掺配膨润土陶瓷泥浆用助磨减水剂的研制＊

秦晋国 袁美玲 麻桂萍 余 涛

（国能神州高科技股份有限公司 山西 朔州 036000）

前言

在抛光砖生产过程中，坯料的球磨制浆是一关键工序。首先如何缩短球磨时间，从而既可降低生产能耗，又可提高设备产能；其次如何在保证原料性能的前提下降低泥浆的含水率，确保球磨机的使用效率，且可大幅降低喷雾干燥制粒时的能耗。在目前的抛光砖生产中，坯体多由底料和面料复合压制而成。面料配入的瘠性料多，可塑性差，而优质粘土的产量小，价格高，一般厂家不愿意使用。掺入适量膨润土有助于提高面料的可塑性，但掺入膨润土后泥浆的流动性变差，触变性增大。采用传统的偏硅酸钠、腐殖酸钠、三聚磷酸钠类减水剂，对该类配方的泥浆不仅减水效果差，而且由于泥浆粘度成倍增大，导致研磨时间延长。泥浆的触变性变大，进而造成磨好的泥浆不能从球磨机中放出的现象。为了克服这种现象，提高配方中膨润土的加入量，降低生产的成本。在剖析膨润土对陶瓷泥浆流变性影响的基础上，我们针对该种配方的泥浆研究开发出了新型的助磨减水剂。

1 实验过程

本实验选用某陶瓷抛光砖企业的超白面料，其膨润土掺入量为3%，各种原料进磨粒度小于5mm，泥浆含水率控制在36%以下，研磨时间以磨好的物料250目筛余物小于1%为准，添加偏硅酸钠（WS）、腐殖酸钠（FN）、三聚磷酸钠（SJ）及其复配物，检测其相应的研磨时间，泥浆的流动性和粘度，在具有良好助磨效果添加剂的基础上，通过复配制备出可普遍适用于掺入膨润土泥浆的助磨减水剂。

实验采用快速研磨机进行，料∶球＝1∶1.5。使用恩氏粘度计和旋转粘度计进行数据测量。

2 结果与讨论

2.1 减水剂的助磨作用

抛光砖面料配料时通常配入的瘠性原料较多，这些原料硬度大，比较难磨，需要添加助磨剂来提高球磨效率降低能耗。为提高面料坯料的可塑性和降低成本，面料中的粘土类物质，一般使用高岭土和膨润土。因此，选用的助磨剂需针对膨润土具有高效的减水效果才能提高泥浆的流动性。高岭土为H－类粘土，适宜配入硅酸钠；膨润土属蒙脱石类，通常归为Ca－类粘土，适合配入有机钠盐类助磨减水剂。

表1为多种通常使用的各种减水剂与GN－3＃减水剂助磨效果的对比。由实验结果可见：以瓷料细磨至250目筛筛余量小于1%为准对比，GN－3＃的 助磨效果最为明显，可节约球磨时间约15%。

表1 各种减水剂的助磨效果

图1 研磨11min各种助磨剂效果图

2.2 减水剂的减水作用

膨润土具有较高的吸水性，加入膨润土后，泥浆的粘度增大，特别是膨润土在水中溶解后会溶出较多的Ca2＋、Mg2＋，Ca2＋、Mg2＋带正电荷，水化能力强，束缚大量水，使泥浆流动性变差，选择可以使Ca2＋、Mg2＋形成沉淀物的减水剂，如碳酸钠、硅酸钠、三聚磷酸钠有助于捕捉Ca2＋、Mg2＋，基于试验用各类减水剂的助磨效果，选择在硅酸钠基础上，复配具有较强的络合Ca2＋、Mg2＋的复盐，在含水率设定为36%的前提下，与其它减水剂比对的实验结果见表2。

从表2实验结果可见，添加GN－3＃减水剂制备的泥浆粘度值小，流动性好，放置30min后，仍具有一定的流动性，基本能满足磨制掺配膨润土抛光砖面料的泥浆的生产要求。

表2 加入不同减水剂的实验结果

2.3 减水剂中复盐添加量对泥浆减水效果的影响

复盐是一种或多种能与Ca2＋、Mg2＋形成稳定的络合物的表面活性剂，为了进一步提高GN－3＃减水剂的减水性能，对复盐在减水剂中配入量对泥浆减水效果也进行了测试，结果见表3、表4。

由表3可见，当复盐在减水剂中的加入量达到10%左右时，其减水效果即可满足生产要求；表中实验结果还表明，配入的复盐对减水剂的性能起着主导作用。

表3 不同复盐添加量对减水效果的影响

表4 助磨减水剂添加量对减水性能的影响

硅酸钠是掺配膨润土陶瓷泥浆较好的助磨剂。表4结果表明，以硅酸钠为基础配入10%复盐及少量表面活性剂制备的GN－3＃减水剂适宜球磨掺配膨润滑土陶瓷泥浆的制备，加入量以3‰～5‰为宜，可使泥浆在36%含水率下具有良好的流动性。

3 结语

笔者针对抛光砖面料掺配膨润土后，磨制泥浆流变性差的现象，在验证硅酸钠、腐殖酸钠、三聚磷酸钠及复配减水剂助磨减水作用的基础上，研究出可有效抑制泥浆中Ca2＋、Mg2＋影响的GN－3＃助磨减水剂。研究结果表明，GN－3＃可缩短研磨时间15%，且具有明显的减水效果，可使该种泥浆在36%含水率下具有良好的流动性。

1 曾令可.陶瓷减水剂的运用及发展现状.中国陶瓷，2008（9）：12～14

2 李文旭，宋英.陶瓷添加剂－配方性能应用.北京：化学工业出版社，2011

3 王东升.卫生瓷与墙地砖配方.北京：化学工业出版社，2013