階梯環(huán)驗(yàn)收要求

陶瓷材料分為氧化鋁陶瓷和氧化硅陶瓷。用于吸收塔的陶瓷填料一般為氧化硅陶瓷。

1、規(guī)范對(duì)填料瓷環(huán)的要求

目前已知可執(zhí)行的規(guī)范是GB/T18749－2019《耐化學(xué)腐蝕陶瓷塔填料技術(shù)條件》。本規(guī)范從尺寸、物理化學(xué)性能兩個(gè)方面對(duì)陶瓷填料作出了要求，具體如下：

（1）尺寸偏差要求（㎜）：

（2）物理、化學(xué)性能要求

1）抗壓強(qiáng)度

環(huán)形填料采用徑向加載方式，向整個(gè)圓筒體施加載荷時(shí)，其受力線(xiàn)上單位長(zhǎng)度所能承受的載荷應(yīng)不小于4.4N/㎜。散堆填料每組不少于10個(gè)。試驗(yàn)時(shí)，以0.5～2.5kN/min的速度加載，讀取試樣破壞時(shí)的最大壓力值，用下面公式計(jì)算試樣的抗壓強(qiáng)度，以其算術(shù)平均值為試驗(yàn)結(jié)果，并報(bào)告所用的加載速率。

式中：――抗壓強(qiáng)度

――壓碎力

――受力線(xiàn)長(zhǎng)度

1、5――試驗(yàn)機(jī)上、下壓頭；2――上、下壓板；3――吸油紙墊

2）吸水率

吸水率要求不大于其質(zhì)量的0.5%。試驗(yàn)方法按HG/T3210－2002《耐酸陶瓷材料性能試驗(yàn)方法》第8條進(jìn)行。

3）耐酸度

陶瓷材料的耐酸度應(yīng)不小于99.8%。試驗(yàn)方法按HG/T3210－2002《耐酸陶瓷材料性能試驗(yàn)方法》第9條進(jìn)行。

2、化學(xué)成分（僅作參考，不作為驗(yàn)收依據(jù)）

SiO₂：65%～85%；Al₂O₃：15%～30%；Fe₂O₃：≤1.5；其它：5%～15%。

說(shuō)明：

（1）SiO₂含量對(duì)陶瓷材料的影響

當(dāng)SiO₂含量從20%增加到35%時(shí)，陶瓷材料的容重和表觀密度均增大，而吸水率和鹽酸可溶率均減��；當(dāng)SiO₂含量從35%增加到55%時(shí)，陶瓷材料的容重和表觀密度均減小，而吸水率和鹽酸可溶率均增大。

SiO₂是構(gòu)成陶瓷材料內(nèi)部骨架結(jié)構(gòu)硅酸鹽晶體的重要組成部分，在燒制過(guò)程中Si⁴⁺能與―O―形成穩(wěn)定的正四面體結(jié)構(gòu)。當(dāng)SiO₂含量過(guò)低時(shí)，在燒結(jié)過(guò)程中原料不能提供充足的Si⁴⁺以形成足夠穩(wěn)定的硅酸鹽骨架，所以燒結(jié)出來(lái)的材料體積收縮系數(shù)不明顯、易破碎，導(dǎo)致密度小、耐腐蝕性差、吸水率偏高。SiO₂的熔點(diǎn)是1725℃，SiO₂含量過(guò)高時(shí)，會(huì)提升原料組分的低共熔點(diǎn)，需要更高的燒結(jié)溫度，增加能耗。當(dāng)燒結(jié)溫度在1100℃時(shí)，由于組分低共熔點(diǎn)的升高導(dǎo)致材料燒結(jié)不完全，體積無(wú)明顯的收縮，造成陶瓷內(nèi)部結(jié)構(gòu)松散不穩(wěn)定，容重和表觀密度下降，吸水率和鹽酸可溶率升高。

