生產(chǎn)過程原理第二章粉體制備-資料下載頁
2025-08-16 02:01本頁面
【正文】 123 124 原料預(yù)處理 原料的精加工 原料的煅燒和風(fēng)化 天然原料中有雜質(zhì)； 結(jié)構(gòu)和性能不能滿足生產(chǎn)要求。 125 （一）、原料的精加工 是指 對(duì)原料進(jìn)行分離、提純和除去各種有害雜質(zhì)的過程。 從機(jī)理上分為 物理方法、化學(xué)方法、物理化學(xué)方法 。 物理方法： 分級(jí)法、磁選法和超聲波法 。 126 (1) 分級(jí)法 ： 水力旋流、風(fēng)選、篩選、淘洗 除去原料中的粗粒雜質(zhì)，更好地控制原料的顆粒組成。 原理：利用礦物顆粒直徑或密度差別來進(jìn)行。 主要裝置：水力旋流。 (2) 磁選法 分離原料中含鐵礦物 原理：利用礦物磁性差別。 除粗顆粒的強(qiáng)磁性礦物效果較好，但對(duì)黃鐵礦等弱磁性物質(zhì)及細(xì)顆粒含鐵雜效果不明顯。 127 (3) 超聲波法 除鐵 原理： 料漿置于超聲波下 → 高頻振動(dòng) → 互相碰撞摩擦，使顆粒表面的氧化鐵、氫氧化鐵薄膜脫離剝出。 128 129 淘洗 130 水力旋流器 131 132 化學(xué)方法 目的：除去原料中難以以顆粒形式分離的微細(xì)含鐵雜質(zhì)，如 FeS, Fe(OH)3 包括溶解法和升華法兩種。 133 升華法 是在高溫下使原料中的氧化物（ Fe2O3）和氯氣等氣體反應(yīng)，使之生成揮發(fā)性或可溶性的物質(zhì)而除去 。 溶解法 是用酸或其他反應(yīng)劑對(duì)原料進(jìn)行處理，通過化學(xué)反應(yīng)將原料中所含的鐵變?yōu)榭扇茺}，然后用水沖洗將其除去。 134 物理化學(xué)方法 包括浮選法和電解法等。 浮選法 是利用各種礦物對(duì)水的潤(rùn)濕性不同，從懸浮液中將憎水顆粒粘附在氣泡上浮游分離的方法。浮選時(shí)一般要用浮選劑（捕集劑），如石油碘酸、銨鹽、磺酸鹽等。此法適用于精選含鐵、鈦礦物和有機(jī)物的粘土。 電解法 是基于電化學(xué)原理除去混雜在原料顆粒中含鐵雜質(zhì)的一種方法 ,在電解過程中，粘土顆粒上的著色鐵雜質(zhì)被溶解除去。 135 （二）、原料的煅燒和風(fēng)化 陶瓷原料的煅燒 多種結(jié)晶型態(tài)（如氧化鋁、二氧化鈦、二氧化鋯等）； 片狀結(jié)構(gòu)（如滑石）； 硬度較大，不易粉碎（如石英）； 高可塑性粘土，干燥收縮和燒成收縮都較大，容易引起制品開裂。 136 預(yù)燒目的： 改變其結(jié)晶型態(tài)和物理性能，使之更加符合工藝要求，提高制品的質(zhì)量。 煅燒是制備某些在自然界中尚未發(fā)現(xiàn)的原料的一個(gè)重要過程，如鐵電和壓電材料。 原料預(yù)燒不足 ： (1)妨礙生產(chǎn)過程的連續(xù)化； (2)降低其可塑性； (3)增大成型機(jī)械和模具的磨損。 137 工業(yè)氧化鋁 的主晶相是 ?Al2O3。預(yù)燒到 1300～1600℃ 晶型轉(zhuǎn)變，可以添加穩(wěn)定劑，添加的數(shù)量約為 ～ 3%。 （ a）穩(wěn)定晶型 晶型轉(zhuǎn)變并伴有體積效應(yīng)，對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量有很大的影響。各個(gè)結(jié)晶形態(tài)的性能也不一樣，穩(wěn)定的高溫形態(tài)其性能最優(yōu)良。 工業(yè)氧化鋁的密度（ 1,2）和 Na2O含量（ 3,4）與預(yù)燒溫度的關(guān)系 … 工業(yè)氧化鋁； ―― 工業(yè)氧化鋁＋ 1%硼酸 138 氧化鈦 原料生產(chǎn)含鈦電容器陶瓷時(shí)，希望 TiO2都是金紅石相，原料要先預(yù)燒。生產(chǎn)壓電陶瓷時(shí)，不用預(yù)燒。預(yù)燒溫度不能太高，要在氧化氣氛下加熱，一般預(yù)燒溫度為 1250～ 1300℃ 。 二氧化鈦各種形態(tài)的性質(zhì) 名 稱 晶 系 比 重 （g/cm3） 莫 氏 硬 度 折 射 率 溫 度（ ℃ ） 熱膨脹系數(shù) （ 106/K） 介電常數(shù) （室溫，1MHz） ng np 熔 融 轉(zhuǎn)化為金紅石 銳鈦礦 板鈦礦 金紅石 四方 斜方 四方 ～ ～ 5～ 6 5～ 6 6 1830 915 650 ～ ～ ～ 31 78 ⊥c 軸 89 ∥c 軸 173 139 二氧化鋯 有三個(gè)晶型，用 ZrO2做高溫耐火材料的原料時(shí)，要進(jìn)行預(yù)燒穩(wěn)定晶型，以防止制品開裂。