第三章 陶瓷工艺学 坯料的制备
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第3章 2节 坯料制备
五、 泥浆脱水
• 喷雾造粒形成的球形颗粒
• 喷雾造粒不当形成的中凹球形颗粒
• 用喷雾干燥制备的ＰＺＴ粉体
六、 坯料的陈腐和真空练泥
（一 ） 坯料的陈腐
★
定义
泥饼或经粗练的泥段放在适宜温度和高湿度环境中存放一段 时间，以改善其成型性能的工艺过程. ★ 陈腐的作用 （1）通过毛细管作用，使水分更加均匀。 （2）通过粘土颗粒充分水化和离子交换，提高可塑性 （3）坯料中的有机物发酵、腐烂转变为腐殖酸类物质，提高可 塑性。 （4）发生氧化还原反应，产生的气体扩散、流动使泥料松散均 匀。
CeO2+0.225wt%MnO2
表示——Pb（Zr0.53 Ti0.47）O3中的Pb有4％分子被Mg取代， 2.5％分子被Sr取代，1.5％被Ba取代；PbTi O3中的Ti有53％ 分子被Zr取代。CeO和MnO2为外加改性物质。
二、确定配方的步骤
各种原料在坯釉料中的数量直接影响到陶瓷产品的质量。 所以确定坯釉料配方是陶瓷生产关键的一步。
★优点：利用这些数据可以初步判断坯，釉的一些基本性质； 用原料的化学组成可以计算出符合既定组成的配方。 ★缺点：原料和产品中这些氧化物不是单独和孤立存在的， 它们之间的关系和反应情况比较复杂。因此此方法有局限性 。
一、 坯料组成表示法
4 实验公式(赛格式)表示法 ★方 法：以各种氧化物的摩尔数的比 例来表示。先根据坯和釉的化学组成 计算出各氧化物的分子式；再按照碱 性氧化物、中性氧化物和酸性氧化物 的顺序列出它们的分子数。这种表示 法称为坯式或釉式。
★
直接注浆法：是将配方中的各种原料经过拣选、粗碎、中碎、细磨、 除铁过筛、泥浆陈腐等一系列加工工艺直接制得成型所用的泥浆。 通常把电解质与原料一同装入球磨机中混合 特点：工艺简单，省去压滤等工序。
原料处理及坯料制备课件
第一节 坯体组成的确定
一、陶器的坯体组成
1、粗陶器 一般是用一种或两种以上易熔粘土组成制得。 其胎体不致密，吸水率较大。
2、普通陶器 一般用可塑性高的难熔粘土、石英、熟料等原 料制成。胎体不够致密，颗粒较粗，气孔较大， 制作不够精细，表面施以釉层。
3、细陶器 用可塑性高的难熔粘土、石英、长石、熟料 等原料制得。胎体颗粒致密，气孔微小。结构 均匀，施釉或不施釉。
2. 可采用经验配方，以节省时间，提高效 率。
3. 了解各种原料对产品性能的影响是配料 的基础。
4. 配方应满足生产工艺的要求。 5. 原料来源丰富、性能稳定、价格低廉。
四、坯料配方的计算
1. 坯料组成的表示方法
（1）化学组成表示法 以坯料中各组成氧化物之间的质量分数来
表示坯料组成的方法。又称氧化物质量分数表 示法。
物理化学方法
电解法
浮选法
电解法是基于电化学的原理除去 混杂在原料颗粒中含铁杂质的
一种方法。在电解过程中，粘在 颗粒上的着色铁杂质被溶解除去。
物理化学方法
电解法
浮选法
浮选法是利用各种矿物对 水的润湿性不同，从悬 浮液中将憎水颗粒粘附 在气泡上浮游分离的方 法。为了提高浮选效果， 浮选一般需使用捕集剂 （浮选剂），使待除去 的矿物悬浮。
去已符合细度的颗粒，
振动或摇动，使其
使粗粒获得充分粉碎的
分离为颗粒大小近
机会，可提高设备的粉 碎效率；
似相等的若干部分， 3、确定颗粒的大小及比
这种方法 称为筛分。 例，并限制原料中粗颗
粒的含量，因而可以提
高成品的质量。
合成方法
原料合成的方法 非常多，根据反应 物的形态，可分为 固相法、液相法和 气相法三大类。
一、陶器的坯体组成
1、粗陶器 一般是用一种或两种以上易熔粘土组成制得。 其胎体不致密，吸水率较大。
2、普通陶器 一般用可塑性高的难熔粘土、石英、熟料等原 料制成。胎体不够致密，颗粒较粗，气孔较大， 制作不够精细，表面施以釉层。
3、细陶器 用可塑性高的难熔粘土、石英、长石、熟料 等原料制得。胎体颗粒致密，气孔微小。结构 均匀，施釉或不施釉。
2. 可采用经验配方，以节省时间，提高效 率。
3. 了解各种原料对产品性能的影响是配料 的基础。
4. 配方应满足生产工艺的要求。 5. 原料来源丰富、性能稳定、价格低廉。
四、坯料配方的计算
1. 坯料组成的表示方法
（1）化学组成表示法 以坯料中各组成氧化物之间的质量分数来
表示坯料组成的方法。又称氧化物质量分数表 示法。
物理化学方法
电解法
浮选法
电解法是基于电化学的原理除去 混杂在原料颗粒中含铁杂质的
一种方法。在电解过程中，粘在 颗粒上的着色铁杂质被溶解除去。
物理化学方法
电解法
浮选法
浮选法是利用各种矿物对 水的润湿性不同，从悬 浮液中将憎水颗粒粘附 在气泡上浮游分离的方 法。为了提高浮选效果， 浮选一般需使用捕集剂 （浮选剂），使待除去 的矿物悬浮。
去已符合细度的颗粒，
振动或摇动，使其
使粗粒获得充分粉碎的
分离为颗粒大小近
机会，可提高设备的粉 碎效率；
似相等的若干部分， 3、确定颗粒的大小及比
这种方法 称为筛分。 例，并限制原料中粗颗
粒的含量，因而可以提
高成品的质量。
合成方法
原料合成的方法 非常多，根据反应 物的形态，可分为 固相法、液相法和 气相法三大类。
第三章 陶瓷材料制备与烧结过程
第一节 粉体成型原理
