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陶瓷原料范文1

關鍵詞：陶瓷原料； 資源；選擇；綜合利用；原料標準化

1 前言

陶瓷原料是陶瓷的根本，是陶瓷工業的糧食，是組織陶瓷生產的基礎。非金屬陶瓷原料是不可再生資源，而目前我國陶瓷原料資源的開采，缺乏科學合理的規劃和綜合利用措施，致使資源利用率很低。這就要求對資源進行綜合開發利用，以節約資源。隨著陶瓷工業的迅速發展，工業固體廢棄物的種類和數量也越來越多，不但對環境造成了污染，而且還是一種資源的嚴重浪費，同時，廢棄物的處理問題也給企業帶來了無形的壓力。陶瓷礦產資源消耗巨大且浪費嚴重，造成許多優質陶瓷原料資源瀕臨枯竭，而且較高的價格也限制了其應用。因此，從陶瓷原料選擇與資源綜合利用角度來看，工業固體廢棄物的再利用是一個很不錯的選擇。大力開發利用低質原料和工業廢料，不僅有利于優質陶瓷原料的保護，還可以降低生產成本，提高企業的經濟效益，有利于陶瓷行業的可持續發展。

2 采用先進工藝技術提高資源利用率

2.1 各類天然巖石的利用

為了更好地節約優質原料，降低成本，提高資源效益，各類天然巖石的應用就尤顯重要。硅灰石是一種低硅酸鈣類礦物，主要產于酸入巖與不純的石灰巖的接觸變質帶中，在燒成中它是助熔劑，出現鈣長石的反應溫度比粘土質坯體生成莫來石的溫度低，出現液相的溫度也低。因此，硅灰石是一種適用于低溫快燒的陶瓷原料。透輝石是鏈狀結構的硅酸鹽類礦物，單斜晶系，晶體常呈粒狀或針狀。透輝石有與硅灰石相類似的性質，且熔點較硅灰石低，膨脹系數也較硅灰石小，變化緩慢。透閃石是一種雙鏈狀結構的硅酸鹽礦物，屬閃石族中的單斜角閃石亞族，透閃石的工藝性能與硅灰石相似。硅灰石、透輝石、透閃石和葉臘石等是快燒的好原料，其他，如霞石正長巖、鏗長石、珍珠巖、斜長巖和鈣鎂橄欖石等均可代替長石作為陶瓷的熔劑原料用于各類陶瓷制品中[1，2]。但是由于硅灰石、透輝石等低溫快燒原料都具有燒成范圍較窄的缺點，若沒有先進可靠的工藝技術和相應的設備，低溫快燒原料很難推廣。科研院校應與企業合作，在天然巖石的利用方面做些新工藝、新技術的應用研究，提高資源利用率。

2.2 低品質原料的除鐵增白方法

我國陶瓷原料資源豐富，但大多是含鐵較高的低品質原料，如：我國現有高嶺土儲量為4.8億t，而煤系高嶺土有100億t，但煤系高嶺土中大多含鐵較高。陶瓷原料由于含鐵高使其品質大大下降，產品的白度受到很大的影響，產品上不了檔次，難以滿足市場的需求，這就迫切要求對含鐵高的低品質原料進行加工處理。目前除鐵增白的方法有物理法、化學法和生物法。物理法分水洗法、磁選法和浮選法，其中，水洗法成本不高，但是對白度提高不大，而磁選法和浮選法對白度的提高效果較好。目前磁選法應用較廣，各種高梯度磁選機的研究和應用也得到了重視，因為高梯度磁選法產量大，利于機械化生產。化學法分為還原法、氧化法和還原氧化法，但化學法成本一般都很高，因此很少被使用。生物法微生物浸出技術成本較低，環境污染小，是一種有發展前景的新的增白方法。

3 綜合利用工業固體廢棄物、尾礦

3.1 工業固體廢棄物的利用

不少工業固體廢棄物可以作為建筑衛生陶瓷的原料，以擴大陶瓷原料資源的來源。廢棄物用于陶瓷方面的研究比較多，主要集中在建筑陶瓷、多孔陶瓷、高性能陶瓷中，其中，后兩者的應用還有待深入研究。用于建筑陶瓷生產的廢棄物主要是粉煤灰和工業廢渣；用于泡沫、多孔陶瓷和高性能陶瓷生產的廢棄物主要是粉煤灰和煤矸石。玻璃工業廢棄物在陶瓷工業中的應用主要是將玻璃纖維廢料轉變成玻璃粉末，并將該粉末與添加劑混合物顆粒化處理；然后將顆粒狀粒子成形為陶瓷生坯；最后加熱燒結成為陶瓷產品，其燒結溫度為700～1000 ℃，大大降低了能源和天然資源的消耗。另外，還可以將赤泥與花崗石碎屑和碎玻璃混合，通過熔化和結晶生產玻璃陶瓷材料。陶瓷工業固體廢料的再利用主要是對陶瓷廠自身產生的工業廢料加以回收利用，現在廢白瓷粉在陶瓷坯體中的循環利用技術已經非常成熟，并在陶瓷釉中也得到了廣泛的應用。陶瓷釉中引入廢瓷粉，不僅可以充分利用廢陶瓷，利于環境保護，而且還可以降低釉料的燒成溫度、改善坯釉結合性能、提高釉面質量。

3.2 尾礦的利用

高嶺土、瓷石是陶瓷的主要原料，在礦山開采加工中大量尾砂的泛濫和廢棄， 給社會、環境帶來巨大危害，同時也是對礦產資源的極大浪費。通過攻關研究，在景德鎮實現了尾砂無尾礦選礦新工藝，對其選礦產品進行開發應用，以及直接以尾砂為主要原料研制出多種尾砂制品，具有很好的社會、環保和經濟效益， 從而使陶瓷原料尾砂綜合利用取得新進展，新突破[3]。只要尾礦沒有放射性，不危害人體健康且容易生成玻璃體，都可以考慮用作生產玻璃陶瓷的原料，利用尾礦及其它工業輔料生產的玻璃陶瓷主要用作建筑裝飾材料，它因具有機械強度高、耐腐蝕性好等優點而被譽為21世紀的建筑材料。

4 建設大型原料生產基地

提高資源利用率一個重要的任務就是提供性能穩定的陶瓷原料，因為提高和穩定陶瓷產品質量的根本是要穩定陶瓷原料，這就希望陶瓷原料深加工企業所產原料的化學組成、礦物組成、粒度組成等方面要在不影響生產的范圍內波動，才能保證生產處于一種穩定的狀態[4]。

4.1 建設大型原料生產基地所存在的問題

我國是一個陶瓷大國，陶瓷生產的歷史源遠流長，當然這與其得天獨厚的陶瓷資源是分不開的。但由于目前天然的優質原料越來越少，甚至出現枯竭， 數量眾多的是質量一般的原料，可謂是“好的不多，多的不好”。而且從全行業來看原料加工水平和監控水平都很低，難以滿足現代化陶瓷工業生產的要求，這就要求盡快建立規模化的原料生產基地，使我國原料深加工形成標準化、系列化和專業化生產。原料的標準化有利于陶瓷行業的發展，但目前仍存在很多問題和困難。

（1） 原料的產地不同，其形成年代、地質年代、成因及周圍環境等也各不相同，因而組成和性能也會有很大差別。因此，把所有的不同產地的原料性能穩定在某一范圍內，是需要大量的技術和資金支持。

