CN107056245A - 陶瓷成型用泥浆及高压成型方法 - Google Patents

陶瓷成型用泥浆及高压成型方法 Download PDF

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Abstract

一种陶瓷成型用泥浆，包括重量百分比76‑80％的原料以及20‑24％的水，所述原料的组成及对应的重量百分比为：高铝低收缩低热膨胀的煅烧高岭土30‑50％，陶瓷粉料10‑20％，石英砂10‑20％，球粘土20‑40％，水玻璃0.3‑0.39％；所述水玻璃的摩尔比为1.5‑3.5。本发明通过加入0.3‑0.39％的水玻璃使泥浆的厚化度由50‑80度提高为70‑100度，同时也将泥浆的粘性提高了，所以坯体之间的结合性大大提高，原来易于出现的双面吸浆处分层现象(如F‑611)现在基本杜绝，青坯报废率减少了3％左右；此外，渗透性的提高，缩短了注浆时间，提高了生产效率。

Description

陶瓷成型用泥浆及高压成型方法
技术领域
本发明涉及陶瓷制造技术，尤其涉及一种陶瓷成型用泥浆及高压成型方法。
背景技术
传统陶瓷生产工艺是使用低压成型的石膏模具，这种生产方式具有劳动强度大、注浆时间长、劳动力成本高等缺点，为了提高生产效率，解决此类问题，我们引进了高压成型设备。
高压注浆成型是完全区别于普通石膏成型的新工艺，利用较高的注浆压力(>1Mpa)完成快速成型，大大缩短了成型周期，同时，自动化程度有了质的飞跃，劳动力成本大大减少。
但是，目前的泥浆在渗透性方面存在不足，注浆时间达到2200s以上，导致成型周期没有达到预期效果，同时泥浆粘性低，分层现象突出。
发明内容
基于此，针对上述技术问题，提供一种陶瓷成型用泥浆及高压成型方法。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种陶瓷成型用泥浆，包括重量百分比76-80％的原料以及20-24％的水，所述原料的组成及对应的重量百分比为：
所述水玻璃的摩尔比为1.5-3.5。
所述高铝低收缩低热膨胀的煅烧高岭土为高铝低收缩低热膨胀的耐火原矿经1200-1300℃高温煅烧、瘠性化、消除干燥收缩,并去除结晶水及挥发份后获得,其物化学性能如下:
晶相重量百分比组成:
含下列化学重量百分比组成:
SiO2:45-50％
Al2O3：43-48％
Fe2O3:<1.5％
烧失量:<0.5％；
粒径组成：最大粒径≤1mm(0-1mm),颗粒级配：325目筛余：90-98％,200目筛余：80-95％,100目筛余：70-85％,60目筛余：65-80％。
体积密度：2.4～2.55g/cm3；
所述陶瓷粉料为各种卫浴陶瓷废品粉碎后获得,粉碎后控制过100目筛的余量<3％，其化学重量百分比组成为：
SiO2:60-70％
Al2O3：22-32％
Fe2O3:0.5-1.5％
烧失量:<0.5％；
所述石英砂的化学重量百分比组成为SiO2：98-99.5％,烧失量:<1％；
所述球粘土的化学重量百分比组成为SiO2：50～55％,Al2O3:23～28％。
本方案还涉及一种陶瓷高压成型方法，包括：
一、制浆：将重量百分比76-80％的原料与20-24％的水进行混合，并球磨成泥浆，三者的料球比为：1原料：1.1-1.2球磨介质：水0.2-0.25，所述原料的组成及对应的重量百分比为：
所述水玻璃的摩尔比为1.5-3.5；
二、陈腐：陈腐时间3-7天，搅拌速度12转/分钟；
三、成型：将陈腐好的泥浆注入高压成型机，使泥浆在至少1Mpa的压力下静置25-35min后自动脱模成坯体；
四、坯体干燥；
五、烧成：将坯体放入窑内在1180-1200℃下烧成，出窑后冷却至室温。
所述坯体的坯式为：(0.02CaO+0.01MgO+0.03K2O+0.02Na2O)(0.98Al2O3+0.02Fe2O3)(3.17SiO2+0.02TiO2)。
所述成型步骤进一步包括：
在注入高压成型机前一天，通过外循环加热方式将泥浆加热到42-47℃。
所述成型步骤进一步包括：
