CN105198494A - 一种陶瓷色料的造粒方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种陶瓷色料的造粒方法，包括将陶瓷色料粉体中添加烧结助剂、分散剂和去离子水后搅拌均匀，然后利用吊装起来的由储水箱、管道和高压喷雾喷头依次连接成的管道装置协助圆盘造粒机进行造粒。高压喷雾喷头可将储水箱中的液体喷淋至圆盘造粒机的料盘上，将原料加至圆盘造粒机中，圆盘造粒机工作转速为8-15r/min，制备出直径为0.4-1.0cm的陶瓷色料球粒，该球粒含水量为10-15%。

Description

一种陶瓷色料的造粒方法

技术领域

本发明涉及一种陶瓷色料的造粒方法，具体涉及一种利用圆盘造粒机及辅助设施对改进配方后的陶瓷色料进行造粒的方法。

背景技术

陶瓷色料是制备有色彩的陶瓷用具的必要添加物，陶瓷色料的生料需经过精细称量配比、混合研磨后再进行煅烧，煅烧制成熟料后才能添加至陶瓷中一同烧制。传统的煅烧陶瓷色料的窑炉中采用的方法是利用匣钵直接装载色料的生料，然后对色料生料直接进行高温煅烧，这样的方法产出的色料熟料不仅难以烧制均匀，而且由于匣钵体积大不易搬运，所以要求烧制的窑炉体积够大，从而增加了烧制熟料的成本和降低了效率。

为了克服上述制备陶瓷色料熟料的缺陷，目前采用的方法是将陶瓷色料粉体造粒后再进行煅烧。造粒的方法多种多样，目前采用较多的是利用造粒设备进行造粒，如辊干法造粒机、转鼓式造粒机、对辊造粒机、圆盘式造粒机等等，现有技术中也有许多应用喷雾造粒工艺、喷雾造粒机进行造粒。

申请号为201110086463.0的名为《一种陶瓷辊棒配料的喷雾造粒加工工艺》的中国专利中披露了一种将陶瓷原料和骨料球磨加工成浆料后，利用喷雾干燥塔进行喷雾造粒处理得到陶瓷辊棒胚料的喷雾料，然后对喷雾料进行均化处理、自然冷却即得到胚料粒，

申请号为201310236611.1的名为《氧化铝陶瓷造粒粉的制备工艺》的中国专利中披露了一种利用球磨、加入正辛醇搅拌后喷雾造粒的工艺方法。

上述方法虽都能够对粉体进行造粒，但是对于陶瓷色料粉体的造粒来说，工艺过于复杂，而且效率不高。尤其是工业化生产中使用造粒机进行造粒时，一般球粒的含水率易偏高或偏低，难以控制在最佳的10-15%范围内，而且造出的球粒粒径往往偏大，一般大于1.0cm，造成色料煅烧时，匣钵内能够装置的球粒有限。

发明内容

为了解决所述现有技术的不足，本发明提供了一种高效率、成本低的简便造粒方法，且利用本发明中的方法可保证色料呈现同一色调、色料球粒含水量保持为10-15%、球粒粒径小于1.0cm，极为有益于后续煅烧工序。

本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：

本发明中的陶瓷色料粉体粒度优选为1-5μm，从原料上首先保证该色料粉体的均一稳定性。

步骤（1）：将陶瓷色料粉体中添加烧结助剂、分散剂和去离子水后搅拌均匀。

陶瓷色料粉体难以单独造粒成型，所以将陶瓷色料粉体中添加烧结助剂、分散剂和去离子水助其成型。烧结助剂的加入一方面可以促进色料粉体造粒成型，另一方面能够后续有效促进色料的煅烧，提高煅烧产品的热导率。烧结助剂可选用Y₂O₃、CaO、CaF₂、Li₂O、Dy₂O₃、SiO₂、La₂O₃、Al₂O₃、CeO₂中两种或多种的混合物，经发明人大量试验验证，单独一种烧结助剂的使用也可以起到促进造粒和煅烧的作用，但是整体效果不如两种或多种烧结助剂配合使用。

添加的分散剂为六偏磷酸钠、偏硅酸钠、三聚磷酸钠、柠檬酸钠、硬脂酸钠、烷基磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或多种的混合物。本发明中使用的分散剂皆为在水性介质中可使用的分散剂，具有成本低、无毒无害、不污染环境和不影响人类健康的优异性质。分散剂的主要作用是防止球粒团聚，使色料粉体各组分均匀分散在介质中，保持色料粉体整体的稳定性。