（2）Al₂O₃含量對(duì)陶瓷材料的影響

Al₂O₃含量越高，陶瓷的性能越好。除了有高的機(jī)械強(qiáng)度外，還有優(yōu)良的耐磨性和耐腐蝕性能。

（3）Fe₂O₃含量對(duì)陶瓷材料的影響

鐵及其氧化物是制品生產(chǎn)中的主要雜質(zhì)，為了不影響產(chǎn)品質(zhì)量，原料必須經(jīng)過(guò)磁選除鐵。

3、階梯環(huán)填料的特性參數(shù)

說(shuō)明：

（1）階梯環(huán)填料比表面積：塔內(nèi)單位體積填料層具有的填料表面積。填料比表面積的大小是氣液傳質(zhì)比表面積大小的基礎(chǔ)條件。填料的比表面積愈大，所提供的氣液傳質(zhì)面積愈大。有兩點(diǎn)要說(shuō)明：第一，操作中有部分填料表面不被潤(rùn)濕，以致比表面積中只有某個(gè)分率的面積才是潤(rùn)濕面積。據(jù)資料介紹，填料真正潤(rùn)濕的表面積只占全部填料表面積的20～50%。第二，有的部位填料表面雖然潤(rùn)濕，但液流不暢，液體有某種程度的停滯現(xiàn)象。這種停滯的液體與氣體接觸時(shí)間長(zhǎng)，氣液趨于平衡態(tài)，在塔內(nèi)幾乎不構(gòu)成有效傳質(zhì)區(qū)。為此，須把比表面積與有效的傳質(zhì)比表面積加以區(qū)分。但比表面積仍不失為重要的參量。

（2）空隙率ε：是塔內(nèi)單位體積填料層具有的空隙體積。ε值大則氣體通過(guò)填料層的阻力小，故ε值以高為宜。對(duì)于亂堆填料，當(dāng)塔徑D與填料尺寸d之比大于8時(shí)，因每個(gè)填料在塔內(nèi)的方位是隨機(jī)的，填料層的均勻性較好，這時(shí)填料層可視為各向同性，填料層的空隙率ε就是填料層內(nèi)任一橫截面的空隙截面分率。當(dāng)氣體以一定流量過(guò)填料層時(shí)，按塔橫截面積計(jì)的氣速u(mài)稱(chēng)為“空塔氣速”（簡(jiǎn)稱(chēng)空速），而氣體在填料層孔隙內(nèi)流動(dòng)的真正氣速為u1。二者關(guān)系為：u1=u/ε。

陶瓷階梯環(huán)增加了填料顆粒之間的空隙，減小了氣體穿過(guò)填料層的阻力，而且這些接觸點(diǎn)還可以為液體沿填料表面流動(dòng)的匯聚分散點(diǎn)，從而促進(jìn)了液膜的表面更新，有利于填料傳質(zhì)效率的提高。

（3）堆積個(gè)數(shù)：根據(jù)計(jì)算出的塔徑與填料層高度，再根據(jù)所選填料的n值，即可確定塔內(nèi)需要的填料數(shù)量。一般要求塔徑與填料尺寸之比D/d>8（此比值在8～15之間為宜），以便氣、液分布均勻。若D/d<8，在近塔壁處填料層空隙率比填料層中心部位的空隙率明顯偏高，會(huì)影響氣液的均勻分布。若D/d值過(guò)大，即填料尺寸偏小，氣流阻力增大。

（4）填料因子：是填料的比表面積與空隙率三次方的比值，即,稱(chēng)為填料因子,以中表示，其單位為1/m。填料因子有干填料因子與濕填料因子之分，填料未被液體潤(rùn)濕時(shí)的稱(chēng)為干填料因子，它反映填料的幾何特性；填料被液體潤(rùn)濕后，填料表面覆蓋了一層液膜，a和均發(fā)生相應(yīng)的變化，此時(shí)的稱(chēng)為濕填料因子，它表示填料的流體力學(xué)性能,中值越小，表明流動(dòng)阻力越小。

4、驗(yàn)收

（1）驗(yàn)收方式由供需雙方在購(gòu)買(mǎi)時(shí)協(xié)商確定。

（2）供需雙方末做專(zhuān)門(mén)規(guī)定的，填料應(yīng)按批進(jìn)行檢驗(yàn)、驗(yàn)收。填料50立方為一批，不足50立方亦按一批計(jì)。