泥浆注入所述高压成型机后控制泥浆压力在1-1.1Mpa下持续加压1500-2000秒；
加压结束后开始排泥，排泥压力为0.15-0.25Mpa，排泥时间30-60秒；
排泥结束后进入巩固阶段，巩固压力为0.15-0.3Mpa，巩固时间200-300秒；
巩固结束即开始外脱型，采用同时排水和气的方式，脱型压力为0.12-0.22Mpa，时间20-30秒；
外脱型结束后开始内脱型，采用同时排水和气的方式，脱型压力0.12-0.22Mpa，时间10-20秒。
所述坯体干燥步骤进一步包括：
1个小时从室温至50度,1.5小时从50度升温至55度,2.5小时从55 度升温至90度,然后保温5-6小时,最后冷却至室温，烘干后坯体含水率控制低于1％(重量百分比)。
所述球磨介质为中铝球石。
所述高铝低收缩低热膨胀的煅烧高岭土为高铝低收缩低热膨胀的耐火原矿经1200-1300℃高温煅烧、瘠性化、消除干燥收缩,并去除结晶水及挥发份后获得,其物化学性能如下:
晶相重量百分比组成:
含下列化学重量百分比组成:
SiO2:45-50％
Al2O3：43-48％
Fe2O3:<1.5％
烧失量:<0.5％；
粒径组成：最大粒径≤1mm(0-1mm),颗粒级配：325目筛余：90-98％,200目筛余：80-95％,100目筛余：70-85％,60目筛余：65-80％。
体积密度：2.4～2.55g/cm3；
所述陶瓷粉料为各种卫浴陶瓷废品粉碎后获得,粉碎后控制过100目筛的余量<3％，其化学重量百分比组成为：
SiO2:60-70％
Al2O3：22-32％
Fe2O3:0.5-1.5％
烧失量:<0.5％；
所述石英砂的化学重量百分比组成为SiO2：98-99.5％,烧失量:<1％；
所述球粘土的化学重量百分比组成为SiO2：50～55％,Al2O3:23～28％。
所述泥浆的坯式为：(0.02CaO+0.01MgO+0.03K2O+0.02Na2O)(0.98Al2O3+0.02Fe2O3)(3.17SiO2+0.02TiO2)。
本发明通过第一液位以及第二液位来控制注浆桶内的液位，在注浆时可以保持相对恒定的注浆压力，且压力比较小,杜绝从模具缝隙漏浆，泥浆注模前通过水平液位器来确保泥浆进入模具时保持同一高度(预设液位)，确保管道内的空气全部排空及减少坯体间的厚度差。
具体实施方式
一种陶瓷成型用泥浆，包括重量百分比76-80％的原料以及20-24％的水，所述原料的组成及对应的重量百分比为：
泥浆受到搅拌或震动时，黏度会降低而流动性增加，而放置一段时间后，在维持原有水分的情况下会出现变稠和固化现象，这种性质为泥浆的触变性。在使用原料和工艺流程不变的情况下，触变性的大小会直接影响泥浆的渗透性和坯体硬度，本发明就是通过改变泥浆触变性的角度来改善渗透性。
泥浆触变性的大小与解胶剂的加入种类和加入量有关，通常使用的解胶剂为无机酸的钠盐，它们会和粘土泥浆中的絮凝离子Ca2+、Mg2+进行交换，生成不溶性或溶解度较小的盐类，将Ca2+、Mg2+原来吸附的水膜释出成自由水，泥浆流动性增强，达到改变触变性的目的。
水玻璃是一种可溶性硅酸盐，由不同比例的碱金属氧化物及二氧化硅组成，通常由SiO2/Na2O的摩尔比表示其组成，称为水玻璃的模量，本发明所用水玻璃模量为1.5-3.5，该模量改变触变性的效果较佳。
本发明通过加入0.3-0.39％的水玻璃使泥浆的厚化度由50-80度提高为70-100度，提高了触变性，同时也将泥浆的粘性提高了，所以坯体之间的结合性大大提高，原来易于出现的双面吸浆处分层现象(如F-611)现在基本杜绝，青坯报废率减少了3％左右；此外，渗透性的提高，缩短了注 浆时间，提高了生产效率。
具体地，高铝低收缩低热膨胀的煅烧高岭土为高铝低收缩低热膨胀的耐火原矿经1200-1300℃高温煅烧、瘠性化、消除干燥收缩,并去除结晶水及挥发份后获得,其物化学性能如下:
晶相重量百分比组成:
含下列化学重量百分比组成:
SiO2:45-50％
Al2O3：43-48％
Fe2O3:<1.5％
烧失量:<0.5％；