（2） 礦山的開采不專業化，而且很多是私人開采，其技術含量低下，對資源的開采也很盲目，開采后也只是簡單的破碎就送到陶瓷廠。

（3） 精選加工的技術要求較高，生產成本較高，在我國的陶瓷生產企業中應當形成一種進高品質原料出高價位產品的氛圍。而目前的情況是大部分的中低檔產品自身的附加值較低，承受不起標準化原料的價位。原料標準化生產所面對的市場范圍仍然很窄。

（4） 我國的陶瓷企業是大而全、小而全，原料無固定的開采地點，造成了對礦山的濫采亂掘，這樣，一方面使得原料開采利用率很低，浪費了寶貴的資源，另一方面形成了不論產品檔次如何，大家都盡可能使用優質原料的局面，從而加速了資源的過快枯竭，而且傳統的生產模式使大多數陶瓷廠都有完備的原料加工體系， 幾乎是每家一個原料加工車間，一套設備。因此，有一部分生產企業對原料的標準化不夠重視。加之原料生產部門因其自身財力、人力所限，使原料很難達到標準化要求，并且原料標準化需要占據一部分原料加工投資，使大量的資金分散使用，不能從根本上解決問題。

4.2 建設大型原料生產基地的相關措施

首先，實現原料的標準化要有據可依。因此，有關部門應根據原料的產地、性能特點及應用情況，確定各種原料的質量標準，即其化學組成、礦物組成、粒度分布等一系列理化性能指標的相關數據范圍。根據產品品種、制品性能、產品質量檔次、生產工藝裝備水平等制定一系列陶瓷原料質量標準，使原料的標準化有一個共同的質量標準。如：長石可分為釉用長石、日用瓷用長石、衛生瓷用長石、墻地磚用長石等。原料標準化的過程就是利用各種選礦方法對陶瓷原料進行一系列的洗選加工，使其性能指標達到標準要求。其加工工藝大多為傳統方法，而且處理成本不高，因此，在標準化進程中現有技術裝備能達到要求，不需要再投資。比如：物理方法有分級法（水簸、水力旋流、風選、篩選） 、磁選法、超聲波法等，用這些方法可除去與原料顆粒以分離狀態存在的雜質。長石、石英、粘土等系列原料均可采用此方法。正如前述，陶瓷原料的標準化和系列化所追求的就是“穩定、均勻”、“物盡其用”，對此就應從礦山做起，實現礦山開采科學化、合理化，這才是長久之計。對此應對礦山進行生產勘探，系統地采樣進行分析測試，以查明礦石有益、有害組分的分布規律及附存狀態，以此固定礦石類型，確定開采塊段，從而計劃開采，合理利用礦山資源，保證原料的質量[5]。

再就是實現單一產品的標準化系列化，滿足不同用戶要求。為了實現此目標，我們可以從原料的均化入手。為了保證原料的穩定均一，還可采用二次均化。即首先在原料基地對各種原料按不同品位，分別進行預均化，然后將經過一系列工序加工成粉的各種原料，按不同品位分別入均化庫，然后再進行二次均化，從而實現單一產品的標準化和系列化。其生產工藝流程可以為：選料、水洗（粘土類）、預均化、粉磨、除鐵和均化。

（1） 預均化

預均化技術就是在原料的存、取過程中， 運用科學的堆取料技術，實現原料的初步均化， 使原料堆場或料庫同時具備儲存與均化的雙重功能。原料預均化的基本原理可以簡單形象地描述為“平鋪直取” 。就是在堆放原料時，由堆料機連續地把進來的物料，按一定的方式堆成盡可能多的相互平行、上下重疊、厚薄一致的料層。而在取料時，則通過選擇與堆放方式相適應的取料機和取料方式，在垂直于料層的方向上，同時切取料層。這樣，在取料的同時就完成了物料的混合均化， 起到了預均化的作用。

對每種原料按礦石的不同品位分別進行預均化。在堆料時將原料沿料堆軸線分層，逐漸進行堆料，而向料堆橫端進行切取，平行料堆是在堆料時沿橫向層層堆料。即實現橫向堆料，縱向切取，從而達到初步預均化的目的，保證原料質量的相對穩定[6，7]。

（2）粉磨分級

對于硬質原料，宜采用干法粉磨系統，而且為了適應大工業生產所要求的質量，應采用新型高效磨機。將磨機與分級機形成一閉路系統，粉磨的物料經分級機，按顆粒粗細而分級，這樣可生產出不同粒徑的系列產品，以滿足不同用戶的要求。而對于粘土，則先用水洗再超細粉碎分級，水洗可除去雜質，用分級機分級則可形成系列產品，如果粘土顆粒較粗，則可經過超細粉碎再分級。

（3）除鐵

原料含鐵的多少直接影響產品的白度和檔次，所以除鐵就顯得尤其重要。由于除鐵成本一般都較高，這就要求根據產品的要求選擇不同的除鐵方法。如果要求很高，可選擇二次除鐵和不同的除鐵方法并用。

（4）均化

將粉磨后的物料送到均化庫中進行均化。均化庫可采用兩種布置形式，一種是攪拌庫和均化庫分開的形式，也就是使出磨物料先進入攪拌庫，利用庫底充氣裝置分區輪換充氣，進行攪拌，攪拌后的原料再入儲存庫。另一種為了簡化工藝流程而可布置成雙層庫，上層為攪拌庫，下層為儲存庫。攪拌庫的原料，依靠重力卸入下面的儲存庫中。通過上述的二次均化即實現原料生產的簡單均化，這不能稱為標準化生產。不管是干法還是濕法，離開了在線檢測和在線調配，標準化生產就無從談起。

實現了單一產品的標準化系列化后，廠家就可以根據自己的需要進行配方了， 也就可以實現陶瓷坯料和釉料的標準化。有了成份穩定的單一產品，就不需要擔心配方后燒成產品的質量穩定性問題，這樣就提高了產品質量的穩定性，也節省了廠家研發費用。

5 結語

對陶瓷原料的綜合利用在我國現在還只是試驗研究階段，不過相信不久就會得到充分的應用，這是發展的需要。其實對陶瓷原料的綜合利用不是單個廠家所能完成的，這就需要合理的分工，建設大型的原料供應基地，實現原料的標準化和系列化；實現對礦山的綜合開采；用天然巖石等原料來代替其他優質原料；實現對劣質原料的應用，做到劣質劣用，優質優用，綜合利用工業固體廢棄物、尾礦，節約使用資源并且保護環境。生產環節的明確分工和把原料加工部分分散的廢料集中使用，使原料加工的技術裝備水平迅速提高，這樣不僅有利于提高原料的質量，也有利于相關行業的發展。質量穩定的優質、優價原料是我國陶瓷行業由大變強的前提條件，原料的標準化將使陶瓷行業走規模化發展的道路。在現有技術裝備水平基礎上，提高產品檔次，以利于全行業的發展。原料的標準化將帶動整個原料加工制造業的發展。天然優質原料越來越少，原料精加工將是必由之路， 因此，研究、開發出新型的原料生產工藝路線，并不斷降低生產成本，提高產品質量，把陶瓷行業帶入良性發展的軌道將是我們的最終目標。

參考文獻

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[4] 孔海發.墻地磚原料標準化及坯料專業化生產探討[J].華夏陶

