添加剂对卫生陶瓷泥浆性能的影响研究

　　摘要：为解决河北某卫生罗斯林厂石膏生产中模具的粘附和空裂问题，采用正交试验法对污泥电解质的种类和用量进行了研究。实验表明，腐植酸钠和三聚磷酸钠对所研究的陶瓷污泥均有改善作用，但三聚磷酸钠的效果更好。应用表明，添加剂的使用会影响卫生陶瓷污泥的性能，使卫生陶瓷的成功率增加25%。

　　关键词;添加剂;卫生陶瓷;泥浆性能

　　引言：

　　近年来，人们越来越喜欢中高档卫生陶瓷，而卫生陶瓷的质量直接影响到产品的空置量和成品质量。目前，我国大多数卫生陶瓷企业的污泥制备技术仍在基本上坚持传统的制浆工艺，出现了软质材料过细、污泥性能无法监控等技术错误;另外，一些卫生陶瓷生产厂家也了解了国外污泥生产技术，并进行了近十年的试生产，也获得了相应的结果。主要目的是把部分零点五硬地物料进行球磨至合格的细度后，在高温搅拌槽中和软质物料混匀，并加入回空泥、调节电解质量和水分比例，以调整污泥特性。这二个方法均和污泥管理密不可分。但实践已证明，调整污泥特性才是控制成品质量的关键因素。在特定的矿物质和颗粒成分要求下，合理确定的水泥添加剂比是提高和控制水泥性能最经济可行的办法。因此为了获得最低含水率、良好的消化率和稳定性，就应该向水泥中添加添加剂。而通常的添加剂为电解质添加剂二。对合理电解液比和用量的决定并不能从理论上推测，而应通过对具体原料和使用条件通过实验判断。根据在河北省某县某卫生陶瓷厂冶炼生产过程中出现的模具粘连、坯料破裂等工艺技术问题，经过试验制定了合适的合理电解质溶液增味剂种类和最终剂量。实际应用结果表明，毛坯的成型效率已由74%增加到了目前的96%以上。

　　1.卫生陶瓷泥浆性能的研究

　　一百余年来，卫生洁具成型技术一直使用砂浆成形。通常，熔融成型是指利用石膏模的毛细管力，将带有一定水份的污泥干燥、硬化和空化。作为溶液的污泥，它由一定的固体粒子、相应的泥浆材料、相应的粒子细化性和脱泡剂所构成。AdcocK和macdowall通过对水泥过程的研究得出了结论：水泥中毛坯材料的平均厚度就是砂浆时间平方根的函数。换句话说：(1)x=KT(1)，公式中的比值常数K是：(1)泥浆比重的函数;(2)粘土悬浮液的类型和影响悬浮液粘度的成分;(3)颗粒大小和颗粒分布;(4)泥浆中塑料和非塑料材料的比例;(5)外部因素;(6)塑料材质的影响等。该比例应用于经过石膏模的水泥、经过水泥层的污水和整个熔融过程。可以发现，污泥特性对整个熔融过程都具有重要影响。

　　在卫生洁具工业生产中，一个很紧迫的问题就是减少残余污泥的含水量和黏度，以增加其流动性。众所周知，陶瓷污泥应具备必要的低分散相、高液体和良好的过滤性、最低湿度，以及高耐分解性能的材料和化学成分。在分散溶液(水)浓度不变的情况下，使用稀释剂(电解液)是减少陶瓷污泥黏度的最有效办法，最常见的化学稀释液为单价金属盐类，但当阳离子透过泥粒表层的双电层时，其阳离子也会产生不溶性盐。将有机和无机降胶黏剂都用于污泥稀释剂。但目前，最实用的仍是金属钠盐——碳酸盐、硅酸盐、焦磷酸盐、三聚磷酸盐和草酸盐。

