陶瓷的制作方法

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陶瓷的制作方法

1前言

陶瓷的枯燥是陶瓷的生产工艺中非常重要的工序之一，陶瓷产品的质量缺陷有很大局部是因枯燥不当而引起的。陶瓷工业的枯燥经历了自然枯燥、室式烘房枯燥，到现在的各种热源的连续式枯燥器、远红外枯燥器、太阳能枯燥器和微波枯燥技术。枯燥虽然是一个技术相对简单，应用却十分广泛的工业过程，不但关系着陶瓷的产品质量及成品率，而且影响陶瓷企业的整体能耗。据统计，枯燥过程中的能耗占工业总燃料消耗的15％，而在陶瓷行业中，用于枯燥的能耗占燃料总消耗的比例远不止此数，故枯燥过程的节能是关系到企业节能的大事。陶瓷的枯燥速度快、节能、优质，无污染等是新世纪对枯燥技术的根本要求。 2陶瓷枯燥过程机理 2.1坯体中的水分

陶瓷坯体的含水率一般在5％－25％之间，坯体与水分的结合形式，物料在枯燥过程中的变化以及影响枯燥速率的因素是分析和改良枯燥器的理论依据。当坯体与一定温度及湿度的静止空气相接触，势必释放出或吸收水分，使坯体含水率到达某一平衡数值。只要空气的状态不变，坯体中所到达的含水率就不再因接触时间增加而发生变化，此值就是坯体在该空气状态下的平XX分。而到达平XX分的湿坯体失去的水分为自由水分。也就是说，坯体水分是平XX分和自由水分组成，在一定的空气状态下，枯燥的极限就是使坯体到达平XX分。

坯体内含有的水分可以分为物理水与化学水，枯燥过程只涉及物理水，物理水又分为结合水与非结合水。非结合水存在于坯体的大毛细管内，与坯体结合松弛。坯体中非结合水的蒸发就像自由液面上水的蒸发一样，坯体外表水蒸汽的分压力，

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等于其外表温度下的饱和水蒸汽分压力。坯体中非结合水排出时。物料的颗粒彼此靠拢，因此发生体积收缩，故非结合水又称为收缩水。结合水是存在于坯体微毛细管〔直径小于o.1μm〕内及胶体颗粒外表的水，与坯体结合比拟结实〔属物理化学作用〕，因此当结合水排出时，坯体外表水蒸汽的分压将小于坯体外表温度下的饱和水蒸汽分压力。在枯燥过程中当坯体外表水蒸汽分压力等于周围枯燥介质的水蒸汽分压力时，枯燥过程即停顿，水分不能继续排出，此时坯体中所含的水分即为平XX，平XX是结合水的一局部，它的多少取决于枯燥介质的温度和相对湿度。在排出结合水时，坯体体积不发生收缩，比拟平安。 2.2坯体的枯燥过程

以对流枯燥过程为例，坯体的枯燥过程可以分为：传热过程、外扩散过程、内扩散过程三个同时进展又相互联系的过程。

传热过程，枯燥介质的热量以对流方式传给坯体外表，又以传导方式从外表传向坯体内部的过程。坯体外表的水分得到热量而汽化，由液态变为气态。 外扩散过程：坯体外表产生的水蒸汽，通过层流底层，在浓度差的作用下，以扩散方式，由坯体外表向枯燥介质中移动。

内扩散过程：由于湿坯体外表水分蒸发。使其内部产生湿度梯度，促使水分由浓度高的内层向浓度较低的外层扩散，称湿传导或湿扩散。

在枯燥条件稳定的情况下，坯体外表温度、水分含量、枯燥速率与时间有一定的关系，根据它们之间关系的变化特征，可以将枯燥过程分为：加热阶段、等速枯燥阶段、降速枯燥阶段三个过程。

加热阶段，由于枯燥介质在单位时间内传给坯体外表的热量大于外表水分蒸发所消耗的热量，因此受热外表温度逐渐升高，直至等于枯燥介质的湿球温度，此时

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外表获得热与蒸发消耗热到达动态平衡，温度不变。此阶段坯体水分减少，枯燥速率增加。

