污垢或油漬，保證坯釉良好結(jié)合。清潔的辦法，一般采用壓縮空氣在通風(fēng)柜內(nèi)進(jìn)行吹掃，或者用海綿浸水后濕摸，然后干燥至所需含水率。（1） 釉漿施釉法a浸釉浸釉法是將坯體浸入釉漿，利用坯體的吸水性或熱坯對(duì)釉的粘附附著在坯體上，所以又稱蘸釉。b燒釉法燒釉法又稱淋釉，是將釉漿澆到坯體上，對(duì)無法采用浸釉，蕩釉等大型器物。一般用這種方法。c蕩釉對(duì)于中空制品，如壺，花瓶及罐等，對(duì)其進(jìn)行內(nèi)部施釉，采用其他方法無法實(shí)現(xiàn)或比

15、較困難，應(yīng)采用蕩釉法。（2） 干法施釉a干釉粉的制備干法施釉是一種代替?zhèn)鹘y(tǒng)的以釉漿進(jìn)行施釉的方法，它采用干粉釉，可以獲得新的美觀而又耐磨的表面。干釉粉分為以下四種。1熔塊粉。粒度在40-200微米2熔塊粒。粒度在0.2-2微米3熔塊片。尺度在2-5微米4造粒釉粉。其特點(diǎn)是熔塊和生料經(jīng)過造粒而成。b施釉方法1流化床施釉2釉紙施釉3干法靜電施釉4撒干釉5干壓施釉6熱噴施釉與傳統(tǒng)的釉漿技術(shù)相比，干法施釉有以下優(yōu)點(diǎn)a大多數(shù)釉粉可以回收，釉漿總的消耗減少b避免了濕法施釉的廢水，於漿處理，壞境污染減少。c釉料制備工藝簡化d釉面性能好e裝飾效果更加多樣化，且可獲得傳統(tǒng)濕法施釉無法得到的裝飾效果f能耗大大減少

16、五 燒成與窯具燒成是陶瓷制造工藝過程中最重要的工序之一。對(duì)坯體來說，燒成過程就是將成型后的生坯在一定條件下進(jìn)行的熱處理，經(jīng)過一系列物理化學(xué)變化，得到具有一定礦物組成和顯微結(jié)構(gòu)，達(dá)到所要求的理化性能指標(biāo)的成坯。燒成制度過程（1) 溫度制度和氣氛a預(yù)熱階段（常溫到300度）本階段工藝目的的主要是坯體的預(yù)熱與坯體殘余水分的排除。這時(shí)窯內(nèi)升溫速度與坯體速度與坯體殘余水分，坯體尺寸形狀，窯內(nèi)溫差，窯內(nèi)制品裝載密度等有關(guān)。如控制入窯坯體含水率在1%-2%以下時(shí)，殘余水分排出時(shí)坯體基本不受收縮，坯體內(nèi)部所含水分蒸發(fā)溢出通暢，因此升溫速度可以加快，反之加入窯體皮料含水率過高。入窯后水分劇烈蒸發(fā)，坯體易爆裂。厚

17、壁及形狀復(fù)雜的產(chǎn)品這種情況更為嚴(yán)重。這時(shí)應(yīng)控制升溫不能太快，殘余水分排出也與坯體組分有關(guān)，當(dāng)坯體中可塑粘土質(zhì)原料含量高時(shí)，坯體較致密，水分排出困難，這個(gè)因素應(yīng)在確定這段升溫速度時(shí)確定。 對(duì)于大斷面窯爐，特別是斷面高度比較大的窯爐，由于預(yù)熱帶煙氣分層而形成較大的上下溫差，這使同一斷面不同部位制品受熱不均勻，為減少其影響，只有降低升溫速度，加以彌補(bǔ)，采取相應(yīng)措施，如調(diào)整裝窯密度，設(shè)置預(yù)熱帶攪拌氣幕設(shè)置高溫等速燒嘴特別是采用斷面高度比較小的窯爐，可以很大程度上解決這一問題。 傳統(tǒng)大斷面隧道窯及間歇窯如倒焰窯中，產(chǎn)品常用匣缽或棚架結(jié)構(gòu)窯具進(jìn)行疊裝，這時(shí)裝置密度更大，通氣不暢，增大了窯爐斷面上下溫差。b