2.注浆成型对泥浆的工艺性能的要求
制备出的泥浆应能够满足下列基本要 流动性好，稳定性好， 求：流动性好，稳定性好，适当的触变性 含水量少，滤过性好，坯体强度高， ，含水量少，滤过性好，坯体强度高， 脱 模容易，不含气泡。 模容易，不含气泡。
第二节 粉体制备技术
第二节 粉体制备技术
第三章 陶瓷材料制备与烧结过程
粉末冶金（ Metallurgy）与陶瓷(Ceramic) (Ceramic)的 粉末冶金（Powder Metallurgy）与陶瓷(Ceramic)的 主要制备工艺过程包括粉末制备、成型和烧结。其生产工 主要制备工艺过程包括粉末制备、成型和烧结。 艺过程可简单地表示为： 艺过程可简单地表示为：粉末制备坯料制备成型干燥烧结 后处理热压或热等静压烧结成品
第一节 粉体成型原理
3）电解质的作用 向泥浆中加入电解质是改善其流动性和 稳定性的有效方法。 稳定性的有效方法。 4）泥浆的pH值 泥浆的pH值 pH pH 值影响其解离程度 ， 又会引起胶粒 电位发生变化， ζ- 电位发生变化 ， 导致改变胶粒表面的吸 力与斥力的平衡， 力与斥力的平衡，最终使这类氧化物胶溶或 絮凝。 絮凝。
粉料的流动性(Flowing 5. 粉料的流动性(Flowing Property)
粉料虽然由固体小颗粒组成， 粉料虽然由固体小颗粒组成，但由于其分散 度较高，具有一定的流动性。当堆积到一定高度 度较高，具有一定的流动性。 粉料会向四周流动，始终保持为圆锥体（ 后，粉料会向四周流动，始终保持为圆锥体（图 其自然安息角（偏角） 保持不变。 3-2），其自然安息角（偏角）α保持不变。
第二节 粉体制备技术
合成法(Synthetic 二、 合成法(Synthetic)
陶瓷坯料制备
实验5.1 陶瓷坯料制备1 目的意义1.1 意义配方计算是根据原料化学成分和所制备的玻璃成分等计算各种原料的需要料。
坯料制备就是按照配方配制并加工原料，使之符合材料高温烧制要求。
配方计算和配合料制备是各种无机非金属材料新品种研制和生产必不可少的工艺过程。
配方计算也是对后续陶瓷烧成工艺参数的预测，坯料的均一性、粒度等直接影陶瓷成品性能。
1.2 目的(1) 进一步掌握陶瓷配方的表示方法和计算方法；(2) 初步掌握压制成型坯料的制备方法和步骤；(3) 了解坯料的质量要求。
2 实验原理坯料组成表示方法有：配料比表示、示性矿物组成表示、化学组成表示、实验公式(赛格式)表示等。
当陶瓷产品的化学组成和采用原料的化学组成都己知时，有二种配方计算法：(1)利用组成的数据直接进行计算(简称直接计算法)；(2) 先把坯料及原料的氧化物换算为R 2O-A12O 3-SiO 2二元系统(普通陶瓷坯料可换算成K 2O-A12O 3-SiO 2系统)、然后用代数方法或图解方法计算(简称三元系统法)。
根据配方可以根据以下经验公式估算坯料的耐火度和烧成温度：(1) 耐火度 228.0R O Al 360t 32−+= (5-1) 式中：Al 2O 3—按Al 2O 3+SiO 2=100%计算，wt%；R —按Al 2O 3+SiO 2=100%计算的碱金属氧化物、碱土金属氧化物与TiO 2的总量。
还须特别说明的是：须将化学分析值换算为无灼减量的百分数。
(2) 烧成温度 288.0R O Al 360t 32−+= 式中符号含义同上。
3 实验器材(1) 研钵一个；料勺若干(每种原料一把)(2) 球磨或混料机(3) 天平(千分之一天平即可)(4) 白瓷盘(5) 烘箱(6) 化工原料或化学试剂：如石英砂(SiO2)，高岭土，滑石，长石，工业氧化铝(Al2O3)，纯碱(NaCO3)，碳酸钙(CaCO3)等。
4 实验步骤(1)根据给定陶瓷成分和原料化学成分进行配方计算；(2)估算烧成温度；(3)按照配方称量各种原料，加水至泥浆浓度35%-45%。
陶瓷工艺学配料及计算
第三章 配料及计算
第三章 配料及计算
3．根据灼烧减量判断，若原料中有酸根存在，则MgO认为由菱镁矿 MgCO3引入，CaO由石灰石CaCO3引入。
但若不存在酸根，认为灼减量是水，MgO由滑石3MgO·4SiO2·H2O或 蛇纹石3MgO·2SiO2·2H2O引入。 4．若灼烧减量主要是结晶水，且扣除高岭土及滑石等中的结晶水后还 有一定数量，认为组成中Fe2O3由褐铁矿Fe2O3·3H2O引入；若灼烧减量 已扣完，则Fe2O3可作赤铁矿计算。 5．TiO2一般可认为由金红石提供。 6．除去以上各种矿物中所含的SiO2量后，剩余的SiO2可作为游离石英。
第三章 配料及计算
第三章 配料及计算
三、化学组成表示
对坯料或釉料进行化学全分析，并以分析结果表示坯料或釉料 的化学组成。
四、实验公式（塞格尔式）表示
根据坯或釉化学组成中氧化物含量百分数，除以各氧化物摩尔 质量，得到各组分摩尔数，将摩尔数冠于各氧化物分子式前，再按碱 性氧化物（R2O+RO）中性氧化物（R2O3）酸性氧化物（R2O）的顺 序排列起来，并把其中一种系数调整为1，即得实验式（坯式或釉 式）。
第三章 配料及计算
解： （1）计算各氧化物的摩尔数
SiO2 Al2O3
Fe2O3
TiO2 CaO
67.8÷60.06=1.1169 21.12÷101.94=0.2072 0.23÷159.68=0.00 0.43÷80.1=0.0054 0.35÷56.08=0.006
