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陶瓷知识:稀释剂在建卫陶瓷中应用

放大字体  缩小字体 更新日期:2018-07-11  来源:建材之家  作者:瓷砖之家  浏览次数:112
头条推荐:陶瓷知识|界首彩陶工艺发展
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瓷砖之家讯:稀释剂,又名解凝剂、解胶剂、减水剂,在建筑卫生陶瓷生产中是一种相当重要的添加剂。正确选择和使用稀释剂,能有效降低泥浆的粘度,提高泥浆的流动性,减少泥浆的含水率,从而为陶瓷生产厂家带来可观的经济效益。
一、稀释剂的作用

1、通过降低泥浆的水分,在同样容积的球磨机内可以装入更多的泥料,从而提高球磨机的生产效率,节省球磨电耗。

2、可以降低喷雾干燥塔的能耗,提高产量。使用稀释剂球磨的泥浆,其含水率一般可降低2-4%,由于泥浆的含水率降低,在同样能耗的情况下,喷雾塔产量可提高10-15%左右,从而大大提高了喷雾塔的产量。在国际原油价格不断上涨的情况下,具有重要的节能意义。

3、通过降低泥浆水分,能使粉料的颗粒级配更加合理,细微粉料减少,能改善粉料的综合性能,提高粉料的流动性,减少压坯过程中的粘模现象,增加坯体的强度,减少坯体破损。

4、某些陶瓷稀释剂具有一定的助磨作用,能够缩短球磨时间,节约电耗。

二、常用稀释剂及其解胶原理

关于稀释剂的解胶机理,已有众多的专家论著对其进行阐释,其中的观点仍存在一些争议,有待进一步深入研究。比较认同的解胶机理主要有以下三种方式:

1、通过阳离子交换,改变胶粒的双电层厚度,使双电层厚度增大,电位上升。

2、通过空间位阻效应,在离子间起阻尼和间隔作用。

3、通过复合物的引入,使阳离子产生键合,降低离子间的引力作用,从而达到解胶的效果。

以下简要介绍几种常用稀释剂及其解胶机理:

1、水玻璃

水玻璃,又称硅酸钠、泡花碱,化学式为Na2O·?1.6-4.0?SiO2,在陶瓷生产中一般模数为3.0-3.3,其解胶机理是生成难溶盐沉淀。

Ca-粘土+Na2SiO2——2Na-粘土+CaSiO3↓

Mg-粘土+Na2SiO3——2Na-粘土+MgSiO3↓

水玻璃价格低廉,是一种常用的稀释剂,但由于水玻璃是液态,运输和添加都很不方便,粘在工服和操作台上都难以清除,在实际生产中计量也难以做到精确,因此被不少厂家弃用。特别是随着水玻璃加入量的增大,会导致坯体变脆,生坯强度降低,在压坯、烘干和釉线传输过程中破损极大,影响了它在陶瓷生产中的应用。

2、纯碱

纯碱又称碳酸钠,化学式为Na2CO3,一般和水玻璃混合使用。

Ca-粘土+Na2CO3——2Na-粘土+CaCO3↓

Mg-粘土+Na2CO3——2Na-粘土+MgCO3↓

纯碱受潮后会生成碳酸氢钠,对泥浆有絮凝作用。因此,纯碱保存时要注意防潮。有资料介绍,在南方地区使用纯碱,潮湿的春夏季节和干燥的秋冬季节对泥浆性能有较大的差异,应引起足够的重视。

3、腐植酸钠

腐植酸钠又名胡敏酸钠,是由褐煤、煤矸石、泥浆等粉末与碱合成的,在陶瓷生产中的应用很广泛。在粘土—水系统中,腐植酸钠电离出的Na+吸附在粘土胶粒上,能增厚扩散层,加大ξ电位,使胶团斥力增加,并长期悬浮在水中。同时,腐植酸根RCOO中的羧基排列方向可以减弱粘土胶团中由于布朗运动产生的吸引力,使泥浆粘度降低。此外,由于腐植酸根具有络合作用,这也促使泥浆稀释。但单独使用腐植酸钠作为稀释剂时,稀释效果一般不太理想,特别是在含有有机质较多的泥浆中效果更差,其触变性也较大。其加入量不宜超过0.25%,否则在快速烧成的墙地砖中会因氧化不完全,易产生黑心现象。