（3）選取具有對(duì)本批產(chǎn)品代表性的方式隨機(jī)抽取樣品。散堆填料每批抽樣20個(gè)。

附1：

氧化物性質(zhì)分類(lèi)及單鍵強(qiáng)度

SiO₂、B₂O₃具有構(gòu)成各自特有的網(wǎng)絡(luò)體系的能力，其中Si的配位數(shù)為4，B的配位數(shù)為3，分別構(gòu)成SiO₄四面體和BO₃三角體的基本結(jié)構(gòu)單元。而MgO、BaO、LiO、CaO、SrO等氧化物單鍵強(qiáng)度小于251kJ/mol，不具有玻璃形成傾向，不進(jìn)入結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)。

Al₂O₃為中間體氧化物，其性質(zhì)介于網(wǎng)絡(luò)形成體和網(wǎng)絡(luò)外體之間。Al有兩種配位狀態(tài)，即6配位和4配位，如果存在大量的堿性氧化物，Al以網(wǎng)絡(luò)形成體的角色出現(xiàn)形成AlO₄四面體.

在Al₂O₃和SiO2為主要成分的瓷坯中，Al2O3含量在46%以上者。Al2O3含量為90%～99.5%時(shí)稱(chēng)剛玉質(zhì)瓷。

附2：坯料的質(zhì)量控制

坯料的質(zhì)量控制是指各種用于成型坯料應(yīng)控制的各種質(zhì)量指標(biāo)，通過(guò)控制這些指標(biāo)，達(dá)到控制坯料的質(zhì)量的目的，下面介紹各種坯料的控制指標(biāo)。

1、塑性坯料的質(zhì)量要求:

（1）泥料的可塑性

可塑性是塑性坯料的重要工藝性能，通過(guò)改變?cè)�料的品種和含量，采用塑化劑和加人回收的廢壞泥(回坯泥)來(lái)調(diào)整坯料的可塑性。

可塑性主要由黏土原料提供，如膨潤(rùn)土、南方的黑黏土、北方的紫木節(jié)士等都是強(qiáng)塑性原料，雖然它們的用量不多，但提高可塑性的效果很好。由于它們的加入會(huì)導(dǎo)致燒后坯體的顏色變深，收縮增大，有時(shí)還因含堿金屬及堿士金屬氧化物較多而影響產(chǎn)品質(zhì)量，因而一般控制其用量。

回坯泥經(jīng)過(guò)多次練泥、陳腐和使用后，一般塑性較高，以適當(dāng)比例與新配坯料摻和使用也可提高坯料的可塑性。有機(jī)黏合劑能將礦物粉黏結(jié)在一起， 因此在坯料中，特別是特種陶瓷的脊性坯料中常用它來(lái)塑化，常用的黏合劑為水溶性有機(jī)膠體和高分子化合物。

（2）泥料的含水量

可塑坯料的水分取決于采用的成型方法，對(duì)于日用陶瓷來(lái)說(shuō)，手工成型的可塑坯料含水量最高，機(jī)壓成型的水分為6%～10%。生產(chǎn)中可控制練泥機(jī)擠制泥段及成型時(shí)毛坯的水分。

（3）泥料的顆粒細(xì)度

可塑坯料的細(xì)度直接影響坯料的工藝性質(zhì)和產(chǎn)品性能。雖然細(xì)顆粒會(huì)相應(yīng)提高坯料的可塑性、干后強(qiáng)度、燒后強(qiáng)度及電性能等，但同時(shí)也應(yīng)考慮采用顆粒過(guò)細(xì)的泥料會(huì)使細(xì)磨時(shí)間延長(zhǎng)而帶人較多的雜質(zhì)，設(shè)備效率降低，以及電耗增大。此外，還可能增加成型水分，延長(zhǎng)干燥時(shí)間。一般瓷器坯料的細(xì)度控制在萬(wàn)孔篩篩余2%以下，精陶坯料細(xì)度控制在萬(wàn)孔篩篩余2%～5%。