等速枯燥阶段，本阶段仍继续进展非结合水排出。由于坯体含水分较高，外表蒸发了多少水量，内部就能补充多少水量，即坯体内部水分移动速度〔内扩散速度〕等于外表水分蒸发速度，亦等于外扩散速度，所以外表维持潮湿状态。另外，介质传给坯体外表的热量等干水分汽化所需的热量，所以坯体外表温度不变，等于介质的湿球温度。坯体外表的水蒸汽分压等子外表温度下饱和水蒸汽分压，枯燥速率稳定，故称等速枯燥阶段。本阶段是排出非结合水，故坯体会产生体积收缩，收缩量与水分降低量成直线关系，假设操作不当，枯燥过快，坯体极容易变形，开裂，造成枯燥废品。等速枯燥阶段完毕时，物料水分降低到临界值。此时尽管物料内部仍是非结合水，但在外表一层内开场出现结合水。

降速枯燥阶段，这一阶段中，坯体含水量减少，内扩散速度赶不上外表水分蒸发速度和外扩散速度，外表不再维持潮湿，枯燥速率逐渐降低。由于外表水分蒸发所需热量减少，物料温度开场逐渐升高。物料外表水蒸汽分压小于外表温度下饱和水蒸汽分压。此阶段是排出结合水，坯体不产生体积收缩，不会产生枯燥废品。当物料排水分下降等于平XX分时，枯燥速率变为零，枯燥过程终止，即使延长枯燥时间，物料水分也不再发生变化。此时物料外表温度等于介质的干球温度，外表水蒸汽分压等于介质的水蒸汽分压。降速枯燥阶段的枯燥速度，取决于内扩散速率，故又称内扩散控制阶段，此时物料的构造、形状、尺寸等因素影响着枯燥速率。

2.3影响枯燥速率的因素

影响枯燥速率的因素有，传热速率、外扩散速率、内扩散速率。

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〔一〕加快传热速率

为加快传热速率，应做到：①提高枯燥介质温度，如提高枯燥窑中的热气体温度，增加热风炉等，但不能使坯体外表温度升高太快，防止开裂，②增加传热面积：如改单面枯燥为双面枯燥，分层码坯或减少码坯层数，增加于与热气体接触面，③提高对流传热系数。

〔二〕提高外扩散速率当枯燥处于等速枯燥阶段时，外扩散阻力成为左右整个枯燥速率的主要矛盾，因此降低外扩散阻力，提高外扩散速率，对缩短整个枯燥周期影响最大。外扩散阻力主要发生在边界层里，因此应做到：①增大介质流速，减薄边界层厚度等，提高对流传热系数。也可提高对流传质系数，利于提高枯燥速度，②降低介质的水蒸汽浓度，增加传质面积，亦可提高枯燥速度。 〔三〕提高水分的内扩散速率

水分的内扩散速率是由湿扩散和热扩散共同作用的。湿扩散是物料中由于湿度梯度引起的水分移动，热扩散是物理中存在温度梯度而引起的水分移动。要提高内扩散速率应做到：①使热扩散与湿扩散方向一致，即设法使物料中心温度高于外表温度，如远红外加热、微波加热方式，②当热扩散与湿扩散方向一致时，强化传热，提高物料中的温度梯度，当两者相反时，加强温度梯度虽然扩大了热扩散的阻力，但可以增强传热，物料温度提高，湿扩散得以增加，故能加快枯燥，③减薄坯体厚度，变单面枯燥为双面枯燥，④降低介质的总压力，有利子提高湿扩散系数，从而提高湿扩散速率，⑤其他坯体性质和形状等方面的因素。 3枯燥技术分类

按枯燥制度是否进展控制可分为，自然枯燥和人工枯燥，由于人工枯燥是人为控制枯燥过程，所以又称为强制枯燥。

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按枯燥方法不同进展分类，可分为：

①对流枯燥，其特点是利用气体作为枯燥介质，以一定的速度吹拂坯体外表，使坯体得以枯燥。

②辐射枯燥，其特点是利用红外线、微波等电磁波的辐射能，照射被枯燥的坯体使其得以枯燥。

③真空枯燥，这是一种在真空〔负压〕下枯燥坯体的方法。坯体不需要升温，但需利用抽气设备产生一定的负压，因此系统需要密闭，难以连续生产。 ④联合枯燥，其特点是综合利用两种以上枯燥方法发挥它们各自的特长，优势互补，往往可以得到更理想的枯燥效果。

还有一些枯燥方法，按枯燥制度是否连续分为间歇式枯燥器和连续式枯燥器。连续式枯燥器又可按枯燥介质与坯体的运动方向不同分为顺流、逆流和混流：按枯燥器的外形不同分为室式枯燥器、隧道式枯燥器等。 4 各瓷种所用枯燥器特点 4.1 建筑卫生陶瓷枯燥器

