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木质素磺酸钠在建筑陶瓷中的应用

  2023-01-18 阅读:13

目前在建筑陶瓷坯体配方中所用的添加剂主要有两种:一种是坯体增强剂,主要用于增加坯体的强度,现用的主要为低粘的羧甲基纤维素即CMC;一种是解凝剂,主要用于降低泥浆的粘度,减少泥浆的含水率以降低喷雾塔造粒工序中干燥泥浆水分所消耗的燃料,现陶瓷生产厂家所用的解凝剂主要为水玻璃和三聚磷酸钠。

 

对以上添加剂进行分析不难发现:羧甲基纤维素属高分子有机物,加入坯体配方中起了增加坯体强度的作用,但它的分子量较大结构链较长,在泥浆中会把各种微细的原料颗粒聚集在一起,形成网状结构包裹住泥浆中的自由水,使泥浆的流动性变差,加入越多,泥的流动性也越差。生产中为了解决上述问题只有在泥浆增加额外的水量,这样泥浆的比重降低,含水量增加,喷雾造粒工序的燃耗也随之增加,所以羧甲基纤维素添加在配方中事实上违背了减少泥浆含水率的目的。而三聚磷酸钠属无机解凝剂,添加在配方中只能起降低放浆流速的作用而对坯体的强度无任何影响。

 

木质素磺酸钠属有机添加剂且分子链不长,它加入到配方中不仅有利于泥浆流速的降低,而且因其具有一定粘接性能,可以达到增加坯体强度的目的。木质素磺酸钠能够溶解于水,电离出Na+离子和木质素磺酸根离子,木质素磺酸根离子会和吸附在原料颗粒表面上的 Ca2+起反应生成Ca-木质素,使溶解在水中的Na+代替Ca2+吸附在原料颗粒的表面,吸附在颗粒表面的部分结合水被释放出来,泥浆的流动性因此而增加。另外Na+代替Ca2+吸附在原料颗粒表面使原料颗粒的ξ—电位增加,颗粒之间的排斥力增加,颗粒之间形成面面结合,泥浆中自由水的数量增加,泥浆的流动性也会相应提高。

 

以下通过实验确定了木质素磺酸钠的使用效果并找到了木质素磺酸钠的最佳的添加量,实验情况如下:

 

1.实验基本设备:力泰QMP3000×4650型14吨球、3200型喷雾塔和萨克米PH2800,50毫升伏特流速杯,秒表,湖南湘潭中山仪器厂PKZ-600型坯体强度仪。

 

2.实验条件:球磨机装料量15吨,天然球石装载量24吨;喷雾塔燃料为重油;压机压制砖坯尺寸600×600(mm),厚度11.00mm。

 

3.坯体配方:泥24%,低温石粉26%,中温石粉或砂40%,高温砂10%。

 

4.实验方法:把加有不同添加剂的同一坯体配方按同一重量加入到球磨机内球磨至标准细度,放浆时用伏特流速杯及秒表测量泥浆的流动速度每一添加剂分别入20球,然后计算出其平均值,然后把加有不同添加剂的实验浆料分别供喷雾塔喷粉测重油消耗,计算出每喷一吨粉所用重油量。喷出的粉料放在粉箱中陈腐16小时后送压机压制成600×600(mm),厚度为11.00mm的砖坯,干燥后测其坯体强度。

 

1.从实验l可以看出,在水玻璃用量保持原有用量80公斤不变的前提下,用20公斤木质素磺酸钠取代原配方中的三聚磷酸钠20公斤及甲基14公斤,坯体强度达到要求,说明用木质素磺酸钠来增加坯体的强度是有效的。但实验1流速偏大,说明木质素磺酸钠的解凝效果不如三聚磷酸钠。实验2增加了水玻璃的用量泥浆的流速急剧下降说明解凝剂加入量未达到最佳。

 

2.对比实验2和实验3,实验4和实验6,在水玻璃用量不变的情况下,增加木质素磺酸钠能够在小幅度内降低泥浆的流速,说明木质素磺酸钠确有一定的解凝效果但效果有限。

 

3.从实验3、实验4和实验5可以得出结论,随着水玻璃用量的增加,加有木质素磺酸钠的泥浆流速在水玻璃用量在120公斤时最小,水玻璃用量为120公斤时对泥浆的解凝效果达到最佳。

 

4.从实验中可以看出随着木质素磺酸钠加入量的不断增加坯体的强度也在不断的增加,加入20、30、40公斤时坯体强度分别为0.90MPa、0.98MPa、1.06MPa,说明木质素磺酸钠对坯体的增强作用比较明显且对降低泥浆的流速有利,完全可以用来增加坯体的强度。

 

5.从实验结果来看,采用实验4及实验6的添加剂配比比较合适,坯体配方在采用了新的添加剂以后,由于比重比原来明显提高,泥浆的含水率降低了2%,每吨粉重油的消耗量减少了将近4公斤,重油的节约量超过10%,节能效果非常明显。

 

6.引入木质素磺酸钠替代羧甲基纤维素和三聚磷酸钠降低了坯体配方的成本,具体对比如下:

 

看出新添加剂的成本远低于原添加剂的成本,即使选用实验6所用的添加剂,一个球的成本也节约100元,节约比例达到36%。

 

从整个实验可以看出,木质素磺酸钠引入到建筑陶瓷坯体配方中,不仅降低了坯体配方的成本,而且由于其具有一定的解凝效果,使得泥浆的含水率显著减少,节约了喷雾塔的燃料消耗,再加上其良好粘合性能,提高了坯体的干燥强度,减少了生产中的裂砖,对提高半成品收成率有很大裨益,所以木质素磺酸钠实为一种不可多得的陶瓷添加剂。但值得注意的是不同厂家的木质素磺酸钠对泥浆的解凝作用及对坯体的增强作用是不同的,这可能与不同厂家生产的木质素磺酸钠的结构及成分有很大的关系,所以在选用木质素磺酸钠时要对不同的木质素磺酸钠进行实验对比,综合考虑价格和使用效果来选哪个厂家的木质素磺酸钠。

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