【正文】 。當?shù)叵滤^低，而地形坡度較大時，可將焙燒車間隧道窯部分和成型車間處于不同的標高上，使隧道窯的窯車表面與成型車間處于同一標高，以降低工人裝出窯的勞動強度，當焙燒車間有高大煙囪時，不宜臨近廠前區(qū)，以免影響美觀。 輔助生產(chǎn)車間輔助生產(chǎn)車間主要包括匣缽、耐火材料車間，石膏模車間，中央實驗室及試制工場，金工車間，鍛造車間，木工車間 [6]。13 / 62第 3 章 工藝設(shè)計計算 工藝流程的原則選擇工藝流程，首先要保證產(chǎn)品的質(zhì)量要求。在滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求的前提下，盡可能簡化流程，縮短周期。工藝流程的選擇還應充分體現(xiàn)技術(shù)上的先進性和可靠性。要注意吸收類似工廠在實踐中所積累的豐富經(jīng)驗。選用新設(shè)備、新技術(shù)、新工藝是要充分調(diào)查，反復論證，認真落時。生產(chǎn)過程的機械化和自動化，是現(xiàn)代陶瓷廠發(fā)展的方向，選擇流程時應從工廠規(guī)模、當是當?shù)氐膶嶋H情況出發(fā)，盡可能提高機械化程度，降低勞動強度，如有條件，還應考慮自動化，暫無條件是也應充分考慮到今后技術(shù)改進和發(fā)展的可能性。選擇工藝流程時，必須進行技術(shù)經(jīng)濟分析，使建廠后各項技術(shù)經(jīng)濟指標合理，此外，還應注意到生產(chǎn)調(diào)節(jié)的靈活性，如泥料性能雖有變化，不致引起生產(chǎn)工藝和設(shè)備運轉(zhuǎn)的不合理等，工藝流程的最后確定，需要經(jīng)過不同方案的分析對比，使選用的流程可靠、使用、先進、合理 [7]。 確定工藝流程的依據(jù) 原料的組成及性質(zhì)原料的組成和性質(zhì)直接影響著原料加工處理方法。如進工廠原料中含塊狀硬質(zhì)原料，就應加強破碎并注意對其粒度的控制；塊度過大的原料，一次破碎達不到工藝要求就要采用多級破碎；如進廠的全是粉狀原料，粗碎、中碎工序可省略；如采用的粘土容易在水中分散，則可采用粘土直接水化的工藝，即不經(jīng)過球磨二直接進入攪拌池調(diào)成泥漿，再和其他漿料充分混合后使用。而硬質(zhì)粘土，則必須經(jīng)過球磨才能達到細度要求。原料中的雜質(zhì)，應根據(jù)其對產(chǎn)品質(zhì)量影響程度采用相應的處理方法。如原料中較多的云母，則要考慮精致去云母等。粘土中含砂量過高且波動大，需設(shè)淘洗工序，而含砂量低的粘土可不必淘洗。原料的塑性過低可采用風化、加強粉碎、真空練泥、陳腐等工序以套高原料的可塑性；可塑性過高需滲入瘠性物料或?qū)⒄惩令A燒后使用。有的粘土原料含水率過高（如大于 7%）不宜采用電子稱自動配料，可將該粘土烘干處理貨摻適量干料以降低含水率。原料的干燥性能和燒結(jié)性能決定干燥燒成工藝和設(shè)備的依據(jù)。 產(chǎn)品品種及質(zhì)量要求產(chǎn)品的品種和重量要求，直接影響到原料加工程度、坯料的配方及生產(chǎn)方法。為獲得均勻優(yōu)質(zhì)的瓷坯，目前國 內(nèi)外廣泛采用濕法制泥流程，這即利于除鐵和原料件的均勻緩和，有保證泥料達到要求的細度，球磨后的漿料都要經(jīng)過多次過篩和除鐵。 建廠規(guī)模及技術(shù)裝備水平工廠投資、規(guī)模、品種和技術(shù)裝備情況，也會影響流程選擇。投資較多的大型工廠，應盡可能采用機械化水平高的技術(shù)和大型、高效的設(shè)備但需進行經(jīng)濟核算，對于投資少，產(chǎn)量規(guī)模小的中、小型工廠，應注意因地制宜，適當?shù)恼疹櫟綑C械化程度，并未今后的發(fā)展留有余地。