第二章 粉料制備

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的作用力。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，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

■來源：傳統陶瓷生產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?！鲇绊懀哼@些雜質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量。因此需原料精選、分離、提純、除去各種雜質（含鐵雜質。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，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往往降低的使用價值。為擴大這類原料的應用范圍，需要尋求有效的方法除去鐵鈦雜質。利用磁場力極強的高梯度強磁選設備即可達到吸除弱磁性鐵鈦氧化物的目的。原料的精選質量大大提高?！龈咛荻葟姶胚x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Fe雜質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。

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

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系水的硬度與泥漿黏度的關系第12頁，課件共43頁，創(chuàng)作于2023年2月改變結晶的形態(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：具有片狀結構，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，應進行預燒（在1300~1450℃生成偏硅酸鎂），破壞片狀結構。

●石英：質地堅硬，粉碎困難，573℃晶型轉變產生體積效應。先預燒，再急冷，使內部產生應力變脆，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；

●粉碎使固體物料顆粒化，將具有某些流體性質，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速度，促進陶瓷和耐火材料的燒結，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，克服物質的內聚力，使之由大塊狀物料轉變?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對產品粒度的影響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。機內加入的料、球、水總量應使磨機內容積留有的空隙★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，然后再加軟質粘土粉磨。這樣可提高球磨效率和防止軟質料過渡粉碎。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，改變了顆粒的結構性能，從而降低了顆粒的強度或硬度，使界面處的晶格內聚力降低，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，并防止再結合。B、顯著提高磨內物料的流動性，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在三個方面：一個是物料晶體結構的變化；二是物料物理化學性質的變化；三是誘發(fā)機械力化學反應。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、結構簡單堅固；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；4、研磨體、內襯耗量大；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，產品粒度可細至數微米。

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:筒體內填充一定的磨礦介質，螺旋攪拌器作緩慢旋轉，磨礦介質和物料在筒體內作整體的多維循環(huán)運動和自轉運動，物料在磨礦介質重量壓力與旋回轉共同產生的摩擦、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機構成閉路流程，產品粒度可小于3um。濕法工藝多采用開路流程，產量較高，產品粒度一般小于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