MgO 0.16÷40.32=0.0040
减的化学组成。 （3）若已知酌减，则可化为包含灼减的化学组成。
P232, 例2
第三章 配料及计算
第三章 配料及计算
陶瓷坯料的制备
浮的分散体系。 为了便于加工后的贮存、输送及成型，注浆
坯料应满足以下要求： （1）流动性好。
浇注时容易充满模型各部位。注浆成型时希 望流动性好，但又不希望含水率太高。
（2）悬浮性好。
浆料中各种固体颗粒能在较长的一段时间悬 浮而不沉淀的性质称为泥浆的悬浮性。
浆料中固体颗粒能长期悬浮不致沉淀；分层 或开裂。
预烧使： 1、原料晶型稳定； 2、破坏原来的结构改变物性使之更符合工 艺要求，提高产品质量； 3、易于破碎； 4、提高原料的纯度； 5、减少产品的收缩。
预烧会： 1、降低其塑性； 2、增大成型机械及模具的磨损； 3、降低活性。
因此，原料是否预烧，要根据制品及工艺 过程的具体要求来决定。
粘土的风化 大多数粘土是由风化作用形成的பைடு நூலகம் 风化程度较差的粘土开采以后若进一步风化，
化学反应将原料中所含的铁变为可溶盐，然后用 水冲洗将其除去。
溶解法 是用酸或其他反应剂对原料进行处理，通过 化学反应将原料中所含的铁变为可溶盐，然后用 水冲洗将其除去。
升华法
是在高温下使原料中的氧化物（Fe2O3）和 氯气等气体反应，使之生成挥发性或可溶性的 物质而除去。
物理化学方法 包括浮选法和电解法等。 浮选法 是利用各种矿物对水的润湿性不同，从悬 浮液中将憎水颗粒粘附在气泡上浮游分离的方 法。 浮选时一般要用浮选剂（捕集剂），如石 油碘酸、铵盐、磺酸盐等。此法适用于精选含 铁、钛矿物和有机物的粘土。
作用主要体现在以下几个方面：
（1）通过毛细管的作用，使坯料中水分的 分布更加均匀。
第三章 陶瓷坯料的制备
坯料：将陶瓷原料经过配料和加工后，得到的具有成型性 能的多组分混合物。
由几种不同的原料配制而成。 性能不同的陶瓷产品，其所用原料的种类和配比也不同， 即所谓坯料组成或配方不同。 配方的设计与计算是获得好产品的一个关键性内容。
坯料应满足以下要求： （1）流动性好。
浇注时容易充满模型各部位。注浆成型时希 望流动性好，但又不希望含水率太高。
（2）悬浮性好。
浆料中各种固体颗粒能在较长的一段时间悬 浮而不沉淀的性质称为泥浆的悬浮性。
浆料中固体颗粒能长期悬浮不致沉淀；分层 或开裂。
预烧使： 1、原料晶型稳定； 2、破坏原来的结构改变物性使之更符合工 艺要求，提高产品质量； 3、易于破碎； 4、提高原料的纯度； 5、减少产品的收缩。
预烧会： 1、降低其塑性； 2、增大成型机械及模具的磨损； 3、降低活性。
因此，原料是否预烧，要根据制品及工艺 过程的具体要求来决定。
粘土的风化 大多数粘土是由风化作用形成的பைடு நூலகம் 风化程度较差的粘土开采以后若进一步风化，
化学反应将原料中所含的铁变为可溶盐，然后用 水冲洗将其除去。
溶解法 是用酸或其他反应剂对原料进行处理，通过 化学反应将原料中所含的铁变为可溶盐，然后用 水冲洗将其除去。
升华法
是在高温下使原料中的氧化物（Fe2O3）和 氯气等气体反应，使之生成挥发性或可溶性的 物质而除去。
物理化学方法 包括浮选法和电解法等。 浮选法 是利用各种矿物对水的润湿性不同，从悬 浮液中将憎水颗粒粘附在气泡上浮游分离的方 法。 浮选时一般要用浮选剂（捕集剂），如石 油碘酸、铵盐、磺酸盐等。此法适用于精选含 铁、钛矿物和有机物的粘土。
作用主要体现在以下几个方面：
（1）通过毛细管的作用，使坯料中水分的 分布更加均匀。
第三章 陶瓷坯料的制备
坯料：将陶瓷原料经过配料和加工后，得到的具有成型性 能的多组分混合物。
由几种不同的原料配制而成。 性能不同的陶瓷产品，其所用原料的种类和配比也不同， 即所谓坯料组成或配方不同。 配方的设计与计算是获得好产品的一个关键性内容。
第三章生产工艺过程-坯料制备
材料科学与工程学院
1、加料 5、粉碎区 2、分级区 6、进气 3、出料 7、细料 4、传输区 8、粗料
气流粉碎机工作原理示意图
材料科学与工程学院
气流粉碎机安装图
材料科学与工程学院
二、过筛和除铁 过筛筛分就是把固体颗粒分成大小相等的不同粒子组。
一般采用震动筛过筛，振 幅1～3mm，振动频率1200～ 2000转/分，其特点是产量高， 不易堵塞。陶瓷粉料的粒度 （万孔筛，250目，61μm）一 般控制在0.1～61μm之间。
材料科学与工程学院
除铁是减少产品的色斑，增加白度的重要措施。一般采 用磁选机和恒磁铁块除铁。湿式除铁比在粉料状态下的干式 除铁效果好。
泥浆出口
泥浆进口
材料科学与工程学院
三、泥浆的储存、搅拌和运输 1.储存 泥浆储存有利于改善泥浆的性能并均化泥浆。
陶瓷泥浆一般在六角形浆池中储存2～3天后再使用。 浆池D为搅拌器叶片直径的4倍，d为叶片直径的1.52倍， D＝1.5H，池底角一般为45°。
材料科学与工程学院工作时将需要粉碎的物料从主机罩壳侧面的进料口中加入机内依靠悬挂在主机梅花架上的磨辊装置绕着垂直轴线公转同时本身自转由于旋转时离心力的作用磨辊向外摆动紧压于磨环使铲刀铲起物料送到磨辊与磨环之间加磨辊的滚转而达到粉碎物料之目的
第三章生产工艺过程-坯料制 备
第一节 原料的加工过程
一、原料的精选
碎作业前后粒度的变化程度。