產(chǎn)量小而品種多的工廠，為靈活分化產(chǎn)品品種往往不得不采用一些間歇作業(yè)的設(shè)備；而產(chǎn)量大品種較單一的工廠，或同一工廠中國批量較大的產(chǎn)品應考慮到生產(chǎn)過程的機械化和自動化。 建廠地區(qū)氣候條件建廠地區(qū)的氣候特點也會對流程有影響。如大型毛坯在氣候溫暖的地區(qū)可以采用自然陰干，而寒冷的地區(qū)則應采用人工干燥。15 / 62第 4 章 原料性質(zhì)與配方 礦物原料的性質(zhì) 粘土類礦物原料及其性能1 粘土類礦物原料分類 [8](1) 按地址成因分類： ①一次粘土 ②二次粘土(2) 按構(gòu)成粘土的主要礦物分類：① 高嶺石類粘土 ②蒙脫石類粘土 ③伊利石類粘土 ④水鋁英石類粘土 ⑤葉臘石類粘土(3) (3)按耐火度分類：① 耐火粘土 耐火度在 1580℃以上 ②中等易熔粘土 耐火度在 1350℃~1580℃之間 ③易熔粘土 耐火度在 1350℃以下2 粘土類礦物原料性能(1) 可塑性，粘土的可塑性是指粘土與適量的水結(jié)合后所形成的泥團，在一定外力作用下產(chǎn)生變形而不開裂，當外力去掉后仍保持其不變的性能。可塑性是粘土原料最重要的工藝性能之一，是粘土能夠制成各種陶瓷制品的成型基礎(chǔ)。(2) 結(jié)合性能，在陶瓷生產(chǎn)中，粘土的結(jié)合性能比可塑性更具有現(xiàn)實意義。結(jié)合性能的測定是在粘土中加入標準砂后，制成試條，測定干燥后的彎曲強度。(3) 其它性能，主要包括干燥性能、燒結(jié)性、耐火性、粘土的離子交換性、粘土的膨脹性、粘土的分散性、粘土的凝聚性、稠度、粘性、觸變性等。 3 影響可塑性的因素影響可塑性的主要因素有粘土礦物的類型、粘土的顆粒度和顆粒分布，粘土顆粒的形狀、粘土顆粒的離子交換能力和液相（及分散介質(zhì)）的性質(zhì)等。(1) 粘土礦物的類型。粘土礦物的類型不同，其可塑性差異很大。(2) 粘土顆粒的大小和形狀?？伤苄酝惩恋V物顆粒大小和形狀有密切關(guān)系。顆粒越小，分散度越高，比表面積越大，吸附的結(jié)合水量越多，顆粒間的附著點就增多，產(chǎn)生形變后形成新的附著點的可能性也會增大，這就有利于可塑性的改變。(3) 粘土顆粒的離子交換性。粘土具有的陽離子交換能力。黏土的交換陽離子主要吸附在的羥基的基面上和晶體邊緣存在的氫氧離子上。這種被吸附的陽離子，在水溶液中又可被其他相同電荷的陽離子所置換，因而稱為交換離子。黏土礦物種類不同，陽離子交換能力也不同。蒙脫石類黏土比高嶺石類黏土的離子交換能力要大得多，因而可塑性也要強的多，葉臘石類黏土礦物沒有顯著的陽離子交換能力，也幾乎沒有可塑性。黏土中有機物的含量和結(jié)晶程度也影響其陽離子交換能力。(4) 分散介質(zhì)的性質(zhì)。分散介質(zhì)的性質(zhì)對可塑性有一定影響。表面張力和粘度高的介質(zhì)均有利于提高可塑性，這是由于這些分散介質(zhì)粘附在黏土顆粒表面，形成黏土薄膜，增大了顆粒間的作用力。 長石類礦物原料長石是衛(wèi)生陶瓷生產(chǎn)中普遍使用的熔劑型原料，是衛(wèi)生陶瓷廠三大原料之一。長石能降低陶瓷產(chǎn)品的燒成溫度和石英等原料高溫溶化后所形成的玻璃態(tài)物質(zhì)構(gòu)成釉的主要成分。長石融化后形成的液相能填充坯體的孔隙，減少氣孔率、增大致密度，提高坯體的機械強度、透光性能和機械性能，此外長石原料作為瘠性物質(zhì)，可以提高坯體的疏水性，從而提高干燥速度。 硅質(zhì)原料凡以二氧化硅為主要成分、其含量與雜質(zhì)含量等符合工業(yè)要求的巖石或砂子都叫硅質(zhì)原料。