在目前的陶瓷生產(chǎn)工藝中,原料加工部分越來越精細(xì)。在原料球磨中,添加劑越來越受到企業(yè)的重視,并開始從多個角度考慮添加劑的價值。那么,了解添加劑的作用將有助于添加劑的使用。
在原料處理中,添加劑的主要作用是減水、助磨和強(qiáng)化。這三種效應(yīng)都涉及到添加劑對粘土的影響(當(dāng)然,助磨劑對砂土也有作用,加筋對整個系統(tǒng)也有影響)。對粘土的影響主要與粘土-水系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有關(guān)。
添加劑對黏土—水體系有那幾個作用?
在陶瓷原料體系中,粘土是一種獨特的原料。其獨特之處在于粘土的結(jié)構(gòu)。粘土本身為層狀晶體結(jié)構(gòu),細(xì)度很小。在水溶液中,粘土是懸浮的,粘土攜帶的陽離子很容易進(jìn)入水溶液。雖然粘土顆粒整體上是帶負(fù)電的,但有一個特殊情況:由于局部區(qū)域不同元素的暴露,在層區(qū)域有較多的負(fù)電荷,在角部有少量的正電荷。在這種情況下,水溶液中的粘土顆粒很容易通過負(fù)層角和正角電荷相互吸收,使粘土顆粒相互吸引,形成膠束。
在這一過程中,大量的游離水包裹在粘土中,使整個體系的粘度相對較高。同時,溶液中的陽離子(鈉、鎂離子等)不是單一的離子,而是水化的離子群結(jié)構(gòu)。離子本身會攜帶一層水合膜。因此,電價越低,離子半徑越大,水化膜厚度越小,流動越容易,說明體系的粘度越小。
因此,要想在低含水率的情況下同時降低原料體系的粘度,就要考慮添加劑可以從陽離子和陰離子的角度釋放粘土體系結(jié)合的游離水,從而增加系統(tǒng)的流動性。
從陽離子的角度不難發(fā)現(xiàn),用單價大體積陽離子代替二價或三價陽離子,可以減少陽離子的水化膜厚度,增加游離水的比例。因此,我們可以使用NH4,K,Na等離子體。考慮到價格和揮發(fā),我們目前使用的最重要的陽離子是鈉離子,這就是為什么我們看到的高效減水劑基本上是鈉的原因。
陰離子的處理主要包括聚合物的靜電穩(wěn)定和空間位阻。
靜電穩(wěn)定是指通過加入陰離子,將陰離子吸附在粘土表面,消除粘土暴露在外的正位置,使粘土的所有區(qū)域都處于負(fù)電狀態(tài),從而消除粘土顆粒的相互吸引,包裹自由水;聚合物空間阻性是指在體系中加入高分子化合物,使粘土顆粒在整個體系中更加穩(wěn)定,它們之間有大量的高分子化合物,這使得難以形成大的膠束結(jié)構(gòu),使自由水不受束縛。有時這兩種機(jī)制可以同時存在。
在陶瓷原料處理過程中,不同的土壤細(xì)度和所含生物膠體的量都會影響粘土的性能。因此,了解土壤性質(zhì),合理使用添加劑是非常有幫助的。