18、氧化分解階段（300-950度） 陶瓷坯釉在此階段發(fā)生的物理變化主要有質(zhì)量減輕，強(qiáng)度降低，發(fā)生的化學(xué)變化主要有結(jié)晶水排出，有機(jī)物，硫化物氧化，碳酸鹽分解，石英晶型轉(zhuǎn)變等。本階段升溫速度和氣氛主要有坯料化學(xué)組成，顆粒組成，坯體尺度，形狀及裝窯密度等因素有關(guān)。 由于坯釉發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)可看出，本階段窯內(nèi)有大量氣體產(chǎn)生，排出，因此主要考慮相關(guān)因素對(duì)氣體排出的影響，如致密度，尺寸大小，壁厚坯料細(xì)度大等都影響氣體排出的速率。如上述因素影響較小，本階段可較快升溫，石英用量較多的坯體，應(yīng)考慮573度左右由于晶型轉(zhuǎn)變引起的體積膨脹，適當(dāng)控制升溫速度。此階段宜用氧化焰燒成。 c高溫階段（950-最高燒成溫度）該階

19、段坯體開始出現(xiàn)液相，釉層開始熔融。 本階段根據(jù)坯釉鐵鈦含量及對(duì)制品外觀的顏色要求來決定是否采用還原氣氛燒成。在使用還原氣氛燒成時(shí)嗎，本階段又可分為氧化保溫期，強(qiáng)化還原，弱還原期，這三個(gè)階段之間的兩個(gè)轉(zhuǎn)化溫度點(diǎn)及后兩段還原氣氛是確定氣氛制度的關(guān)鍵。 為使釉完全熔融前氧化反應(yīng)能充分進(jìn)行，氣體完全排除，臨界溫度應(yīng)在釉始熔前100-150度。 強(qiáng)還原階段氣氛濃度一氧化碳為3%-6%.這時(shí)，燃料燃燒的空氣過剩系數(shù)為約0.9.。 高溫階段也常稱為成瓷階段。在這個(gè)階段，由于液相量增加，氣孔率減小，坯體產(chǎn)生較大的收縮，這時(shí)應(yīng)特別注意窯內(nèi)煙氣與制品間的傳熱狀況，并加以調(diào)整，力求減少制品不同部分，同一部分表層及內(nèi)

20、部的溫差，防止由于收縮相差太大而導(dǎo)致制品變形或開裂。在接近最高燒成溫度段時(shí)，升溫要早，但平均升溫速度要小。以減少不同部位產(chǎn)品及產(chǎn)品內(nèi)溫度分布梯度，對(duì)壁厚級(jí)形狀復(fù)雜的制品，只一點(diǎn)更應(yīng)注意。 最高燒成溫度一般要根據(jù)成品所要求的吸水率燒成收縮，抗折強(qiáng)度，等性能指標(biāo)確定，。最高燒成溫度還與燒成周期有關(guān)，對(duì)于同一產(chǎn)品。燒成周期較長，最高燒成溫度則應(yīng)較低，反之，燒成周期較短，最高燒成溫度應(yīng)較高。 （d）高火保溫階段如前所訴，高火保溫階段即達(dá)到最高燒成溫度后，在保持一段時(shí)間，由于制品不同，所使用的窯爐不同，裝窯密度不同，。燒成周期不同，高火保溫時(shí)間也應(yīng)不同，但這一階段是必不可少的。 高火保溫階段的主要作用是

21、減少制品不同部分，同一部分表層及內(nèi)部的溫差，從而使坯體內(nèi)各部分物理化學(xué)反應(yīng)將進(jìn)行的同樣安全，組織結(jié)構(gòu)趨于均已。同時(shí)也減少窯內(nèi)各部分的溫差，使窯內(nèi)不同部位的制品處于接近相等的受熱條件下，從而具有基本的成品理化性能。e冷卻階段850度以上由于有較多液相，因此坯體還處于塑性狀態(tài)，故可進(jìn)行快冷，快冷防止了液相析晶，晶體長大以及低價(jià)鐵再氧化，從而提高了坯體的機(jī)械強(qiáng)度，白度以及釉面光澤度。同一產(chǎn)品，由于冷卻時(shí)間不同，其中氧化鐵和氧化亞鐵的相對(duì)含量有明顯差異；可見快冷對(duì)防止氧化亞鐵的再次氧化有很大作用。 在850度以下由于液相開始凝固，石英晶型轉(zhuǎn)化，坯體固化，故應(yīng)緩冷，防止因坯體快速收縮而開裂。特別是對(duì)含堿和游離石英較多的坯體，因?yàn)閴A玻璃熱膨脹系數(shù)較大。石英晶型轉(zhuǎn)變也引起體積變化，降溫過快后果尤為嚴(yán)重。 急冷時(shí)的降溫速度可控制在150-300度每小時(shí)，緩冷階段40-70度每小時(shí)。瓷器在400度以下可適當(dāng)快冷，降溫速度可達(dá)100度以上。對(duì)含大量方石英原料的陶瓷坯料，在晶型轉(zhuǎn)化溫度段仍需緩冷。產(chǎn)品的出窯溫度還要考慮窯外環(huán)境溫度，一般掌握在100度以下。燒成工序的節(jié)能與低溫?zé)梢粺晒ば虻墓?jié)能1低溫快