瓷網

[5] 朱申紅.礦產資源的綜合利用與無廢生產工藝的發展[J]. 金屬

礦山，1998，3

陶瓷原料范文2

論文摘 要：本文介紹了陶瓷原料中SiO2含量的多種檢測方法，并且對其中常用的幾種方法作了較詳細的介紹，比較了各種方法的優缺點，指出了檢測過程中應注意的事項。

1引 言

在傳統陶瓷中，SiO2是陶瓷坯體的主要化學成分，是硅酸鹽形成的骨架，它的存在可以提高陶瓷材料的熱穩定性、化學穩定性、硬度、機械強度等，從而直接影響陶瓷產品的生產工藝和使用性能，同時SiO2也是各種釉料配方的重要參數。因此，準確測定陶瓷原料中SiO2的含量，對陶瓷和釉料生產非常重要，它關系到原材料的用量、產品的質量和性能等。

不同的陶瓷原料，其SiO2的含量不同，測量方法也有多種。本文對陶瓷原料中SiO2的常見檢測方法逐一作了介紹。

2氫氟酸揮發法

2.1 硫酸-氫氟酸法

當試樣中的SiO2含量在98%以上時，可采用此法。具體方法如下：將測定灼燒減量后的試料加數滴水濕潤，然后加硫酸（1+1）0.5ml，氫氟酸（密度1.14g/cm3）10ml，蓋上坩堝蓋，并稍留有空隙，在不沸騰的情況下加熱約15min，打開坩堝蓋并用少量水洗二遍（洗液并入坩堝內），在普通電熱器上小心蒸發至近干，取下坩堝，稍冷后用水沖洗坩堝壁，再加氫氟酸（密度1.14g/cm3）3ml并蒸發至干，驅盡三氧化硫后放入高溫爐內，逐漸升高至950～1000℃，灼燒1h后，取出置于干燥器中冷至室溫后稱量，如此反復操作直至恒重。二氧化硅含量的計算公式如下：

SiO2（%）=（m1-m2）/m ×100

式中：

m1 —— 灼燒后坩堝與試料的質量，g

m2 —— 氫氟酸處理后坩堝的質量，g

m —— 試料的質量，g

2.2硝酸-氫氟酸法

當試樣中的SiO2含量大于95%而小于或等于98%時，可采用此方法。具體如下：

（1） 將試料置于鉑坩堝中，加蓋并稍留縫隙，放入 1000～1100℃高溫爐中，灼燒1h。取出，稍冷，放入干燥器中冷至室溫，稱量。重復灼燒，稱量，直至恒重。

（2） 將坩堝置于通風櫥內，沿坩堝壁緩慢加入3ml硝酸、7ml氫氟酸，加蓋并稍留縫隙，置于低溫電爐上，在不沸騰的情況下，加熱約30min（此時試液應清澈）。用少量水洗凈坩堝蓋，去蓋，繼續加熱蒸干。取下冷卻，再加5ml硝酸、10ml氫氟酸并重新蒸發至干。

（3） 沿坩堝壁緩緩加入5ml硝酸蒸發至干，同樣再用硝酸處理兩次，然后升溫至冒盡黃煙。

（4）將坩堝置于高溫爐內，初以低溫，然后升溫至1000～1100℃灼燒30min，取出，稍冷，放入干燥器中冷至室溫，稱量。重復灼燒，稱量，直至恒重。二氧化硅含量的計算公式如下：

SiO2（%）=[（m1-m2）+（m3-m4）]/m×100

式中：

m1——試料與坩堝灼燒后的質量，g

m2——氫氟酸處理并灼燒后殘渣與鉑坩堝的質量，g

m3——試劑空白與鉑坩堝的質量，g

m4——測定試劑空白所用鉑坩堝的質量，g

m ——試料的質量，g

3重量-鉬藍光度法

重量-鉬藍光度法所測定的范圍是SiO2含量小于95%。具體如下：

（1） 對可溶于酸的試樣，可直接用酸分解；對不能被酸分解的試樣，多采用Na2CO3作熔劑，用鉑坩堝于高溫爐中熔融或燒結之后酸化成溶液，再在水浴鍋上用蒸發皿蒸發至干，然后加鹽酸潤濕，放置一段時間后，加入動物膠，使硅酸凝聚，攪勻，放置5min，用短頸漏斗、中速濾紙過濾、濾液用250ml容量瓶承接。將沉淀全部轉移到濾紙上，并用熱鹽酸洗滌沉淀2次，再用熱水洗至無氯離子。

（2） 將沉淀連同濾紙放到鉑坩堝中，再放到700℃以下高溫爐中，敞開爐門低溫灰化，待沉淀完全變白后，開始升溫，升至1000℃～1050℃后保溫1h取出，稍冷即放入干燥器中，冷至室溫，稱量。重復灼燒，稱量，直至恒重。

（3） 加數滴水潤濕沉淀，加4滴硫酸、10ml氫氟酸，低溫蒸發至冒盡白煙。將坩堝置于1000～1050℃高溫爐中灼燒15min，取出稍冷，即放入干燥器中，冷至室溫，稱量。重復灼燒，稱量，直至恒重。

（4） 加約1g熔劑到燒后的坩堝中，并置于1000～1050℃高溫爐中熔融5min，取出冷卻。加5ml鹽酸浸取，合并到原濾液中，用水稀釋到刻度，搖勻。此溶液為試液A，用于測定殘余二氧化硅、氧化鋁、氧化鐵和二氧化鈦。

（5） 用移液管移取10ml試液A于100ml容量瓶中。加入10ml水、5ml鉬酸銨溶液，搖勻，于約30℃的室溫或溫水浴中放置20min。

（6） 加入50ml乙二酸-硫酸混合溶液，搖勻，放置0.5～2 min，加入5ml硫酸亞鐵銨溶液，用水稀釋至刻度，搖勻。

（7） 用10mm吸收皿，于分光光度計690nm處，以空白試驗溶液為參比測量其吸光度。二氧化硅的值由繪制的工作曲線上查得。二氧化硅含量的計算公式如下：

SiO2（%）=[m1-m2+m3(V/V1)-(m4-m5)]/m×100

式中：

m1 —— 氫氟酸處理前沉淀與坩堝的質量，g

m2 —— 氫氟酸處理后沉淀與坩堝的質量，g

m3 —— 由工作曲線查得的二氧化硅量，g

m4 —— 氫氟酸處理前空白與坩堝的質量，g

m5 —— 氫氟酸處理后空白與坩堝的質量，g

V1 —— 分取試液的體積，ml

V —— 試液總體積，ml

m —— 試料的質量，g

4氟硅酸鉀容量法

重量-鉬藍光度法的準確度較高，但對于一些特殊樣品，如螢石CaF2，由于含有較大量的氟，會使試樣中的Si以SiF4形式揮發掉，不能用重量法測定。還有重晶石以及鋯含量較高的樣品、鈦含量較高的樣品，在重量法的條件下形成硅酸的同時，會生成其它沉淀，夾雜在硅酸沉淀中。所以這些特殊樣品不能用重量法測定，可用氟硅酸鉀容量法來測定SiO2的含量。

氟硅酸鉀容量法是將試樣用堿熔融，不溶性酸性氧化物二氧化硅轉變成可溶性的硅酸鹽，加酸后生成游離的硅酸，在過量的氟離子和鉀離子存在下，硅酸與氟離子作用形成氟硅酸離子，進而與鉀離子作用生成氟硅酸鉀沉淀。該沉淀在熱水中會水解生成氫氟酸，用氫氧化鈉標準溶液滴定，由消耗的氫氧化鈉標準溶液的體積計算二氧化硅的含量。應用該分析方法時應嚴格控制分析條件，具體應注意以下幾點：

