李清遠 陳振 劉任松（廣東家美陶瓷有限公司）

0 前言

在瓷質(zhì)磚的實際生產(chǎn)中，人們往往把注意力集中在燒成溫度及燒成速度等參數(shù)上，但是在粉料性能不佳的情況下，單靠調(diào)整燒成參數(shù)難以取得理想效果，一個比較明顯的問題就是壓制成型后坯體的密度分布容易出現(xiàn)不均勻，燒成后制品容易出現(xiàn)“大小頭”和“縮鼓腰”（如圖1），造成產(chǎn)品尺寸不規(guī)整。為了保證尺寸的規(guī)整，行業(yè)更多的是采取放大產(chǎn)品尺寸，通過后期磨邊來解決。出窯制品的尺寸偏差越大，制品需要磨邊切削的量就越大，這樣既增加了陶瓷原材料的消耗，又造成了水、電、設備等資源的浪費。

圖1 產(chǎn)品大小頭、縮鼓腰示意圖

造成產(chǎn)品出現(xiàn)“大小頭”和“縮鼓腰”的主要原因，是粉料的性能不佳（級配不合理、流動性差、水分不均勻等），使得成型時的填料不均勻，造成成型后的坯體各部位的致密度不同，燒成后收縮不一所致。所以要想縮小產(chǎn)品出窯后的尺寸偏差，實現(xiàn)產(chǎn)品的近凈成型，首先要提升粉料的成型性能，本文將著重闡述料漿加工和噴霧制粉兩方面對粉料性能的影響。近凈成型技術(shù)是指零件成型后，僅需少量加工或不再加工，就可用作機械零件的成型技術(shù)，深入研究粉料的制備技術(shù)，探討瓷質(zhì)磚的近凈成型，對提高產(chǎn)品品質(zhì)，提升建材產(chǎn)品的綠色生產(chǎn)，節(jié)能降耗具有積極的作用。

1 實驗材料及設備

1.1 實驗材料

實驗坯體配方選用廣東清遠某廠的瓷質(zhì)磚配方，主要原料為當?shù)氐哪嗔?、石粉、鉀砂等，配方泥含?5%。

1.2 實驗設備

實驗坯體配方使用100t 間歇球磨機球磨，球磨后料漿用6000型噴霧塔噴霧制粉。

2 結(jié)果與分析

2.1 料漿性能對粉料形態(tài)的影響

2.1.1料漿水份的影響

按實驗坯體配方配制原料，改變料漿制備工藝參數(shù)得到含水率為32.46%、34.21%、36.28%、38.72%四種料漿，分別在同條件下進行噴霧干燥造粒，利用400 倍數(shù)碼電子顯微鏡觀察對比四種不同含水率的料漿在相同條件下噴霧造粒后的外觀形態(tài)，并測試其粉料含水率和質(zhì)量流出時間（質(zhì)量流出時間的測量過程為，先稱取100g測試粉料，使用HYL-105型注入限定底面法安息角測試計，用秒表進行計時，記錄粉料通過儀器漏斗所用時間即為該樣品的質(zhì)量流出時間），如表1，料漿水份變化在2%～6%時，對粉料外觀形態(tài)和質(zhì)量流出時間影響不大。

表1 料漿水分對粉料形態(tài)的影響

2.1.2料漿細度的影響

按實驗坯體配方配制原料，通過改變料漿制備工藝參數(shù)，制備得到325 目篩余分別為1.54%、2.08% 和2.61%的料漿。對比分析三種料漿在相同條件下噴霧造粒后粉料的主要性能，如表2。料漿細度改變后，粉料外觀形態(tài)無明顯變化，但質(zhì)量流出時間隨著料漿細度變粗而變小，從數(shù)碼電子顯微鏡觀察情況分析(圖2 粉料顆粒放大20 倍照片)，料漿的細度改變后，粉料的外觀形態(tài)雖然沒有發(fā)生明顯變化，但是粉料的粒度分布發(fā)生了改變，隨著料漿細度的變粗，粉料粗顆粒占比增多。

表2 料漿細度對粉料形態(tài)的影響

圖2 不同料漿細度的粉料顆粒形態(tài)圖

2.1.3料漿流動性的影響

采用實驗坯體配方配制原料，通過調(diào)整料漿添加劑后得到流速分別為48s、66s、93s、127s 四種料漿，對比觀察四種料漿在相同條件下噴粉造粒后的粉料性能，如表3，料漿流速對粉料的外觀形態(tài)有較大的影響，隨著料漿流速變大，粉料的質(zhì)量流出時間變大，外觀球形度變差，表面變得毛糙。

2.1.4料漿加工技術(shù)小結(jié)

從料漿水份、細度和流速的試驗來看，料漿水份和細度對粉料形態(tài)的影響較小，粉料細度偏粗，粗顆粒級配多時，粉料的質(zhì)量流出時間要?。涣蠞{水份一定，料漿流速變大后，粉料的外觀出現(xiàn)毛剌，流動性變差。

2.2 噴霧制粉技術(shù)的影響

2.2.1噴霧壓力對粉料顆粒級配的影響

噴霧干燥造粒法中噴霧壓力的大小和是否穩(wěn)定，對粉料的性能有直接的影響，當噴霧壓力不足或不穩(wěn)定時，粉料容易粘結(jié)，造成粗顆粒增多、顆粒分布不均等現(xiàn)象，同時影響粉料表面的光滑度，為了試驗噴霧壓力對粉料顆粒級配的影響，使用含水率為32%的實驗坯體料漿，設置噴片孔徑和槍距恒定，通過改變噴霧壓力來制備四組坯體粉料，測得各組粉料的主要性能如表4。