加入少量添加劑（ CaO、 MgO、 Y2O3等），使其在 1500℃ 左右生成等軸型固溶體，從而使結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。 單斜相 g/cm3 四方相 g/cm3 立方相 g/cm3 1170 ℃, 收縮 2370 oC 膨脹 , 1000 ℃ 140 （ b）改變物性 滑石具有片狀結(jié)構(gòu)，成型時(shí)容易分層和顆粒定向排列。預(yù)燒使其轉(zhuǎn)變?yōu)槠杷徭V（ MgOSiO2） ,破壞原有的片狀結(jié)構(gòu)。 大塊的石英巖質(zhì)地堅(jiān)硬， 573℃ 晶型轉(zhuǎn)變，預(yù)燒，急冷，大大提高粉碎效率。 141 可塑性很強(qiáng)的粘土，預(yù)燒降低收縮。 釉中的氧化鋅用量多時(shí)，容易造成縮釉，將 ZnO預(yù)燒可以改善這一狀況。 諸如上述的幾種情況，預(yù)燒可以改善原料的結(jié)構(gòu)及物性，提高原料的純度，使原料更符合工藝要求，減少制品的缺陷。 142 （ c）原料的合成 原料的合成具有如下作用 ： 1. 用來制備某些在自然界中尚未發(fā)現(xiàn)的原料（如BaTiO Pb（ Zr、 Ti） O3等），或者天然原料的開采價(jià)值不大、質(zhì)量不合要求的原料（如鈣鐵礦、硅灰石等）。 143 2. 合成原材料可以保證產(chǎn)品組成固定，結(jié)構(gòu)均勻，因而性能穩(wěn)定。此外，原料合成時(shí)，在高溫下結(jié)晶水排出、碳酸分解、晶型發(fā)生轉(zhuǎn)化。這些變化在坯體成型前已完成，因而可以保證燒成后產(chǎn)品尺寸和致密度。 3. 合成原材料可使配料簡(jiǎn)化。當(dāng)配制組成復(fù)雜及性能系列化的產(chǎn)品時(shí)，由于采用合成的原料配料，可避免計(jì)算和稱量的誤差，也可簡(jiǎn)化配料操作。 144 耐火材料原料的煅燒 a）原料煅燒產(chǎn)生一系列物理化學(xué)反應(yīng)，能改善制品的成分及其組織結(jié)構(gòu)，保證制品的體積穩(wěn)定及其外形尺寸的準(zhǔn)確性，提高制品的性能。 b)有的高溫氧化物很難燒結(jié)，因?yàn)槲锪暇哂休^大的晶格能和較穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，質(zhì)點(diǎn)遷移需要較高的活化能，即活性較低。 采用活化燒結(jié)可以順利完成，即輕燒 — 壓球（制坯） — 死燒。 145 輕燒的目的 在于活化。 如制備 MgO耐火材料： 菱鎂礦加熱后， MgO晶格，缺陷較多，活性高，在高溫下加強(qiáng)了擴(kuò)散作用，促進(jìn)了燒結(jié)。 146 粘土的風(fēng)化 大多數(shù)粘土是由風(fēng)化作用形成的。 風(fēng)化程度較差的粘土開采以后若進(jìn)一步風(fēng)化，可以提高粘土的成型性能，如將粘土堆放在露天，夏天受到太陽、風(fēng)雨的作用，冬天受到冰凍作用，料塊就會(huì)進(jìn)一步松解崩裂，這樣能使粘土原料的顆粒變細(xì)，可溶性鹽被洗去一些，可塑性增高，其他工藝性能也穩(wěn)定。 風(fēng)化使粘土原料破裂，使其更易粉碎，這點(diǎn)對(duì)硬質(zhì)粘土意義更大。 147 作業(yè)與思考 一、基本概念 粉碎；破碎比、公稱破碎比、平均破碎比；分級(jí)、篩分、流體分級(jí)；原料的精加工。 二、思考題 粉碎的意義和目的？ 破碎的方式有哪些？ 破碎設(shè)備有哪些，各自的特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)合？ 超細(xì)粉磨設(shè)備有哪些，各自的作用原理和特點(diǎn)？ 148 超細(xì)粉末的固相、液相及氣相合成方法有哪些？ 舉例說明陶瓷、耐火材料原料的煅燒目的和作用是什么？ 原料的合成有哪些作用？ 原料精選有哪些方法，各自的特點(diǎn)是什么？
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