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陶瓷原料范文1
关键词：陶瓷原料； 资源；选择；综合利用；原料标准化
1 前言
陶瓷原料是陶瓷的根本，是陶瓷工业的粮食，是组织陶瓷生产的基础。非金属陶瓷原料是不可再生资源，而目前我国陶瓷原料资源的开采，缺乏科学合理的规划和综合利用措施，致使资源利用率很低。这就要求对资源进行综合开发利用，以节约资源。随着陶瓷工业的迅速发展，工业固体废弃物的种类和数量也越来越多，不但对环境造成了污染，而且还是一种资源的严重浪费，同时，废弃物的处理问题也给企业带来了无形的压力。陶瓷矿产资源消耗巨大且浪费严重，造成许多优质陶瓷原料资源濒临枯竭，而且较高的价格也限制了其应用。因此，从陶瓷原料选择与资源综合利用角度来看，工业固体废弃物的再利用是一个很不错的选择。大力开发利用低质原料和工业废料，不仅有利于优质陶瓷原料的保护，还可以降低生产成本，提高企业的经济效益，有利于陶瓷行业的可持续发展。
2 采用先进工艺技术提高资源利用率
2.1 各类天然岩石的利用
为了更好地节约优质原料，降低成本，提高资源效益，各类天然岩石的应用就尤显重要。硅灰石是一种低硅酸钙类矿物，主要产于酸入岩与不纯的石灰岩的接触变质带中，在烧成中它是助熔剂，出现钙长石的反应温度比粘土质坯体生成莫来石的温度低，出现液相的温度也低。因此，硅灰石是一种适用于低温快烧的陶瓷原料。透辉石是链状结构的硅酸盐类矿物，单斜晶系，晶体常呈粒状或针状。透辉石有与硅灰石相类似的性质，且熔点较硅灰石低，膨胀系数也较硅灰石小，变化缓慢。透闪石是一种双链状结构的硅酸盐矿物，属闪石族中的单斜角闪石亚族，透闪石的工艺性能与硅灰石相似。硅灰石、透辉石、透闪石和叶腊石等是快烧的好原料，其他，如霞石正长岩、铿长石、珍珠岩、斜长岩和钙镁橄榄石等均可代替长石作为陶瓷的熔剂原料用于各类陶瓷制品中[1，2]。但是由于硅灰石、透辉石等低温快烧原料都具有烧成范围较窄的缺点，若没有先进可靠的工艺技术和相应的设备，低温快烧原料很难推广。科研院校应与企业合作，在天然岩石的利用方面做些新工艺、新技术的应用研究，提高资源利用率。
2.2 低品质原料的除铁增白方法
我国陶瓷原料资源丰富，但大多是含铁较高的低品质原料，如：我国现有高岭土储量为4.8亿t，而煤系高岭土有100亿t，但煤系高岭土中大多含铁较高。陶瓷原料由于含铁高使其品质大大下降，产品的白度受到很大的影响，产品上不了档次，难以满足市场的需求，这就迫切要求对含铁高的低品质原料进行加工处理。目前除铁增白的方法有物理法、化学法和生物法。物理法分水洗法、磁选法和浮选法，其中，水洗法成本不高，但是对白度提高不大，而磁选法和浮选法对白度的提高效果较好。目前磁选法应用较广，各种高梯度磁选机的研究和应用也得到了重视，因为高梯度磁选法产量大，利于机械化生产。化学法分为还原法、氧化法和还原氧化法，但化学法成本一般都很高，因此很少被使用。生物法微生物浸出技术成本较低，环境污染小，是一种有发展前景的新的增白方法。
3 综合利用工业固体废弃物、尾矿
3.1 工业固体废弃物的利用
不少工业固体废弃物可以作为建筑卫生陶瓷的原料，以扩大陶瓷原料资源的来源。废弃物用于陶瓷方面的研究比较多，主要集中在建筑陶瓷、多孔陶瓷、高性能陶瓷中，其中，后两者的应用还有待深入研究。用于建筑陶瓷生产的废弃物主要是粉煤灰和工业废渣；用于泡沫、多孔陶瓷和高性能陶瓷生产的废弃物主要是粉煤灰和煤矸石。玻璃工业废弃物在陶瓷工业中的应用主要是将玻璃纤维废料转变成玻璃粉末，并将该粉末与添加剂混合物颗粒化处理；然后将颗粒状粒子成形为陶瓷生坯；最后加热烧结成为陶瓷产品，其烧结温度为700～1000 ℃，大大降低了能源和天然资源的消耗。另外，还可以将赤泥与花岗石碎屑和碎玻璃混合，通过熔化和结晶生产玻璃陶瓷材料。陶瓷工业固体废料的再利用主要是对陶瓷厂自身产生的工业废料加以回收利用，现在废白瓷粉在陶瓷坯体中的循环利用技术已经非常成熟，并在陶瓷釉中也得到了广泛的应用。陶瓷釉中引入废瓷粉，不仅可以充分利用废陶瓷，利于环境保护，而且还可以降低釉料的烧成温度、改善坯釉结合性能、提高釉面质量。
3.2 尾矿的利用
高岭土、瓷石是陶瓷的主要原料，在矿山开采加工中大量尾砂的泛滥和废弃， 给社会、环境带来巨大危害，同时也是对矿产资源的极大浪费。通过攻关研究，在景德镇实现了尾砂无尾矿选矿新工艺，对其选矿产品进行开发应用，以及直接以尾砂为主要原料研制出多种尾砂制品，具有很好的社会、环保和经济效益， 从而使陶瓷原料尾砂综合利用取得新进展，新突破[3]。只要尾矿没有放射性，不危害人体健康且容易生成玻璃体，都可以考虑用作生产玻璃陶瓷的原料，利用尾矿及其它工业辅料生产的玻璃陶瓷主要用作建筑装饰材料，它因具有机械强度高、耐腐蚀性好等优点而被誉为21世纪的建筑材料。
4 建设大型原料生产基地
提高资源利用率一个重要的任务就是提供性能稳定的陶瓷原料，因为提高和稳定陶瓷产品质量的根本是要稳定陶瓷原料，这就希望陶瓷原料深加工企业所产原料的化学组成、矿物组成、粒度组成等方面要在不影响生产的范围内波动，才能保证生产处于一种稳定的状态[4]。
4.1 建设大型原料生产基地所存在的问题
我国是一个陶瓷大国，陶瓷生产的历史源远流长，当然这与其得天独厚的陶瓷资源是分不开的。但由于目前天然的优质原料越来越少，甚至出现枯竭， 数量众多的是质量一般的原料，可谓是“好的不多，多的不好”。而且从全行业来看原料加工水平和监控水平都很低，难以满足现代化陶瓷工业生产的要求，这就要求尽快建立规模化的原料生产基地，使我国原料深加工形成标准化、系列化和专业化生产。原料的标准化有利于陶瓷行业的发展，但目前仍存在很多问题和困难。
