陶瓷生产技术及设备-2

2.3坯釉料制备的主要工序及设备一、原料破粉碎●本节教学目的与要求：1.了解各工序的工艺过程及工艺要求；2.掌握重要工序中影响坯釉料加工质量或性能的因素；3.掌握各重要工序中坯釉料加工质量或性能的控制与检测方法。（一）破粉碎的作用（意义）（1）便于各种原料组份混合均匀，并使坯料具有良好的成型性能。（2）有利于坯体（釉料）烧成时高温化学反应的顺利进行，从而缩短烧成周期，并降低烧成温度。（3）有利于排除原料中的杂质。如通过电磁除铁器消除磁性矿物；过筛除去云母类矿物等。2.3坯釉料制备的主要工序及设备一、原料破粉碎（二）破粉碎加工过程视原料本身的性状及工艺所要求的细度而定。目前一般是：软质料直接粉碎（一步式）破碎粉碎（二步式）粗碎中碎细碎（三步式）硬质料：粗碎：破碎至40~50mm左右的块度，通用设备为颚式破碎机。中碎：破碎至0.3~0.5mm左右的块度，通用设备为轮碾机、对辊破碎机、圆锥破碎机等。细碎：破碎至产品生产工艺所要求的最终细度，一般要求达到0.06mm以下（陶瓷生产）或0.074mm、0.044mm以下（耐火材料）。通用设备为球磨机、筒磨机、雷蒙磨机等等。2.3坯釉料制备的主要工序及设备一、原料破粉碎（三）破粉碎加工设备1.鄂式破碎机(a)简单摆动型(b)复杂摆动摆动型(c)综合摆动型1-定颚；2-动颚；3-推动板；4-连杆；5-偏心轴；6-悬挂轴主要用于块状料的前级处理。设备结构简单，操作方便，产量高。颚式破碎机辊式破碎机2.3坯釉料制备的主要工序及设备一、原料破粉碎2.轮碾机在轮碾机中，物料颗粒在碾盘与碾轮之间的相对滑动及碾轮的重力作用下被研磨﹑压碎。碾轮越重﹑尺寸越大，粉碎力越强。轮碾机常可分为轮转式和盘转式两种。用作破碎时，产品的平均尺寸为3～8mm；粉碎时为0.3～0.5mm。轮碾机粉碎效率较低，但它在粉磨过程中同时具有破揉和混合作用，从而可改善物料的工艺性能；同时碾盘的碾轮均可用石材制作，能避免粉碎过程中铁质掺入而造成物料的污染；另外，可较方便地控制产品的粒度。16-固定小刮板；17-固定大刮板；18-刮板架；19-栏杆2.3坯釉料制备的主要工序及设备一、原料破粉碎2.轮碾机1.电机2.支架3.滑块4.导槽5.减速箱6.圆锥齿轮7.立轴8.碾轮9.水平轴10.碾盘11.衬板12.筛板13.活动刮板14.料槽15.筛板架轮碾机2.3坯釉料制备的主要工序及设备一、原料破粉碎3.圆锥破碎机圆锥破碎机的优点是：产能力大，破碎比大，单位电耗低。缺点是：构造复杂，投资费用大，检修维护较困难。1-动锥；2-定锥；3-破碎后的物料；4-破碎腔按结构又可分为悬挂式和托轴式两种。反击式破碎机的破碎作用：(1)自由破碎(2)反弹破碎(3)铣削破碎锤式破碎机和反击式破碎机主要是利用高速冲击能量的作用使物料在自由状态下沿其脆弱面破坏，因而粉碎效率高，产品粒度多呈立方块状，尤其适合于粉碎石灰石等脆性物料。2.3坯釉料制备的主要工序及设备一、原料破粉碎4.反击式破碎机1-高速转子；2-板锤；3-反击板挡料板2.3坯釉料制备的主要工序及设备一、原料破粉碎5.锤式破碎机锤式破碎机的主要工作部件为带有锤子的转子。通过高速转动的锤子对物料的冲击作用进行粉碎。由于各种脆性物料的抗冲击性差，因此，在作用原理上这种破碎机是较合理的。锤式破碎机的优点是生产能力高，破碎比大，电耗低，机械结构简单，紧凑轻便，投资费用少，管理方便。缺点是：粉碎坚硬物料时锤子和篦条磨损较大，金属消耗较大，检修时间较长，需均匀喂料，粉碎粘湿物料时生产能力降低明显，甚至因堵塞而停机。为避免堵塞，被粉碎物料的含水量应不超过10%—15％。2.3坯釉料制备的主要工序及设备一、原料破粉碎6.雷蒙磨机风风力分级机1梅花架；2辊子；3磨环；4铲刀；5给料部；6返回风箱；7排料部2.3坯釉料制备的主要工序及设备一、原料破粉碎6.雷蒙磨机物料由机体侧部通过给料机和溜槽给入机内，在辊子和磨环之间受到粉碎作用。