在陶瓷色料粉体中还需添加去离子水，使粉体初步润湿，不仅可以有效减少造粒过程中的扬灰扬尘的情况，改善造粒的环境状况，减少粉尘污染，同时也可对陶瓷色料粉体进行有效利用，减少浪费。加入去离子水后对色料粉体进行搅拌，去离子水的加入不仅让搅拌过程更为顺畅，而且有益于烧结助剂和分散剂在色料粉体中的均匀分布。去离子水加入的过多，则容易使色料粉体呈现浆料性质，导致不易分散，造成后续造粒工艺中加料过程的困难；而加入量过少，则达不到使色料粉体润湿的效果。

经过本发明发明人大量实验研究，烧结助剂、分散剂和去离子水的添加质量最佳百分比为3.5-5%、1.5-3%、3-6%，在此范围内，烧结助剂、分散剂和去离子水的添加质量百分比为3%、2%、4%时最佳，不仅能够有效使色料粉体初步润湿，有助于后续造粒过程，而且对后续的烧制过程有益。

配料完毕后，使用圆盘造粒机及辅助设备进行造粒，具体方法为：

步骤（2）：将储水箱、管道和高压喷雾喷头依次连接，管道出水口前端设有阀门控制流量大小；将上述装置吊装与圆盘造粒机上方，高压喷雾喷头可将储水箱中的液体喷淋至圆盘造粒机的料盘上。

步骤（3）：将步骤（1）中搅拌均匀后的原料以1-5kg/min的速度加至圆盘造粒机中，圆盘造粒机工作转速为8-15r/min，制备出直径为0.4-1.0cm的陶瓷色料球粒，该球粒含水量为10-15%。

传统的圆盘造粒机加水的方式皆为直接从设备内部添加，这样的加水方式容易导致球粒含水不均匀，而且在球粒成型之前，圆盘造粒机中的粉料在随着设备一同运动过程中容易飘散在空气中形成粉尘，不仅造成环境污染和粉料的浪费，对操作工人的身体也有极大的伤害。本发明中，通过吊装管道，通过管道外接喷头进行喷水的方式可有效避免粉尘的形成。同时，在造粒的过程中，色料粉体直接与水雾接触且持续均匀接触，保证了色料球粒的均匀性。使用管道设备进行喷水造粒，不仅造价便宜，而且可方便的独立使用。不论圆盘造粒机的型号大小，都能够使用同样的上述管道设备进行喷水造粒，利用阀门控制水流量大小即可，十分方便可靠。

上述管道设施可选用如PVC管、PP管、PE管等的塑胶管道，也可以选用如不锈钢管、低碳钢管等金属管道，塑胶管道轻质易安装，金属管道经久耐用，依照不同的需求而定。管道出水口前端所设阀门可控制高压喷雾喷头的喷射量。管道内径可优选为4-8cm，不仅符合高压喷雾喷头喷射量的要求，同时该内径的管道安装简易、材料价格低廉，极易拆卸。

进一步地，高压喷雾喷头可使用离心雾化型喷雾喷头，工作压力为0.3-2.0MPa。离心雾化型喷雾喷头利用液压即可形成喷雾效果，在0.3-2.0MPa的压力下，形成的液滴不会像雾状过小，也不会呈流射状过大，适合本发明中在圆盘造粒机中的造粒过程。且离心雾化型喷雾喷头耐磨损和冲击效果优良，适合工业化生产。

储水箱中的液体为添加了1-2%质量百分比的水性粘结剂的去离子水，其中水性粘结剂使用普通市售常用粉体粘合剂即可。将添加了水性粘结剂的去离子水利用高压喷雾喷头均匀喷至圆盘造粒机的料盘上，可使造粒原料混合均匀，造出的球粒含水量也均匀，且球粒间粘结力好不易开裂，有利于后续煅烧工艺的进行。水性粘结剂的添加质量百分比不宜过高，控制在1-2%为宜，防止陶瓷色料球粒间粘结力过大，影响色料熟料的添加使用。

高压喷雾喷头的安装方向可垂直于水平方向，也垂直于圆盘造粒机的料盘。尤其是其安装方向垂直于圆盘造粒机的料盘时，能够更为均匀的将含水性粘结剂的去离子水均匀喷射至色料原料表面。

圆盘造粒机的加料速度为1-5kg/min，工作转速为8-15r/min，依照不同的色料生产要求来控制。一般说来，陶瓷色料球粒的直径控制于0.4-1.0cm为宜，这样生产出的球粒较小，同样重量的色料占用煅烧匣钵的体积会更小，能够极大提升后续陶瓷色料球粒煅烧的效率，同时依照本发明中的方法造出的球粒含水量可稳定控制于10-15%，为色料球粒煅烧的最佳含水量范围。