（1） 原料的产地不同，其形成年代、地质年代、成因及周围环境等也各不相同，因而组成和性能也会有很大差别。因此，把所有的不同产地的原料性能稳定在某一范围内，是需要大量的技术和资金支持。
（2） 矿山的开采不专业化，而且很多是私人开采，其技术含量低下，对资源的开采也很盲目，开采后也只是简单的破碎就送到陶瓷厂。
（3） 精选加工的技术要求较高，生产成本较高，在我国的陶瓷生产企业中应当形成一种进高品质原料出高价位产品的氛围。而目前的情况是大部分的中低档产品自身的附加值较低，承受不起标准化原料的价位。原料标准化生产所面对的市场范围仍然很窄。
（4） 我国的陶瓷企业是大而全、小而全，原料无固定的开采地点，造成了对矿山的滥采乱掘，这样，一方面使得原料开采利用率很低，浪费了宝贵的资源，另一方面形成了不论产品档次如何，大家都尽可能使用优质原料的局面，从而加速了资源的过快枯竭，而且传统的生产模式使大多数陶瓷厂都有完备的原料加工体系， 几乎是每家一个原料加工车间，一套设备。因此，有一部分生产企业对原料的标准化不够重视。加之原料生产部门因其自身财力、人力所限，使原料很难达到标准化要求，并且原料标准化需要占据一部分原料加工投资，使大量的资金分散使用，不能从根本上解决问题。
4.2 建设大型原料生产基地的相关措施
首先，实现原料的标准化要有据可依。因此，有关部门应根据原料的产地、性能特点及应用情况，确定各种原料的质量标准，即其化学组成、矿物组成、粒度分布等一系列理化性能指标的相关数据范围。根据产品品种、制品性能、产品质量档次、生产工艺装备水平等制定一系列陶瓷原料质量标准，使原料的标准化有一个共同的质量标准。如：长石可分为釉用长石、日用瓷用长石、卫生瓷用长石、墙地砖用长石等。原料标准化的过程就是利用各种选矿方法对陶瓷原料进行一系列的洗选加工，使其性能指标达到标准要求。其加工工艺大多为传统方法，而且处理成本不高，因此，在标准化进程中现有技术装备能达到要求，不需要再投资。比如：物理方法有分级法（水簸、水力旋流、风选、筛选） 、磁选法、超声波法等，用这些方法可除去与原料颗粒以分离状态存在的杂质。长石、石英、粘土等系列原料均可采用此方法。正如前述，陶瓷原料的标准化和系列化所追求的就是“稳定、均匀”、“物尽其用”，对此就应从矿山做起，实现矿山开采科学化、合理化，这才是长久之计。对此应对矿山进行生产勘探，系统地采样进行分析测试，以查明矿石有益、有害组分的分布规律及附存状态，以此固定矿石类型，确定开采块段，从而计划开采，合理利用矿山资源，保证原料的质量[5]。
再就是实现单一产品的标准化系列化，满足不同用户要求。为了实现此目标，我们可以从原料的均化入手。为了保证原料的稳定均一，还可采用二次均化。即首先在原料基地对各种原料按不同品位，分别进行预均化，然后将经过一系列工序加工成粉的各种原料，按不同品位分别入均化库，然后再进行二次均化，从而实现单一产品的标准化和系列化。其生产工艺流程可以为：选料、水洗（粘土类）、预均化、粉磨、除铁和均化。
（1） 预均化
预均化技术就是在原料的存、取过程中， 运用科学的堆取料技术，实现原料的初步均化， 使原料堆场或料库同时具备储存与均化的双重功能。原料预均化的基本原理可以简单形象地描述为“平铺直取” 。就是在堆放原料时，由堆料机连续地把进来的物料，按一定的方式堆成尽可能多的相互平行、上下重叠、厚薄一致的料层。而在取料时，则通过选择与堆放方式相适应的取料机和取料方式，在垂直于料层的方向上，同时切取料层。这样，在取料的同时就完成了物料的混合均化， 起到了预均化的作用。
对每种原料按矿石的不同品位分别进行预均化。在堆料时将原料沿料堆轴线分层，逐渐进行堆料，而向料堆横端进行切取，平行料堆是在堆料时沿横向层层堆料。即实现横向堆料，纵向切取，从而达到初步预均化的目的，保证原料质量的相对稳定[6，7]。
（2）粉磨分级
对于硬质原料，宜采用干法粉磨系统，而且为了适应大工业生产所要求的质量，应采用新型高效磨机。将磨机与分级机形成一闭路系统，粉磨的物料经分级机，按颗粒粗细而分级，这样可生产出不同粒径的系列产品，以满足不同用户的要求。而对于粘土，则先用水洗再超细粉碎分级，水洗可除去杂质，用分级机分级则可形成系列产品，如果粘土颗粒较粗，则可经过超细粉碎再分级。
（3）除铁
原料含铁的多少直接影响产品的白度和档次，所以除铁就显得尤其重要。由于除铁成本一般都较高，这就要求根据产品的要求选择不同的除铁方法。如果要求很高，可选择二次除铁和不同的除铁方法并用。
（4）均化
将粉磨后的物料送到均化库中进行均化。均化库可采用两种布置形式，一种是搅拌库和均化库分开的形式，也就是使出磨物料先进入搅拌库，利用库底充气装置分区轮换充气，进行搅拌，搅拌后的原料再入储存库。另一种为了简化工艺流程而可布置成双层库，上层为搅拌库，下层为储存库。搅拌库的原料，依靠重力卸入下面的储存库中。通过上述的二次均化即实现原料生产的简单均化，这不能称为标准化生产。不管是干法还是湿法，离开了在线检测和在线调配，标准化生产就无从谈起。
实现了单一产品的标准化系列化后，厂家就可以根据自己的需要进行配方了， 也就可以实现陶瓷坯料和釉料的标准化。有了成份稳定的单一产品，就不需要担心配方后烧成产品的质量稳定性问题，这样就提高了产品质量的稳定性，也节省了厂家研发费用。
5 结语