（1） 樣品的處理是先用氫氧化鈉熔融，然后用水浸取，再加鹽酸酸化，然后得到樣品溶液。當樣品中鋁、鈦含量較高時，為防止氟鋁酸鈉和氟鈦酸鈉沉淀的生成，可用氫氧化鉀代替氫氧化鈉。氫氟酸揮發法歷來被認為是趕硅的一種方法，但實踐證明，在一定的條件下，四氟化硅和氫氟酸能共處于同一溶液中，因此，在溶解過程中，只要控制一定的體積，硅即以氟硅酸的形式留在溶液中，從而可測定硅的含量。

（2） 為了保證硅的沉淀完全，加入氟化鉀和氯化鉀的量應過量。但氟化鉀和氯化鉀的量若過大，則當樣品中的鋁、鈦含量較高時干擾情況比較嚴重。一般在鋁、鈦含量不高時，50ml溶液加氟化鉀1.5～2.0g；而鋁、鈦含量較高時加1～1.5g。氯化鉀的加入量還與沉淀時的溫度有關。20℃時，50ml溶液加8g氯化鉀；高于25℃則需加入10g以上。

（3） 沉淀時為減少沉淀的溶解和沉淀的洗滌困難，溫度應低于30℃，體積不大于50ml，沉淀應在放置15min后過濾。

（4） 測定的干擾一般來自鋁、鈦，對高鋁和高鈦的試樣可加入氯化鈣、過氧化氫、草酸銨、草酸和熔樣用的氫氧化鉀來代替氫氧化鈉、用硝酸代替鹽酸作介質的方法來消除干擾。

氟硅酸鉀容量法具有快速、準確、精密度高的特點，因此廣泛應用于陶瓷生產中的控制分析。

5比 色 法

當試樣中的SiO2含量在2%以下時，為了得到較準確的檢測結果，宜用比色法測定。比色法有硅鉬黃和硅鉬藍兩種。硅鉬黃法基于單硅酸與鉬酸銨在適當的條件下生成黃色的硅鉬酸絡合物（硅鉬黃）；而硅鉬藍法把生成的硅鉬黃用還原劑還原成藍色的絡合物（硅鉬藍）。在規定的條件下，由于黃色或藍色的硅鉬酸絡合物的顏色深度與被測溶液中SiO2的濃度成正比，因此可以通過顏色的深度測得SiO2的含量。硅鉬黃法可以測出比硅鉬藍法含量較高的SiO2，而后者的靈敏度卻遠比前者要高，因此在一般分析中，對少量SiO2的測定都采用硅鉬藍比色法。硅鉬藍比色法有兩種，一種是用1，2，4-酸（1-氨基-2-萘酚-4-磺酸）作還原劑，另一種是用硫酸亞鐵銨作還原劑，具體操作如下：

1，2，4-酸還原法：該方法是將試樣分解后，在一定酸度的鹽酸介質中，加鉬酸銨使硅酸離子形成硅鉬雜多酸，用1，2，4-酸還原劑將其還原成鉬藍，在分光光度計上于波長700nm處測量其吸光度。

硫酸亞鐵銨還原法：該方法是將試樣用碳酸鈉-硼酸混合熔劑熔融，并用稀鹽酸浸取。在約0.2mol/L鹽酸介質中，單硅酸與鉬酸銨形成硅鉬雜多酸；加入乙二-硫酸混合酸，消除磷、砷的干擾，然后用硫酸亞鐵銨將其還原為硅鉬藍，于分光光度計波長810nm或690nm處，測量其吸光度。該方法可以測出比1，2，4-酸還原法含量較高的SiO2。

比色法測定SiO2對溶液的酸度和溶液溫度有嚴格的要求，否則得不到準確的測量結果。

6 硅酸鈣沉淀EDTA滴定法

該法是讓硅酸在pH=10時與鈣生成硅酸鈣沉淀，沉淀用已知過量的EDTA溶解，過量的EDTA用標準鈣溶液回滴，用K-B指示劑指示終點，由加入的EDTA量和鈣標準溶液的消耗量來計算二氧化硅的含量。應用該法分析時應注意以下問題：

（1） 干擾離子較多，一般共存的鐵、鋁、鈦均會干擾測定，可采用鄰二氮菲和三乙醇胺來聯合掩蔽。

（2） 由于硅酸鈣沉淀的溶解度較大，為保證沉淀完全，沉淀時體積應較小，而且pH控制為10。

（3） 為使沉淀完全應加入SiO32-量60～80倍的氯化鈣，沉淀時應遵循“熱、濃、快”的原則，以便得到較緊密的硅酸鈣沉淀。

（4） 洗滌應選用pH=10的氨水-氯化銨緩沖溶液，為減少洗滌時硅酸鈣的損失，應盡可能減少洗滌劑的用量。

硅酸鈣沉淀法操作方便，熔樣可采用鎳坩堝進行，滴定過程可在普通燒杯中進行。雖然在準確度和精密度方面仍有待進一步改進，但此法在廠礦的控制分析中是一種值得推廣的分析方法。

7 結 語

陶瓷原料中SiO2的測定方法有多種，檢測時應根據待測試樣的具體特點來選用合適的方法，這樣才能得到準確的測定結果。

參考文獻

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3 李碩等.GB/T 4734-1996.陶瓷材料及制品化學分析方法

陶瓷原料范文3

關鍵詞：陶瓷襯板；料倉；應用

前言

安鋼運輸部第一、二原料場在用大的料倉或料斗50余個。在原料場生產過程中，各種原料、混合料、回收料和溶劑的運輸、儲藏等都需要料倉或料斗進行緩沖。在生產過程中為延長料倉（料斗）的使用壽命，根據料倉內物料的物理性能和工藝條件，特別是在料倉內我部先后使用過高分子量聚乙烯襯板、含油尼龍襯板和鑄石等耐磨材料，而在面積相對較小的皮帶機料斗內更多的使用鑄鋼或貝氏體襯板。

1.存在的問題

1.1高分子量聚乙烯襯板和含油尼龍襯板

這兩種耐磨材料在我部的料倉中使用時，其耐磨性能較為良好，但存在的主要問題是：因我部各種原料的存放條件或工藝生產要求，原料均含有一定的水分。而這兩種耐磨材料在生產實踐中，往往和含水的原料產生粘結，當料倉內原料粘結到一定程度時，料倉容積變小起不到儲存、緩沖的作用，這時解決的辦法就是人工進入料倉內進行清料，而人工清料往往費工費時，同時安全隱患較多。

另外，這2種耐磨材料均需要螺栓固定，無法實現與母體的無縫粘結。在生產過程中，一旦因安裝襯板出現問題，原料進入襯板與料倉本體之間時，初期造成襯板鼓肚翹起，隨著力的作用最后造成襯板脫落。一旦有一塊襯板脫落后，就會連帶造成周圍襯板鼓肚翹起并脫落。

1.2鑄石襯板

鑄石是一種經加工而成的硅酸鹽結晶材料，經過相關生產工藝加工成的非金屬材料。鑄石的使用克服了上述兩種耐磨材料的缺點，目前我部大部分料倉均采用鑄石襯板作為耐磨材料。

但在生產過程中，因雨雪天氣等原因，造成原料來料濕度過大，料倉容易產生棚倉等現象，為保持生產的正常運行，職工只能使用大錘對其敲擊振動使料倉下料。存在的主要問題有：

1.2.1一旦敲擊造成敲擊點鑄石襯板脫落。

1.2.2因其是鑄石與碳鋼2種材料粘接，一旦部分鑄石襯板脫落，就會造成料倉內鑄石大面積脫落。

1.2.3襯板脫落后冬季使料倉棚料，使料倉無法正常使用。夏季料倉磨損加劇，增加職工工作量和維修成本。

以二原料回收料槽為例。回收料槽有8個混勻倉，正常生產情況下是開6備2，特殊情況開5備3。自二原料2007年5月投產后，2009年年初就出現因鑄石大面積脫落料倉粘倉嚴重，最嚴重時8個混勻倉4個料倉放空時，料倉內沾料達300t左右，而正常生產時料倉容積為800t。此時8個料倉必須全部投入使用，這就造成上道生產工序的間歇性生產設備必須滿負荷生產，無停車檢修時間甚至帶病作業，一旦出現故障就會影響正常生產。為此在減產情況下我部組織人員對8料倉逐個進行清倉。平均每個料倉清理需3天，因內部鑄石襯板脫落嚴重，清理后的料倉投入生產不到2天，即恢復到清理前狀況。