表4 噴霧壓力對坯體粉料顆粒級配的影響

從表4 可看出噴霧壓力越大粉料中細顆粒占比越多；壓力越小粗顆粒的占比越大，粒度分布變得不均勻，粉料的球形度和光滑性變差，導致粉料的顆粒級配不均勻，當壓力在2.00～2.50MPa 之間時，粉料的外觀形態(tài)較好（如圖3粉料形態(tài)對比圖），顆粒級配相對均勻。

圖3 粉料形態(tài)對比圖

2.2.2孔徑對粉料顆粒級配的影響

試驗使用含水率為32%的項目坯體料漿，噴霧壓力和噴槍槍距恒定，通過改變噴片的孔徑來制備5 組坯體粉料，其粉料性能如表5所示。

從表5 試驗數(shù)據(jù)可知，噴片孔徑越大，粉料中的粗顆粒占比越多，顆粒分布越分散，不夠集中和均勻，粉料球形度變差質(zhì)量流出時間增大；孔徑過小，生產(chǎn)穩(wěn)定性變差且產(chǎn)能下降。

2.2.3噴槍槍距對粉料顆粒級配的影響

使用含水率為32%的實驗坯體料漿，固定噴霧壓力和噴片孔徑，通過改變噴槍槍距來制備5 組坯體粉料。具體情況如表6和圖4所示。

表6 噴槍槍距對坯體粉料顆粒級配的影響

圖4 調(diào)整槍距前后項目坯體粉料的顆粒分布圖

從實驗結(jié)果可知，當噴槍槍距過小時，由于料漿過度交叉重疊產(chǎn)生互相粘結(jié)，干燥成粉后粉料球形度變差，表面變得毛糙，質(zhì)量流出時間也變大。將噴槍槍距適當放大，由原來的1m調(diào)整至1.5m，其粉料的顆粒分布在如上圖4 所示，長條狀粉料粗顆粒的占比減少，粉料的外觀形態(tài)和流動性更好，顆粒分布更均勻。

2.2.4粉料出塔溫度的影響

通過噴霧干燥制備出來的粉料經(jīng)噴霧出塔口下面的傳輸帶運送到料倉存儲，由于粉料出塔溫度較高，在輸送的過程中容易造成粉料結(jié)團，儲存至料倉后引起粘壁結(jié)塊，給后期的成型工藝帶來不良影響。為了避免因為粉料溫度偏高帶來的不良影響，需要對出塔粉料進行降溫處理，通過風冷抽濕，降低粉料出塔溫度，減少水分蒸發(fā)。從試驗來看，粉料出塔溫度穩(wěn)定在35 度以內(nèi)，可以改善粉料粘壁、成團結(jié)塊的問題，對提高成型質(zhì)量，減少壓制成型缺陷的產(chǎn)生起到了作用，從而改善坯體燒成收縮不一致的問題，有利于產(chǎn)品尺寸的控制。

2.2.5粉料制備技術(shù)小結(jié)

⑴噴霧壓力在2.00～2.50MPa 范圍，制備的粉料顆粒級配相對均勻。

⑵噴片孔徑選擇1.5～2.30mm 之間，粉料形態(tài)和質(zhì)量流出時間較好。

⑶適當放大噴墨槍槍距，制備出來的粉料球形度好，長形狀粉料粗顆粒占比減少，顆粒大小分布更均勻集中。

⑷粉料出塔溫度穩(wěn)定控制在35 度以內(nèi)，可以改善粉料粘壁、成團結(jié)塊的問題。

根據(jù)實驗結(jié)果，將坯料配方的泥含量提高到40%，料漿細度控制在325 目篩余1.5%～2.0%，流速在60～90S，噴片孔徑使用1.5～2.3 組合，噴霧壓力控制在2.0～2.5MPa，適當放大噴槍槍距，制備粉料。檢測粉料性能，安息角在30°以內(nèi)，質(zhì)量流出時間小于40S，粉料流動性明顯優(yōu)于普通粉料。使用該粉料生產(chǎn)600×600mm 規(guī)格產(chǎn)品，配合壓機和窯爐的調(diào)整，產(chǎn)品“大小頭”和“縮鼓腰”得到改善，尺寸偏差縮小50%以上。

3 結(jié)論

⑴料漿細度放小，流速適中，可改善粉料外觀形態(tài)，提高粉料流動性能。

⑵噴霧壓力越小粉料的粗顆粒占比越多，粒度分布變得不均勻，粉料的球形度和光滑性變差。

⑶噴片孔徑越大，粉料中的粗顆粒占比越多，顆粒分布越分散，不夠集中和均勻，粉料球形度變差，質(zhì)量流出時間增大；孔徑過小，生產(chǎn)穩(wěn)定性變差且產(chǎn)能下降。

⑷噴槍槍距過小時，由于料漿過度交叉重疊產(chǎn)生互相粘結(jié)，干燥成粉后粉料球形度變差，表面變得毛糙，質(zhì)量流出時間變大。

⑸粉料出塔后，增加降溫裝置，降低粉料的出塔溫度和水分蒸發(fā)，可以提升粉料的成型性能。