材料科学与工程学院
㈣ 破碎设备
序 种 类 平均细度
1 粗 碎 4～5 mm 2 中 碎 0.3～0.5 mm 3 碎 细 10～100μm
1～10μm 4 超 细 0.1～1μm
0.01～0.1μm
常用设备
第三章 坯料的制备2
2013-7-13
影响球磨效率的因素如下：
1、球磨转速。
当转速太快，超过球磨机临界转速时，研磨介质将 附在球磨机内壁随着球磨机旋转，而失去粉碎（撞 击、研磨）作用。
当转速太慢，低于临界转速时，研磨介质上升不高 就滑下来，粉碎作用也很小。
当转速适当时（临界转速附近），研磨介质升高到 其重力的分力等于离心力时就开始下落，物料受到 最大的冲击力和研磨作用，粉碎效率最高。
3、生坯干燥强度 影响生坯干燥强度的主要因素是所用粘土的种类及结合性 强弱。一般南方瓷区多用原生高岭土，结合性较差，生坯 干燥强度较低。北方瓷区多以次生高岭土为主要原料，结 合性强，生坯干燥强度较大。 4、坯料的收缩率 坯料的收缩率举例如下： 界牌瓷厂坯料的收缩率：干燥线收缩4%，烧成线收缩 12.8%，总收缩15.6%。 唐山地区瓷厂坯料的收缩率：干燥线收缩4%，烧成线收 缩10.0%，总收缩13.6%。 景德镇地区瓷厂坯料的收缩率：干燥线收缩7.5%，烧成 线收缩12.8%，总收缩19.3%。
2、研磨介质。研磨效率与研磨介质的多少、大小、级配、形 状、密度有关。
球磨机中装入的研磨介质愈多，则在单位时间内物料被研 磨和冲击的次数愈多，磨效愈高。但研磨介质过多会由于 占据有效空间而导致磨效降低。 根据瓷厂经验，研磨介质为鹅卵石时，大球直径 70~100mm占10%，中球直径50~70mm占20%，小球 30~50mm占70%。 用圆棒形研磨介质代替球状研磨介质磨效要高。因为球与 球是点接触，而圆棒与圆棒是线接触和面接触。 此外，研磨介质的密度愈大则冲击力愈大，磨效愈高。
3、水量及电解质（湿法）
加水过多，不仅占据有效空间，而且由于粘附在 研磨介质上的物料少，减弱了球石对物料的研磨 效率。加水量过少，泥浆流动性差，泥浆将球石 粘结成团，失去了球石互相撞击研磨的作用。最 佳的加水量要根据物料的工艺性能通过实验确定。 加入助磨剂，可使物料颗粒表面形成一层胶粘吸 附层，对颗粒表面的微裂纹发生劈裂作用，减弱 颗粒间的分子引力，提高粉碎效率。
影响球磨效率的因素如下：
1、球磨转速。
当转速太快，超过球磨机临界转速时，研磨介质将 附在球磨机内壁随着球磨机旋转，而失去粉碎（撞 击、研磨）作用。
当转速太慢，低于临界转速时，研磨介质上升不高 就滑下来，粉碎作用也很小。
当转速适当时（临界转速附近），研磨介质升高到 其重力的分力等于离心力时就开始下落，物料受到 最大的冲击力和研磨作用，粉碎效率最高。
3、生坯干燥强度 影响生坯干燥强度的主要因素是所用粘土的种类及结合性 强弱。一般南方瓷区多用原生高岭土，结合性较差，生坯 干燥强度较低。北方瓷区多以次生高岭土为主要原料，结 合性强，生坯干燥强度较大。 4、坯料的收缩率 坯料的收缩率举例如下： 界牌瓷厂坯料的收缩率：干燥线收缩4%，烧成线收缩 12.8%，总收缩15.6%。 唐山地区瓷厂坯料的收缩率：干燥线收缩4%，烧成线收 缩10.0%，总收缩13.6%。 景德镇地区瓷厂坯料的收缩率：干燥线收缩7.5%，烧成 线收缩12.8%，总收缩19.3%。
2、研磨介质。研磨效率与研磨介质的多少、大小、级配、形 状、密度有关。
球磨机中装入的研磨介质愈多，则在单位时间内物料被研 磨和冲击的次数愈多，磨效愈高。但研磨介质过多会由于 占据有效空间而导致磨效降低。 根据瓷厂经验，研磨介质为鹅卵石时，大球直径 70~100mm占10%，中球直径50~70mm占20%，小球 30~50mm占70%。 用圆棒形研磨介质代替球状研磨介质磨效要高。因为球与 球是点接触，而圆棒与圆棒是线接触和面接触。 此外，研磨介质的密度愈大则冲击力愈大，磨效愈高。
3、水量及电解质（湿法）
加水过多，不仅占据有效空间，而且由于粘附在 研磨介质上的物料少，减弱了球石对物料的研磨 效率。加水量过少，泥浆流动性差，泥浆将球石 粘结成团，失去了球石互相撞击研磨的作用。最 佳的加水量要根据物料的工艺性能通过实验确定。 加入助磨剂，可使物料颗粒表面形成一层胶粘吸 附层，对颗粒表面的微裂纹发生劈裂作用，减弱 颗粒间的分子引力，提高粉碎效率。
坯料的配方与制备
优点：利用这些数据可以初步判断坯、釉的一些基本性质；用原 料的化学组成可以计算出符合既定组成的配方。 缺点：原料和产品中的氧化物不是单独存在的，它们之间的关系 和反映情况比较复杂，因此此方法有局限性。
4.1.4 实验式表示法
以各种氧化物的摩尔数比例来表示。根据坯料的化学组 成计算出各种氧化物的分子式；在按照碱性氧化物、中 性氧化物和酸性氧化物的顺序排列出分子数。这种方法 称为坯式（胎式）或者釉式表示法。 基本形式如图
2 .计算各种氧化物的分子数： SiO2 36.31÷60.1＝0.605 Al2O3 15.13÷101.9=0.148 Fe2O3 0.22÷ 159.7＝0.001 TiO2 0.06÷ 80.1＝0.0007 CaO 22.52÷ 56.1＝0.402 MgO 2.20 ÷ 40.3＝0.055 K2O 2.54÷94.2＝0.027 Na2O 1.73÷ 62.0＝0.028 P2O5 19.29÷ 142.0＝0.136
