導(dǎo)語(yǔ)：如何才能寫(xiě)好一篇陶瓷工業(yè)論文，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

引言

后工業(yè)時(shí)代的到來(lái)，促使世界各國(guó)的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大變化，“瓷都”景德鎮(zhèn)也出現(xiàn)了大量的工業(yè)廢棄地。這些工業(yè)遺址在創(chuàng)意文化產(chǎn)業(yè)和旅游產(chǎn)業(yè)影響下，有些已被成功改造與利用，有些則荒廢在城市景觀中。研究景德鎮(zhèn)陶瓷工業(yè)遺址的現(xiàn)狀與價(jià)值，是景德鎮(zhèn)后工業(yè)景觀更新設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，對(duì)工業(yè)遺址的改造具有重要的意義。

景德鎮(zhèn)陶瓷工業(yè)遺址的現(xiàn)狀

景德鎮(zhèn)因瓷聞名，以瓷立市，景德鎮(zhèn)瓷業(yè)發(fā)展歷史悠久，從1950年至1958年，景德鎮(zhèn)先后建立了包括建國(guó)瓷廠(chǎng)在鵲氖多家地方國(guó)營(yíng)企業(yè)，包括建國(guó)、人民、新華、東風(fēng)、景興、藝術(shù)、光明、紅星、紅旗、宇宙、為民等十余家大型瓷廠(chǎng)，我們習(xí)慣稱(chēng)為“十大瓷廠(chǎng)”。這些瓷廠(chǎng)在半個(gè)多世紀(jì)里，推動(dòng)著景德鎮(zhèn)制瓷業(yè)的迅猛發(fā)展，對(duì)景德鎮(zhèn)乃至中國(guó)陶瓷作出了巨大的貢獻(xiàn)。

20世紀(jì)90年代以后，由于市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)大環(huán)境的影響，加上企業(yè)自身的因素，景德鎮(zhèn)陶瓷企業(yè)遭遇重創(chuàng)，被迫走向“分塊承租，劃小經(jīng)營(yíng)”的模式。從此，景德鎮(zhèn)陶瓷產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了嚴(yán)重的衰退期，逐漸被一些私企、外企和個(gè)體小作坊所代替。原本的陶瓷廠(chǎng)房荒廢起來(lái)，廠(chǎng)區(qū)內(nèi)部遺留下了大量的工業(yè)廠(chǎng)房、倉(cāng)庫(kù)、機(jī)器、煙囪等設(shè)施，成為城市景觀中承載歷史記憶卻失去原有價(jià)值的工業(yè)遺產(chǎn)。

近些年來(lái)，在文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)的推動(dòng)下，景德鎮(zhèn)舊瓷廠(chǎng)利用廠(chǎng)房?jī)?yōu)勢(shì)，結(jié)合陶瓷文化，對(duì)舊瓷廠(chǎng)進(jìn)行改造與再利用，形成了較為成熟的文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)園。例如，1992年初，雕塑瓷廠(chǎng)在原有園林式工廠(chǎng)的基礎(chǔ)上開(kāi)拓建設(shè)了“明清園”，開(kāi)始走工業(yè)旅游的發(fā)展道路。隨后又?jǐn)U建了藝術(shù)陶瓷展示中心、名人作坊、陶瓷購(gòu)物街、旅社等，定期舉辦學(xué)術(shù)講座、創(chuàng)意集市銷(xiāo)售。又如，建國(guó)瓷廠(chǎng)改造為以高檔陶瓷銷(xiāo)售、展出為主；還有近兩年來(lái)，以宇宙瓷廠(chǎng)為基礎(chǔ)進(jìn)行改造的“陶溪川?CHINA坊”國(guó)際陶瓷文化產(chǎn)業(yè)園也剛剛改造完工。

景德鎮(zhèn)陶瓷工業(yè)遺址的價(jià)值

1.獨(dú)特的工業(yè)建筑美學(xué)價(jià)值

景德鎮(zhèn)現(xiàn)存的工業(yè)遺址建筑主要為20 世紀(jì) 50～70 年代的建筑，這些建筑大都紅磚、灰瓦、磚混結(jié)構(gòu)和大跨度的鋼梁結(jié)構(gòu)為特色，折射出我國(guó)工業(yè)建筑的發(fā)展軌跡。從建筑美學(xué)的角度看，其藝術(shù)價(jià)值雖不能與其他優(yōu)秀近現(xiàn)代建筑相媲美，但這些建筑反映了我國(guó)特定時(shí)期的工業(yè)建筑的水平和特點(diǎn)，代表了那個(gè)時(shí)期城市建筑的風(fēng)格，物體現(xiàn)了景德鎮(zhèn)在建國(guó)以來(lái)的廠(chǎng)區(qū)建筑藝術(shù)風(fēng)格、流派和特征。工業(yè)遺址中構(gòu)筑物的美感是以工業(yè)生產(chǎn)為核心的機(jī)械美學(xué)。在外的管道、銹跡斑斑的金屬，各種形態(tài)、縱橫交錯(cuò)的構(gòu)件組合在一起，表現(xiàn)出一種結(jié)構(gòu)美、材質(zhì)美、工藝美，如能選擇性地保護(hù)和修繕工業(yè)建筑，這些工業(yè)遺產(chǎn)必將豐富城市的肌理，成為城市可識(shí)別性的標(biāo)志。

