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景德镇陶瓷学院原料研磨时间与细度的关系学 号:200510210205姓 名:孙俊院(系):材料学院专 业:无机非金属材料工程指导教师:喻佑华完成日期:2008-5-30摘 要:以瓷石(主要由石英、绢云母、长石组成)为主要原料,采用球磨工艺, 通过分别为 40 目、120 目、200 目、250 目和 320 目的筛,计算出同一重量的瓷石经 不同时间球磨的细度。阐述了两者之间的关系,可以为以后测定原料的细度与球磨时 间提供一个经验参考。关键词:瓷石,球磨,细度引言瓷石中含有绢云母、石英、长石,有的还含有高岭土,本身具备了成瓷的基本成 分,可以配合部分高岭土构成绢云母质“胚体” ,用来制瓷。瓷石中的绢云母粘土与 配入的高岭土构成粘土组分。 绢云母中的氧化钾与长石的碱性成分产生溶剂作用, 游 离石英起减粘作用,使得生产瓷器的三种作用兼而有之, 制出的瓷透明度和光泽度均 好,是一种得天独厚的好原料。缺点是成瓷温度低,不宜控制。瓷石中石英以大颗粒 状态存在,最大颗粒0.7mm,般为0.03-0.05mm。长石颗粒与石英相似,碳酸盐集 合体最大可达0.5mm,云母为0.17-0.3mm鳞片状。一般粘土矿物的颗粒平在5um到 1mum 之间,大部分在 2um 以下。这一部分直接影响到粘土的可塑性、干燥收缩性、 孔隙度和强度,以及烧成收缩和烧结性等。因此,细度对原料的工业技术性质影响很 大,对其物理性能也有一定影响。本试验粗略的研究了研磨时间与瓷石细度的关系, 可为研磨工艺提供参考。1. 试验过程与方法1.1 试验原料为实验室用瓷石,主要成分为石英、绢云母、长石。1.2 试验工艺流程研究的工艺流程如图 1配料一一球磨湿筛一一干燥称重图 1. 试样制备工艺流程图Fig.1 The process flow sheet of samples采用手工筛分法。称取5份瓷石,每份50g。分别称量40目、120目、200目、 250目和320目筛的重量,然后按上述流程进行试验。其中1#球磨5min,2#球磨10min, 3#球磨15min, 4#球磨20min, 5#球磨25min。球磨罐采用陶瓷制,其中料:球:水 =1:2:0.8,干燥时间为 60摄氏度下 30min。2. 结果与讨论由以上试验流程,得出以下结果,如表 1表 1. 试验结果Table 1. The result of experiment、-、样品筛型1#(g)2# (g)3#(g)4# (g)5#(g)40目21.5311.5814.3113.9413.32120目1.340.330.070.050.02200目2.070.720.280.260.08250目3.152.980.470.300.03320目1.871.520.110.080.02一般来说,目数X孔径(微米数)二15000,由于存在开孔率的问题,也就是因 为编织网时用的丝的粗细的不同,不同的国家的标准也不一样,目前存在美国标准、 英国标准和日本标准三种,其中英国和美国的相近,日本的差别较大。我国使用的是 美国标准,也就是可用上面给出的公式计算。 按照美国泰勒标准筛的筛目尺寸对照表 可以得出:40 目 380um, 120 目 120um, 200 目 75um, 250 目 58um, 320 目 45um。 通过计算料经 5 个筛后的重量,分别得出每份样品 45um 以下的颗粒占总重量的 1#40.08%、2#65.74%、3#69.52%、4#70.74%、5#73.06%。如图 2 所示。经分析前 10min 的球磨效率较高, 45um 以下的颗粒达到了百分之六十五。后 15min 颗粒的细度变化 较慢。在 25min 后,要想更多的颗粒细度达到 45um 以下需要更长的时间 。2.1 原料的研磨方法除了试验中采取的研磨外另还有水性悬浮液中研磨, 化学机械研磨,喷射式碾磨 等。使用不同的方法研磨相同的时间原料的细度会有所不同。 由于各方法所针对的重 点不同,顾其效率都不同,所以磨出的细度不同。2.2 粒度测试的其他方法1、沉降法:根据不同粒径的颗粒在液体中的沉降速度不同测量粒度分布的一种 方法。它的基本过程是把样品放到某种液体中制成一定浓度的悬浮液, 悬浮液中的颗 粒在重力或离心力作用下将发生沉降。 不同粒径颗粒的沉降速度是不同的, 大颗粒的 沉降速度较快,小颗粒的沉降速度较慢。利用 Stokes 定律,沉降速度与颗粒直径的 平方成正比。比如两个粒径比为1:10的颗粒,其沉降速度之比为1:100。Stokes定律 在离心状态下,由于离心转速都在数百转以上,离心加速度2r远远大于重力加速 度g,VcV,所以在粒径相同的条件下,离心沉降的测试时间将大大缩短。2、显微图像法:它的基本工作原理是将显微镜放大后的颗粒图像通过 CCD 摄像 头和图形采集卡传输到计算机中, 由计算机对这些图像进行边缘识别等处理, 计算出 每个颗粒的投影面积, 根据等效投影面积原理得出每个颗粒的粒径, 再统计出所设定 的粒径区间的颗粒的数量,就可以得到粒度分布了。3、激光法:根据激光照射到颗粒后,颗粒能使激光产生衍射或散射的现象来测 试粒度分布的。由激光器的发生的激光, 经扩束后成为一束直径为 10mm 左右的平行 光。在没有颗粒的情况下该平行光通过富氏透镜后汇聚到后焦平面上。 当通过适当的 方式将一定量的颗粒均匀地放置到平行光束中时, 平行光将发生散现象。 一部分光将 与光轴成一定角度向外传播。 大颗粒引发的散射光的角度小,颗粒越小,散光与轴之 间的角度就越大。这些不同角度的散射光通过富姓氏透镜后在焦平面上将形成一系列 有不同半径的光环,由这些光环组成的明暗交替的光斑称为 Airy 斑。 Airy 斑中包含 着丰富粒度信息,简单地理解就是半径大的光环对应着较小的粒径; 半径小的光环对 应着较大的粒径;不同半径的光环光的强弱,包含该粒径颗粒的数量信息。这样我们 在焦平面上放置一系列的光电接收器,将由不同粒径颗粒散射的光信号转换成电信 号,并传输到计算机中,通过米氏散理论对这些信号进行数学处理, 就可以得到粒度 分布了。4、电阻法:这种方法是根据颗粒在通过一个小微孔的瞬间,占据了小微孔中的 部分空间而排开了小微孔中的导电液体, 使小微孔两端的电阻发生变化的原理测试粒 度分布的。小孔两端的电阻的大小与颗粒的体积成正比。 当不同大小的粒径颗粒连续 通过小微孔时,小微孔的两端将连续产生不同大小的电阻信号, 通过计算机对这些电 阻信号进行处理就可以得到粒度分布了。3. 结 论(1)在称取原料进行球磨前要使原料的颗粒度大小基本一致, 这样可以使球磨充 分,减小测量误差。(2)在球磨过程中,前 15 分钟的效率较高,随着时间的增加,效率逐渐下降。(3)使用不同的球磨方法与工具得出的细度与球磨时间的关系不同。4. 参考文献(1)胡志强主编. 无机材料科学基础教程 . 化学工业出版社, 2007(2)西北轻工业学院等编 . 陶瓷工艺学 . 轻工业出版社, 1991(3)刘属兴主编. 陶瓷矿物原料与岩相分析 .武汉理工大学出版社 .2007
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