文档介绍：20- 1 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 44 ? m) 。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/D 1/2,D< , N=40/D 1/2, 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)> 90d 0( 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 20- 2 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。例如加入 ~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、气流磨气流磨或气流粉碎机可得到 ~ ?m 的微粉, 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 1 ?m 。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 ,装载系数为 ~ 体积( 干磨) ,湿磨时为 ,磨球与粉料的重量比为 8:10 。abc de 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