2.解決方法

2.1為避免因部分鑄石襯板脫落，而導致其大面積的脫落，我們在鑄石的粘貼過程中，要求施工隊伍在橫向1.5～2米用L45角鋼或Ф20圓鋼焊接一圈隔離層，縱向根據料倉大小適當焊接隔離層。這樣一旦某一段鑄石脫落也不會造成其它部位鑄石脫落。

2.2在部分料倉中使用“柔性料倉”+鑄石襯板+振動器的形式。“柔性料倉”是我公司的專利技術，其將料倉分成若干段，每段用鏈條進行懸掛連接，其主要目的是解決料倉棚倉的問題，時能夠減輕因振動器振動造成的鑄石板脫落。

因生產工藝限制，該技術不能再我部料倉中廣泛使用，同時在生產過程中因振動器的振動等原因，無法避免因振動造成鑄石襯板的脫落。

2.3粘貼耐磨陶瓷

隨著陶瓷技術的發展，工業用耐磨陶瓷已廣泛的應用到各行各業，特別是在冶金行業中，耐磨陶瓷襯板以其高強度，高硬度耐磨性能，在煉鐵廠也得到廣泛應用如：皮帶機托輥、皮帶機改向滾筒等。

在粘接形式上采用“二合一”，既在陶瓷中部有一埋頭孔，在該孔處采用焊接帽，用電焊方式使焊接帽焊在料倉本體上，當焊接帽與料倉本體焊接后，焊接帽將陶瓷襯板固定在母材上；其余陶瓷面積采用粘接形式，也就是說：“連粘帶焊”。這樣采用2種粘接方式，有效的避免了因外因導致襯板脫落。

3.方案的實施

3.1我們首先在二原料回收料槽2個料倉中試用。

二原料回收料槽2個料倉在使用“柔性料倉”+鑄石襯板+振動器形式時，平均每年就需檢修更換一次料倉，每次施工材料費需6.5萬元，影響正常生產20余小時。我們利用檢修時間將料倉改為“柔性料倉”+陶瓷襯板+振動器形式后，未發生物料澎倉現象，利用檢修停機觀察陶瓷磨損情況，其表面未見明顯磨痕，預計使用壽命達6～8年。

3.2在兩個原料場與配料室和回收料槽中推廣使用。

因耐磨陶瓷的造價相對較高，我們根據料倉鑄石脫落情況，我們先后在2個原料場預配室和回收料槽36個料倉中粘貼了耐磨陶瓷，使用情況良好。

4.改造效果

陶瓷原料范文4

［關鍵詞］ 分層次教學；土木工程材料；因材施教

［中圖分類號］ G642 ［文獻標志碼］ A

［文章編號］ 1008-2549(2016) 11-0098-03

目前，地方普通應用型本科院校的土木工程材料課程的學習以課堂教學為主，輔之以實驗教學，課程教學內容較多，理論要求低，實踐操作性強。在課堂教學活動的組織和實施過程中，一般通過統一授課教學。

而目前隨著地方應用型本科高校高考招生范圍的逐步擴大，生源由原先的地域趨同性演變為趨異性特征，隨之也更多的體現出學生個體的差異性，這是由生源的區域性特點、高校招生壓力向下傳遞從而導致同一批次入學者之間具有鮮明的個體特點和學習風格。因此傳統的教學方法和手段常常不能達到預期教學目的，反而使不少學生感到本課程枯燥乏味。為了真正有效地組織教學，提高學生的學習效率，我們除了要認真把握同屆學生的個體特點和差異性，還要在教學過程中貫穿應用性、區域性特色[2]，并加大和深入的對學生的主動認知方面進行研究和實踐[3]，對其學習過程進行研究，激發其學習興趣，改變其學習策略[4]。以應用型為主線充分建立靈活多樣的分層次教學新模式。凸顯“以生為本”的教育教學理念，更好的滿足不同地區、不同層次學生的知識需求。

一　分層次教學內涵

所謂分層次教學，就是基于學生知識體系結構，基本理論基礎上的差異，并考慮學生智力等因素存在明顯差異的情況下，授課教師遵循因材施教原則，有意識地對課堂教學、實驗教學等環節進行設計，有針對性地對不同層次學生進行學習指導、布置作業，因材施“助”，因材施“考”。使每個學生都能得到發展，從而達到總體教學目標。教師應結合學生的實際情況，設計合理的分層目標，既讓成績好的學生學習有所拓展和延伸，又能讓成績落后的學生跟得上。應該相信每一位學生通過自己的努力都能實現預訂的目標。讓所有學生都能通過分層次教學，更好地發揮其自身的潛能。

在教學活動的組織過程中，教師的主要工作就是教會學生學習，“授之以魚,不如授之以漁”。對成績良好學生應鼓勵他們自學，實行“拓展性、創新性”教學，并隨時進行學習內容的解惑、學習方法的指導，重點在于培養他們專業知識的自學能力，并在教學活動、課堂討論中，提供給他們當“小老師”的機會。對成績落后學生實行“低起點、基礎性”教學，積極調動他們學習積極性，加強基礎知識的掌握和理解，為實現成績提升創造條件。隨著教學活動層次化的實施和深入，學生基礎性知識學習和創新性的能力都得到了提高，從而使各層次的學生都能得到相應的發展。更好的實現關注個體，凸顯主體、發展個性，培養創新的目標。

二　分層次教學的做法

（一）理論教學

我們從土木2010級開始，提出了“學生分層、內容分層、多元考核”的思想，實施了土木工程材料理論教學和實驗教學的分層次教學。將一個教學班的學生按照實際水平分成三個層次，教學內容既體現基礎性，都需要掌握的；也凸顯創新性，照顧有自身提升需求的。具休包括以下三方面。

1　將課程內容按教學大綱要求和程度的深淺分成不同的層次基礎、掌握和提高的三層。基礎部分為教學大綱所規定的基本要求，總學時2/3；掌握部分則屬于基本要求的加深內容，總學時1/3；提高部分是本課程中的一些高等理論與問題，或是與工程實際緊密聯系的應用問題。

2　在教學方法上對于基礎部分，實行集體授課教學，并在教學過程中采取“精選、精講”的辦法，以便照顧不同層次的學生；對于掌握部分，采用“重點”的講授方法；提高部分，由于涉及到的學生熟練較少，但其知識和能力水平較高，因此主要是引導學生自學，并采用問題式教學，鼓勵學生討論、設計試驗，參與解決工程問題。

3　在教學考核上建立多元考核方法，統籌考核教學過程。理論部分以筆試為主；實驗項目，主要對學生動手操作能力和試驗報告進行考核；對于課程創新型實驗項目和計劃類項目，主要以PPT答辯、研究報告質量、論文、專利等作為考核指標。并及時聽取學生的反饋意見，修正不足之處。