对陶瓷原料的综合利用在我国现在还只是试验研究阶段，不过相信不久就会得到充分的应用，这是发展的需要。其实对陶瓷原料的综合利用不是单个厂家所能完成的，这就需要合理的分工，建设大型的原料供应基地，实现原料的标准化和系列化；实现对矿山的综合开采；用天然岩石等原料来代替其他优质原料；实现对劣质原料的应用，做到劣质劣用，优质优用，综合利用工业固体废弃物、尾矿，节约使用资源并且保护环境。生产环节的明确分工和把原料加工部分分散的废料集中使用，使原料加工的技术装备水平迅速提高，这样不仅有利于提高原料的质量，也有利于相关行业的发展。质量稳定的优质、优价原料是我国陶瓷行业由大变强的前提条件，原料的标准化将使陶瓷行业走规模化发展的道路。在现有技术装备水平基础上，提高产品档次，以利于全行业的发展。原料的标准化将带动整个原料加工制造业的发展。天然优质原料越来越少，原料精加工将是必由之路， 因此，研究、开发出新型的原料生产工艺路线，并不断降低生产成本，提高产品质量，把陶瓷行业带入良性发展的轨道将是我们的最终目标。
参考文献
[1] 于之东.陶瓷工业原料新资源的开发利用[J].河北陶瓷，1999，2
[2] 陈帆. 我国陶瓷原料工业发展的途径[J]. 陶瓷导刊
[3] 徐希扯.景德镇陶瓷原料标准化势在必行[J]. 陶瓷导刊
[4] 孔海发.墙地砖原料标准化及坯料专业化生产探讨[J].华夏陶
瓷网
[5] 朱申红.矿产资源的综合利用与无废生产工艺的发展[J]. 金属
矿山，1998，3
陶瓷原料范文2
论文摘 要：本文介绍了陶瓷原料中SiO2含量的多种检测方法，并且对其中常用的几种方法作了较详细的介绍，比较了各种方法的优缺点，指出了检测过程中应注意的事项。
1引 言
在传统陶瓷中，SiO2是陶瓷坯体的主要化学成分，是硅酸盐形成的骨架，它的存在可以提高陶瓷材料的热稳定性、化学稳定性、硬度、机械强度等，从而直接影响陶瓷产品的生产工艺和使用性能，同时SiO2也是各种釉料配方的重要参数。因此，准确测定陶瓷原料中SiO2的含量，对陶瓷和釉料生产非常重要，它关系到原材料的用量、产品的质量和性能等。
不同的陶瓷原料，其SiO2的含量不同，测量方法也有多种。本文对陶瓷原料中SiO2的常见检测方法逐一作了介绍。
2氢氟酸挥发法
2.1 硫酸-氢氟酸法
当试样中的SiO2含量在98%以上时，可采用此法。具体方法如下：将测定灼烧减量后的试料加数滴水湿润，然后加硫酸（1+1）0.5ml，氢氟酸（密度1.14g/cm3）10ml，盖上坩埚盖，并稍留有空隙，在不沸腾的情况下加热约15min，打开坩埚盖并用少量水洗二遍（洗液并入坩埚内），在普通电热器上小心蒸发至近干，取下坩埚，稍冷后用水冲洗坩埚壁，再加氢氟酸（密度1.14g/cm3）3ml并蒸发至干，驱尽三氧化硫后放入高温炉内，逐渐升高至950～1000℃，灼烧1h后，取出置于干燥器中冷至室温后称量，如此反复操作直至恒重。二氧化硅含量的计算公式如下：
SiO2（%）=（m1-m2）/m ×100
式中：
m1 —— 灼烧后坩埚与试料的质量，g
m2 —— 氢氟酸处理后坩埚的质量，g
m —— 试料的质量，g
2.2硝酸-氢氟酸法
当试样中的SiO2含量大于95%而小于或等于98%时，可采用此方法。具体如下：
（1） 将试料置于铂坩埚中，加盖并稍留缝隙，放入 1000～1100℃高温炉中，灼烧1h。取出，稍冷，放入干燥器中冷至室温，称量。重复灼烧，称量，直至恒重。
（2） 将坩埚置于通风橱内，沿坩埚壁缓慢加入3ml硝酸、7ml氢氟酸，加盖并稍留缝隙，置于低温电炉上，在不沸腾的情况下，加热约30min（此时试液应清澈）。用少量水洗净坩埚盖，去盖，继续加热蒸干。取下冷却，再加5ml硝酸、10ml氢氟酸并重新蒸发至干。
（3） 沿坩埚壁缓缓加入5ml硝酸蒸发至干，同样再用硝酸处理两次，然后升温至冒尽黄烟。
（4）将坩埚置于高温炉内，初以低温，然后升温至1000～1100℃灼烧30min，取出，稍冷，放入干燥器中冷至室温，称量。重复灼烧，称量，直至恒重。二氧化硅含量的计算公式如下：
SiO2（%）=[（m1-m2）+（m3-m4）]/m×100
式中：
m1——试料与坩埚灼烧后的质量，g
m2——氢氟酸处理并灼烧后残渣与铂坩埚的质量，g
m3——试剂空白与铂坩埚的质量，g
m4——测定试剂空白所用铂坩埚的质量，g
m ——试料的质量，g
3重量-钼蓝光度法
重量-钼蓝光度法所测定的范围是SiO2含量小于95%。具体如下：
（1） 对可溶于酸的试样，可直接用酸分解；对不能被酸分解的试样，多采用Na2CO3作熔剂，用铂坩埚于高温炉中熔融或烧结之后酸化成溶液，再在水浴锅上用蒸发皿蒸发至干，然后加盐酸润湿，放置一段时间后，加入动物胶，使硅酸凝聚，搅匀，放置5min，用短颈漏斗、中速滤纸过滤、滤液用250ml容量瓶承接。将沉淀全部转移到滤纸上，并用热盐酸洗涤沉淀2次，再用热水洗至无氯离子。
（2） 将沉淀连同滤纸放到铂坩埚中，再放到700℃以下高温炉中，敞开炉门低温灰化，待沉淀完全变白后，开始升温，升至1000℃～1050℃后保温1h取出，稍冷即放入干燥器中，冷至室温，称量。重复灼烧，称量，直至恒重。
（3） 加数滴水润湿沉淀，加4滴硫酸、10ml氢氟酸，低温蒸发至冒尽白烟。将坩埚置于1000～1050℃高温炉中灼烧15min，取出稍冷，即放入干燥器中，冷至室温，称量。重复灼烧，称量，直至恒重。
（4） 加约1g熔剂到烧后的坩埚中，并置于1000～1050℃高温炉中熔融5min，取出冷却。加5ml盐酸浸取，合并到原滤液中，用水稀释到刻度，摇匀。此溶液为试液A，用于测定残余二氧化硅、氧化铝、氧化铁和二氧化钛。
（5） 用移液管移取10ml试液A于100ml容量瓶中。加入10ml水、5ml钼酸铵溶液，摇匀，于约30℃的室温或温水浴中放置20min。
（6） 加入50ml乙二酸-硫酸混合溶液，摇匀，放置0.5～2 min，加入5ml硫酸亚铁铵溶液，用水稀释至刻度，摇匀。
（7） 用10mm吸收皿，于分光光度计690nm处，以空白试验溶液为参比测量其吸光度。二氧化硅的值由绘制的工作曲线上查得。二氧化硅含量的计算公式如下：