自然界的硅質(zhì)原料以石英族礦物為主，含微量長石、泥質(zhì)和鐵質(zhì)等雜質(zhì)。 其他礦物原料其他礦物原料主要包括鈣鎂質(zhì)礦物原料、含鋯礦物、含鋰礦物、含硼礦物、硫化物和硫酸鹽、稀土金屬原料。 陶瓷原料中各種氧化物的作用(1) 二氧化硅 (SiO2)SiO2 是坯料和釉料的主體，主要由石英、高嶺土、長石等原料引入。SiO 217 / 62在陶瓷坯料中的主要作用，部分與粘土(或長石)中的 Al2O3 在高溫生成針網(wǎng)狀的莫來石成為胎體的骨架，以提高成品的機械強度。另部分則與長石等原料中的堿金屬、堿土金屬氧化物在高溫下形成玻璃物質(zhì)，填充于胎體骨架之間，從而使成品致密，它能提高坯體機械強度和制品的透明度，還有一部分未能參與上述反應的則為游離狀態(tài)的 SiO2，亦起骨架作用，亦可避免坯體在玻化時產(chǎn)生彎曲，變性缺陷。SiO 2 在燒成和冷卻過程會發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變，體積變化大，因此，在坯料配方時要適量控制，不宜用量過大，否則易使成品的熱穩(wěn)定性降低。(2) 氧化鋁(Al 2O3)Al2O3 是陶瓷坯釉中的主要成分，主要由高嶺土、瓷土或長石引入。 Al2O3在坯料中主要與 SiO2 在高溫下生成莫來石，起著骨架作用，并能提高燒成溫度，擴大坯料的燒結(jié)范圍，提高成品的機械強度、化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，還可提高瓷器白度。如含量低于 15%時，則降低燒成溫度，并縮小燒結(jié)范圍，易造成制品變形和熱穩(wěn)定性降低。(3) 三氧化二鐵 (Fe2O3)Fe2O3 是一種紅褐色或豬肝色的著色氧化物，熔點 1560℃，因為它的著色作用很強，在不同的燒成氣氛下能使制品呈黃、青、灰、紅等色。嚴重影響瓷器的白度，故視為有害物質(zhì)，在普通瓷器坯料中，其含量宜小于 1%，細瓷坯料中宜小于 %，尤其是瓷釉中（白釉）宜小于 %。由于 Fe2O3 具有較強的助溶作用，能降低坯料的燒成溫度。(4) 二氧化鈦 (TiO2)TiO2 也是一種著色金屬氧化物，熔點 1825℃，它在氧化氣氛中燒成呈黃色，在還原氣氛中燒成則呈不穩(wěn)定的灰色。如在瓷器坯釉中含 TiO2 過多，易使成品發(fā)黃、發(fā)灰，顯著降低成品的白度和透明度，故也視為有害雜質(zhì)。(5) 氧化鈣(CaO)CaO 是一種堿土金屬氧化物，熔點為 2580℃，它在高溫下能與 SiO2 形成低共熔物——偏硅酸鈣,故起著助熔作用，是石灰釉的主要成分，由方解石、石灰石、白云石、釉灰等原料引入，因它助熔作用強，能降低坯料的燒成溫度，增加坯料的致密度，提高制品的機械強度和透明度以及熱穩(wěn)定性。但含量不能太多，易影響制品色澤變形、煙熏。(6) 氧化鎂(MgO)MgO 也是一種堿土金屬氧化物，熔點為 2800℃。它與 SiO2 和 Al2O3 能生成熔點較低的堇青石，在長石質(zhì)瓷中起助熔作用。一般從滑石，鎂質(zhì)粘土，白云石等原料引入。為了降低長石質(zhì)瓷的燒結(jié)溫度，有的瓷區(qū)用鎂質(zhì)粘土代替部分長石作熔劑并借以改善坯料的可塑性，但因為 MgO 的膨脹系數(shù)較小，同時又起乳濁作用，故鎂質(zhì)粘土的用量宜少，最好不要超過 3%，否則，既會降低皮料的透明度，又易引起坯與釉的膨脹系數(shù)不合而造成釉面龜裂。(7) 氧化鉀和氧化鈉 (K2O 和 Na2O)K2O 和 Na2O 都是堿金屬氧化物，易溶于水，且熔點很低。它們都是坯、釉的主要熔劑，能降低制品的燒成溫度。K 2O 和 Na2O 在陶瓷坯料中，能熔融部分 SiO2 和 Al2O3 而生成玻璃相，填充于胎體骨架的空隙中，并能加速莫來石的成長。