（4）泥料中的氣孔

可塑坯料含有7%～10%的空氣，它們多以細(xì)小的氣泡分散于泥料中，或吸附在粒子的表面上，也可能以較大的氣泡吸存于坯體中，它們將影響泥料的成型性能和產(chǎn)品的機(jī)電及化學(xué)穩(wěn)定性等性質(zhì)。因此，需采用真空練泥機(jī)或陳腐工藝將其去除。

（5）生坯的干燥強(qiáng)度

生坯干燥強(qiáng)度反映出坯料結(jié)合性的強(qiáng)弱，這對(duì)成型后的脫模、修坯、施釉，以及自動(dòng)化成型流水線(xiàn)的坯體傳輸、取拿過(guò)程中降低破損率具有重要意義。

生產(chǎn)上多以生坯的抗折強(qiáng)度來(lái)衡量塑性坯料的干燥強(qiáng)度，并通過(guò)調(diào)節(jié)強(qiáng)可塑性黏土或結(jié)合性強(qiáng)的黏土用量或加人添加劑來(lái)提高。一般而言，南方的原生高嶺土的結(jié)合性較差，因而生坯的干燥強(qiáng)度較低；北方的次生高嶺土的結(jié)合性好，故生坯的干燥強(qiáng)度也較大。

（6）坯體收縮率

可塑坯料的干燥收縮率和燒成收縮率對(duì)坯體的造型及尺寸有重要作用，尤其是在調(diào)整原有配方時(shí)將涉及石膏模及匣缽等配套輔助用品的尺寸變動(dòng)以及產(chǎn)品規(guī)格尺寸的穩(wěn)定。收縮率可通過(guò)塑性物料與瘠性物料相對(duì)含量來(lái)調(diào)節(jié)。

2、注漿的質(zhì)量要求：

（1）泥漿的流動(dòng)性

影響泥漿流動(dòng)性的因素有：固相顆粒的大小、含量、溫度、水化膜的厚度、PH值、電解質(zhì)。

泥漿的流動(dòng)性應(yīng)好，而相應(yīng)地含水量應(yīng)少。通常用恩式粘度計(jì)測(cè)定100ml固定密度的泥漿流出時(shí)間來(lái)表示。

在保證滿(mǎn)足對(duì)泥漿流動(dòng)性要求的條件下，泥漿的含水量應(yīng)盡量低些，以降低坯體收縮，減少石膏模吸水量，提高模型干換速度�？s短模型使用周期和延長(zhǎng)使用壽命。一般而言，泥漿含水量的控制可通過(guò)加入適當(dāng)?shù)碾娊赓|(zhì)縮短模型來(lái)調(diào)節(jié)，常加入的電解質(zhì)有碳酸鈉和水玻璃等。

（2）泥漿的密度

普通黏土質(zhì)泥漿相對(duì)密度在1.65～1.85.當(dāng)澆注小型產(chǎn)品和空心注漿時(shí)，泥漿相對(duì)密度可小些，澆注大件產(chǎn)品或進(jìn)行注漿時(shí)，泥漿相對(duì)密度應(yīng)大些。

3、泥漿的細(xì)度

泥料的細(xì)度因產(chǎn)品大小形狀不同而異，小型產(chǎn)品(如日用陶瓷、化工瓷等)成型的漿料細(xì)度比大型產(chǎn)品的更細(xì)。若澆注小型制品漿料中的粗顆粒太多，容易使坯料產(chǎn)生厚薄不均的缺陷。

4、泥漿的厚化系數(shù)

不同地區(qū)生產(chǎn)不同的產(chǎn)品，泥漿的厚化系數(shù)不同。普通瓷器厚化系數(shù)接近于1.2，空心注漿用的泥漿厚化系數(shù)為1.1～1.4，實(shí)心注漿厚化系數(shù)為1.5～2.2。

5、滲透性

由于泥漿具有適當(dāng)?shù)臐沧⑺俣�，故需要有適當(dāng)?shù)臐B透性。這樣，既可縮短注漿時(shí)間提高效率，又不會(huì)因澆注速度過(guò)快而造成坯體厚薄的困難。

