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(duì)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(duì)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(diǎn)或棕點(diǎn)狀缺陷——“鐵點(diǎn)”。陶瓷生產(chǎn)用粘土中,絕對(duì)不許含有未磨碎的碳酸質(zhì)巖石夾雜物,因?yàn)榧訜岱纸鈺r(shí)這類夾雜物會(huì)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(guò)高,否則會(huì)提高制品的氣孔率。大量的碳酸鹽還會(huì)使制品于燒后,有時(shí)甚至幾年后出現(xiàn)吸濕膨脹,此時(shí)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(jìn)入粘土中的石膏可在制品燒成時(shí)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(jiàn))。鹽漬粘土很難稀釋。粘土中的有機(jī)雜質(zhì)在陶瓷燒成時(shí)燃燒,構(gòu)成還原氣氛,影響制品顏色,有時(shí)會(huì)使粘土過(guò)早燒結(jié)。若不能完全燃燒,還會(huì)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(shù)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(guò)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(zhǎng)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(zhǎng)石等),隨后快速冷卻,但是這種制備方法會(huì)加大能耗。大量的陶瓷原料——高嶺土、長(zhǎng)石、偉晶巖、霞石、正長(zhǎng)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(dá)到均質(zhì)性。制備方法有天然法、機(jī)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(jià)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(zhǎng)時(shí)在濕度較大和溫差較大的露天場(chǎng)地進(jìn)行的,此時(shí)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(zhǎng)時(shí)在恒定濕度和溫度下進(jìn)行的。陳腐時(shí)長(zhǎng)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(guò)程而提高。因?yàn)檎惩梁写罅康挠袡C(jī)物,所以陳腐時(shí)參與有微生物的生化過(guò)程很活躍。粘土的陳腐在機(jī)械處理(機(jī)械研磨、練泥)后進(jìn)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(jī)械應(yīng)力。陳腐的缺點(diǎn)是時(shí)間長(zhǎng)。粘土的機(jī)械處理可以通過(guò)干磨或濕磨法進(jìn)行,所用設(shè)備有碎土機(jī)、輪輾機(jī)、刨泥機(jī)、輥式破碎機(jī)、螺旋槳式攪拌機(jī)、轉(zhuǎn)子式磨機(jī)等。此時(shí),粘土結(jié)構(gòu)短時(shí)就能破壞,其組成均合,粗大夾雜物消除。該方法的缺點(diǎn)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(jī)可將其部分排除。浸濕、預(yù)熱、真空處理和引入改進(jìn)坯料成形性能的化學(xué)添加劑,可視為理化制備法。對(duì)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(shí)間不很久遠(yuǎn),盡管早在古代中國(guó)人們就將預(yù)制備的瓷料混合成分儲(chǔ)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(guò)程充分進(jìn)行。現(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(guò)程急速加快。這種菌的作用機(jī)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(qiáng)度,降低燒結(jié)溫度,提高燒結(jié)制品的密度和強(qiáng)度。這種制備法的特殊價(jià)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(dá)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(wú)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(guó)家都有,而在我國(guó)的陶瓷制品生產(chǎn)企業(yè)中,大多設(shè)有坯料制備車間。達(dá)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(lái)陶瓷顯微結(jié)構(gòu)成分尺寸相比的粒子尺寸(對(duì)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(shí)達(dá)到高度均質(zhì)性,因?yàn)槠渲械姆稚⒊煞挚煽焖倩旌?。陶瓷坯料通常為多元組成,并且各種成分在粘度、硬度、強(qiáng)度等主要物理性能方面都不一樣。瘠性材料(石英砂、長(zhǎng)石、偉晶巖、熟料等)由于其硬度和強(qiáng)度高,研磨時(shí)能耗很大。開(kāi)始,用各種破碎機(jī)粗磨(破碎),而后用球磨機(jī)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(jī)將粘土破碎成小塊,通過(guò)刨泥機(jī)處理或經(jīng)轉(zhuǎn)子式磨機(jī)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(jìn)行脫水處理,能耗也很大。有一種較經(jīng)濟(jì)的干式制備法。制取細(xì)粘土粉時(shí),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(guò)練泥機(jī)或輥式破碎機(jī)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(jī)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(duì)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(jí)數(shù)的增加,對(duì)混合設(shè)備的要求也相應(yīng)提高,坯料的總制備時(shí)間也相應(yīng)延長(zhǎng)。在一些陶瓷廠家,既采用分開(kāi)法制備塑性和瘠性原材料,也運(yùn)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(jī)濕磨。首先,研磨其中最硬的成分——石英,而后將其余瘠性料——長(zhǎng)石、熟料等裝入磨機(jī),再將球磨后形成的懸浮體過(guò)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(jī)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(shí),就是將含少量粘土添加劑的所有瘠性料研磨后,于磨機(jī)內(nèi)加入其余粘土材料,對(duì)兩種料實(shí)施共磨。采用共同制備法時(shí),研磨時(shí)間一般延長(zhǎng)30%～35%,但對(duì)于強(qiáng)砂性粘土來(lái)說(shuō),研磨時(shí)間上的差別并不重要。填裝球磨機(jī)濕磨時(shí),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(shí),先使料樣通過(guò)檢驗(yàn)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(duì)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(guò)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(guó)化工學(xué)會(huì)精細(xì)化工專業(yè)委員會(huì)會(huì)刊,是中國(guó)化學(xué)工業(yè)類、輕工業(yè)類核心期刊。國(guó)內(nèi)外公開(kāi)發(fā)行。辦刊宗旨:全國(guó)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(guó)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(dòng)態(tài)的窗口。本刊文章被大量摘入美國(guó)《化學(xué)文摘》、美國(guó)《工程索引》、日本《科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)速報(bào)》、俄羅斯《文摘雜志》;本刊全文已進(jìn)入中國(guó)期刊網(wǎng)(WWW.)及萬(wàn)方期刊群(WWW./periodical),面向世界作廣泛宣傳。本刊報(bào)道范圍,涉及當(dāng)代中國(guó)精細(xì)化工科學(xué)與工業(yè)的所有新興領(lǐng)域,研究報(bào)告為主,市場(chǎng)動(dòng)態(tài)、文獻(xiàn)綜述兼容。適合于精細(xì)化工科技工作者及管理干部閱讀?！毒?xì)化工》國(guó)內(nèi)郵發(fā)代號(hào):8-55,全國(guó)各地郵政局(所)均可訂閱。每期訂價(jià)8元,全年12期訂價(jià)96元。一冊(cè)在手,全局在胸,歡迎訂閱《精細(xì)化工》。編輯部隨時(shí)辦理補(bǔ)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(guó)性建材期刊及中國(guó)學(xué)術(shù)期刊(光盤版)期刊,由廣東佛陶集團(tuán)股份有限公司佛山市陶瓷研究所主辦,是廣東省唯一國(guó)內(nèi)外公開(kāi)發(fā)行的陶瓷專業(yè)雜志。《佛山陶瓷》雜志設(shè)有熱點(diǎn)話題、研究與探討、生產(chǎn)與應(yīng)用、機(jī)械與設(shè)備測(cè)試技術(shù)、信息集錦、專家門診、知識(shí)講座、專利信息、產(chǎn)品推介等面向讀者貼近市場(chǎng)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?！斗鹕教沾伞冯s志現(xiàn)為月刊,大16開(kāi)本,每期定價(jià)6元,郵寄另加1元,全年定價(jià)84元。本刊自辦發(fā)行,承接破月訂閱及拆零購(gòu)買存刊,讀者可直接匯款至本刊編輯部