4、磷酸盐

在陶瓷工业中常用的磷酸盐主要有三聚磷酸钠、焦磷酸钠和六偏磷酸钠。其解胶机理是离子之间的置换和络合效应,对一般类型的粘土均有明显的解凝作用,是目前我国众多陶瓷生产厂家最常用的稀释剂之一。但对蒙脱石类型的粘土只有很小的稀释作用,并且加到一定量后粘度再度回升。此外,三聚磷酸钠由于价格较高,在目前市场竞争激烈的形势下,各厂家都在大力降低成本,深挖内部潜力。在这种情况下,一种用量更少、解胶效果更好、使用成本更低的新型复合稀释剂便应运而生,成为目前众多陶瓷厂家在稀释剂领域取代三聚磷酸钠的理想产品。

三、国内稀释剂行业发展状况

近几年来,国内稀释剂行业得到了迅速发展,进一步缩短了与国外新型解胶剂的差距。如佛山欧陶釉料公司研制生产的OT系列稀释剂和新一代解胶剂,使用方便,解胶范围宽,对各陶瓷厂家的坯料,特别是红坯和蒙脱石结构的坯料,均有极强的稀释效果。与水玻璃相比具有使用方便的特点,与三聚磷酸钠相比,一般节约10%—40%的成本,而且具有助磨等作用,综合成本更佳。

以佛山某陶瓷厂抛光砖坯料生产为例,取过20目筛干料200g,加水100ml,分别加入水玻璃、三聚磷酸钠、OT—C稀释剂、OTⅡ—H解胶剂,用快速球磨机(配刚玉球磨罐)球磨15min,测定其流速(用上海天平仪器厂涂4型粘度计),试验结果如下:

从上述情况可以看出,加入水玻璃稀释剂的效果较差,而加入OT—C复合稀释剂0.40%或OTⅡ—H特效解胶剂0.30%均能达到比添加0.30%三聚磷酸钠更好的效果,且解胶范围更宽。从成本上计算(按目前三聚磷酸钠4500元/吨、OT—C稀释剂2300元/吨、OTⅡ—H特效解胶剂3300元/吨计),使用复合稀释剂类产品具有明显的成本优势:

使用三聚磷酸钠的成本为: 0.30%×4500元/吨=13.50元/吨料;

使用OT—C稀释剂的成本为:0.40%×2300元/吨=9.20元/吨料;

使用OTⅡ—H解胶剂的成本为:0.30%×3300元/吨=9.90元/吨料。

如果一家陶瓷企业日产粉料500吨,则使用复合稀释剂产品比使用三聚每天就可节约成本:500×(13.50-9.90)=1800.00(元)

四、国外新型稀释剂的发展趋势

近年来,国外新型稀释剂的发展越来越快。以德国司马化工的DOLAPIXPC67为代表的国外稀释剂正逐步进入我国的部分台资企业。其解胶范围宽、腐蚀性小,有些还具有助磨作用,特别是在釉浆中使用效果尤佳。但其价格昂贵,一般为国产稀释剂价格的10—20倍以上,对于广大陶瓷生产企业来讲,只能是可望而不可及。

五、如何正确选择稀释剂

不同地区、不同厂家的粘土其化学组成、矿物结构及使用的水质均有所不同,这就要求我们正确选择和使用合适的稀释剂,才能达到最佳的减水效果。在选择稀释剂时要注意以下几个方面:

1、首先要对现有商品稀释剂的种类、性能和使用方法有一个基本的了解,并熟悉其供货能力和质量保证体系,以确保所选购的稀释剂质量稳定,为正常生产打下一个良好的基础。

2、对稀释剂的料浆系统有一个基本的了解(如化学成分、矿物组成、颗粒组成等)。

3、要反复进行试验,测出稀释剂加入量和泥浆粘度的关系曲线,要多选择几种稀释剂作实验,以便于比较。要尽量采用复合稀释剂代替单一稀释剂以便互相补充,以达到最佳的稀释效果。稀释剂加入量太少,起不到稀释作用;加入量过多,也会使泥浆粘度增加。因此,要选择稀释效果好、添加量少、解胶范围宽的稀释剂。

4、既要考虑稀释效果,也要考虑经济性。在目前三聚磷酸钠价格大幅上涨的情况下,复合稀释剂具有明显的成本优势,无疑是众多陶瓷厂家的首选产品。
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