例3
某陶瓷厂配制锆质釉，所选配料包括——长石：25.6％ 粘土：10.0％ 白垩：18.4％ 氧化锌：2％ 各原料的化学组成如下：
原料 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O
石英：32.2％ 锆英石：11.8％
式中a、b、c、d表示各氧化物的摩尔数，用来表示各氧 化物间的相互比例。 坯料实验式中取中性氧化物R2O3的摩尔数之和c为1，釉 式实验式中取a、b之和为1。
aR2O bRO
cR2O3
dRO2
4.1.5 分子式表示法
用分子式表示坯体的组成，现代电子工业用的 陶瓷常用。
如锆－钛－铅固溶体的分子式Pb（Zrx Ti1-x）O3
陶瓷坯料的制备
适用于生产小型、薄壁的陶瓷制品。
注浆法
1
注浆法是将原料粉体与适量的水、分散剂等混合 制成浆料，然后通过注浆成型机将浆料注入石膏 模具中，形成坯体的方法。
2
注浆法制备的坯体表面光滑、尺寸精确，但生产 效率较低，且需要使用石膏模具。
3
适用于生产形状复杂、精度要求高的陶瓷制品。
04
成型与加工
成型原理
石英的颗粒大小和含量对陶瓷产 品的性能和外观也有影响。
石英的开采和加工同样需要考虑 环境保护和可持续发展。
其他原料
其他原料包括如白云石、高岭土、滑 石等，这些原料可以作为辅助原料添 加到陶瓷泥料中，以调节陶瓷产品的 性能。
使用这些辅助原料时需要掌握好比例 和添加时机，以确保陶瓷产品的质量 和稳定性。
陶瓷坯料的制备
目 录
• 原料选择 • 配料与混合 • 坯料制备方法 • 成型与加工 • 坯料性能检测与控制 • 坯料制备中的问题与解决方案
01
原料选择
粘土
粘土是陶瓷坯料的主要原料， 具有可塑性和粘结性，能够与 其他原料混合制成陶瓷泥料。
不同地区的粘土成分和性质不 同，对陶瓷产品的性能和外观 也有影响。
检测坯料中各氧化物的含量，确保其符合配方要求，是保证陶瓷 制品性能稳定的关键。
耐火度
耐火度是衡量陶瓷坯料抵抗高温性能的重要指标，对于控制烧成 温度和烧成制度具有重要意义。
化学稳定性
化学稳定性是衡量陶瓷坯料抵抗化学侵蚀性能的重要指标，对于 制品的使用寿命和安全性具有重要意义。
生产过程控制
配料控制
按照配方要求准确称量各种原料，是保证坯料性能稳定的关键环节。
详细描述
在制备陶瓷坯料的过程中，原料的纯度、混合均匀度以及烧成温度等因素都可能导致杂质和气泡的产生。为了解 决这些问题，可以采用高纯度的原料、优化混合工艺、加强原料的预处理以及控制烧成温度等方法。
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坯体干燥收缩。
（三）压制坯料
１．流动性好。填充模具的能力。 ２．堆积密度大。堆积密度大，形成的 空隙率低，坯体密度高。 ３．含水率适当、水分均匀。
第 二 节 坯 料 制 备 工 艺 流 程
流程三、粉料进厂，称量配料，混合化浆
长石粉、石英粉、瓷石粉、精选高岭土（或不子）
配料称量 搅拌化浆
坯和釉的
是影响坯釉适应性的主要因素之一， 和 缺陷，通常希 ，使釉层承受 应
二者相差太大，釉面产生 望二者的大小关系是
力。
酸度系数C.A=
。对于瓷釉酸度系数越大，
则烧成温度越
。
温度至 温度。
釉的熔融范围是指
坯釉化学组成保持
体形成一定厚度的
，保证在烧成过程中釉与坯
，能有效地调合坯、釉性质上
的差异、增强坯釉结合。
二 、 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 浆 坯 料 的 制 备
硬质粗料进厂 软质粘土进厂 硬质细料进厂 ↓ ↓ ↓ 性能检测 性能检测 性能检测 ↓ ↓ ↓ 料仓储存、均化 料仓储存、均化 料仓储存、均化 ↓ | ↓ 秤量 →秤量 ↓ ↓ 球磨到要求细度 球磨2～3ｈ | | →泥浆均化← ↓ 高速搅拌池 →储浆池 →混浆池 →高位浆池 ↑ ↑ ↓ 回坯泥 回浆 成形
四、原料的粉碎 1. 目的意义﹡：
① 使坯料具备必要的成型性能(如流动性、悬浮性、
可塑性等等)； ② 提高坯料的活性，使制品的烧成温度降低，致密 度提高，材料性能得到改善。
2.粉碎的方法
陶瓷粉料的制备分为化学制粉和机械制粉两种。
机械制粉即粉碎的方法，将机械能转变为粉料的表面能，一 般粉碎的粒度下限约为10-7ｍ(0.1μm)。
3 磁化水：使泥浆水化膜减薄，颗粒间易靠拢、聚集，提高强 度。
二、原料预烧﹡
1. 稳 定 晶 型 ： 工 业 氧 化 铝 的 主 晶 相 是 γ-Al2O3 ， 通 过 预 烧
1300～1600℃得到高温稳定的α-Al2O3。氧化钛用于电容器陶瓷时，
预烧使其转化为金红石相。
2.改变物性：破坏滑石的片状结构（ 1300～1450℃） ，石英
三、压制粉料的制备
基料原料→球磨机→泥浆搅拌池→工作泥浆罐→喷雾干燥→料仓→
色料→球磨机→不锈钢搅拌罐→泥浆混合罐→喷雾干燥→料仓→
细颗粒
→挤压造粒机→破碎机→振动筛→储存仓→连续混合搅拌机
粗颗粒
→料仓→成形
第三节 坯料制备的主要工序
一、原料的预处理 二、原料的破粉碎 三、过筛、除铁
压滤 喷雾干燥
过筛除铁 压滤
粗练 陈腐
精练
成型
流程四、干粉湿混不球磨
