第二章 粉料制備

第二章粉料制備第1頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三前言粉體的定義

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(dāng)?shù)淖饔昧?。粉體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(shí)，集合體就發(fā)生流動(dòng)、變形的力。粉體粒子間的適當(dāng)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，共43頁，2023年，2月20日，星期三◆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(yùn)輸過程中都不可避免地混入（或共生）各種雜質(zhì)。■影響：這些雜質(zhì)的存在降低了原料的品位，會(huì)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，共43頁，2023年，2月20日，星期三■

分級(jí)法：

水簸、水力旋流、風(fēng)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(jìn)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，共43頁，2023年，2月20日，星期三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，共43頁，2023年，2月20日，星期三第一節(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，共43頁，2023年，2月20日，星期三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，共43頁，2023年，2月20日，星期三粘土原料中鐵鈦氧化物雜質(zhì)往往降低的使用價(jià)值。為擴(kuò)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(qiáng)的高梯度強(qiáng)磁選設(shè)備即可達(dá)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(qiáng)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，共43頁，2023年，2月20日，星期三★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(xì)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(xué)方法第9頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三●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(xué)方法第10頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三一般要求：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(qiáng)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，共43頁，2023年，2月20日，星期三第一節(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，共43頁，2023年，2月20日，星期三改變結(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(yù)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(yù)燒

Zr-Ti-Pb

壓電陶瓷---------形成固溶體，不需預(yù)燒。

●

ZrO2：高溫耐火材料---------預(yù)燒穩(wěn)定晶型。加入CaO、MgO、Y2O3等降低預(yù)燒溫度（由2300降到1500℃）增韌陶瓷--------不用預(yù)燒。1.2、原料的預(yù)燒第一節(jié)天然粉料的制備◆預(yù)燒的目的第13頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三改變物性

●滑石：具有片狀結(jié)構(gòu)，成型時(shí)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(jìn)行預(yù)燒（在1300~1450℃生成偏硅酸鎂），破壞片狀結(jié)構(gòu)。

●石英：質(zhì)地堅(jiān)硬，粉碎困難，573℃晶型轉(zhuǎn)變產(chǎn)生體積效應(yīng)。先預(yù)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(yù)燒，減少坯體收縮

700~900℃。

●

ZnO：減少縮釉1250℃。1.2、原料的預(yù)燒第一節(jié)天然粉料的制備◆預(yù)燒的目的第14頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三黏土加熱后的變化1.2、原料的預(yù)燒第一節(jié)天然粉料的制備第15頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三第一節(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(jī)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，共43頁，2023年，2月20日，星期三第一節(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?；?，將具有某些流體性質(zhì)，而具有良好的流動(dòng)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(jìn)制品的均質(zhì)化；第17頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三第一節(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(jí)的顆粒料，采用多級(jí)顆粒級(jí)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(jìn)物理化學(xué)反應(yīng)速度，促進(jìn)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，共43頁，2023年，2月20日，星期三第一節(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(jī)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，共43頁，2023年，2月20日，星期三第一節(jié)天然粉料的制備1.3原料的粉碎★顎式破碎機(jī)鄂式破碎機(jī)鄂式破碎機(jī)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(jī)進(jìn)行細(xì)碎的。第20頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三第一節(jié)天然粉料的制備1.3原料的粉碎★輥式破碎機(jī)對輥破碎機(jī)適用于中等硬度物料的中碎和細(xì)碎作業(yè)，也可作于破碎潮濕的粘性物料

第21頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三第一節(jié)天然粉料的制備1.3原料的粉碎★錘式破碎機(jī)單轉(zhuǎn)子錘式破碎機(jī)此破碎機(jī)主要以沖擊兼剝磨左右粉碎物料，這種破碎機(jī)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，共43頁，2023年，2月20日，星期三第一節(jié)天然粉料的制備1.3原料的粉碎★反擊式破碎機(jī)通常用來粗碎、中碎或細(xì)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，共43頁，2023年，2月20日，星期三原理:球磨機(jī)粉碎物料時(shí)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(jī)筒壁的摩擦作用而進(jìn)行粉碎的。影響因素主要有：●球磨機(jī)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(jī)瀉落式運(yùn)動(dòng)狀態(tài)拋落式運(yùn)動(dòng)狀態(tài)離心式運(yùn)動(dòng)狀態(tài)離心式運(yùn)動(dòng)狀態(tài)n0=第24頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三●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(shí)踐表明，當(dāng)大球（40~70)、中球（30~40）和小球（<30）的比例為50：25：25時(shí)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(jī)第25頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三第一節(jié)天然粉料的制備1.3原料的粉碎氧化鋯柱第26頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三第一節(jié)天然粉料的制備1.3原料的粉碎第27頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三第一節(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(jī)第28頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三第一節(jié)天然粉料的制備1.3原料的粉碎★球磨機(jī)第29頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三第一節(jié)天然粉料的制備1.3原料的粉碎●裝載量

磨機(jī)中最適宜的裝載量為全部容積的80%左右。機(jī)內(nèi)加入的料、球、水總量應(yīng)使磨機(jī)內(nèi)容積留有的空隙★球磨機(jī)第30頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三球磨粉碎時(shí)，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(qiáng)，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(diǎn)水。粉碎可塑坯料時(shí)，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(shí)，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(jī)第31頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三●加料方式

當(dāng)原料易磨程度不一時(shí)，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(shí)，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(jī)第32頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三研磨時(shí)，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(jìn)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(shí)助磨劑的作用：助磨劑，可消除細(xì)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，共43頁，2023年，2月20日，星期三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(qiáng)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(kuò)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(dòng)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(jià)鍵，可以防止顆粒凝聚成團(tuán)而難以粉碎，從而加速物料的粉碎。機(jī)械力化學(xué)主要表現(xiàn)在三個(gè)方面：一個(gè)是物料晶體結(jié)構(gòu)的變化；二是物料物理化學(xué)性質(zhì)的變化；三是誘發(fā)機(jī)械力化學(xué)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(shí)助磨劑的作用：第34頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三第一節(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，共43頁，2023年，2月20日，星期三優(yōu)點(diǎn)：1、適應(yīng)性強(qiáng)；2、粉碎比大，可達(dá)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(jiān)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(jī)第36頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三第一節(jié)天然粉料的制備1.3原料的超細(xì)磨機(jī)第37頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三第一節(jié)天然粉料的制備1.3原料的超細(xì)磨機(jī)★振動(dòng)磨特點(diǎn)：適應(yīng)性強(qiáng)，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(xì)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(xì)至數(shù)微米。

第38頁，共43頁，2023年，2月20日，星期三第一節(jié)天然粉料的制備1.3原料的超細(xì)磨機(jī)★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(yùn)動(dòng)和自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，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?？捎糜诟煞ê蜐穹üに?，在干法工藝中常與空氣分級(jí)機(jī)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，共43頁，2023年，2月20日，星期三第一節(jié)天然粉料的制備1.3原料的超細(xì)磨機(jī)