為了做到用2/3的學時完成教學大綱規定的內容，而且還要使不同程度學生的能力都有所提高,我們著重抓了“基礎性”教學的環節。所采用的辦法是“精選、精講”。

土木工程材料課程教學內容眾多，涉及混凝土、水泥、木材、鋼材、砂漿、瀝青等建筑材料。因此我們教學組經過討論，精心選擇，確保教學內容是最基本、最重要的，刪去那些不必要的重復內容；講授過程中處理好主要內容與次要內容、相似內容之間的關系，比如砂漿與混凝土。精講就是精心研究教學內容，在課堂和實驗教學中，采用啟發式教學，將課程的內容“教”給學生，使學生在不增加負擔的前提下真正掌握基本要求，并使學生的能力有所提高。我們的具體做法是：第一，從一開始就講清課程的研究對象、課程體系，使學生知道學什么。第二，在講授各章內容時，首先講清基本原理、概念。其次有意識對不同材料的共性問題進行討論分析，如石膏，水泥，石灰，鋼材的生產制備。這對于加深學生對基本概念的理解認知和培養學生的橫向聯系思維能力都有好處。第三，講課時注意啟發引導，使學生學會將一些復雜的科學、工程問題分解為簡單的基本常識問題，以及適當引入課堂討論，逐步做到觸類旁通。

（二） 實驗教學

在進行土木工程材料實驗教學中，我們發現：采用同時學，同要求、同考核的方式，考慮到學生的理論基礎，及其對土木工程材料的需求不同，造成有些學生“吃不飽”，而有些學生“消化不良”。因此，土木工程材料實驗教學的預期效果就不容易達到，也就會造成學生實驗基礎不扎實，應有的實踐操作能力沒有得到有效的培養和鍛煉。因此，用統一的實驗教學模式，已不適于對當前本二學生進行實驗教學了。

基礎性實驗具有實驗難度低、實驗用時少的特點，有利于提高學生的自信性；綜合性實驗主要側重于培養學生的動手能力，知識的綜合使用；設計性實驗則更多側重于激發學生的知識創新和能力發揮。考慮到目前學生需求的個體差異性、學生認知意識的不同。根據不同層次學生的認知特點、結合本課程教學的具體情況，我們采用“平臺+模塊+團隊”的方式，實施分層次實驗教學。利用學院基礎實驗室、創新實驗室為“平臺”，針對不同層次學生的理論基礎及不同培養計劃要求，設置三個不同的“模塊”，采用“平臺+模塊”組成土木工程材料實驗課程的內容體系，以不同層次的學生組成學研“團隊”為實施主體。

在土木工程材料實驗課程中，遵循教學有層次、有針對性的原則。選擇適合學生的實驗項目，能使學生的專業特點、興趣愛好得到發揮，從而調動學生學習的積極性和主動性。不僅能保證實驗教學質量，更重要的是，它還能夠使教學資源得到優化。

三　教學效果評價

土木工程材料課程自實施分層次教學3年來，取得了明顯的教學效果。在課堂上，同學們基本都能做到積極參與討論，主動開口提問題，并在教學活動實施過程中，由最初的提出淺顯簡單的問題到提出思考性的問題。自己不能解決的問題，小組內的同學間都能做到自覺合作交流、討論提高；找出最佳解決方案的同時提高了學生的綜合語言表達能力、互助交流能力、動手操作能力，達成了同學間的互助合作學習。通過建立以學生為中心的教學模式，形成以自主式、合作式、研究式為主的學習方式，重視理論與實踐的結合，強調團隊合作，通過組織學生參加各級各類科學研究項目、大學生科技創新計劃等形式，讓更多學生熱愛土木工程材料課程，致力于土木工程材料領域學習和研究，不斷提高大學生創新設計能力、動手實踐能力與合作交流能力，促進學生知識、能力和素質的協調發展。

第一，通過實施分層次教學，提高了學生學習的積極性，使各級各類學生學有所得，尤其是初期學習困難的學生學習成績明顯提高，學習習慣得到極大改善。據統計，從2011級土木工程專業學生開始實施土木工程材料分層次教學活動以來，課程成績大幅提高，不及格率大幅下降。

第二，近年來，學生踴躍報名參加土木工程材料類的各級大學生科技創新計劃及校外科學實踐研究活動，見下表1，并取得了明顯的成果，累計發表學術期刊論文10篇，申請專利1項。

第三，學生積極參加校外科學實踐研究活動，參與解決企業存在的技術問題，獲得企業極大的認同感，近幾年先后有5家混凝土生產企業，在創建校外合作研究基地的同時，提出吸收引入我校畢業學生的招聘意向。

第四，分層次教學也使不同層次的同學們更好的認識自我，進一步明確了各自努力的方向，不斷提高自己的專業技能。

四　結論

基于學校辦學定位和學生特點，對土木工程成材料課程的教學方式和方法進行了適當的調整和改革，在課堂教學和實驗教學過程中采用了分層次教學形式、充分激發各層次學生的學習主動性和自發性，并通過誘導式、啟發式、問題式方法引導學生主動學習。采取理論與實踐并重，師生交流互動，課堂教學與項目研究相結合的方法，以達成提高學生的學習興趣和綜合素質的目標。

從最后的教學效果客觀評價來看：實施分層次教學后，11、12、13級的學生學習成績較未實施分層次教學的09、10級學生成績有了明顯提升；而且在主動申報各級大學生科技創新計劃、參與教師工程實踐等科技研發類項目上，11、12、13級的學生也都呈現出明顯的積極性。此外，通過問題設置、課堂討論、項目研究、問題解答等綜合教學環節，可以看出學生的學習能力有明顯的提高，且在工程實踐環節中，選用材料的能力以及處理不確定性問題的能力有明顯提高。五　問題及思考

由于目前招生地域范圍不斷擴大，分層次教學的實踐給地方應用型本科學校土木工程專業的基礎教學注入了新的活力。但我們也要認識到：分層次教學是一個比較復雜的教學過程，牽涉的問題比較多。

1　學生的思想問題分層次教學以班級為單位開展，以學生成績為標準實施。成績落后學生容易沮喪，成績好的學生也易自滿，因此應加強學生的思想教育和管理工作。并向學生明確分層次教學不是人為劃線，而是量才為教，發揮各自長處。給每位同學創造良好的學習氛圍，提供其進步的空間。

2　教材問題分層次教學要求即兼顧所有學生的共性要求，也要考慮不同層次學生的個性需求和提升空間，因此就需要精心選用合適的教材，精選教學內容。

3　教師問題要求教師轉變教學觀念和方法，探索更適合學生，適應新常態的土木工程材料教學模式，讀懂學生，引導學生。

這都需要進一步研究和探索，以求得到解決。參考文獻

[1]王莉，郭長江.土木工程材料實驗分層教學模式探索[J].江西科學，2005(4)：479-482．

[2]彭振生，徐小華，王桂英.土木工程材料課程分層次教學的教學大綱研究[J].池州學院學報，2009，23(3)：111－112．

陶瓷原料范文5

關鍵詞:干法造粒制粉,陶瓷原料制備,干法制粉,濕法制粉,節能環保

1 前言

陶瓷行業目前是一個高能耗、高污染的行業,具體體現在其粉料制備、燒成和精加工三個方面;目前陶瓷粉料的制備是由泥土原料與礦石料經球磨機制成料漿,然后再由噴霧塔噴干造粒而獲得的。就球磨而言其能耗巨大,以18t球磨機為例,它需要180kV電能且須連續工作16h,也就是說它的單班能耗達2880kWh。