三，陶瓷粉料的要求：

目前普遍采用陶瓷泥漿經(jīng)噴霧干燥來(lái)制備顆粒級(jí)別較多、級(jí)配比例又合理的近似球狀顆粒的陶瓷粉料，這種粉體具有良好的工藝性能。

1、顆粒級(jí)別及其配比例

顆粒尺寸較大，流動(dòng)性較好，但所得坯體的表面粗糙;顆粒尺寸較小，坯體表面細(xì)致，但較小的微細(xì)粉料易于填塞排氣通道，造成排氣困難，極易產(chǎn)生壓制裂紋等成型缺陷。同時(shí)由顆粒的最緊密堆積原理可知，采用同一-規(guī)格尺寸的顆粒緊密堆積時(shí)，其孔隙率高達(dá)45%;而采用50%的粗顆粒、10%中顆粒和40%的細(xì)顆粒緊密堆積時(shí)，其孔隙率可降低至2%。顯然采用顆粒級(jí)別更多及級(jí)配更合理的顆粒緊密堆積時(shí)，其孔除率還會(huì)降低。

2、粉料顆粒形狀與流動(dòng)性

采用泥漿噴霧干燥制備近似球狀顆粒的陶瓷粉料，易于迅速填滿(mǎn)模具型腔各部位并獲得較高的填料密度，從而確保致密度較高。

3、粉料含水率

陶瓷粉料的含水率大小在很大程度上影響顆粒的結(jié)合強(qiáng)度及壓機(jī)模具的黏模等。陶瓷粉料的含水率較低，有利于延緩壓機(jī)模具的粘模時(shí)間，減少抹模次數(shù)，此時(shí)顆粒的結(jié)合強(qiáng)度較差，不具有可塑性；含水率高，形成泥漿。含水率一般為5%～7%。

4、粉料容重

陶瓷粉料的容重是指陶瓷粉料在重力的作用下填滿(mǎn)單位體積容器時(shí)所具有的質(zhì)量。它主要取決于陶瓷泥漿的含水率、黏度、配方及泥漿的霧化壓力等參數(shù)。顯然陶瓷粉料的容重越大，其顆粒堆積得就越緊密，那么所得坯體的物理機(jī)械強(qiáng)度及致密度等就越高；反之，陶瓷粉料的容重越小，其顆粒堆積就不很緊密，壓制成型的坯體的物理機(jī)械強(qiáng)度及致密度等就較低。陶瓷粉料的容重一般為1150～1300g/l。

四、提高陶瓷產(chǎn)品強(qiáng)度的方法

先進(jìn)的陶瓷企業(yè)，普遍都使用增強(qiáng)劑用于提高坯體強(qiáng)度，降低破損率。用于陶瓷原料的增強(qiáng)劑通常由高分子有機(jī)化合物組成，當(dāng)燒成溫度達(dá)到400～500℃時(shí)，有機(jī)增強(qiáng)劑大部分炭化、燒失，對(duì)最終燒成的瓷坯沒(méi)有影響。使用時(shí)通常將坯體增強(qiáng)劑加入漿料中混合均勻，加入量為0.15%～0.3%，然后經(jīng)噴霧干燥造粒，用這種粉料制坯體，生坯強(qiáng)度通常可提高15%～20%。

例如國(guó)內(nèi)某廠(chǎng)在壓制 300mm×300mm瓷質(zhì)磚時(shí)，使用了坯體增強(qiáng)劑，當(dāng)加入量為為0.3%時(shí)，生坯強(qiáng)度從原來(lái)的0.98MPa提高到1.43MPa（采用lOOOt自動(dòng)液壓機(jī)）。坯體增強(qiáng)劑有粉體和液體兩種，前者易于包裝運(yùn)輸?shù)�易吸潮結(jié)團(tuán)，后者則易于在陶瓷漿料中分散均勻，使用更為方便，并能對(duì)漿料起到懸浮穩(wěn)定作用，即使加入量高達(dá)5%，也不會(huì)使?jié){料稠化，而且不影響漿料的流動(dòng)性。http://m.dtydswlm.com