SiO2（%）=[m1-m2+m3(V/V1)-(m4-m5)]/m×100
式中：
m1 —— 氢氟酸处理前沉淀与坩埚的质量，g
m2 —— 氢氟酸处理后沉淀与坩埚的质量，g
m3 —— 由工作曲线查得的二氧化硅量，g
m4 —— 氢氟酸处理前空白与坩埚的质量，g
m5 —— 氢氟酸处理后空白与坩埚的质量，g
V1 —— 分取试液的体积，ml
V —— 试液总体积，ml
m —— 试料的质量，g
4氟硅酸钾容量法
重量-钼蓝光度法的准确度较高，但对于一些特殊样品，如萤石CaF2，由于含有较大量的氟，会使试样中的Si以SiF4形式挥发掉，不能用重量法测定。还有重晶石以及锆含量较高的样品、钛含量较高的样品，在重量法的条件下形成硅酸的同时，会生成其它沉淀，夹杂在硅酸沉淀中。所以这些特殊样品不能用重量法测定，可用氟硅酸钾容量法来测定SiO2的含量。
氟硅酸钾容量法是将试样用碱熔融，不溶性酸性氧化物二氧化硅转变成可溶性的硅酸盐，加酸后生成游离的硅酸，在过量的氟离子和钾离子存在下，硅酸与氟离子作用形成氟硅酸离子，进而与钾离子作用生成氟硅酸钾沉淀。该沉淀在热水中会水解生成氢氟酸，用氢氧化钠标准溶液滴定，由消耗的氢氧化钠标准溶液的体积计算二氧化硅的含量。应用该分析方法时应严格控制分析条件，具体应注意以下几点：
（1） 样品的处理是先用氢氧化钠熔融，然后用水浸取，再加盐酸酸化，然后得到样品溶液。当样品中铝、钛含量较高时，为防止氟铝酸钠和氟钛酸钠沉淀的生成，可用氢氧化钾代替氢氧化钠。氢氟酸挥发法历来被认为是赶硅的一种方法，但实践证明，在一定的条件下，四氟化硅和氢氟酸能共处于同一溶液中，因此，在溶解过程中，只要控制一定的体积，硅即以氟硅酸的形式留在溶液中，从而可测定硅的含量。
（2） 为了保证硅的沉淀完全，加入氟化钾和氯化钾的量应过量。但氟化钾和氯化钾的量若过大，则当样品中的铝、钛含量较高时干扰情况比较严重。一般在铝、钛含量不高时，50ml溶液加氟化钾1.5～2.0g；而铝、钛含量较高时加1～1.5g。氯化钾的加入量还与沉淀时的温度有关。20℃时，50ml溶液加8g氯化钾；高于25℃则需加入10g以上。
（3） 沉淀时为减少沉淀的溶解和沉淀的洗涤困难，温度应低于30℃，体积不大于50ml，沉淀应在放置15min后过滤。
（4） 测定的干扰一般来自铝、钛，对高铝和高钛的试样可加入氯化钙、过氧化氢、草酸铵、草酸和熔样用的氢氧化钾来代替氢氧化钠、用硝酸代替盐酸作介质的方法来消除干扰。
氟硅酸钾容量法具有快速、准确、精密度高的特点，因此广泛应用于陶瓷生产中的控制分析。
5比 色 法
当试样中的SiO2含量在2%以下时，为了得到较准确的检测结果，宜用比色法测定。比色法有硅钼黄和硅钼蓝两种。硅钼黄法基于单硅酸与钼酸铵在适当的条件下生成黄色的硅钼酸络合物（硅钼黄）；而硅钼蓝法把生成的硅钼黄用还原剂还原成蓝色的络合物（硅钼蓝）。在规定的条件下，由于黄色或蓝色的硅钼酸络合物的颜色深度与被测溶液中SiO2的浓度成正比，因此可以通过颜色的深度测得SiO2的含量。硅钼黄法可以测出比硅钼蓝法含量较高的SiO2，而后者的灵敏度却远比前者要高，因此在一般分析中，对少量SiO2的测定都采用硅钼蓝比色法。硅钼蓝比色法有两种，一种是用1，2，4-酸（1-氨基-2-萘酚-4-磺酸）作还原剂，另一种是用硫酸亚铁铵作还原剂，具体操作如下：
1，2，4-酸还原法：该方法是将试样分解后，在一定酸度的盐酸介质中，加钼酸铵使硅酸离子形成硅钼杂多酸，用1，2，4-酸还原剂将其还原成钼蓝，在分光光度计上于波长700nm处测量其吸光度。
硫酸亚铁铵还原法：该方法是将试样用碳酸钠-硼酸混合熔剂熔融，并用稀盐酸浸取。在约0.2mol/L盐酸介质中，单硅酸与钼酸铵形成硅钼杂多酸；加入乙二-硫酸混合酸，消除磷、砷的干扰，然后用硫酸亚铁铵将其还原为硅钼蓝，于分光光度计波长810nm或690nm处，测量其吸光度。该方法可以测出比1，2，4-酸还原法含量较高的SiO2。
比色法测定SiO2对溶液的酸度和溶液温度有严格的要求，否则得不到准确的测量结果。
6 硅酸钙沉淀EDTA滴定法
该法是让硅酸在pH=10时与钙生成硅酸钙沉淀，沉淀用已知过量的EDTA溶解，过量的EDTA用标准钙溶液回滴，用K-B指示剂指示终点，由加入的EDTA量和钙标准溶液的消耗量来计算二氧化硅的含量。应用该法分析时应注意以下问题：
（1） 干扰离子较多，一般共存的铁、铝、钛均会干扰测定，可采用邻二氮菲和三乙醇胺来联合掩蔽。
（2） 由于硅酸钙沉淀的溶解度较大，为保证沉淀完全，沉淀时体积应较小，而且pH控制为10。
（3） 为使沉淀完全应加入SiO32-量60～80倍的氯化钙，沉淀时应遵循“热、浓、快”的原则，以便得到较紧密的硅酸钙沉淀。
（4） 洗涤应选用pH=10的氨水-氯化铵缓冲溶液，为减少洗涤时硅酸钙的损失，应尽可能减少洗涤剂的用量。
硅酸钙沉淀法操作方便，熔样可采用镍坩埚进行，滴定过程可在普通烧杯中进行。虽然在准确度和精密度方面仍有待进一步改进，但此法在厂矿的控制分析中是一种值得推广的分析方法。
7 结 语
陶瓷原料中SiO2的测定方法有多种，检测时应根据待测试样的具体特点来选用合适的方法，这样才能得到准确的测定结果。
参考文献
1 杨东辉. 长石中二氧化硅含量的测定[J].中国陶瓷，2006，5：55～56
2 武汉大学主编. 分析化学（第3版）[M].北京：高等教育出版社，1995
3 李硕等.GB/T 4734-1996.陶瓷材料及制品化学分析方法
陶瓷原料范文3
关键词：陶瓷衬板；料仓；应用
前言