气流从磨环下部以切线方向吹入，经过辊子同圆盘之间的粉碎区，夹带微粉排入雷磨机上部的风力分级机中。梅花架上悬有3～5个辊子，绕集体中心轴线公转。公转产生离心力，辊子向外张开，压紧磨环并在其上面滚动。给入磨机内的物料由铲刀铲起并送入辊子与磨环之间进行磨碎。铲刀与梅花架连接在一起，每个辊子前面有一把倾斜安装的铲刀，可使物料连续送至辊子与磨环之间。破碎的物料又经排放风机和分离器进行粒度分级处理,大颗粒重新回到磨机破碎,合格产品则被排出。出料粒度可达到325目～400目。1梅花架；2辊子；3磨环；4铲刀；5给料部；6返回风箱；7排料部雷蒙磨示意图粉磨工艺及设备2.3坯釉料制备的主要工序及设备一、原料破粉碎7.球磨机1-电动机；2-离合器操纵杆；3-减速器；4-摩擦离合器；5-大齿圈；6-筒身；7-加料口；8-端盖；9-旋塞阀；10-卸料管；11-主轴头；12-轴承座；13-机座；14-衬板；15-研磨间歇式球磨机连续式球磨机湖南五菱机械股份有限公司各种研磨体一、原料破粉碎7.球磨细碎●球磨工序的重要性●球磨机粉碎物料的工作原理：撞击+研磨2.3坯釉料制备的主要工序及设备一、原料破粉碎●影响球磨效率的因素（1）磨机转速na.泻落式运动b.抛落式运动c.离心式运动太慢时太快时7.球磨细碎一、原料破粉碎●影响球磨效率的因素（1）磨机转速n理论最佳转速：nt=42.4D1/2(r/min)D——磨机的有效内经。实际生产中，球磨效率还受到许多其他因素的影响，例如水的存在和粘土的粘结作用都会在一定程度上减弱球石的冲击作用。因此，实际工作转速往往比理论转速低：当磨机有效内经D：D≤1.25m时：nt=40D1/2(r/min)D≥1.75m时：nt=32D1/2(r/min)D=1.25～1.75m：nt=35D1/2(r/min)●影响球磨效率的因素（1）磨机转速n实际生产中，球磨机的工作转速各厂都是根据自己的具体情况（配方及所用原料的性质）通过一段时间的实验之后确定的。转速比：q=工作转速理论转速通常，q值取0.75~0.85。黏土配比量大时，q值趋大，反之亦然。（2）料：球：水比值a、料多球少b、料少球多c、水多料少d、水少料多球石的填充系数Φ（球石填充的截面积与磨机总有效截面积之比）一般控制为0.4~0.5。加水量也要根据配方及物料性质而定。塑性原料配比量大时，加水量要适当多些，反之亦然。●影响球磨效率的因素（2）料：球：水比值具体的料：球：水比值也要根据根据配方、原料性质等情况，经过实验来确定。一般地：球磨坯料：料:球:水=1:（1.5~2.3）:（0.8~1.2）球磨釉料：料:球:水=1:（1.5~2.3）:（0.45~0.65）目前，生产中趋向增多球石、减少水量，以提高球磨效率。（3）球石形状及大小级配a.对形状的要求：应使球石之间既有较大的接触面积，又有较强的冲击效果。——椭球形、扁圆形或短柱状球石，表面无凹坑和裂纹。b.大小级配的概念及要求所用球石的的大小应考虑磨机的内径D和入磨物料的粒度d0，其最大（临界）直径d应控制为：D/24＞d＞90d0目前对球石的大小级配亦无统一标准，也要根据具体情况通过实验确定。●影响球磨效率的因素（3）球石形状及大小级配c.大小级配的维持——球石的拣选及补充（4）球石的材质——主要考虑球石的比重、硬度对冲击效果及其自身磨损速度的影响。a.球石的种类：——人造材料和天然材料b.对球石的要求：i)不含影响原料质量的有害成分，如着色氧化物；ii)密度（比重）大，硬度高，且具有较大强度；iii)价格较低，且能保障供应。（5）机内总装填量MM要适当，一般控制为占磨机总容积的80%左右。（6）加料方式——先将硬质料入磨，待磨至一定细度后再加其余粘土入磨，有助于提高球磨效率。●影响球磨效率的因素（7）磨机内衬材质a.衬板的作用b.衬板材质种类保护磨机筒体防止铁质混入无机材料——天然花岗岩或燧石有机材料——耐磨橡胶c.橡胶衬的优缺点i)可相对增大磨机的有效容积约25%，提高磨机产量。