粒径组成：最大粒径≤1mm(0-1mm),颗粒级配：325目筛余：90-98％,200目筛余：80-95％,100目筛余：70-85％,60目筛余：65-80％。
体积密度：2.4～2.55g/cm3；
陶瓷粉料为各种卫浴陶瓷废品(精陶及瓷质卫浴陶瓷废品均可)粉碎后获得,粉碎后控制过100目筛的余量<3％，陶瓷粉料的加入可瘠化坯体,降低坯体收缩,从环保角度可降低工厂固体物排放，其化学重量百分比组成为：
SiO2:60-70％
Al2O3：22-32％
Fe2O3:0.5-1.5％
烧失量:<0.5％。
石英砂的主矿物为石英岩，其化学重量百分比组成为SiO2：98-99.5％,烧失量:<1％；
球粘土的化学重量百分比组成为SiO2：50～55％,Al2O3:23～28％，其主矿物为高岭石,含少量伊利石,杂质矿物为:石英,褐煤,及铁钛化合物。此粘 土为软质粘土,可塑性高,分散性良好,中度耐火,结合强度>40Mpa。
本发明还涉及一种陶瓷高压成型方法，包括：
一、制浆：将重量百分比76-80％的原料与20-24％的水进行混合，并球磨成泥浆，三者的料球比为：1原料：1.1-1.2球磨介质：水0.2-0.25，所述原料的组成及对应的重量百分比为：
水玻璃的摩尔比为1.5-3.5，该模量改变触变性的效果较佳。
其中，球磨介质为中铝球石。
具体地，高铝低收缩低热膨胀的煅烧高岭土为高铝低收缩低热膨胀的耐火原矿经1200-1300℃高温煅烧、瘠性化、消除干燥收缩,并去除结晶水及挥发份后获得,其物化学性能如下:
晶相重量百分比组成:
含下列化学重量百分比组成:
SiO2:45-50％
Al2O3：43-48％
Fe2O3:<1.5％
烧失量:<0.5％；
粒径组成：最大粒径≤1mm(0-1mm),颗粒级配：325目筛余：90-98％,200目筛余：80-95％,100目筛余：70-85％,60目筛余：65-80％。
体积密度：2.4～2.55g/cm3；
陶瓷粉料为各种卫浴陶瓷废品(精陶及瓷质卫浴陶瓷废品均可)粉碎 后获得,粉碎后控制过100目筛的余量<3％，陶瓷粉料的加入可瘠化坯体,降低坯体收缩,从环保角度可降低工厂固体物排放，其化学重量百分比组成为：
SiO2:60-70％
Al2O3：22-32％
Fe2O3:0.5-1.5％
烧失量:<0.5％。
石英砂的主矿物为石英岩，其化学重量百分比组成为SiO2：98-99.5％,烧失量:<1％；
球粘土的化学重量百分比组成为SiO2：50～55％,Al2O3:23～28％，其主矿物为高岭石,含少量伊利石,杂质矿物为:石英,褐煤,及铁钛化合物。此粘土为软质粘土,可塑性高,分散性良好,中度耐火,结合强度>40Mpa。
二、陈腐：陈腐时间3-7天，搅拌速度12转/分钟。
三、成型：将陈腐好的泥浆注入高压成型机，使泥浆在至少1Mpa的压力下静置25-35min后自动脱模成坯体。
较佳的，在注入高压成型机前一天，需通过外循环加热方式将泥浆加热到42-47℃，温度的提高可以提高渗透性。
成型阶段的控制参数如下：
泥浆注入高压成型机后控制泥浆压力在1-1.1Mpa下持续加压1500-2000秒；
加压结束后开始排泥，排泥压力为0.15-0.25Mpa，排泥时间30-60秒；
排泥结束后进入巩固阶段，巩固压力为0.15-0.3Mpa，巩固时间200-300秒；
巩固结束即开始外脱型，采用同时排水和气的方式，脱型压力为0.12-0.22Mpa，时间20-30秒；
外脱型结束后开始内脱型，采用同时排水和气的方式，脱型压力0.12-0.22Mpa，时间10-20秒。
四、坯体干燥：
干燥时保持匀速升温，在规定时间内达到设定温度：1个小时从室温 至50度,1.5小时从50度升温至55度,2.5小时从55度升温至90度,然后保温5-6小时,最后冷却至室温，烘干后坯体含水率控制低于1％(重量百分比)
五、烧成：将坯体放入窑内在1180-1200℃下烧成，出窑后冷却至室温。
较佳的，上述坯体的坯式为：(0.02CaO+0.01MgO+0.03K2O+0.02Na2O)(0.98Al2O3+0.02Fe2O3)(3.17SiO2+0.02TiO2)。
实施例1