安钢运输部第一、二原料场在用大的料仓或料斗50余个。在原料场生产过程中，各种原料、混合料、回收料和溶剂的运输、储藏等都需要料仓或料斗进行缓冲。在生产过程中为延长料仓（料斗）的使用寿命，根据料仓内物料的物理性能和工艺条件，特别是在料仓内我部先后使用过高分子量聚乙烯衬板、含油尼龙衬板和铸石等耐磨材料，而在面积相对较小的皮带机料斗内更多的使用铸钢或贝氏体衬板。
1.存在的问题
1.1高分子量聚乙烯衬板和含油尼龙衬板
这两种耐磨材料在我部的料仓中使用时，其耐磨性能较为良好，但存在的主要问题是：因我部各种原料的存放条件或工艺生产要求，原料均含有一定的水分。而这两种耐磨材料在生产实践中，往往和含水的原料产生粘结，当料仓内原料粘结到一定程度时，料仓容积变小起不到储存、缓冲的作用，这时解决的办法就是人工进入料仓内进行清料，而人工清料往往费工费时，同时安全隐患较多。
另外，这2种耐磨材料均需要螺栓固定，无法实现与母体的无缝粘结。在生产过程中，一旦因安装衬板出现问题，原料进入衬板与料仓本体之间时，初期造成衬板鼓肚翘起，随着力的作用最后造成衬板脱落。一旦有一块衬板脱落后，就会连带造成周围衬板鼓肚翘起并脱落。
1.2铸石衬板
铸石是一种经加工而成的硅酸盐结晶材料，经过相关生产工艺加工成的非金属材料。铸石的使用克服了上述两种耐磨材料的缺点，目前我部大部分料仓均采用铸石衬板作为耐磨材料。
但在生产过程中，因雨雪天气等原因，造成原料来料湿度过大，料仓容易产生棚仓等现象，为保持生产的正常运行，职工只能使用大锤对其敲击振动使料仓下料。存在的主要问题有：
1.2.1一旦敲击造成敲击点铸石衬板脱落。
1.2.2因其是铸石与碳钢2种材料粘接，一旦部分铸石衬板脱落，就会造成料仓内铸石大面积脱落。
1.2.3衬板脱落后冬季使料仓棚料，使料仓无法正常使用。夏季料仓磨损加剧，增加职工工作量和维修成本。
以二原料回收料槽为例。回收料槽有8个混匀仓，正常生产情况下是开6备2，特殊情况开5备3。自二原料2007年5月投产后，2009年年初就出现因铸石大面积脱落料仓粘仓严重，最严重时8个混匀仓4个料仓放空时，料仓内沾料达300t左右，而正常生产时料仓容积为800t。此时8个料仓必须全部投入使用，这就造成上道生产工序的间歇性生产设备必须满负荷生产，无停车检修时间甚至带病作业，一旦出现故障就会影响正常生产。为此在减产情况下我部组织人员对8料仓逐个进行清仓。平均每个料仓清理需3天，因内部铸石衬板脱落严重，清理后的料仓投入生产不到2天，即恢复到清理前状况。
2.解决方法
2.1为避免因部分铸石衬板脱落，而导致其大面积的脱落，我们在铸石的粘贴过程中，要求施工队伍在横向1.5～2米用L45角钢或Ф20圆钢焊接一圈隔离层，纵向根据料仓大小适当焊接隔离层。这样一旦某一段铸石脱落也不会造成其它部位铸石脱落。
2.2在部分料仓中使用“柔性料仓”+铸石衬板+振动器的形式。“柔性料仓”是我公司的专利技术，其将料仓分成若干段，每段用链条进行悬挂连接，其主要目的是解决料仓棚仓的问题，时能够减轻因振动器振动造成的铸石板脱落。
因生产工艺限制，该技术不能再我部料仓中广泛使用，同时在生产过程中因振动器的振动等原因，无法避免因振动造成铸石衬板的脱落。
2.3粘贴耐磨陶瓷
随着陶瓷技术的发展，工业用耐磨陶瓷已广泛的应用到各行各业，特别是在冶金行业中，耐磨陶瓷衬板以其高强度，高硬度耐磨性能，在炼铁厂也得到广泛应用如：皮带机托辊、皮带机改向滚筒等。
在粘接形式上采用“二合一”，既在陶瓷中部有一埋头孔，在该孔处采用焊接帽，用电焊方式使焊接帽焊在料仓本体上，当焊接帽与料仓本体焊接后，焊接帽将陶瓷衬板固定在母材上；其余陶瓷面积采用粘接形式，也就是说：“连粘带焊”。这样采用2种粘接方式，有效的避免了因外因导致衬板脱落。
3.方案的实施
3.1我们首先在二原料回收料槽2个料仓中试用。
二原料回收料槽2个料仓在使用“柔性料仓”+铸石衬板+振动器形式时，平均每年就需检修更换一次料仓，每次施工材料费需6.5万元，影响正常生产20余小时。我们利用检修时间将料仓改为“柔性料仓”+陶瓷衬板+振动器形式后，未发生物料澎仓现象，利用检修停机观察陶瓷磨损情况，其表面未见明显磨痕，预计使用寿命达6～8年。
3.2在两个原料场与配料室和回收料槽中推广使用。
因耐磨陶瓷的造价相对较高，我们根据料仓铸石脱落情况，我们先后在2个原料场预配室和回收料槽36个料仓中粘贴了耐磨陶瓷，使用情况良好。
4.改造效果
陶瓷原料范文4
1 国内外研究现状
纵观国外的高职院校，其职业教育模式主要有以下三种: 第一种是加拿大的CBE 模式，也就是能力本位教育，这种教育模式重视学生个人素质的独立发展; 第二种是德国的双元制模式，双元制指的是教学活动分为两块，一块在高职院校内实施( 传授与职业相关的专业知识) ，另一块在相关企业内实施( 职业技能方面的专业培训) ; 第三种是模块教学法，这是一种较为先进的培训模式，它是在深入分析每个工种和技能的基础上，将教学大纲和教材开发成不同的培训模块，不同模块分别进行培训，采用这种教学模式耗时短、效率高。国外职业教育对于生产实践教学是相当重视的，生产实践教学除了专业基础知识的讲授之外，还包括生产实习、职业能力培养、岗位能力培养、企业实习等。国内高职院校的教育培养模式也在发生改革，向多元化、弹性化发展，以适应迅速发展的科学技术。研究分析最近几年的高职院校教育模式，主要从以下几个方面进行创新改革: ( 1) 企业协作，让企业加入到职业教育中来; ( 2) 多种教育模式相结合，包括基础知识、能力培养和模块训练; ( 3) 告别传统，推行并普及形式多样的非学历教育模式; ( 4) 建立双师型的教师团队; ( 5) 学术教育与职业教育同时进行并相互融合。从这五个创新方向可以看出，国内的教育培养模式的中心也在逐渐发生变化，从以前的基础知识传授向生产实践教学转变，与企业协作、多元教育模式以及双师型教师队伍的建立，都表示高职院校教学模式由传统的理论教育向生产实践教学模式转化。因此，高职院校生产实践教学模式的改革和探索势在必行。
