陶瓷墙地砖干法制粉坯料物性的实验研究

发布时间：2017-09-17 23:41

  本文关键词：陶瓷墙地砖干法制粉坯料物性的实验研究

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【摘要】：干法制粉技术可从根本上解决陶瓷行业原有湿法制粉技术存在的高能耗、高污染的问题。但现有的干法制粉技术因工艺参数选择不合理,导致制备的坯料颗粒流动性差、颗粒级配不合理、颗粒含水率不均匀等问题,从而压制成型出现坯体容易分层、强度偏低、表面粗糙等现象。因此,研究干法制粉工艺参数与坯料物性之间的变化规律,对于干法制粉技术在陶瓷行业进一步推广具有一定的理论指导意义。本课题结合国家自然科学基金项目“陶瓷新型节能干法造粒机理及装备关键技术研究”(项目编号:51365018),针对干法制粉工艺参数对坯料物性的影响规律进行了实验研究,主要内容如下:⑴针对坯料颗粒流动性差的问题,采用正交试验分析工艺参数对坯料颗粒流动性的影响。由极差分析可知,影响坯料颗粒流动性的工艺参数依主次顺序为:铰刀转速黏土含量添加剂溶液浓度造粒时间。同时,基于单因素试验分析了各工艺参数对坯料颗粒流动性的影响规律,分析结果表明:当铰刀转速为1600RPM、黏土含量为25%、添加剂溶液浓度为2.5%、造粒时间为40s时,坯料颗粒流动性最佳。⑵针对坯料颗粒级配不合理的问题,实验研究了各工艺参数对坯料合格率、颗粒粒径分布的影响规律。实验结果表明:当铰刀转速为1800RPM、黏土含量为30%、造粒时间为40s、增湿量为10%时,坯料颗粒合格率最高,且颗粒级配最合理;将增湿液改为添加剂溶液,能减少增湿量,降低坯料干燥过程所消耗的能量。⑶针对坯料颗粒含水率不均匀的问题,基于CFD方法对气泡式喷嘴、平口喷嘴、压力旋流式喷嘴、气流式喷嘴在造粒室内的雾化流场分布情况进行了数值模拟,模拟结果表明:当采用压力旋流式喷嘴、雾化压力为2.5MPa时,雾炬在造粒室内的分散性最佳,且雾滴粒径小、粒径分布均匀,确保雾滴与粉料充分接触,有利于改善坯料颗粒含水率的均匀性。同时,实验测试了压力旋流式喷嘴在不同雾化压力下坯料颗粒的含水率,实验结果表明:当雾化压力为2.5MPa时,坯料含水率均匀性最佳。实验与模拟结果相吻合,验证了数值模拟结果的正确性及模型的可靠性。本课题的研究成果对陶瓷干法制粉技术在国内的进一步推广和改进具有一定的工程意义。
【关键词】：陶瓷干法制粉 坯料 工艺参数 流动性 颗粒级配 含水率
【学位授予单位】：景德镇陶瓷大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ174.6
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 1 绪论9-14
• 1.1 课题来源9
• 1.2 课题研究背景9
• 1.3 陶瓷干法制粉技术的研究现状9-12
• 1.3.1 国外研究现状10-11
• 1.3.2 国内研究现状11-12
• 1.4 本文的主要研究内容和意义12-14
• 1.4.1 研究内容12-13
• 1.4.2 研究意义13-14
• 2 陶瓷墙地砖压形粉料的干法制备及表征14-26
• 2.1 实验装置14-17
• 2.1.1 干法制粉机14-15
• 2.1.2 干燥装置15
• 2.1.3 其它设备和条件15-17
• 2.2 实验用原料及添加剂17-18
• 2.2.1 原料17
• 2.2.2 添加剂17-18
• 2.2.3 原料的处理18
• 2.3 干法制粉实验流程及粉体物性分析实验方案18-21
• 2.3.1 干法制粉实验流程18-19
• 2.3.2 坯料流动性分析实验方案19-21
• 2.3.3 坯料级配分析实验方案21
• 2.3.4 坯料含水率分析实验方案21
• 2.4 坯料性能的表征方法21-24
• 2.4.1 坯料的流动性表征21-24
• 2.4.2 坯料的含水率均匀性表征24
• 2.5 本章小结24-26
• 3 坯料流动性分析26-33
• 3.1 坯料流动性与坯体性能的关系26
• 3.2 造粒前后粉体的流动性变化26-27
• 3.3 正交实验结果与分析27-28
• 3.4 单因素实验结果与分析28-31
• 3.4.1 黏土含量对坯料流动性的影响28-29
• 3.4.2 添加剂溶液浓度对坯料流动性的影响29-30
• 3.4.3 铰刀转速对坯料流动性的影响30
• 3.4.4 造粒时间对坯料流动性的影响30-31
• 3.5 本章小结31-33
• 4 坯料颗粒级配分析33-44
• 4.1 坯料级配与坯体性能的关系33
• 4.2 黏土含量对坯料级配的影响33-35
• 4.2.1 黏土含量对合格率的影响34
• 4.2.2 黏土含量对坯料粒度分布的影响34-35
• 4.3 铰刀转速对坯料级配的影响35-38
• 4.3.1 铰刀转速对合格率的影响36
• 4.3.2 铰刀转速对坯料粒度分布的影响36-38
• 4.4 造粒时间对坯料级配的影响38-40
• 4.4.1 造粒时间对坯料合格率的影响38-39
• 4.4.2 造粒时间对坯料粒度分布的影响39-40
• 4.5 增湿量对坯料级配的影响40-42
• 4.5.1 增湿量对坯料合格率的影响40-41
• 4.5.2 增湿量对坯料粒度分布41-42
• 4.6 本章小结42-44
• 5 坯料含水率均匀性分析44-62
• 5.1 坯料含水率均匀性与坯体性能的关系44
• 5.2 雾化喷嘴类型优化44-53
• 5.2.1 模型的建立46-47
• 5.2.2 网格划分47-48
• 5.2.3 模拟结果分析48-52
• 5.2.4 喷嘴类型的优化结论52-53
• 5.3 喷嘴雾化压力的优化53-57
• 5.3.1 模拟结果分析53-57
• 5.3.2 喷嘴雾化压力的优化结论57
• 5.4 坯料含水率均匀性实验分析57-61
• 5.4.1 实验结果分析57-61
• 5.4.2 实验结果与数值模拟对比分析61
• 5.5 本章小结61-62
• 6 结论与展望62-64
• 6.1 结论62-63
• 6.2 展望63-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-69
• 附录A：攻读硕士期间发表学术论文情况69

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本文编号：872106