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粘土矿物是陶瓷生产中重要的可塑性原料,近几百年来,因开采量过大,造成我国高可塑性粘土资源已近枯竭,大量低可塑性的粘土原料塑性不足不能满足生产需要;广西区有维罗球粘土、坭兴陶土等储量丰富、可塑性高的特色粘土资源,但是一直以来不被人们所关注,开发力度不够,研究较少;在陶瓷实际生产过程中,由于粘土使用不当,常常引起产品的开裂变形,造成产品的成品率低下,严重影响企业效益。在我国,工业窑炉耗能约占总能耗的25%~40%,而窑炉的平均热效率仅为30%左右,因此,发展高效、节能的远红外加热干燥技术,具有十分重要的意义,对作为干燥及加热应用的红外辐射陶瓷提出了更高的要求。因此,对粘土性能及远红外陶瓷的研究具有重要的现实意义。
本文通过在粘土可塑性、远红外陶瓷制备方面大量的试验研究,得出以下规律及结论:
1、针对维罗球粘土含水量高,干燥收缩大,导致球粘土不能合理的利用的问题,研究了Na2CO3、Na2SiO3等减水剂对球粘土-水系统流动性及泥坯可塑性的影响。结果表明:各减水剂的添加对球粘土泥浆均有良好的稀释效果,泥浆的Zeta电位升高,流动性增强;减水剂特别是Na2CO3的添加可以显著的提高粘土泥坯的可塑性,增塑机理进行分析可知:球粘土中有机腐殖酸物质的存在是球粘土可塑性提高的主要原因。
2、对坭兴陶土的可塑性提高及在特种陶瓷中的应用进行了研究。结果表明:添加5~10%的维罗球粘土就可以大幅度提高陶土的可塑性;添加15~25%的改造后的陶土于远红外陶瓷制备中,获得了可塑性优良的坯料,其中添加量为20%、陈腐60h,坯料的可塑度达到0.424;经高温烧成后,陶瓷的密度达到3.43g/cm3,明显优于其它对比粘土。
3、利用球粘土、膨润土等可塑性高的粘土对可塑性低的粘土进行可塑性改造,结果表明:在低可塑性粘土中添加少量的可塑性的高粘土,其可塑度大幅度提高,离子交换容量增大。
4、以硅酸锆、碳化硅,MnO2、Fe2O3、CuO、Co2O3等过渡金属氧化物为主要原料,加入粘土使其具有可塑性,制备出了性能良好的锆、铝、硅质复相远红外陶瓷样品。最佳工艺为:以改造后的坭兴陶土作为可塑性原料,选择氧化物单独预烧工艺,在1250℃烧成制备得到远红外陶瓷样品。
5、以聚乙烯醇凝胶法、改进共沉淀法制备了超细铁氧体,取代高温煅烧氧化物制得的铁氧体,用于远红外陶瓷的制备,可以大幅度提高制品红外发射率,达到0.85。
6、通过把金属硝酸盐分散到聚乙烯醇、淀粉等有机物里,然后直接加入陶瓷坯体里,取代会属氧化物,使原料分散均匀,不仅提高了坯料的可塑性,而且优化了所制备陶瓷的红外发射性能。