一、制浆：将重量百分比76％的原料与24％的水进行混合，并通过中铝球石球磨成泥浆，三者的料球比为：1：1.1：0.2，原料的组成及对应的重量百分比为：
水玻璃的摩尔比为1.5。
二、陈腐：陈腐时间3天，搅拌速度12转/分钟。
三、成型：
在注入高压成型机前一天，需通过外循环加热方式将泥浆加热到42℃；
将泥浆注入高压成型机；
泥浆注入高压成型机后控制泥浆压力在1Mpa下持续加压2000秒；
加压结束后开始排泥，排泥压力为0.25Mpa，排泥时间30秒；
排泥结束后进入巩固阶段，巩固压力为0.15Mpa，巩固时间300秒；
巩固结束即开始外脱型，采用同时排水和气的方式，脱型压力为0.12Mpa，时间30秒；
外脱型结束后开始内脱型，采用同时排水和气的方式，脱型压力0.12Mpa，时间20秒。
四、坯体干燥：
1个小时从室温至50度,1.5小时从50度升温至55度,2.5小时从55度升温至90度,然后保温5-6小时,最后冷却至室温，烘干后坯体含水率控制低于1％(重量百分比)
五、烧成：将坯体放入窑内在1180℃下烧成，出窑后冷却至室温。
实施例2
一、制浆：将重量百分比80％的原料与20％的水进行混合，并通过中铝球石球磨成泥浆，三者的料球比为：1：1.2：0.25，原料的组成及对应的重量百分比为：
水玻璃的摩尔比为3.5。
二、陈腐：陈腐时间7天，搅拌速度12转/分钟。
三、成型：
在注入高压成型机前一天，需通过外循环加热方式将泥浆加热到47℃；
将泥浆注入高压成型机；
泥浆注入高压成型机后控制泥浆压力在1.1Mpa下持续加压1500秒；
加压结束后开始排泥，排泥压力为0.15Mpa，排泥时间60秒；
排泥结束后进入巩固阶段，巩固压力为0.3Mpa，巩固时间200秒；
巩固结束即开始外脱型，采用同时排水和气的方式，脱型压力为0.22Mpa，时间20秒；
外脱型结束后开始内脱型，采用同时排水和气的方式，脱型压力0.22Mpa，时间10秒。
四、坯体干燥：
1个小时从室温至50度,1.5小时从50度升温至55度,2.5小时从55 度升温至90度,然后保温5-6小时,最后冷却至室温，烘干后坯体含水率控制低于1％(重量百分比)
五、烧成：将坯体放入窑内在1200℃下烧成，出窑后冷却至室温。
实施例3
一、制浆：将重量百分比78％的原料与22％的水进行混合，并通过中铝球石球磨成泥浆，三者的料球比为：1：1.15：0.225，原料的组成及对应的重量百分比为：
水玻璃的摩尔比为2.5。
二、陈腐：陈腐时间5天，搅拌速度12转/分钟。
三、成型：
在注入高压成型机前一天，需通过外循环加热方式将泥浆加热到45℃；
将泥浆注入高压成型机；
泥浆注入高压成型机后控制泥浆压力在1.15Mpa下持续加压1700秒；
加压结束后开始排泥，排泥压力为0.2Mpa，排泥时间45秒；
排泥结束后进入巩固阶段，巩固压力为0.225Mpa，巩固时间250秒；
巩固结束即开始外脱型，采用同时排水和气的方式，脱型压力为0.17Mpa，时间25秒；
外脱型结束后开始内脱型，采用同时排水和气的方式，脱型压力0.17Mpa，时间15秒。
四、坯体干燥：
1个小时从室温至50度,1.5小时从50度升温至55度,2.5小时从55度升温至90度,然后保温5-6小时,最后冷却至室温，烘干后坯体含水率控制低于1％(重量百分比)
五、烧成：将坯体放入窑内在1190℃下烧成，出窑后冷却至室温。
但是，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (9)

1.一种陶瓷成型用泥浆，其特征在于，包括重量百分比76-80％的原料以及20-24％的水，所述原料的组成及对应的重量百分比为：
所述水玻璃的摩尔比为1.5-3.5。
2.根据权利要求1所述的一种陶瓷成型用泥浆，其特征在于，所述高铝低收缩低热膨胀的煅烧高岭土为高铝低收缩低热膨胀的耐火原矿经1200-1300℃高温煅烧、瘠性化、消除干燥收缩,并去除结晶水及挥发份后获得,其物化学性能如下:
晶相重量百分比组成:
含下列化学重量百分比组成:
SiO2:45-50％