　　从化学组成上来说，对细颗粒有机挥发物在粘土系统的主要稀释步骤，是使粘土单元溶剂与化合物层中的二价阴离子和一价阴离子互换，这就大大增加了发电机功率，并析出了部分的结合水。在黏土中交换阴离子愈多，对电解液的要求也愈大。二生产污泥研究人员调查了该企业在陶瓷卫生洁具制造中所用的污泥。大致流程包括：原料生产、铸造污泥和上釉污泥的生产、浇注产品、去毛刺形成、干燥、上釉和燃烧。目前，企业主要使用的石膏模水泥浇注工艺和聚合物模压送工艺成型了陶瓷洁具。用厚壁卫生洁具倾倒污泥的主要优点，是其倾斜度较用薄壁工艺生产的更为显著。高触变性也使抹灰，特别是污泥施工更加难，但它有助于减少石膏形式的长期污泥侵蚀过程中的沉积。稀释不仅影响污泥的流变特性，还影响半成品的成型。水分含量越高，半成品的干燥和脱浆过程越慢。然而，如果稀释不足，排放时间可能会加快，但这会影响半成品的质量。因此，应根据以下干燥和烧结条件优化水分含量和固体分散体，以确保产品的最佳性能。

　　2.泥浆配方实验

　　污泥成分和原料由湖北省志诚卫生陶瓷厂提供。污泥的主要化学成分如表1所示。按照干粉的质量百分比，选用了不同的增味剂和加入量。试验所用的主要仪器设备有粘度计、bdl-b表面电位粒度检测仪、安徽口子酒业股份有限公司-30电弯曲试验、电动混合机等。主要检测参数包括泥浆四的电位、黏度、触变性、渗透率、干弯曲强度等。

　　3.实验结果分析

　　添加剂在调节泥浆性能方面起着重要作用，但必须根据所用泥浆的性质正确选择添加剂的类型和用量。在第一次选择中，使用了10种不同的添加剂，然后系统地研究了两种添加剂：腐植酸钠和三聚磷酸钠。实验结果如表2所示。

　　表2显示，添加腐植酸钠后，Mutan电位(接下来的4个电位指绝对值)增加，并且随着腐植酸钠电位的增加而增加。这是因为腐植酸钠含有钠离子和带负电的腐殖质。另一方面，单价钠取代泥浆中的钙和镁离子，增加四电势;另外，由于污泥中有机质含量的提高也会引起电势的提高。在增加三聚磷酸钠时，电位首先通过增加三聚磷酸钠而提高。当净增加额超过一定程度后，电位就会减少净增加额，由于在初始阶段，污泥中的钠含量就会取代了钙离子和镁离子。目前，钠含量的浓度一直都很低。钠含量易于溶解，使扩散层变厚，电位迅速上升;当增味剂加入一定量时，由于钠超过了规定含量，扩散层被迅速地将化，4-电位呈现降低态势。当三聚磷酸钠的总用量约为0.2%～0.4%时，泥浆的电位也较高。

　　3.1泥浆粘度

　　当浆液的矿石成份、颗粒成分、含量和水温一致时，浆液的粘性完全取决于浆液增味剂的种类和数量。图表二提示，添加三聚磷酸钠的脱脂能力大于腐植酸钠。当腐植酸钠的加入水量超过百分之零点八时，混凝效应更加突出。在泥土中，腐植酸钠电离的钠含量吸附在泥浆的水溶胶颗粒中，从而使扩散层加厚，提高了菌膠团的电势和排挤性能。也因为加入了腐植酸钠，反应产生的钙盐和铝盐很难溶解于水，这就可以稀释浆泥。而关于这种水泥配方，因为当地的原材料，如茨木街就有大量的有机物。此后，在富含子母节元素的泥浆中，腐植酸钠的效应就没有比三聚磷酸钠的效应更突出了。这主要是因为在不装有机质的泥浆中，由于腐植酸钠的羧基在黏土胶束中腐植酸钠表面的均匀分布，能够降低布朗运动对黏土模型的吸引力，从而减少了泥浆的黏性。如果泥浆中存在着更多的有机质，则腐植酸钠的作用也只能使腐植酸自由基复合物中产生的不溶性钙盐，从而也不能溶解于泥土中的有机质。三聚磷酸钠与钙粘土能够产生较稳定的复合盐[kanae(PO3)6]。在黏土中存在较多有机质时，三聚磷酸钠就能够使有机质转变为胶状而分离，所以其脱脂力大于腐植酸钠。

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