2 高职院校材料专业( 陶瓷方向) 生产实践教学模式探索新方向高职院校的材料专业，主要偏向陶瓷、水泥、玻璃等无机非金属材料的研究，而无锡工艺职业技术学院的材料专业以研究陶瓷材料为重点。陶瓷材料是工程材料中刚度最好、硬度最高的材料，并且抗压强度较高，具有独特的光学性能，还耐腐蚀、隔热，所以在建筑、生活、工程中都具有重要应用。所以高职院校材料专业( 陶瓷方向) 的教育模式更应以生产实践模式为主，以使用人才市场的需求。通过研究分析高职院校材料专业( 陶瓷方向) 生产实践教学模式的研究现状，探索出生产实践教学模式的新方向和合理人才培养模式，主要有以下几个方向。
2. 1 双师型教师培养
生产实践教学的指导教师除了具有扎实的专业理论知识( 基础知识、工艺研究) 之外，还必须对企业生产工艺有很好的了解，在此基础上，要了解该实践内容的现状和前沿，并且熟悉相关企业，了解并探索解决企业存在的技术问题。对于高职院校材料专业来讲: 双师型教师就是既能使材料专业学生掌握坚实的基础知识，又能带领学生做好实训课程的内容。当然，普通的学校的实训内容已不能满足企业对于材料专业人才的需要，能够结合企业生产的实训老师是非常有必要的。目前高职院校教师的招聘，主要强调学历学位，基本上都是高校毕业的研究生，他们的学历较高，基础理论知识也非常扎实，并且具有较强的创新意识，但是所掌握的专业知识较为单一，很少接触相关企业，也不熟悉市场，相比于专业理论知识而言，工程实践能力较差。因此，双师型教师的培养迫在眉睫。要提高高职院校教师的工程实践能力，除了进行相关的培训之外，还必须让指导教师深入到企业中去，指导学生之前要先提高自身的生产实践能力。这样，他们在指导学生生产实习时，就能带领学生发现问题、提出问题、解决问题。具体的操作，可以安排年轻教师利用寒暑假到企业进行全日制的进修，深入到企业一线，这样才能落到实处，实现双师型教师教学。
2. 2 加强生产教学基地建设
在生产实践教学中，实习基地是非常重要的一部分。稳固的实习基地是学校联系企业的重要纽带，更是培养学生实践能力的有效平台。当前，大部分高职院校虽有实习基地，但关系尚未牢固，临时联系的实习基地给实习计划带来不便，也影响实习效果。所以建立稳固的实习基地是非常必要的。建立稳固的实习基地，不仅可以节省差旅开支，而且为学生提供了更好的实习机遇，更增加了企业、学校以及学生三者之间的相互了解。从学生的角度来看，学生可以熟悉企业及环境，也能更直观的接触生产第一线，掌握实用的专业技能，在生产实践中发现问题、分析问题; 从学校的角度，学校能了解企业需要什么样的人才，从而调整教育方法和手段; 从企业的角度，学生参与企业的生产、研发等，能为企业解决实际问题，也能为企业发现并输送人才。稳固实习基地的建立，不仅能拓宽学生的就业选择，还能利于企业的发展，也有利于学校培养企业需要的人才。
2. 3 数字化生产实践教学模式
21 世纪是信息化的时代，计算机、网络已经融入人们的生活和工作中，同样的，信息化也渗入到高职教育中来。在科技发达的现代，数字化生产实践教学模式是一个创新并且可行的方向。数字化教学是指将传统书本、数据等各种资源通过计算机技术处理后，转变成数字化、信息化的应用资源。计算机模拟实习基地的建立是数字化生产实践教学模式中的一种，通过模拟，可以提供一个与实际生产几乎相同的环境，在这个模拟系统中，比如注浆成型过程，温度、水分、波美密度、回浆时间等影响因素均能充分考虑到，而且，在模拟系统中不会对模具等设备造成破坏，也不会造成安全问题。因此通过计算机模拟实习基地的使用，极大地提高了学生的实习效率，让学生在进行实际操作前对生产过程有全面的认识，所以设计计算机模拟软件并建立模拟实习基地就显得尤为重要。对于高职院校材料专业( 陶瓷方向) 来说，专业技能偏向实际操作和实验，对于模拟设计软件的设计和使用不到位，导致模拟软件的资源较为匮乏，但是如果能将陶瓷材料的生产实践与数字化相结合，必将开辟新方向，有利于生产实践教学。
2. 4 考核制度的加强
考核是学习乃至工作过程中较为科学和有效的促进手段，因此在生产实践的教学活动中，应制定完善的考核制度，以促进学生的积极性。高职院校生产实践教学的考核，可以三个方面同时进行。首先是校企联合考核，除了考核学生的专业知识掌握情况，还要考核学生的实际动手能力，学校和企业联合考核能促使学生认真实习，积极动手动脑，解决实践过程中遇到的实际问题。然后是自我考核，也就是学生在生产实践过程中学到了什么、发现了什么，有什么感想和感悟，并用书面的形式表达出来，交给指导老师进行分析研究。最后是指导老师的评价，指导老师除了专业理论教学的老师之外，还包括课程辅导教师和实践基地指导老师，他们在不同的阶段对学生的生产实践活动分析评价。三个方面的考核进行整合，就构成了对生产实践教学的考核制度。
陶瓷原料范文5
关键词:干法造粒制粉,陶瓷原料制备,干法制粉,湿法制粉,节能环保
1 前言
陶瓷行业目前是一个高能耗、高污染的行业,具体体现在其粉料制备、烧成和精加工三个方面;目前陶瓷粉料的制备是由泥土原料与矿石料经球磨机制成料浆,然后再由喷雾塔喷干造粒而获得的。就球磨而言其能耗巨大,以18t球磨机为例,它需要180kV电能且须连续工作16h,也就是说它的单班能耗达2880kWh。
通过球磨获得的原料是含水率高达33%的泥浆,将这些泥浆经过喷雾干燥,使水份从泥浆中蒸发排放掉,制成陶瓷厂所需的含水率为6%~7%的粉料,不仅浪费了25%左右的水,而且这其中还要消耗掉使25%左右的水变成蒸汽的热能;在喷雾干燥这一过程需要大量的燃油,燃油燃烧的热效率极低(