石英 煅烧洗选 长石 洗选 硬质粘土 拣选 软质粘土 拣选
颚式破碎机破碎
雷蒙机细碎 干粉除铁 称量
粗碎
雷蒙机细碎 干粉除铁 称量 干混 加泥浆湿混 双轴搅拌机 真空练泥
粗碎
雷蒙机细碎 干粉除铁 称量
搅拌池加水化浆
陈腐
真空练泥
塑性坯料
硬质料
日本坯料制备工艺流程
的破粉碎（900℃），减少粘土的干燥收缩（700～900℃），氧化
锌的活性（缩釉，1250℃）。
三、原料的合成
· 固相法：烧结法 特点是：反应体系的不均匀性。 1 · 液相法：熔液法—原料混合加热至熔融。 2 溶液法—排除溶剂，包括喷雾干燥和冷冻干燥法 沉淀 法－共沉淀、均相沉淀、醇盐法 溶胶－凝胶法 · 气相法 1)蒸发凝聚——等离子体蒸发、物理方法。 3 2)气相反应——化学气相沉积
釉面硬度是指：
的能力。
釉面光泽度反映釉层表面的
体 的 、
程度，是由该物
光线引起的。在釉中引入高折射率 等氧化物可提高釉面光泽度。
精陶的后期龟裂是指：多孔的精陶产品使用时，坯 体 而釉层不变，釉层中应力性质由 应力
转变为
应力引起的釉面开裂。
第三章 坯料的制备
本章的主要内容： 1. ﹡掌握各种坯料的质量要求； 2. 了解几种典型的坯料制备工艺流程；
的杂质，如草木悄、砂石、呈色泥土等。
长石、石英等硬质原料也可根据外观拣选，除去含铁较多， 呈棕红色和有熔疤的部分。必要时还要洗涤以除去泥砂及表面 污物。
2. 粘土原料的精选
随着生产的发展，对粘土原料的产量和质量要求不断提高。 原矿的精选就显得更为突出。常用以下几种精选方法除去原料中 的母岩、砂砾等杂质矿物及铁钛杂质。 1）淘洗法(水簸法）
3. ﹡掌握坯料制备中主要工序的作用。
第一节 坯料的种类和质量要求
坯料是指陶瓷原料经过配料和加工后， 一、坯料的种类 具有成形性能的多组分混合物。 按成型方法分为： 可塑坯料 含水率18～25% 注浆坯料 含水率28～35% 压制坯料 含水率 8～15%的半干压粉料 3～7%的干压粉料
二、坯料的质量要求
助磨剂：提高粉碎效率，多为表面活性物质，含亲水基团和憎水 基团，起吸附作用，进入粒子的微裂缝中， 破坏键力，提高研磨
效率，防止表面粘附。
液体助磨剂：醇类：甲醇、丙三醇；胺类：三乙醇胺、三异 丙醇胺；酸类： 油酸
气体助磨剂： 丙酮、惰性气体
固体助磨剂： 硬脂酸钠钙、硬脂酸、滑石粉 粉碎酸性物质——碱性表面活性物质：羧甲基纤维素，如 SiO2 TiO2 CoO2 粉碎碱性物质——酸性表面活性物质：脂肪酸、石蜡，如Ca、 Ba、钛酸盐、镁质铝硅酸盐。
类 别
强磁性
单位磁化率
＞3000×10-6
矿 物
金属铁、磁铁矿
中磁性
弱磁性
300～3000 ×10-6
25～300 ×10-6
钛铁矿、赤铁矿
褐铁矿、菱铁矿
非磁性
＜25 ×10-6
黄铁矿
目前制备坯料，一般采用湿法磁选机除铁，这只能除去强磁性
铁质。磁选分离器有磁式和电磁式。大部分工厂均采用多级磁选机
除铁或将电磁铁和永久磁铁共同串联使有。
五、除铁、过筛、搅拌
（一）除铁
泥浆的除铁十分重要，其目的是为了清除产品的铁质斑点，提 高产品的白度与透光性。
含铁杂质可分为含铁矿物、氧化铁和金属铁。其来源①原矿中
的含铁矿物：磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿与菱铁矿等；②坯料制备和 输送过程中混入的。
含铁矿物有不同的磁场效应，磁化率越大，磁场对其所起作用 越强，磁选除铁效果愈好。按其磁化率一般可分为以下4类
1.配方准确。 ①准确称量；②加工过程中避免杂质混入。 2.组分均匀。坯料中各种组分，包括主要原 料、水分、添加剂等都应均匀分布。 3.细度合理。各组分的颗粒达到一定细度， 并具有合理的粒度分布。 4.空气含量少。
（一）可塑坯料
⒈良好的可塑性。 ⒉一定的形状稳定性。 ⒊含水量适当。不同的成型方法，产品种类不
四、泥浆的脱水
五、练泥、陈腐
第三节 坯料制备的主要工序
一、原料的精选 原料的精选，主要是对原料进行分离、 提纯，除去原料中的各种杂质（尤其是铁 的杂质），使之在化学组成、矿物组成、 颗粒组成上更符合制品的质量要求。
1. 拣选或清洗
可塑性原料可根据外观进行手选，剔除与主要矿物呈色有 显著差异的部分。此外，还应剔除原料开采和运输过程中混入
其特点是：设备定型化、产量大、容易操作，粒度达不到化学法制
备粉料的细度（10-10m）。 块度较大的原料，一般先粗碎至4～5cm，再中碎至0.3～ 0.5mm，然后进入细碎设备。陶瓷工业中普遍采用间歇式球磨机
常用的机械粉碎方法：
1. 球磨粉碎：筒体带研磨体旋转，研磨体冲击、研磨粉料
2. 振动粉碎：研磨体在磨机内作高频振动 ，研磨体作激烈的循
（二）过筛
筛除原料运行和加工过程中混入的一些有害杂质，如木屑、硬 泥块、铁屑及原料本身夹杂的白云母等。粗磨后过筛能使筛下物料 颗粒适合下一工序的需要。 磨细后的泥浆和釉浆都要经过二次或多次过筛，除去粗粒物 料及混入的杂质，以保证工艺性能和提高产品质量。
环运动冲击物体
3.气流粉碎：利用高压气体作介质，物料受撞击、磨擦、剪切 作用，不需固体研磨介质 4.搅拌磨粉碎：摩擦磨，磨球体之间、 球壁之间产生剧烈的摩 擦、滚碾作用
影响球磨效率的因素：
① 球磨机转速
当有效内径D＞1.25m时，n=35/√D