通過球磨獲得的原料是含水率高達33%的泥漿,將這些泥漿經過噴霧干燥,使水份從泥漿中蒸發排放掉,制成陶瓷廠所需的含水率為6%~7%的粉料,不僅浪費了25%左右的水,而且這其中還要消耗掉使25%左右的水變成蒸汽的熱能;在噴霧干燥這一過程需要大量的燃油,燃油燃燒的熱效率極低(

本技術所提供的粉料超細化干法造粒制粉技術及后加工工藝干法制粉,用來取代原有的球磨、噴霧造粒工藝的濕法制粉,可以從根本上解決陶瓷行業粉料制備方面的高能耗、高污染的問題。

2 國內外技術發展現狀與趨勢

目前國內外均使用球磨機和噴霧干燥塔作為陶瓷粉料的主要生產設備,這種工藝加工手段既造成了能源浪費又造成了環境污染。近年來超細粉體的發展極其迅猛,但其應用領域主要在高分子材料、涂料、油漆、膠粘劑及造紙等行業。而對于大量消耗粉體的陶瓷行業,目前仍主要采用濕法球磨噴霧干燥造粒的普通粉體。

國內大多數超細粉體制備設備都是依靠國外進口或仿制,缺乏自主創新,主要表現在工藝不連續、單機產量小、能耗高、粒度分布不均勻等方面,對粉體的后加工研究很少。特別是在陶瓷行業,至今仍然沿用球磨工藝,所產生粉體的粒度粗,生產過程不連續,能耗高、污染大,如何使用新技術、新裝置對這一傳統產業實施升級改造,顯得尤為重要。

3 技術產業化前景分析

目前,我國建筑衛生陶瓷企業已達3800家以上,其中建筑陶瓷企業有2860家左右,整個陶瓷企業區域化集中程度非常高,僅佛山陶瓷產品的產量就占全球總產量的25%。陶瓷行業是一個高能耗行業,其生產能耗占陶瓷生產成本的30%～40%,高能耗帶來高污染,對迅速發展起來的陶瓷產區及周邊地區的環境造成了很大的污染。

本技術的實施,將從根本上解決高能耗問題,同時只要對陶瓷成形工藝稍加改進,就可以使得陶瓷的燒成時間變短,從而進一步節約能源,如果該技術能在陶瓷行業推廣使用,其經濟及環境效益將是極其巨大的。

4技術內容、方法、技術路線及技術、經濟指標

4.1 主要技術內容

傳統的球磨機是利用球磨機桶體的旋轉將桶體內的球石帶到一定的高度從而儲存能量,在球石下落過程中形成沖擊力,擊打物料從而起到物料粉碎的工效。這種粉料制備方式設備簡單,可以通過加長工作時間的方法獲得粒度符合要求的粉料,而且混料均勻。但其顯著缺點是占地大、能耗高、生產效率低。

本技術主要包括粉料超細化干法造粒及后加工新工藝,以連續作業的方式,將粉碎、混料、超細著色在同一工序中完成,簡化了生產工序,降低能耗,而且產量可大幅度提高。

4.2 技術方法、技術路線以及工藝流程

4.2.1技術方法、技術路線

本技術采用預粉碎設備對陶瓷原料進行預粉碎,使物料的尺寸小于120目,這一過程要注意防止鐵等雜質的引入從而降低粉料的質量;將經預粉碎后的物料與其它原料(色料等)進行粗混,然后一起進入強力機械粉碎機進行超細加工,如此獲得的原料經造粒后制成陶瓷用粉料。

整個造粒過程將采用如下設備流程組合:

(1) 陶瓷原料的預粉碎使用震碎機;

(2) 原料預混是本技術的關鍵環節,它將直接影響成品粉料的質量,這一環節將采用強力連續式預混機;

(3) 強力機械粉碎機是本技術的另一項關鍵設備;

(4) 造粒制粉將采用圓柱霧化微波造粒機。

4.2.2工藝流程

本技術采用如下全新的粉料制備工藝流程如圖1所示。

主要工作流程分為以下幾個步驟:

(1) 喂料機將泥土原料或礦石料送入雷蒙磨機組進行預破碎,在預破碎過程中去除雜質后分級,將小于120目的粉料選出,粗粉篩選后再回到雷蒙磨機中;

(2) 將預破碎的粉料與一定配比的色料送入強力連續式預混機組進行均勻化混合;

(3) 將預混后的粉料送入超細加工機組進行超細研磨,使粉料達到超細體及著色效果;

(4) 將超細體著色的粉料送入圓柱造粒機組,進行霧化粉水凝聚微波造粒,從而達到顆粒級配與含水量穩定的粉料;

(5) 將造粒好的陶瓷磚生產用粉料送入儲藏料倉備用。

4.3 主要技術、經濟指標

(1) 生產能力:4t/h;

(2) 粉料粒度分布:d50

(3) 能耗:約135kV/8h;

(4) 生產方式:連續生產;

(5) 環境污染:無粉塵、煙氣、污水、廢棄物。

5 技術特色和創新突破點

本技術以連續作業方式,將粉碎、混料、超細著色在同一工序中完成,改變了傳統的間歇式工藝,簡化了生產工序,降低了能耗,減少了環境污染。

粉料研磨后可達亞微米級。由于粉體的粒度比通過球磨獲得的粉料要細得多,因而在燒成過程中的高溫反應活性增高,亦可有效減少燒成時間;同時微細的粉體顆粒粒度分布均勻,可使陶瓷坯體的強度增高,提高產品性能,提高色彩鮮艷度。

6社會和經濟效益分析

該技術的推廣具有良好的社會和經濟效益。具體表現在:

(1) 推動建筑行業的綠色發展:由于取消了噴干造粒過程,無須燃燒柴油獲取熱能,這將極大地改善陶瓷生產地區的空氣質量。減少了傳統生產方式造成環境中的廢氣(SO2、CO、CO2、NOX及煙塵等)、廢水(含鉛、鎘、汞、鉻等重金屬無素)、粉塵、游離SiO2以及噪聲、熱源;使生產區及周邊環境有所改善;

(2) 符合國家產業政策:國家第十個五年計劃中明確提出支持大型機械國產化和提高其技術含量,逐步替代進口;本項目的建設完全符合國家的產業政策;

(3) 滿足了市場需求,為陶瓷企業進行節能、環保、高效生產提供了保障;可減少粉料制備設備的投入,極大降低陶瓷生產企業的投資成本。

資源短缺、環境污染、生態破壞是我國近年來工業高速發展帶來的負面影響,特別是建筑陶瓷工業粉塵和煙氣污染;而傳統的粉料制備關鍵設備球磨機與噴霧干燥器正是產生高耗能、高污染的環節;本技術的實施將代替傳統的濕法粉料制備工藝,為陶瓷行業推行清潔生產、降低污染、節約資源、改善工作環境和周邊環境、降低生產成本提供了有效的技術裝備。

參考資料

[1] 奚天鵬,劉傳義,何士安.粉體干燥-造粒-微波加熱干燥新工藝[J].

塑料助劑,2005(04).

[2] 吳義權,張玉峰.鎂鋁尖晶石超微粉的制備方法[J].材料導報,

2000(04).

[3] 張忠杰.旋流式組合壓力噴霧干燥技術研究[D];中國農業大學,2003.

[4] 王喜忠,于才淵,劉永霞.中國干燥設備現狀及進展[J].

無機鹽工業,2003(02).