1恒温恒湿大空间枯燥卫生洁具的坯体在微压之后水分为18％左右，此时强度低，不宜搬动，一般采取就地枯燥的方法。一般厂家采用锅炉蒸汽加热的方法系统，它的特点是燃料本钱低，可以形成一定的枯燥气氛。同时缺点很多，如无横向空气流动；排湿功能差，枯燥时间长；无通风系统，工人工作条件差。因此比拟先进的“恒温恒湿系统〞被采用。这种系统不需要改变原来的生产流程、生产工艺，还可以加速枯燥速度，它的另一大特点是具有强制通风功能。这一系统也存在一系列的问题，如能源消耗大；参数滞后；枯燥不同步等。尤其是近年来石膏模有变大趋势，那么坯体的枯燥时间和要求就不一样，为了保证每一班的生

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产安排。石膏模的枯燥成为生产安排的主要矛盾。在解决这一问题上采用密封式枯燥系统，即石膏摸出坯后整个成型线密封，在这个小的空间内使用小型的恒温恒湿系统。 2热风快速枯燥

快速枯燥就是枯燥气氛按坯体的不同及坯体枯燥程度而变化，时刻保持最正确枯燥气氛，提高枯燥速度。温湿度自动调节快速枯燥室具有以下几个特点，①空间小，参数调整时响应快，准确度高；②可以根据坯体的情况，设定不同的枯燥曲线；③工控机控制，自动化程度高，减少人为失误的因素，坯体枯燥合格率高。这一系统由房体构造、热风炉、布风系统、搅拌系统、控制系统、湿度系统等六局部组成。 3蒸汽快速枯燥

这里讨论的是蒸汽直接枯燥，就是坯体出模后，沿轨道进入末端封闭的枯燥室中，关闭枯燥室后将蒸汽沿顶部的管道直接进入密封枯燥室中，蒸汽在密室中膨胀降压，湿蒸汽由密室底部的管道排出回收。它的最大的优点是枯燥快，正品率高。 4工频电枯燥

就是将工频电〔50Hz〕通过坯体，由于坯体的电阻作用使得整个坯体均匀升温枯燥，使到达了既升温又无温度梯度的目的。工频电枯燥的缺点是枯燥前的准备工作很麻烦，而且它只适合单件产品枯燥。 4.2墙地砖枯燥

墙地砖的坯体从压机出来后一般都是由窑炉的余热来进展枯燥，但随着产品的规格尺寸越来越大，最大达1.2×2mm，甚至更大，厚度越来越厚，从8mm增大到60mm，靠窑炉的余热已经不能满足枯燥的要求。而且随着产品的高档化、色彩

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多样化，对窑内的气氛的控制要求越来越准确和严格，用余热来枯燥坯体时，枯燥段的调整会引起窑内气氛的变化，甚至增加窑炉烧成燃料的消耗，有的增加1－2吨燃料。于是便出现了立式枯燥器、枯燥窑、多层枯燥窑等。 1立式枯燥窑

它是应用比拟广泛的枯燥设备，它占地面积小，干操小规格的墙地砖，具有较好的效果。 2枯燥窑

枯燥窑是直接加在烧成窑之前，外观上是窑炉的一局部〔称为预热带〕或是在窑的旁边建造一条长宽相当的枯燥窑。坯体从压机出来或施釉后出来直接进入枯燥窑枯燥，枯燥完坯体直接进入预热带或经传动进入烧成密进展烧成。它由热风炉、布风系统、窑体构造三个局部组成，枯燥窑热利用率好的一般只采用烧成窑的热风根本上能满足枯燥要求，有的差一点或要求枯燥水分低一点的，除了用烧成密的热风外，还需要另外烧热风炉，每天消耗燃料2～3吨。 3多层枯燥窑

随着技术的进步，坯体中含水率越来越低，枯燥过程需将含水率从8％降低到1％，使用一般枯燥窑不能到达这个目标。多层枯燥窑就能解决这个问题。它是由窑头排队器，窑尾收集器及假设干枯燥单元组成，每个单元都是的，它们的温度、湿度调节，通风量调节，单独由热风炉。它的优点是：足够的枯燥时间；外外表积小，散热损失小；出风口贴近砖面。枯燥强度高；调节温度时通风量不会受到影响，因此热风吹过砖坯外表的速度及范围都不会因温度的调整而变动，但是多层枯燥窑的相比照拟困难，特别是窑宽增加，无法保证窑内温度的均匀，引起枯燥效果不一。