D＜1.25m时，n=40/√D
大研磨体：冲击作用大。小研磨体：比表面积大，与物料的 接触面积大，研磨效率较高。 大小不同研磨体合理配合，具有较大的堆积密度，从而可得 到较好的研磨效果。 实践表明，当大球（70～100mm）、中球（50～70mm）和 小球（ 30～50mm）的比例为1:2:7 时效率最高。 研磨体可用鹅卵石或瓷质材料。高铝质瓷料制成的研磨体密度 研磨体形状：圆棒形。圆棒形较球形大， 大，在相同吨位的磨机中相对地可多装原料，粉磨时冲击力也 对物料研磨作用大，且又有一定的撞击作 ②研磨体的比重、大小、形状。 大，本身磨耗小。有条件时可自制高铝质瓷棒作研磨作用。 用，对提高球磨效率有利。
水洗 斗 式 提 升 机
皮带运输机 料
对辊机
与软质料 仓 配料入球 磨机
球磨机
到一级浆池
日本坯料制备工艺流程
榨泥机 双层振动筛 泵 搅拌器 电磁除铁器 三个串联 一级浆池 二级浆池
泥料库陈腐后 真空练泥制成 可塑性坯料
球土、水 中速搅拌池
瓷土、水 高速搅拌池
石英、水 球磨机
长石、水 球磨机
回收泥、水 中速搅拌机
同，含水量不同。
⒋坯体的干燥强度高和收缩率小。
（二）注浆坯料
⒈ 流动性要好。 保证产品造型完全和浇注速度。 ⒉ 悬浮稳定性好。料浆久置，固体颗粒长期悬浮不致分层沉淀。
⒊ 触变性适当。 过大：易填塞泥浆管道 影响料浆输送；
过小：生坯强度不够 ，影响脱膜和修坯质量。
（三）压制坯料
１．流动性好。填充模具的能力。 ２．堆积密度大。堆积密度大，形成的 空隙率低，坯体密度高。 ３．含水率适当、水分均匀。
第 二 节 坯 料 制 备 工 艺 流 程
流程三、粉料进厂，称量配料，混合化浆
长石粉、石英粉、瓷石粉、精选高岭土（或不子）
配料称量 搅拌化浆
坯和釉的
是影响坯釉适应性的主要因素之一， 和 缺陷，通常希 ，使釉层承受 应
二者相差太大，釉面产生 望二者的大小关系是
力。
酸度系数C.A=
。对于瓷釉酸度系数越大，
则烧成温度越
。
温度至 温度。
釉的熔融范围是指
坯釉化学组成保持
体形成一定厚度的
，保证在烧成过程中釉与坯
，能有效地调合坯、釉性质上
的差异、增强坯釉结合。
二 、 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 浆 坯 料 的 制 备
硬质粗料进厂 软质粘土进厂 硬质细料进厂 ↓ ↓ ↓ 性能检测 性能检测 性能检测 ↓ ↓ ↓ 料仓储存、均化 料仓储存、均化 料仓储存、均化 ↓ | ↓ 秤量 →秤量 ↓ ↓ 球磨到要求细度 球磨2～3ｈ | | →泥浆均化← ↓ 高速搅拌池 →储浆池 →混浆池 →高位浆池 ↑ ↑ ↓ 回坯泥 回浆 成形
四、原料的粉碎 1. 目的意义﹡：
① 使坯料具备必要的成型性能(如流动性、悬浮性、
可塑性等等)； ② 提高坯料的活性，使制品的烧成温度降低，致密 度提高，材料性能得到改善。
2.粉碎的方法
陶瓷粉料的制备分为化学制粉和机械制粉两种。
机械制粉即粉碎的方法，将机械能转变为粉料的表面能，一 般粉碎的粒度下限约为10-7ｍ(0.1μm)。
3 磁化水：使泥浆水化膜减薄，颗粒间易靠拢、聚集，提高强 度。
二、原料预烧﹡
1. 稳 定 晶 型 ： 工 业 氧 化 铝 的 主 晶 相 是 γ-Al2O3 ， 通 过 预 烧
1300～1600℃得到高温稳定的α-Al2O3。氧化钛用于电容器陶瓷时，
预烧使其转化为金红石相。
2.改变物性：破坏滑石的片状结构（ 1300～1450℃） ，石英
三、压制粉料的制备
基料原料→球磨机→泥浆搅拌池→工作泥浆罐→喷雾干燥→料仓→
色料→球磨机→不锈钢搅拌罐→泥浆混合罐→喷雾干燥→料仓→
细颗粒
→挤压造粒机→破碎机→振动筛→储存仓→连续混合搅拌机
粗颗粒
→料仓→成形
第三节 坯料制备的主要工序
一、原料的预处理 二、原料的破粉碎 三、过筛、除铁
压滤 喷雾干燥
过筛除铁 压滤
粗练 陈腐
精练
成型
流程四、干粉湿混不球磨
石英 煅烧洗选 长石 洗选 硬质粘土 拣选 软质粘土 拣选
颚式破碎机破碎
雷蒙机细碎 干粉除铁 称量
粗碎
雷蒙机细碎 干粉除铁 称量 干混 加泥浆湿混 双轴搅拌机 真空练泥
粗碎
雷蒙机细碎 干粉除铁 称量
搅拌池加水化浆
陈腐
真空练泥
塑性坯料
硬质料
日本坯料制备工艺流程
的破粉碎（900℃），减少粘土的干燥收缩（700～900℃），氧化
锌的活性（缩釉，1250℃）。
三、原料的合成
· 固相法：烧结法 特点是：反应体系的不均匀性。 1 · 液相法：熔液法—原料混合加热至熔融。 2 溶液法—排除溶剂，包括喷雾干燥和冷冻干燥法 沉淀 法－共沉淀、均相沉淀、醇盐法 溶胶－凝胶法 · 气相法 1)蒸发凝聚——等离子体蒸发、物理方法。 3 2)气相反应——化学气相沉积
釉面硬度是指：
的能力。
釉面光泽度反映釉层表面的
体 的 、
程度，是由该物
光线引起的。在釉中引入高折射率 等氧化物可提高釉面光泽度。
精陶的后期龟裂是指：多孔的精陶产品使用时，坯 体 而釉层不变，釉层中应力性质由 应力
转变为
应力引起的釉面开裂。
第三章 坯料的制备
本章的主要内容： 1. ﹡掌握各种坯料的质量要求； 2. 了解几种典型的坯料制备工艺流程；
的杂质，如草木悄、砂石、呈色泥土等。