Al2O3：43-48％
Fe2O3:<1.5％
烧失量:<0.5％；
粒径组成：最大粒径≤1mm(0-1mm),颗粒级配：325目筛余：90-98％,200目筛余：80-95％,100目筛余：70-85％,60目筛余：65-80％。
体积密度：2.4～2.55g/cm3；
所述陶瓷粉料为各种卫浴陶瓷废品粉碎后获得,粉碎后控制过100目筛的余量<3％，其化学重量百分比组成为：
SiO2:60-70％
Al2O3：22-32％
Fe2O3:0.5-1.5％
烧失量:<0.5％；
所述石英砂的化学重量百分比组成为SiO2：98-99.5％,烧失量:<1％；
所述球粘土的化学重量百分比组成为SiO2：50～55％,Al2O3:23～28％。
3.一种陶瓷高压成型方法，其特征在于，包括：
一、制浆：将重量百分比76-80％的原料与20-24％的水进行混合，并球磨成泥浆，三者的料球比为：1原料：1.1-1.2球磨介质：水0.2-0.25，所述原料的组成及对应的重量百分比为：
所述水玻璃的摩尔比为1.5-3.5；
二、陈腐：陈腐时间3-7天，搅拌速度12转/分钟；
三、成型：将陈腐好的泥浆注入高压成型机，使泥浆在至少1Mpa的压力下静置25-35min后自动脱模成坯体；
四、坯体干燥；
五、烧成：将坯体放入窑内在1180-1200℃下烧成，出窑后冷却至室温。
4.根据权利要求3所述的一种陶瓷成型用泥浆，其特征在于，所述坯体的坯式为：(0.02CaO+0.01MgO+0.03K2O+0.02Na2O)(0.98Al2O3+0.02Fe2O3)(3.17SiO2+0.02TiO2)。
5.根据权利要求4所述的一种陶瓷高压成型方法，其特征在于，所述成型步骤进一步包括：
在注入高压成型机前一天，通过外循环加热方式将泥浆加热到42-47℃。
6.根据权利要求3或5所述的一种陶瓷高压成型方法，其特征在于，所述成型步骤进一步包括：
泥浆注入所述高压成型机后控制泥浆压力在1-1.1Mpa下持续加压1500-2000秒；
加压结束后开始排泥，排泥压力为0.15-0.25Mpa，排泥时间30-60秒；
排泥结束后进入巩固阶段，巩固压力为0.15-0.3Mpa，巩固时间200-300秒；
巩固结束即开始外脱型，采用同时排水和气的方式，脱型压力为0.12-0.22Mpa，时间20-30秒；
外脱型结束后开始内脱型，采用同时排水和气的方式，脱型压力0.12-0.22Mpa，时间10-20秒。
7.根据权利要求6所述的一种陶瓷高压成型方法，其特征在于，所述坯体干燥步骤进一步包括：
1个小时从室温至50度,1.5小时从50度升温至55度,2.5小时从55度升温至90度,然后保温5-6小时,最后冷却至室温，烘干后坯体含水率控制低于1％(重量百分比)。
8.根据权利要求7所述的一种陶瓷高压成型方法，其特征在于，所述球磨介质为中铝球石。
9.根据权利要求8所述的一种陶瓷高压成型方法，其特征在于，所述高铝低收缩低热膨胀的煅烧高岭土为高铝低收缩低热膨胀的耐火原矿经1200-1300℃高温煅烧、瘠性化、消除干燥收缩,并去除结晶水及挥发份后获得,其物化学性能如下:
晶相重量百分比组成:
含下列化学重量百分比组成:
SiO2:45-50％
Al2O3：43-48％
Fe2O3:<1.5％
烧失量:<0.5％；
粒径组成：最大粒径≤1mm(0-1mm),颗粒级配：325目筛余：90-98％,200目筛余：80-95％,100目筛余：70-85％,60目筛余：65-80％。
体积密度：2.4～2.55g/cm3；
所述陶瓷粉料为各种卫浴陶瓷废品粉碎后获得,粉碎后控制过100目筛的余量<3％，其化学重量百分比组成为：
SiO2:60-70％
Al2O3：22-32％
Fe2O3:0.5-1.5％
烧失量:<0.5％；
所述石英砂的化学重量百分比组成为SiO2：98-99.5％,烧失量:<1％；
所述球粘土的化学重量百分比组成为SiO2：50～55％,Al2O3:23～28％。
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