故可提高瓷器的透明度。因此，在長石質(zhì)瓷坯料中，除瓷土中引入少量 K2O 和 Na2O 外，應視坯料中的 Al2O3 含量增加 34%而 SiO2 的含量相對減少時，其 K2O 和 Na2O 的含量可隨著增加 1%,過少制品不易燒結(jié)，過多則降低燒成溫度而引起制品變形，還會降低制品熱穩(wěn)定性。由于 Na2O 的熔融溫度和高溫粘度均比 K2O 低，變化又快，且又因 Na2O 的膨脹系數(shù)比 K2O 大，如坯料中的 Na2O 比 K2O 多，不僅縮小燒成范圍，而且還易引起制品剝釉。因此，在坯料配方中常用鉀長石，很少用鈉長石。Na 2O 在坯料中的含量，最好小于1%。(8) 氧化鋅(ZnO)氧化鋅在陶瓷釉料中多使用于中溫和高溫釉中，它是一種助熔劑，與鉛丹有著同樣的作用，用量多的時候會是熔體的粘度及熔融溫度提高，所以擴大釉的熔融范圍，降低釉的熱膨脹系數(shù)、提高釉的彈性模量、防止釉裂。它是一種常用的乳濁促進劑，但不能單獨用作乳濁劑。鈦乳濁釉中引入氧化鋅可提高釉的覆蓋能力，其作用是在高溫時與氧化鈦形成尖晶石結(jié)構(gòu)的氧化物，在熔體中溶解度小，抗氧化能力強，這樣可以使含氧化鈦的乳濁釉對氣氛的適應性大大提高。因此乳濁釉中加入氧化鋅能提高釉的白度、光澤度和熱穩(wěn)定性。(9) 二氧化鋯 (ZrO2)自然界中，游離的二氧化鋯中有單斜鋯石，ZrO 2 分為全穩(wěn)定型和部分穩(wěn)定型，部分穩(wěn)定型 ZrO2 的抗熱穩(wěn)定性好，還可以用來增韌陶瓷材料，因為脆性材料的微裂紋前端存在著應力場，他有利于未穩(wěn)定的四方相向單斜相轉(zhuǎn)變。相變區(qū)域的體積膨脹在材料中形成壓應力，抑制裂紋的擴張，達到增韌補強的作用 [9]。 差減法計算坯料配方差減法也就是化學組成逐項滿足法，根據(jù)有關(guān)文獻和資料，首先確定坯體所要求的化學組成，在已知所選用原料化學組成的前提下，再參照生產(chǎn)經(jīng)驗先19 / 62確定某幾種原料的用量，然后采取逐項滿足法求出各項原料的用量。具體的計算步驟如下：(1) 將原料化學組成換算成不含灼減量的化學組成；(2) 根據(jù)坯料和原料的化學組成列表逐項計算各種原料需用量。(3) 計算出來的原料用量再換算成為含灼減量的實際原料用量。 坯料配方的計算已知坯料和選用的各種原料的的化學組成如下表示：表 41 坯體及原料的化學組成 /wt%(1) 將原料化學組成換算成無灼減量的化學組成。例如坯長石的換算，無灼減量 ，同理可換算%=%SiO2出其它原料的組分，如下表所示：表 42 原料化學組成換算表 /wt%名稱 SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgOK2O/Na2O坯料 石英 —— 長石 —— 滑石 —— ——大同沙石 —— ——界牌泥 —— 名稱 SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgOK2ONa2O灼減率合計坯體 石英 —— 長石 —— —— 滑石 —— —— 大同沙石 —— —— 界牌泥 —— (2) 列表用化學組成滿足法進行配料計算，坯料配比部分根據(jù)生產(chǎn)經(jīng)驗來設(shè)計，計算過程如下表：表 43 坯料配比計算表 /wt%名稱 SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgOK2O/Na2O坯料 石英 —— 引入 24 份石英 —— 剩余 6 長石 —— 引入 29 份長石 —— 剩余 3 滑石 —— ——引入 5 份滑石 —— ——剩余 8 大同土 —— ——引入 32 份大同土 4