长石、石英等硬质原料也可根据外观拣选，除去含铁较多， 呈棕红色和有熔疤的部分。必要时还要洗涤以除去泥砂及表面 污物。
2. 粘土原料的精选
随着生产的发展，对粘土原料的产量和质量要求不断提高。 原矿的精选就显得更为突出。常用以下几种精选方法除去原料中 的母岩、砂砾等杂质矿物及铁钛杂质。 1）淘洗法(水簸法）
3. ﹡掌握坯料制备中主要工序的作用。
第一节 坯料的种类和质量要求
坯料是指陶瓷原料经过配料和加工后， 一、坯料的种类 具有成形性能的多组分混合物。 按成型方法分为： 可塑坯料 含水率18～25% 注浆坯料 含水率28～35% 压制坯料 含水率 8～15%的半干压粉料 3～7%的干压粉料
二、坯料的质量要求
助磨剂：提高粉碎效率，多为表面活性物质，含亲水基团和憎水 基团，起吸附作用，进入粒子的微裂缝中， 破坏键力，提高研磨
效率，防止表面粘附。
液体助磨剂：醇类：甲醇、丙三醇；胺类：三乙醇胺、三异 丙醇胺；酸类： 油酸
气体助磨剂： 丙酮、惰性气体
固体助磨剂： 硬脂酸钠钙、硬脂酸、滑石粉 粉碎酸性物质——碱性表面活性物质：羧甲基纤维素，如 SiO2 TiO2 CoO2 粉碎碱性物质——酸性表面活性物质：脂肪酸、石蜡，如Ca、 Ba、钛酸盐、镁质铝硅酸盐。
类 别
强磁性
单位磁化率
＞3000×10-6
矿 物
金属铁、磁铁矿
中磁性
弱磁性
300～3000 ×10-6
25～300 ×10-6
钛铁矿、赤铁矿
褐铁矿、菱铁矿
非磁性
＜25 ×10-6
黄铁矿
目前制备坯料，一般采用湿法磁选机除铁，这只能除去强磁性
铁质。磁选分离器有磁式和电磁式。大部分工厂均采用多级磁选机
除铁或将电磁铁和永久磁铁共同串联使有。
五、除铁、过筛、搅拌
（一）除铁
泥浆的除铁十分重要，其目的是为了清除产品的铁质斑点，提 高产品的白度与透光性。
含铁杂质可分为含铁矿物、氧化铁和金属铁。其来源①原矿中
的含铁矿物：磁铁矿、赤铁矿、褐铁矿与菱铁矿等；②坯料制备和 输送过程中混入的。
含铁矿物有不同的磁场效应，磁化率越大，磁场对其所起作用 越强，磁选除铁效果愈好。按其磁化率一般可分为以下4类
1.配方准确。 ①准确称量；②加工过程中避免杂质混入。 2.组分均匀。坯料中各种组分，包括主要原 料、水分、添加剂等都应均匀分布。 3.细度合理。各组分的颗粒达到一定细度， 并具有合理的粒度分布。 4.空气含量少。
（一）可塑坯料
⒈良好的可塑性。 ⒉一定的形状稳定性。 ⒊含水量适当。不同的成型方法，产品种类不
四、泥浆的脱水
五、练泥、陈腐
第三节 坯料制备的主要工序
一、原料的精选 原料的精选，主要是对原料进行分离、 提纯，除去原料中的各种杂质（尤其是铁 的杂质），使之在化学组成、矿物组成、 颗粒组成上更符合制品的质量要求。
1. 拣选或清洗
可塑性原料可根据外观进行手选，剔除与主要矿物呈色有 显著差异的部分。此外，还应剔除原料开采和运输过程中混入
其特点是：设备定型化、产量大、容易操作，粒度达不到化学法制
备粉料的细度（10-10m）。 块度较大的原料，一般先粗碎至4～5cm，再中碎至0.3～ 0.5mm，然后进入细碎设备。陶瓷工业中普遍采用间歇式球磨机
常用的机械粉碎方法：
1. 球磨粉碎：筒体带研磨体旋转，研磨体冲击、研磨粉料
2. 振动粉碎：研磨体在磨机内作高频振动 ，研磨体作激烈的循
（二）过筛
筛除原料运行和加工过程中混入的一些有害杂质，如木屑、硬 泥块、铁屑及原料本身夹杂的白云母等。粗磨后过筛能使筛下物料 颗粒适合下一工序的需要。 磨细后的泥浆和釉浆都要经过二次或多次过筛，除去粗粒物 料及混入的杂质，以保证工艺性能和提高产品质量。
环运动冲击物体
3.气流粉碎：利用高压气体作介质，物料受撞击、磨擦、剪切 作用，不需固体研磨介质 4.搅拌磨粉碎：摩擦磨，磨球体之间、 球壁之间产生剧烈的摩 擦、滚碾作用
影响球磨效率的因素：
① 球磨机转速
当有效内径D＞1.25m时，n=35/√D
D＜1.25m时，n=40/√D
大研磨体：冲击作用大。小研磨体：比表面积大，与物料的 接触面积大，研磨效率较高。 大小不同研磨体合理配合，具有较大的堆积密度，从而可得 到较好的研磨效果。 实践表明，当大球（70～100mm）、中球（50～70mm）和 小球（ 30～50mm）的比例为1:2:7 时效率最高。 研磨体可用鹅卵石或瓷质材料。高铝质瓷料制成的研磨体密度 研磨体形状：圆棒形。圆棒形较球形大， 大，在相同吨位的磨机中相对地可多装原料，粉磨时冲击力也 对物料研磨作用大，且又有一定的撞击作 ②研磨体的比重、大小、形状。 大，本身磨耗小。有条件时可自制高铝质瓷棒作研磨作用。 用，对提高球磨效率有利。
水洗 斗 式 提 升 机
皮带运输机 料
对辊机
与软质料 仓 配料入球 磨机
球磨机
到一级浆池
日本坯料制备工艺流程
榨泥机 双层振动筛 泵 搅拌器 电磁除铁器 三个串联 一级浆池 二级浆池
泥料库陈腐后 真空练泥制成 可塑性坯料
球土、水 中速搅拌池
瓷土、水 高速搅拌池
石英、水 球磨机
长石、水 球磨机
回收泥、水 中速搅拌机
同，含水量不同。
⒋坯体的干燥强度高和收缩率小。
（二）注浆坯料
⒈ 流动性要好。 保证产品造型完全和浇注速度。 ⒉ 悬浮稳定性好。料浆久置，固体颗粒长期悬浮不致分层沉淀。
⒊ 触变性适当。 过大：易填塞泥浆管道 影响料浆输送；
过小：生坯强度不够 ，影响脱膜和修坯质量。