本发明具有如下有益效果：

1、应用本发明中的陶瓷色料造粒方法可保证色料球粒呈现同一色调，球粒间无色差。

2、本发明中的陶瓷色料造粒方法制备出的色料球粒含水量稳定在10-15%范围内，为色料球粒煅烧的最佳含水量，极为有益于后续煅烧工序。

3、本发明中的陶瓷色料造粒方法制备出的色料球粒尺寸可控制在0.4-1.0cm范围内，同样重量的色料占用煅烧匣钵的体积会更小，能够极大提升后续陶瓷色料球粒煅烧的效率。

4、本发明中的陶瓷色料造粒方法效率高、成本低、应用简便，适合推广应用。

附图说明

图1为本发明中圆盘造粒机及辅助设施的示意图，其中高压喷雾喷头的安装方向垂直于水平方向。

图2为本发明中圆盘造粒机及辅助设施的示意图，其中高压喷雾喷头的安装方向垂直于圆盘造粒机的料盘方向。

图中标号说明：

1-储水箱2-管道3-阀门4-高压喷雾喷头5-圆盘造粒机

下面结合附图和实施例对本发明进行详细的说明。

实施例

按照烧结助剂质量百分比为3%，分散剂质量百分比为2%，去离子水的质量百分比为4%，余量为陶瓷色料粉体进行配料并搅拌均匀，实施例条件及结果如下表所示。

上述实施例中，如附图1所示，将储水箱1、管道2和高压喷雾喷头4依次连接，管道2出水口前端设有阀门3控制流量大小。将上述装置吊装于圆盘造粒机上方，高压喷雾喷头4可将储水箱中的液体喷淋至圆盘造粒机的料盘上。

一般的圆盘造粒机造出的色料球粒粒径在1.0cm左右，含水率范围为8-20%不等，球粒之间的含水率不均匀。而本发明的上述实施例中，色料球粒平均粒径均在0.4-0.6cm范围内，平均含水率为10-15%，球粒含水均匀，且球粒粒径均匀，同样重量的色料球粒占用匣钵的体积小，使色料煅烧过程的效率提升。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明实施例的技术方案而非对其进行限制，尽管参照较佳实施例对本发明实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明实施例的技术方案进行修改或者等同替换，而这些修改或者等同替换亦不能使修改后的技术方案脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种陶瓷色料的造粒方法，其特征在于包含如下步骤：

（1）将陶瓷色料粉体中添加烧结助剂、分散剂和去离子水后搅拌均匀；

（2）将储水箱、管道和高压喷雾喷头依次连接，管道出水口前端设有阀门控制流量大小；将上述装置吊装于圆盘造粒机上方，高压喷雾喷头可将储水箱中的液体喷淋至圆盘造粒机的料盘上；

（3）将步骤（1）中搅拌均匀后的原料以1-5kg/min的速度加至圆盘造粒机中，圆盘造粒机工作转速为8-15r/min，制备出直径为0.4-1.0cm的陶瓷色料球粒，该球粒含水量为10-15%。

2.根据权利要求1所述陶瓷色料的造粒方法，其特征在于：烧结助剂、分散剂和去离子水的添加质量百分比为3.5-5%、1.5-3%、3-6%。

3.根据权利要求2所述陶瓷色料的造粒方法，其特征在于：烧结助剂、分散剂和去离子水的添加质量百分比为3%、2%、4%。

4.根据权利要求1所述陶瓷色料的造粒方法，其特征在于：烧结助剂为Y₂O₃、CaO、CaF₂、Li₂O、Dy₂O₃、SiO₂、La₂O₃、Al₂O₃、CeO₂中两种或多种的混合物。

5.根据权利要求1所述陶瓷色料的造粒方法，其特征在于：分散剂为六偏磷酸钠、偏硅酸钠、三聚磷酸钠、柠檬酸钠、硬脂酸钠、烷基磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或多种的混合物。

6.根据权利要求1所述陶瓷色料的造粒方法，其特征在于：储水箱中液体为添加了质量百分比为1-2%的水性粘结剂的去离子水。

7.根据权利要求1所述陶瓷色料的造粒方法，其特征在于：高压喷雾喷头为离心雾化型喷雾喷头，其工作压力为0.3-2.0MPa。

8.根据权利要求1所述陶瓷色料的造粒方法，其特征在于：管道内径为4-8cm。

9.根据权利要求1所述陶瓷色料的造粒方法，其特征在于：高压喷雾喷头安装方向垂直于水平方向。

10.根据权利要求1所述陶瓷色料的造粒方法，其特征在于：高压喷雾喷头安装方向垂直于圆盘造粒机料盘。