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4.3日用陶瓷枯燥

日用陶瓷枯燥与卫生陶瓷或墙地砖坯体的枯燥不同，其具有的特点是：①坯体的种类繁多、数量大、尺寸小、形状复杂。变形和开裂是最常见的两种缺陷：②生产工艺过程中常常要拌入脱模、翻坯、修坯、接把、上釉等工序而成为流水作业完成。因此日用瓷的枯燥主要使用链式枯燥器。根据链条的布置方式可分为：水平多层布置枯燥器、水平单层布置枯燥器、垂直〔立式〕布置枯燥器。 5远红外枯燥技术

红外辐射枯燥技术越来越受到各行各业人们的重视，在食品枯燥、烟草、木材、中草药、纸板、汽车、自行车、金属体烤漆等方面发挥很大作用。此外，远红外枯燥也被应用于陶瓷枯燥中。大局部物体吸收红外线的波长范围都在远红外区，水和陶瓷坯体在远红外区也有强的吸收峰，能够强烈地吸收远红外线，产主剧烈的共振现象，使坯体迅速变热而使之枯燥。且远红外对被照物体的穿透深度比近、中红外深。因此采用远红外枯燥陶瓷更合理。远红外枯燥比一般的热风、电热等加热方法具有高效快干、节约能源、节省时间、使用方便、枯燥均匀、占地面积小等优点，从而到达了高产、优质、低消耗的优良效果。

据陶瓷厂生产实践证明，采用远红外枯燥比近红外线枯燥时间可缩短一半，是热风枯燥的1／10，成坯率达90％以上，比近红外枯燥节电20～60％[1]。XX瓷厂对10寸平盘进展远红外枯燥技术实施，结果证明，生产周期提高一倍，通常枯燥时间为2.5～3小时，缩短为1小时，本钱低、投资小、见效快、卫生条件好、占地面积小。远红外材料的研究近年来很活泼，而且取得了很大进展，在各行各业也有很多成功应用的例子，为什么在建筑卫生陶瓷的枯燥线上却少有人问津呢？

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6微波枯燥技术

微波是指介于高频与远红外线之间的电磁波，波长为O.001—1m，频率为300-300000MHz。微波枯燥是用微波照射湿坯体，电磁场方向和大小随时间作周期性变化使坯体内极性水分子随着交变的高频电场变化，使分子产生剧烈的转动，发生摩擦转化为热能，到达坯体整体均匀升温、枯燥的目的[2、3、4]。微波的穿透能力比远红外线大得多，而且频率越小，微波的半功率深度越大。微波枯燥的特点：

〔1〕均匀快速，这是微波枯燥的主要特点。由于微波具有较大的穿透能力，加热时可使介质内部直接产生热量。不管坯体的形状如何复杂，加热也是均匀快速的，这使得坯体脱水快，脱模均匀，变形小，不易产生裂纹。

〔2〕具有选择性，微波加热与物质的本身性质有关、在一定频率的微波场中，水由于其介质损耗比其它物料大，故水分比其它干物料的吸热量大得多；同时由于微波加热是表里同时进展，内部水份可以很快地被加热并直接蒸发出来，这样陶瓷坯体可以在很短的时间内经加热而脱模。

〔3〕热效率高、反响灵敏，由于热量直接来自于枯燥物料内部，热量在周围介质中的损耗极少，加上微波加热腔本身不吸热，不吸收微波，全部发射作用于坯体，热效率高。

微波加热设备主要由直流电源、微波管、连接波导、加热器及冷却系统等几个局部组成微波加热器按照加热物和微波场作用的形式可分为驻波场谐振加热器、行波场波导加热器、辐射型加热器、慢波型加热器等几大类。 6.1微波枯燥在日用陶瓷中应用

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XX国光瓷业集团股份XX，根据日用陶瓷的工艺特点，设计了一条日用陶瓷快速脱水枯燥线用于生产中，实践证明，与传统链式枯燥线相比，成坯率提高10％以上，脱石膏模时间从35～45分钟缩短到5～8分钟，使用模具数量由400～500件下降致100～120件，微波枯燥线所占地面积小，生产无污染．其效率式链式枯燥的6.5倍，除了可大量节约石膏模具外，与二次快速枯燥线配合使用，对于10.5寸平盘总枯燥本钱可下降350元／万件[5]。 6.2微波枯燥在电瓷中的应用

