陜西科技大學實驗設計報告 陶瓷工藝設計性綜合實驗設計報告學院：材料科學與工程專業名稱：無機非金屬材料工程學號：201102020504姓名：劉軍苗指導老師：任強王瑩何選盟2014年10月--PAGE1-瓷質墻地磚設計報告1、實驗目的通過陶瓷工藝設計性綜合實驗，達到以下目的：（1）深刻常用陶瓷原料在陶瓷坯料中的作用；（2）掌握坯料配方設計和實驗研究方法；（3）掌握實驗技能，提高動手能力；（4）提高分析問題和解決問題的能力；（5）為畢業論文實驗、進一步深造或從事專業技術工作奠定良好的基礎。2、實驗安排2.1查資料，進行坯體配方設計和計算，完成實驗方案設計報告。2.2實驗過程（1~2周）2.2.1原料處理（粉碎機或研缽）（顆粒小于1mm或全部通過20目篩）2.2.2配料、球磨、烘干、造粒配料量300g2.2.3成型按模具尺寸、每個7g原料成型試樣33個以上，測試燒結溫度范圍用20個，按燒成溫度燒成10個料:球:水=1:2:0.6性能測試試樣燒成燒成溫度測定壓制成型40目過篩陳腐噴水造粒研磨過篩烘干過篩球磨配料2.3工藝流程料:球:水=1:2:0.6性能測試試樣燒成燒成溫度測定壓制成型40目過篩陳腐噴水造粒研磨過篩烘干過篩球磨配料8080目400g+0.5%400g+0.5%減水劑2020目2.4完成實驗總結報告（1周）3、設計內容3.1課題背景、目的和意義這是我設計的瓷質墻地磚的設計報告，我國的陶瓷墻地磚生產量如今在世界排名第一,陶瓷墻地磚已經廣泛用于國民建筑，在國民經濟和人民生活中,該產業的位置已經今非昔比、相當重要。雖然我國陶瓷產量在世界上遙遙領先，但總體上存在制品檔次低、綜合能耗大、資源消耗大、能源綜合利用率低、成產效率低等問題。我國是一個能源和資源相對貧乏的國家，陶瓷行業是一個高能耗行業，從原料制備到制品燒成等各工序燃料、電力等能源成本占整個產品成本的23％~40％。因此，在陶瓷生產中節約能源有非常重要的經濟和戰略意義。在整個陶瓷生產過程中，燒成工序的能耗約占60％，燒成工序的節能具有更加重要的意義。另外，在陶瓷生產中，燒成溫度越高，燒成時間越長，能耗就越高。據熱平衡計算，若燒成溫度降低100℃，則單位產品熱耗可降低10％以上；燒成時間縮短10％，則產量增加10％。熱耗降低4％。所以在陶瓷行業中采用低溫快燒技術，可以顯著增加產量、節約能耗。此外，降低燒成溫度也有利于提高陶瓷成品率、質量和檔次，以及延長窯爐和窯具的使用壽命。因此，本文從陶瓷坯體的配方入手，并充分考慮到低溫一次快燒對坯料要求的特點，設計了實驗方案并希望通過實驗，不斷調整配方，得到更優等的墻地磚陶瓷坯體。3.2配方計算表1坯料及原料的化學組成單位：%原料名稱SiO2Al2O3Fe2O3TiO2CaOMgOK2O+Na2O灼減量坯料71.4520.100.830.140.802.213.01+1.46—蘇州土46.4339.87 0.50 － 0.32 0.10 —12.30堿矸37.5 9.3 0.6 1.4 1.4 1.8 0.2+2.1 15.7滑石62.0 0.4 0.1—1.5 30.5 — 5.5長石64.318.90.1—0.60.213.7+2.10.5生砂石44.2 39.5 0.2 0.1 0.2 — — 15.8石英98.50.70.10.1—0.3—0.33.2.1將原料化學組成中帶有“灼減量”者換算成不含灼減量的各氧化物的質量分數，上述原料經換算后的原料化學成分的質量分數如表2表2換算后原料化學組成單位：%原料名稱SiO2Al2O3Fe2O3TiO2CaOMgOK2O+Na2O坯料71.4520.100.830.140.802.213.01+1.46蘇州土52.9445.460.57—0.362.52—堿矸44.4845.620.711.661.662.142.73滑石65.610.420.11—1.5932.28—長石64.6218.990.10—0.600.2015.88生砂石52.4946.910.240.120.24——石英98.800.700.100.10—0.30—3.2.2列表用化學組成滿足法進行配料計算，其中要求強可塑性粘土含量小于15％，先取堿矸含量8.43％，蘇州土含量5％，計算過程見表4表3配料量計算過程單位：%化學組成項目SiO2Al2O3Fe2O3TiO2CaOMgOK2O+Na2O坯料71.4520.100.830.140.802.214.47蘇州土5%2.6472.2730.028—0.0180.126—余量堿矸=8.43%68.8033.7517.8273.850.8020.060.140.140.7820.1402.0480.1804.470.23余量滑石=5.79%65.0533.8013.9770.0240.7420.00600.6420.0921.8681.8684.24—余量長石=26.7%余量生砂石=18.94%余量石英=34.46%余量61.25317.2643.9939.94234.05134.051013.9535.078.8838.88300.7360.0270.7090.0450.6640.0350.6290.5500.1600.3900.0450.345—0.04204.244.240注：Fe2O3、CaO的余量可忽略不計

3.2.3將計算所得的配料質量分數，按原料組成中本來不含有灼減量者換算成含有灼減量在內的原料配料質量分數，然后全部按百分比折算一次既得到配料量。表4換算之后的配料量單位：%計算值換算值配料質量分數堿矸8.43%10%9.48%蘇州土5%5.7%5.4%滑石5.79%6.13%5.81%長石6.7%26.83%25.43生砂石18.94%22.3%21.13%石英34.46%34.56%32.75%105.52%100.00%制備300g坯料所用的原料質量堿矸：300×9.48%=28.44g滑石粉：300×5.81%=17.43g長石：300×25.43%=76.29g生砂石：300×21.13%=63.39g石英：300×32.75%=98.25g蘇州土：300×5.4%=16.2g3.3最終設計的配方表5最終設計的原料配方組成單位：%堿矸蘇州土滑石粉長石生砂石石英9.48%5.4%5.81%25.43%21.13%32.75%3.3擬進行的性能測試3.5.1燒成溫度的確定（1）燒成溫度：達到性能要求所需的熱處理溫度。（2）瓷化溫度：氣孔率最小、密度最大時的溫度（范圍）此時強度最大（3）確定方法：測定不同溫度小收縮率、氣孔率（吸水率）作溫度－收縮率，溫度－吸水率圖圖3-1溫度－收縮率，溫度－吸水率圖3.5.1力學性能測試抗彎強度測試，三點彎曲法。圖3-2三點彎曲圖抗彎強度測試測定儀Rf=3PL/2bh2式中：Rf抗彎強度，N/m2P試樣斷裂時負荷，NL支撐刀口間距，mb試樣斷口處寬度，mh試樣斷口處厚度，m3.5.2電解質稀釋泥漿實驗（1）稀釋劑：碳酸鈉、硅酸鈉溶液（2）定量泥漿，加入等體積不同濃度稀釋劑，（3）恩氏粘度計測試相對粘度；（4）確定最佳稀釋范圍。圖3-3相對粘度-電解質含量曲線參考文獻[1]鄭乃章，劉陽，朱小平，張勇，王群.景德鎮瓷坯料組成與性能的關系.陶瓷學報