陶瓷原料范文6

關鍵詞煤矸石,墻地磚,制備

1引言

近年來,隨著我國建筑業的迅猛發展,國內市場對陶瓷墻地磚的需求量不斷增加。然而,作為傳統陶瓷原料的高嶺土,由于不斷被開采,導致其儲量不斷減少,資源面臨枯竭,從而引起市場價格不斷攀升。

煤矸石是指在煤礦建設、煤炭開采及加工過程中排放出的固體廢棄物,也是我國目前排放量最大的工業固體廢棄物。堆積成山的煤矸石,不僅占用大量的土地,而且還因自燃、風化淋濾和揚塵等作用造成嚴重的環境污染。因此,我國政府近年來大力倡導對煤矸石進行綜合利用研究。目前,對煤矸石的規模化回收利用,已應用于燒結磚、造紙、石化和輕工等行業,但由于能耗、成本、技術以及其它原因,許多企業虧本甚至倒閉,更談不上生產高附加值的產品[1]。事實上,煤矸石除含有少量的鈉、鉀、鈣、鐵的氧化物和有機碳外,主要成分為SiO2和Al2O3,與常用的陶瓷原料高嶺土的成分比較接近,具有替代高嶺土作為陶瓷原料的可能。因此,本文開展了利用煤矸石制備陶瓷墻地磚的研究,以期能夠替代傳統的高嶺土原料,降低產品的成本,并為煤矸石的綜合利用及環境污染治理開辟了一條新的途徑。

2實驗過程

2.1 實驗原料

實驗用煤矸石采自河南鄭州礦區,原礦經機械粉碎后平均粒度為6μm,其化學組成見表1。

由表1可見,實驗用煤矸石的化學成分主要為Al2O3和SiO2,含量分別為30.72%、50.12%,與高嶺石的理論化學組成(Al2O3 39.50%、SiO2 46.54%、H2O 13.96%)比較接近。XRD分析結果也顯示,煤矸石中所含的礦物主要為高嶺石,以及少量的石英。

實驗用原料還有長石、石英和膨潤土等,均為市售產品(粒度小于74μm)。其中,添加膨潤土是為了彌補煤矸石粉料可塑性較差、粘結性較低這一工藝性質的不足,提高成形坯體的結合性和強度。

2.2 樣品制備

將各種原料按擬定配方稱量后,加入行星球磨機中濕法球磨3h,坯料干燥、造粒后,利用四柱油壓機于40～60MPa下壓制成形,將所得的生坯干燥后置入高溫箱式電阻爐中,分別于1180℃、1200℃、1220℃、1240℃、1260℃下燒成,保溫2h后冷卻至室溫,得到陶瓷墻地磚樣品。

2.3 性能測試與表征

按照GB/T 4100-2006[2]規定的方法測定樣品的性能。其中,根據阿基米德原理測定樣品的體積密度和吸水率;利用D/MAX-2200PC型X射線衍射儀(XRD)表征樣品的物相組成;CSM-950型掃描電子顯微鏡(SEM)觀測樣品斷口的顯微結構。

3實驗結果與討論

3.1 配方的確定

根據原料的化學成分和有關相圖[3],設計出如表2所示的配方。

實驗發現,配方A的成形性能不好,無論怎樣調整成形壓力和保壓時間,成形坯體總是出現缺角、掉棱、層裂、開裂、剝落等缺陷,有的生坯放置一段時間后,還會出現坯體裂紋擴展、脫落等現象。其原因可能是坯料中煤矸石粉料的可塑性和結合性較差,以及石英、長石等瘠性物料較多的緣故。盡管在配方B、C中逐漸減少石英的用量、增加煤矸石粉的用量,但坯體的成形性能仍然較差。可見,煤矸石粉的可塑性和結合性較差是影響坯料成形性能的主要因素。當在配方D中引入5wt%的強結合性粘土――膨潤土后,坯料的成形性能得到大幅度的改善,成形坯體的表面光滑、平整,無棱、無脫落及層裂現象。所以,在隨后的實驗過程中,均采用配方D制備煤矸石陶瓷墻地磚。

3.2 樣品的物相組成

XRD分析顯示,在1180～1260℃燒成溫度范圍內,煤矸石陶瓷墻地磚的物相組成變化不大。圖1給出的是在1220℃下燒成時樣品的XRD圖譜。由圖1可以看出,煤矸石陶瓷墻地磚主要由玻璃相組成,并含有石英和莫來石相。其中,石英是配料中未完全熔融的殘余石英,莫來石是煤矸石中的高嶺石分解產生的一次莫來石,以及從玻璃熔體中析出的二次莫來石。顯然,煤矸石陶瓷墻地磚與普通陶瓷墻地磚的物相組成相似。

3.3 燒成溫度對樣品吸水率及體積密度的影響

陶瓷墻地磚的吸水率不僅能在一定程度上反映制品的燒結程度,而且還是評價墻地磚質量的重要指標之一。根據GB/T4100-2006規定,陶瓷墻地磚的吸水率不超過0.5%時符合“干壓陶瓷磚:瓷質磚技術”的要求。本實驗中,燒成溫度不同的陶瓷墻地磚樣品的吸水率如圖2所示。

圖2顯示,1180℃燒成時,墻地磚的吸水率為0.34%。隨著燒成溫度的提高,吸水率逐漸降低,在1220℃燒成時降至最低,僅有0.19%。這是由于坯體中的熔融玻璃相含量隨燒成溫度升高而升高,從而填充坯體孔隙并使顆粒相互靠近、密度增大的緣故。1240℃燒成時,制品的吸水率略有升高。當燒成溫度繼續升高至1260℃時,陶瓷墻地磚的吸水率急劇增加,制品表面出現許多尺寸較大的氣孔,呈現“過燒”的現象。

圖3是樣品在不同燒成溫度下的體積密度。可以看出,體積密度的變化趨勢與吸水率呈現一定的負相關性。與吸水率曲線不同的是,1200℃燒成時制品的密度最高,達到了2.56g/cm3;1220、1240℃燒成時,體積密度卻略有下降,這可能與石英的熔解、玻璃相以及莫來石相的形成有關。當燒成溫度升高至1260℃時,體積密度急劇降低至2.07g/cm3,這顯然是制品“過燒”后產生大量氣孔的結果。

圖4的SEM分析結果顯示,1200℃燒成時,制品內部氣孔少且尺寸較小;當燒成溫度為1260℃時,樣品由于出現“過燒”而使氣孔數量急劇增加、氣孔尺寸顯著增大。這一結果與吸水率和體積密度的測試結果相一致。

綜上所述,當在1200～1240℃燒成時,可獲得體積密度高、吸水率低的煤矸石陶瓷墻地磚制品。測試結果表明,1220℃燒成的煤矸石陶瓷墻地磚,其抗彎強度達到92.0MPa,超過了GB/T 4100-2006規定的“干壓陶瓷磚:瓷質磚技術”的要求(吸水率E≤0.5%、斷裂模數平均值≥35MPa、單值≥32MPa)。

4結 論

以煤矸石為主要原料,添加石英、長石和膨潤土,可以制備出性能符合國家標準的陶瓷墻地磚。煤矸石陶瓷墻地磚主要由玻璃相組成,并含有石英和莫來石晶相,其吸水率、氣孔數量和尺寸、體積密度均隨燒成溫度的改變而改變。其中,1200～1240℃是較為適宜的燒成溫度范圍。

參考文獻

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Preparation of Wall and Floor Tile with Coal Gangue

Yu ShiyaoZhao PengjunXu HongliangFeng FengZhang QinWang Meng

(School of Material Science and Engineering, Zhengzhou UniversityZhengzhouHenan450001)