本技术所提供的粉料超细化干法造粒制粉技术及后加工工艺干法制粉,用来取代原有的球磨、喷雾造粒工艺的湿法制粉,可以从根本上解决陶瓷行业粉料制备方面的高能耗、高污染的问题。
2 国内外技术发展现状与趋势
目前国内外均使用球磨机和喷雾干燥塔作为陶瓷粉料的主要生产设备,这种工艺加工手段既造成了能源浪费又造成了环境污染。近年来超细粉体的发展极其迅猛,但其应用领域主要在高分子材料、涂料、油漆、胶粘剂及造纸等行业。而对于大量消耗粉体的陶瓷行业,目前仍主要采用湿法球磨喷雾干燥造粒的普通粉体。
国内大多数超细粉体制备设备都是依靠国外进口或仿制,缺乏自主创新,主要表现在工艺不连续、单机产量小、能耗高、粒度分布不均匀等方面,对粉体的后加工研究很少。特别是在陶瓷行业,至今仍然沿用球磨工艺,所产生粉体的粒度粗,生产过程不连续,能耗高、污染大,如何使用新技术、新装置对这一传统产业实施升级改造,显得尤为重要。
3 技术产业化前景分析
目前,我国建筑卫生陶瓷企业已达3800家以上,其中建筑陶瓷企业有2860家左右,整个陶瓷企业区域化集中程度非常高,仅佛山陶瓷产品的产量就占全球总产量的25%。陶瓷行业是一个高能耗行业,其生产能耗占陶瓷生产成本的30%～40%,高能耗带来高污染,对迅速发展起来的陶瓷产区及周边地区的环境造成了很大的污染。
本技术的实施,将从根本上解决高能耗问题,同时只要对陶瓷成形工艺稍加改进,就可以使得陶瓷的烧成时间变短,从而进一步节约能源,如果该技术能在陶瓷行业推广使用,其经济及环境效益将是极其巨大的。
4技术内容、方法、技术路线及技术、经济指标
4.1 主要技术内容
传统的球磨机是利用球磨机桶体的旋转将桶体内的球石带到一定的高度从而储存能量,在球石下落过程中形成冲击力,击打物料从而起到物料粉碎的工效。这种粉料制备方式设备简单,可以通过加长工作时间的方法获得粒度符合要求的粉料,而且混料均匀。但其显著缺点是占地大、能耗高、生产效率低。
本技术主要包括粉料超细化干法造粒及后加工新工艺,以连续作业的方式,将粉碎、混料、超细着色在同一工序中完成,简化了生产工序,降低能耗,而且产量可大幅度提高。
4.2 技术方法、技术路线以及工艺流程
4.2.1技术方法、技术路线
本技术采用预粉碎设备对陶瓷原料进行预粉碎,使物料的尺寸小于120目,这一过程要注意防止铁等杂质的引入从而降低粉料的质量;将经预粉碎后的物料与其它原料(色料等)进行粗混,然后一起进入强力机械粉碎机进行超细加工,如此获得的原料经造粒后制成陶瓷用粉料。
整个造粒过程将采用如下设备流程组合:
(1) 陶瓷原料的预粉碎使用震碎机;
(2) 原料预混是本技术的关键环节,它将直接影响成品粉料的质量,这一环节将采用强力连续式预混机;
(3) 强力机械粉碎机是本技术的另一项关键设备;
(4) 造粒制粉将采用圆柱雾化微波造粒机。
4.2.2工艺流程
本技术采用如下全新的粉料制备工艺流程如图1所示。
主要工作流程分为以下几个步骤:
(1) 喂料机将泥土原料或矿石料送入雷蒙磨机组进行预破碎,在预破碎过程中去除杂质后分级,将小于120目的粉料选出,粗粉筛选后再回到雷蒙磨机中;
(2) 将预破碎的粉料与一定配比的色料送入强力连续式预混机组进行均匀化混合;
(3) 将预混后的粉料送入超细加工机组进行超细研磨,使粉料达到超细体及着色效果;
(4) 将超细体着色的粉料送入圆柱造粒机组,进行雾化粉水凝聚微波造粒,从而达到颗粒级配与含水量稳定的粉料;
(5) 将造粒好的陶瓷砖生产用粉料送入储藏料仓备用。
4.3 主要技术、经济指标
(1) 生产能力:4t/h;
(2) 粉料粒度分布:d50
(3) 能耗:约135kV/8h;
(4) 生产方式:连续生产;
(5) 环境污染:无粉尘、烟气、污水、废弃物。
5 技术特色和创新突破点
本技术以连续作业方式,将粉碎、混料、超细着色在同一工序中完成,改变了传统的间歇式工艺,简化了生产工序,降低了能耗,减少了环境污染。
粉料研磨后可达亚微米级。由于粉体的粒度比通过球磨获得的粉料要细得多,因而在烧成过程中的高温反应活性增高,亦可有效减少烧成时间;同时微细的粉体颗粒粒度分布均匀,可使陶瓷坯体的强度增高,提高产品性能,提高色彩鲜艳度。
6社会和经济效益分析
该技术的推广具有良好的社会和经济效益。具体表现在:
(1) 推动建筑行业的绿色发展:由于取消了喷干造粒过程,无须燃烧柴油获取热能,这将极大地改善陶瓷生产地区的空气质量。减少了传统生产方式造成环境中的废气(SO2、CO、CO2、NOX及烟尘等)、废水(含铅、镉、汞、铬等重金属无素)、粉尘、游离SiO2以及噪声、热源;使生产区及周边环境有所改善;
(2) 符合国家产业政策:国家第十个五年计划中明确提出支持大型机械国产化和提高其技术含量,逐步替代进口;本项目的建设完全符合国家的产业政策;
(3) 满足了市场需求,为陶瓷企业进行节能、环保、高效生产提供了保障;可减少粉料制备设备的投入,极大降低陶瓷生产企业的投资成本。
资源短缺、环境污染、生态破坏是我国近年来工业高速发展带来的负面影响,特别是建筑陶瓷工业粉尘和烟气污染;而传统的粉料制备关键设备球磨机与喷雾干燥器正是产生高耗能、高污染的环节;本技术的实施将代替传统的湿法粉料制备工艺,为陶瓷行业推行清洁生产、降低污染、节约资源、改善工作环境和周边环境、降低生产成本提供了有效的技术装备。
参考资料
[1] 奚天鹏,刘传义,何士安.粉体干燥-造粒-微波加热干燥新工艺[J].
塑料助剂,2005(04).
[2] 吴义权,张玉峰.镁铝尖晶石超微粉的制备方法[J].材料导报,
2000(04).
[3] 张忠杰.旋流式组合压力喷雾干燥技术研究[D];中国农业大学,2003.
[4] 王喜忠,于才渊,刘永霞.中国干燥设备现状及进展[J].
无机盐工业,2003(02).
