摻配膨潤土陶瓷泥漿用助磨減水劑的研制＊

秦晉國 袁美玲 麻桂萍 余 濤

（國能神州高科技股份有限公司 山西 朔州 036000）

前言

在拋光磚生產(chǎn)過程中，坯料的球磨制漿是一關(guān)鍵工序。首先如何縮短球磨時間，從而既可降低生產(chǎn)能耗，又可提高設(shè)備產(chǎn)能；其次如何在保證原料性能的前提下降低泥漿的含水率，確保球磨機的使用效率，且可大幅降低噴霧干燥制粒時的能耗。在目前的拋光磚生產(chǎn)中，坯體多由底料和面料復(fù)合壓制而成。面料配入的瘠性料多，可塑性差，而優(yōu)質(zhì)粘土的產(chǎn)量小，價格高，一般廠家不愿意使用。摻入適量膨潤土有助于提高面料的可塑性，但摻入膨潤土后泥漿的流動性變差，觸變性增大。采用傳統(tǒng)的偏硅酸鈉、腐殖酸鈉、三聚磷酸鈉類減水劑，對該類配方的泥漿不僅減水效果差，而且由于泥漿粘度成倍增大，導(dǎo)致研磨時間延長。泥漿的觸變性變大，進而造成磨好的泥漿不能從球磨機中放出的現(xiàn)象。為了克服這種現(xiàn)象，提高配方中膨潤土的加入量，降低生產(chǎn)的成本。在剖析膨潤土對陶瓷泥漿流變性影響的基礎(chǔ)上，我們針對該種配方的泥漿研究開發(fā)出了新型的助磨減水劑。

1 實驗過程

本實驗選用某陶瓷拋光磚企業(yè)的超白面料，其膨潤土摻入量為3%，各種原料進磨粒度小于5mm，泥漿含水率控制在36%以下，研磨時間以磨好的物料250目篩余物小于1%為準，添加偏硅酸鈉（WS）、腐殖酸鈉（FN）、三聚磷酸鈉（SJ）及其復(fù)配物，檢測其相應(yīng)的研磨時間，泥漿的流動性和粘度，在具有良好助磨效果添加劑的基礎(chǔ)上，通過復(fù)配制備出可普遍適用于摻入膨潤土泥漿的助磨減水劑。

實驗采用快速研磨機進行，料∶球＝1∶1.5。使用恩氏粘度計和旋轉(zhuǎn)粘度計進行數(shù)據(jù)測量。

2 結(jié)果與討論

2.1 減水劑的助磨作用

拋光磚面料配料時通常配入的瘠性原料較多，這些原料硬度大，比較難磨，需要添加助磨劑來提高球磨效率降低能耗。為提高面料坯料的可塑性和降低成本，面料中的粘土類物質(zhì)，一般使用高嶺土和膨潤土。因此，選用的助磨劑需針對膨潤土具有高效的減水效果才能提高泥漿的流動性。高嶺土為H－類粘土，適宜配入硅酸鈉；膨潤土屬蒙脫石類，通常歸為Ca－類粘土，適合配入有機鈉鹽類助磨減水劑。

表1為多種通常使用的各種減水劑與GN－3＃減水劑助磨效果的對比。由實驗結(jié)果可見：以瓷料細磨至250目篩篩余量小于1%為準對比，GN－3＃的 助磨效果最為明顯，可節(jié)約球磨時間約15%。

表1 各種減水劑的助磨效果

圖1 研磨11min各種助磨劑效果圖

2.2 減水劑的減水作用

膨潤土具有較高的吸水性，加入膨潤土后，泥漿的粘度增大，特別是膨潤土在水中溶解后會溶出較多的Ca2＋、Mg2＋，Ca2＋、Mg2＋帶正電荷，水化能力強，束縛大量水，使泥漿流動性變差，選擇可以使Ca2＋、Mg2＋形成沉淀物的減水劑，如碳酸鈉、硅酸鈉、三聚磷酸鈉有助于捕捉Ca2＋、Mg2＋，基于試驗用各類減水劑的助磨效果，選擇在硅酸鈉基礎(chǔ)上，復(fù)配具有較強的絡(luò)合Ca2＋、Mg2＋的復(fù)鹽，在含水率設(shè)定為36%的前提下，與其它減水劑比對的實驗結(jié)果見表2。

從表2實驗結(jié)果可見，添加GN－3＃減水劑制備的泥漿粘度值小，流動性好，放置30min后，仍具有一定的流動性，基本能滿足磨制摻配膨潤土拋光磚面料的泥漿的生產(chǎn)要求。

表2 加入不同減水劑的實驗結(jié)果

2.3 減水劑中復(fù)鹽添加量對泥漿減水效果的影響

復(fù)鹽是一種或多種能與Ca2＋、Mg2＋形成穩(wěn)定的絡(luò)合物的表面活性劑，為了進一步提高GN－3＃減水劑的減水性能，對復(fù)鹽在減水劑中配入量對泥漿減水效果也進行了測試，結(jié)果見表3、表4。

由表3可見，當(dāng)復(fù)鹽在減水劑中的加入量達到10%左右時，其減水效果即可滿足生產(chǎn)要求；表中實驗結(jié)果還表明，配入的復(fù)鹽對減水劑的性能起著主導(dǎo)作用。

表3 不同復(fù)鹽添加量對減水效果的影響

表4 助磨減水劑添加量對減水性能的影響

硅酸鈉是摻配膨潤土陶瓷泥漿較好的助磨劑。表4結(jié)果表明，以硅酸鈉為基礎(chǔ)配入10%復(fù)鹽及少量表面活性劑制備的GN－3＃減水劑適宜球磨摻配膨潤滑土陶瓷泥漿的制備，加入量以3‰～5‰為宜，可使泥漿在36%含水率下具有良好的流動性。

3 結(jié)語

筆者針對拋光磚面料摻配膨潤土后，磨制泥漿流變性差的現(xiàn)象，在驗證硅酸鈉、腐殖酸鈉、三聚磷酸鈉及復(fù)配減水劑助磨減水作用的基礎(chǔ)上，研究出可有效抑制泥漿中Ca2＋、Mg2＋影響的GN－3＃助磨減水劑。研究結(jié)果表明，GN－3＃可縮短研磨時間15%，且具有明顯的減水效果，可使該種泥漿在36%含水率下具有良好的流動性。

1 曾令可.陶瓷減水劑的運用及發(fā)展現(xiàn)狀.中國陶瓷，2008（9）：12～14

2 李文旭，宋英.陶瓷添加劑－配方性能應(yīng)用.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2011

3 王東升.衛(wèi)生瓷與墻地磚配方.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2013