文档介绍：第20章陶瓷粉体原料制备工艺
§ 粉体制备工艺
传统的粉体制备工艺就是机械破碎法,生产量大,成本低,但杂质混入不可避免。
随着先进陶瓷的发展,各种反应合成法得以应用,优点是纯度高、粒度小、成分均匀,但成本高。
传统粉体制备工艺
以机械力使原材料变细的方法在陶瓷工业中应用极为广泛。陶瓷原料进行破碎有利于提高成型坯体质量,提高致密程度并有利于烧结过程中各种物理化学反应的顺利进行,降低烧成温度。
一、颚式破碎机
颚式破碎机是陶瓷工业化生产所经常采用的一种粗碎设备,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。但颚式破碎机的粉碎比不大(约4),进料块度一般很大,因此出料粒度一般都较粗,而且粒度的调节范围也不大。
二、轧辊破碎机
轧辊破碎机的优点在于粉碎效率高,粉碎比大(>60),粒度较细(通常可达到44mm)。但当细磨硬质原料时,由于轧辊转速高,磨损大,使得粉料中混入较多的铁,影响原料纯度,要求后续去铁。同时由于设备的特点,其粉料粒度分布比较窄,只宜用于处理有粒度分布要求的原料。
三、轮碾机
轮碾机是陶瓷工业化生产所常采用的一种破碎设备,也可用于混合物料。在轮碾机中,原料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。为了防止铁污染,经常采用石质碾轮和碾盘。轮碾机的粉碎比大(约10),轮碾机处理的原料有一定的颗粒组成,要求的粒度越细,生产能力越低。轮碾机也可采用湿轮碾的方法。
四、球磨机
球磨机是工业生产普遍使用的细碎设备,也可用于混料。为了保证原材料的纯度,经常采用陶瓷作为衬里,也可采用高分子聚合物材料作为衬里,并以各种陶瓷球作为研磨球。
湿球磨所采用的介质对原料表面的裂缝有劈裂作用,间歇式湿球磨的粉碎效率比干球磨高,湿球磨所得到的粉料粒度可达几个微米。
球磨机转速对球磨机效率的影响。球磨机转速直接影响磨球在磨筒内的运动状态,转速过快,磨球附看在磨筒内壁,失去粉碎作用;转速太慢,低于临界转速太多,磨球在磨筒内上升不高就落下来,粉碎作用很小;当转速适当时,磨球紧贴在筒壁上,经过—段距离,磨球离开筒壁下落,给粉料以最大的冲击与研磨作用,具有最高的粉碎效率。球磨机的临界转速与球磨筒直径有关,直径越大,临界转速越小。它们之间的关系可用下列关系表示:D>,N=35/D1/2,D<,N=40/D1/2,其中N为接近临界转速的工作转速(r/min),D为球磨筒有效内径(m)。
磨球对球磨机效率的影响。球磨时加入磨球越多、破碎效率越高,但过多的磨球将占据有效空间,导致整体效率降低。磨球的大小以及级配与球磨筒直径有关,可用公式:D(磨筒直径)/24>d(磨球最大直径)>90d0(原料粒度)来计算。磨球的比表面积越大,研磨效能越高,但也不能太小,必须兼顾磨球对原料的冲击作用。此外磨球的密度越大球磨效果越好。
水与电解质的加入量对球磨机效率的影响。湿磨时水的加入对球磨效率也有影响,根据经验,当料/水=1/(~)时球磨效率最高;为了提高效率,还可加入电解质使原料颗粒表面形成胶粘吸附层,对颗粒表面的微裂缝发生劈裂作用、提高破碎效率。~1%亚硫酸纸浆废液或AlCl
3可提高效率30%。
装载量对球磨机效率的影响。通常装料总量占磨筒空间的4/5,原料、磨球、水的重量比为1:(~):(~)。
原料原始颗粒度以及加料的先后顺序对球磨机效率也有影响。
五、气流磨
~,工作原理是:压缩空气通过喷嘴在空间形成高速气流,使粉体在高速气流中相互碰撞达到粉碎的目的。气流粉碎机破碎的粉料粒度分布均匀,粉碎效率高,能保证纯度,可在保护气体中粉碎。
六、振动磨
振动磨具有很高的破碎效率。振动磨是利用磨球在磨机中作高频振动将原料破碎,磨球除了有激烈的循环运动,还有激烈的自转运动。对原料有很大的研磨作用,湿磨时粉料粒度可达到1mm。同时振动也能使原料本身存在的缺陷遭到破坏,达到粉碎的目的;振动磨的振动频率一股在50~100Hz,~(干磨),,磨球与粉料的重量比为8:10。
高压空气
高压空气
空气
旋风分离器
碎料
a b c
d e
图20-1 机械破碎法,a 颚式破碎机,b 轧辊破碎机,c 轮碾机,d 球磨机,e 气流磨
固相法制备陶瓷粉体
固相法利用固态物质间所发生的各种固态反应来制取粉末。在制备陶瓷粉体原料中常用
的固态反应包括化合反应、热分解反应和氧化物还原反应,但这几种反应在实际工艺过程中经常同时发生,使用固态法制备的粉末有时不能直接作为原料使用,需进