陶瓷原料范文6
关键词煤矸石,墙地砖,制备
1引言
近年来,随着我国建筑业的迅猛发展,国内市场对陶瓷墙地砖的需求量不断增加。然而,作为传统陶瓷原料的高岭土,由于不断被开采,导致其储量不断减少,资源面临枯竭,从而引起市场价格不断攀升。
煤矸石是指在煤矿建设、煤炭开采及加工过程中排放出的固体废弃物,也是我国目前排放量最大的工业固体废弃物。堆积成山的煤矸石,不仅占用大量的土地,而且还因自燃、风化淋滤和扬尘等作用造成严重的环境污染。因此,我国政府近年来大力倡导对煤矸石进行综合利用研究。目前,对煤矸石的规模化回收利用,已应用于烧结砖、造纸、石化和轻工等行业,但由于能耗、成本、技术以及其它原因,许多企业亏本甚至倒闭,更谈不上生产高附加值的产品[1]。事实上,煤矸石除含有少量的钠、钾、钙、铁的氧化物和有机碳外,主要成分为SiO2和Al2O3,与常用的陶瓷原料高岭土的成分比较接近,具有替代高岭土作为陶瓷原料的可能。因此,本文开展了利用煤矸石制备陶瓷墙地砖的研究,以期能够替代传统的高岭土原料,降低产品的成本,并为煤矸石的综合利用及环境污染治理开辟了一条新的途径。
2实验过程
2.1 实验原料
实验用煤矸石采自河南郑州矿区,原矿经机械粉碎后平均粒度为6μm,其化学组成见表1。
由表1可见,实验用煤矸石的化学成分主要为Al2O3和SiO2,含量分别为30.72%、50.12%,与高岭石的理论化学组成(Al2O3 39.50%、SiO2 46.54%、H2O 13.96%)比较接近。XRD分析结果也显示,煤矸石中所含的矿物主要为高岭石,以及少量的石英。
实验用原料还有长石、石英和膨润土等,均为市售产品(粒度小于74μm)。其中,添加膨润土是为了弥补煤矸石粉料可塑性较差、粘结性较低这一工艺性质的不足,提高成形坯体的结合性和强度。
2.2 样品制备
将各种原料按拟定配方称量后,加入行星球磨机中湿法球磨3h,坯料干燥、造粒后,利用四柱油压机于40～60MPa下压制成形,将所得的生坯干燥后置入高温箱式电阻炉中,分别于1180℃、1200℃、1220℃、1240℃、1260℃下烧成,保温2h后冷却至室温,得到陶瓷墙地砖样品。
2.3 性能测试与表征
按照GB/T 4100-2006[2]规定的方法测定样品的性能。其中,根据阿基米德原理测定样品的体积密度和吸水率;利用D/MAX-2200PC型X射线衍射仪(XRD)表征样品的物相组成;CSM-950型扫描电子显微镜(SEM)观测样品断口的显微结构。
3实验结果与讨论
3.1 配方的确定
根据原料的化学成分和有关相图[3],设计出如表2所示的配方。
实验发现,配方A的成形性能不好,无论怎样调整成形压力和保压时间,成形坯体总是出现缺角、掉棱、层裂、开裂、剥落等缺陷,有的生坯放置一段时间后,还会出现坯体裂纹扩展、脱落等现象。其原因可能是坯料中煤矸石粉料的可塑性和结合性较差,以及石英、长石等瘠性物料较多的缘故。尽管在配方B、C中逐渐减少石英的用量、增加煤矸石粉的用量,但坯体的成形性能仍然较差。可见,煤矸石粉的可塑性和结合性较差是影响坯料成形性能的主要因素。当在配方D中引入5wt%的强结合性粘土――膨润土后,坯料的成形性能得到大幅度的改善,成形坯体的表面光滑、平整,无棱、无脱落及层裂现象。所以,在随后的实验过程中,均采用配方D制备煤矸石陶瓷墙地砖。
3.2 样品的物相组成
XRD分析显示,在1180～1260℃烧成温度范围内,煤矸石陶瓷墙地砖的物相组成变化不大。图1给出的是在1220℃下烧成时样品的XRD图谱。由图1可以看出,煤矸石陶瓷墙地砖主要由玻璃相组成,并含有石英和莫来石相。其中,石英是配料中未完全熔融的残余石英,莫来石是煤矸石中的高岭石分解产生的一次莫来石,以及从玻璃熔体中析出的二次莫来石。显然,煤矸石陶瓷墙地砖与普通陶瓷墙地砖的物相组成相似。
3.3 烧成温度对样品吸水率及体积密度的影响
陶瓷墙地砖的吸水率不仅能在一定程度上反映制品的烧结程度,而且还是评价墙地砖质量的重要指标之一。根据GB/T4100-2006规定,陶瓷墙地砖的吸水率不超过0.5%时符合“干压陶瓷砖:瓷质砖技术”的要求。本实验中,烧成温度不同的陶瓷墙地砖样品的吸水率如图2所示。
图2显示,1180℃烧成时,墙地砖的吸水率为0.34%。随着烧成温度的提高,吸水率逐渐降低,在1220℃烧成时降至最低,仅有0.19%。这是由于坯体中的熔融玻璃相含量随烧成温度升高而升高,从而填充坯体孔隙并使颗粒相互靠近、密度增大的缘故。1240℃烧成时,制品的吸水率略有升高。当烧成温度继续升高至1260℃时,陶瓷墙地砖的吸水率急剧增加,制品表面出现许多尺寸较大的气孔,呈现“过烧”的现象。
图3是样品在不同烧成温度下的体积密度。可以看出,体积密度的变化趋势与吸水率呈现一定的负相关性。与吸水率曲线不同的是,1200℃烧成时制品的密度最高,达到了2.56g/cm3;1220、1240℃烧成时,体积密度却略有下降,这可能与石英的熔解、玻璃相以及莫来石相的形成有关。当烧成温度升高至1260℃时,体积密度急剧降低至2.07g/cm3,这显然是制品“过烧”后产生大量气孔的结果。
图4的SEM分析结果显示,1200℃烧成时,制品内部气孔少且尺寸较小;当烧成温度为1260℃时,样品由于出现“过烧”而使气孔数量急剧增加、气孔尺寸显著增大。这一结果与吸水率和体积密度的测试结果相一致。
综上所述,当在1200～1240℃烧成时,可获得体积密度高、吸水率低的煤矸石陶瓷墙地砖制品。测试结果表明,1220℃烧成的煤矸石陶瓷墙地砖,其抗弯强度达到92.0MPa,超过了GB/T 4100-2006规定的“干压陶瓷砖:瓷质砖技术”的要求(吸水率E≤0.5%、断裂模数平均值≥35MPa、单值≥32MPa)。
4结 论
以煤矸石为主要原料,添加石英、长石和膨润土,可以制备出性能符合国家标准的陶瓷墙地砖。煤矸石陶瓷墙地砖主要由玻璃相组成,并含有石英和莫来石晶相,其吸水率、气孔数量和尺寸、体积密度均随烧成温度的改变而改变。其中,1200～1240℃是较为适宜的烧成温度范围。
参考文献
[1] 赵志曼,何天淳,周亦唐,杜庆檐等.以市场为导向走煤矸石深加工之路[J].中国资源综合利用,2003,2:6-10.
[2] GB/T 4100-2006. 中华人民共和国国家标准-陶瓷砖[S]. 北京:中国标准出版社,2006.
[3] 刘康时.陶瓷工艺原理[M].广州:华南理工大学出版社,1990.
Preparation of Wall and Floor Tile with Coal Gangue
Yu ShiyaoZhao PengjunXu HongliangFeng FengZhang QinWang Meng
(School of Material Science and Engineering, Zhengzhou UniversityZhengzhouHenan450001)