XXXX石油化工公司，李春原对电瓷枯燥工艺采用微波加热枯燥技术、重量鉴读控制技术、红外测温鉴读控制技术，对复杂形状的电瓷进展枯燥，与常规蒸汽枯燥方法相比拟，可提高生产率24～30倍，提高成品率15％～35％，一样产量占地面积仅是现有工艺的二十分之一左右，可大幅度地提高经济效益。这对建筑卫生陶瓷、墙地砖等一些异型产品的枯燥可提供借鉴。

6.3多孔陶瓷的枯燥多孔陶瓷由于具有机械强度高、易于再生、化学稳定性好、耐热性好、孔道分布均匀等优点，具有广阔的应用前景，并被广泛应用于化工。环保、能源、冶金、电子、石油、冶炼、纺织、制药、食品机械、水泥等领域。作为吸声材料敏感元件和人工骨、齿根等材料也越来越受到人们的重视。由于多孔材料成型时含水分较多，孔隙多，且坯体内孔壁特别薄，用传统的方法因加热不均匀，极难枯燥，加之这些多孔材料导热系数差，其枯燥过程要求特别严格，特别是用于环保汽车等方面的蜂窝陶瓷，枯燥过程控制不好，易变形，影响孔隙率及比外表积。微波枯燥技术已成功地应用于多孔陶瓷的枯燥，其能很容易地把坯体的水分从18％～25％降低到3％一下，降水率到达0.7～1.5kg，大大缩

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短枯燥时间、提高成品率。我们亦把微波枯燥应用于劈开砖的温坯枯燥，效果亦非常明显。 7展望

微波加热虽然有许多优点，但其固定投资和纯生产费用较其它加热方法为高，特别是耗电较多，使生产本钱增加；微波在大能量长时间的照射下，对人体XX带来不利影响，微波加热是有选择性的。因此单独采用微波枯燥或对流枯燥都有它们的优劣之处。如果综合两者将会使两种方法的优点得到充分的发挥。即在快速枯燥室内，增加微波发生器。在坯体的升温阶段，微波发生器以最大功率运行，在很短的时间内使坯体温度升高。然后逐渐减少微波功率，而热风枯燥以最大强度运行，这样总的加热时间将减少50％，总能耗并没有增加，而且坯体合格率高。而且，我们应该尽可能使微波炉构造设什合理，防辐射措施得当，可使微波辐射减至最小，对人体完全没有影响[6]。所以为了更好地发挥微波技术的优点，除了采用混和加热或混合枯燥技术外，加强完善陶瓷材料与微波之间的作用机理的研究，加强陶瓷材料的介电性能、介质消耗与微波频率及温度关系的根底数据试验，及完善微波枯燥的工艺及设备，使这一技术委陶瓷行业效劳。

可型成形注浆成形－－－→坯料－－－→精制｜坯装陶瓷原料|—－－→－－→｜内．外施釉体坯－－－→釉料－－－－－－－－－-→烧自选釉烤彩包入－→－→胎－→瓷绘花选装库 1 坯料制配工艺

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A、搅拌工艺：单一陶瓷原料按配方过磅投放——搅拌池搅拌均匀——抽浆高位池——过筛〔2次〕——除铁〔2次〕——沉浆池——抽浆榨泥——粗练——陈腐〔15天〕——精练〔2次〕——送成形配用。

B、球磨工艺：单一陶瓷原料按配方过磅投放——球磨机中——按比例加水——球麻定时抽浆检测细度——放浆沉浆池——过筛〔2次〕——除铁〔2次〕——沉浆池——抽浆榨泥——粗练〔2次〕——陈腐〔15天〕——精练〔2次〕——送成形配用。 2 釉料制配工艺

A、釉用单一原料按配方过磅投放——球磨机中——按比例加水——球磨定时抽浆检测细度——放浆——过筛〔2次〕——除铁〔3次〕——存浆池陈腐备用。 3 日用陶瓷成形工艺流程 A、机压成形工艺流程

泥料——切泥片——压坯——带模枯燥——脱模——坯体枯燥——磨坯——捺水施内釉——捺外水沾外釉——取釉——扫灰检验——装匣——烧成。 B、注浆成开工艺流程

泥料化浆——高位浆桶——注浆——添浆——倒出余浆——带模枯燥——起坯——利假口——坯体枯燥——汤釉——接把嘴——补外水——沾釉——扫灰检验——装匣——烧成。

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