ii)噪音小，耐磨性好，使用寿命长。一般可达7~8年，而石材衬仅为1.5~2年。iii)更换方便、安全、劳动强度小。更换石材衬约需12天，更换橡胶衬仅需约1天。iv)耐热性差，工作温度不能超过70~80℃，故需淋水冷却。●影响球磨效率的因素（7）磨机内衬材质●影响球磨效率的因素（8）出磨操作a.粉碎细度合格的坯料或釉料必须出净，否则影响总装填量，降低球磨效率。b.压力出浆（2~6MPa）,缩短出浆时间，保证出浆净度。（10）助磨剂（电解质）的作用a.降低物料颗粒的表面能，减少颗粒团聚。b.助磨剂分子（包括水分子）进入物料颗粒的微细裂缝中，积蓄破坏应力，产生“劈裂”作用。（9）物料性状：硬度及入磨粒度大小等。2.3坯釉料制备的主要工序及设备一、原料破粉碎●影响球磨效率的因素（10）助磨剂（电解质）的作用助磨剂分子（水分子）的“劈裂”作用：1.聚结的分子力；2.分离的分子力；3.受到劈裂力作用的区域；4.裂纹扩展方向2.3坯釉料制备的主要工序及设备一、原料破粉碎8.振动细碎粉碎原理：振动粉碎是利用研磨体在磨机内作高频振动而将物料粉碎的。进料粒度一般在2mm以下，出料粒度小于60μm(干磨最细粒度可达5μm，湿磨可达1μm，甚至可达0.1μm)。●振动粉碎效率的影响因素：a、频率和振幅b、研磨体的比重、大小、数量c、添加剂振动频率与粉料比表面积的关系2.3坯釉料制备的主要工序及设备一、原料破粉碎8.振动细碎行星式振动粉碎原理：行星式振动磨的磨筒既作行星运动，同时又发生振动。磨筒内部的粉磨介质（研磨球）处在离心力场之中，既在一定高度上抛落或泻落，又不断发生振动，其加速度可以达到重力加速度的数十倍乃至数百倍，在这一过程中，对物料施加强烈的碰击力和磨剥力，从而使物料粉碎。行星式振动磨示意图弹簧振动磨振动磨工作原理气流磨－卧式气流磨－立式2.3坯釉料制备的主要工序及设备二、筛分●筛分的作用1.确保流入下一道工序的物料颗粒粒度符合工艺要求。2.及时分离出细度合格的物料颗粒，以减少物料过粉碎现象和降低单位粉碎物料的能耗。3.确定颗粒的粒度大小及其比例，并避免不合格的粗颗粒混入坯釉料。●筛分的方式：干法筛分、湿法筛分通常，湿法筛分的效率较高。●筛分设备：摇动筛、回转筛、振动筛通常，振动筛的筛分效率最高。摇动筛振动筛选粉机和水力旋流器2.3坯釉料制备的主要工序及设备三、除铁（一）坯釉料中的铁质物质种类及来源种类：金属铁、氧化铁、及其他含铁矿物来源：①原料原矿中的含铁矿物（黑云母、角闪石、磁铁矿、褐铁矿、赤铁矿等）；②开采加工过程中的机器磨耗和混入。（二）除铁方法——磁选法●作用在单位质量物料颗粒上的磁力：F=kHdHdhk——单位质量物料的磁化系数（磁化率），cm3/gH——磁场强度，A/mh——磁场等强度面的距离，mdH/dh——磁场梯度，A/m2影响磁选效果的因素2.3坯釉料制备的主要工序及设备三、除铁●采取磁选法除铁的基本条件：i)存在磁场。ii)外在磁场必须是不均匀磁场。均匀磁场的dH/dh=0.iii)被甄选的物质具有较强的磁性。●磁化率越大，则磁性越强。含铁矿物按磁化率分为以下四类：1）强磁性矿物：单位磁化率＞3000×10-6，如金属铁、磁铁矿、磁黄铁矿（FeS）等。2）中等磁性矿物：单位磁化率300×10-6~3000×10-6，如黑钛铁矿（FeTiO3）、菱铁矿（Fe2CO3）、赤铁矿（Fe2O3）等。3）弱磁性矿物：单位磁化率25×10-6~300×10-6，如褐铁矿（2Fe2O3·3H2O）等。4）非磁性矿物：单位磁化率＜25×10-6，如黄铁矿（FeS2）。通常情况下，磁选机也只能除去中等以上磁性的物质。2.3坯釉料制备的主要工序及设备三、除铁●磁选法除铁有干法和湿法两种。顺流过滤式湿式除铁器1.线圈2.外壳3.进浆管4.控制阀5.格子板6.出浆管7.电磁阀2.3坯釉料制备的主要工序及设备三、除铁反流过滤式湿法除铁器2.3坯釉料制备的主要