2.歷史文化價(jià)值

工業(yè)遺產(chǎn)見(jiàn)證了人類(lèi)社會(huì)巨大變革時(shí)期的日常生活，每個(gè)城市中的物質(zhì)形體都打上了歷史發(fā)展的印記，而每個(gè)時(shí)代的特征都濃縮在整個(gè)時(shí)代的遺跡和建筑上。保留下來(lái)的建筑可以告訴我們過(guò)去發(fā)生過(guò)的故事，反映著城市的發(fā)展、社會(huì)的變遷。時(shí)間的久遠(yuǎn)性和不可逆性，使得工業(yè)遺產(chǎn)的歷史人文價(jià)值尤為珍貴。景德鎮(zhèn)舊瓷廠(chǎng)見(jiàn)證了建國(guó)以后景德鎮(zhèn)陶瓷生產(chǎn)和陶瓷文化的興盛和衰敗的過(guò)程，但通過(guò)工業(yè)遺址和工業(yè)建筑保留下來(lái)的物質(zhì)肌理能夠使人們?cè)谇楦猩先〉脤?duì)歷史的認(rèn)同和感知。例如，景德鎮(zhèn)“陶溪川”改造項(xiàng)目（原宇宙瓷廠(chǎng)），該廠(chǎng)既有清末時(shí)期的的建筑，也有具有包豪斯建筑風(fēng)格的建筑，因此，歷史文化價(jià)值較高。

3.生態(tài)價(jià)值

景德鎮(zhèn)陶瓷工業(yè)遺址雖已停產(chǎn)，但它們遺留在場(chǎng)地內(nèi)的植物、道路鋪裝、廢舊材料、生產(chǎn)設(shè)備等，都是工業(yè)遺址改造過(guò)程中可直接利用或創(chuàng)新使用的物質(zhì)對(duì)象。。例如，舊瓷廠(chǎng)內(nèi)大量的窯房、生產(chǎn)車(chē)間、倉(cāng)庫(kù)、煙囪等，都可以提取其符號(hào)進(jìn)行藝術(shù)化處理，添加藝術(shù)造型和藝術(shù)肌理，成為體現(xiàn)場(chǎng)地特色的景觀雕塑或小品。景德鎮(zhèn)工業(yè)遺產(chǎn)具有“低齡化”特征，保護(hù)和再利用工業(yè)遺產(chǎn)建筑可以節(jié)省大量的拆除成本，避免因產(chǎn)生大量建筑垃圾所造成對(duì)自然環(huán)境的破壞。在自然資源有限或不可再生的情況下，將工業(yè)遺址變廢為寶，將使得景德鎮(zhèn)陶瓷資源的利用最大化，也使得城市擴(kuò)張與生態(tài)保護(hù)之間達(dá)到平衡，有效保證社會(huì)資源的節(jié)約，顯示出巨大的生態(tài)意義

4.經(jīng)濟(jì)價(jià)值

對(duì)工業(yè)建筑簡(jiǎn)單地“推倒重來(lái)”，無(wú)法適應(yīng)當(dāng)代城市發(fā)展以及國(guó)家推行的可持續(xù)發(fā)展和科學(xué)發(fā)展的要求。在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下，實(shí)現(xiàn)閑置工業(yè)遺址和工業(yè)廠(chǎng)房的經(jīng)濟(jì)價(jià)值轉(zhuǎn)移，為以盡可能低的成本投入獲取經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)的最大化，是工業(yè)遺址改造的經(jīng)濟(jì)動(dòng)因。工業(yè)遺產(chǎn)建筑的物質(zhì)壽命一般比其功能壽命長(zhǎng)，在工業(yè)生產(chǎn)功能退出后，轉(zhuǎn)換使用功能，發(fā)揮工業(yè)遺產(chǎn)建筑的再利用價(jià)值，可避免資源的浪費(fèi)。景德鎮(zhèn)“十大瓷廠(chǎng)”本身就是瓷都文化的象征，改制后的原址，文化元素俯拾皆是。因此，對(duì)景德鎮(zhèn)舊瓷廠(chǎng)遺址的再利用，不僅可低成本促進(jìn)創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)與旅游雙發(fā)展，而且有利于景德鎮(zhèn)歷史陶瓷文化的弘揚(yáng)，提升景德鎮(zhèn)城市旅游形象。

結(jié)語(yǔ)

景德鎮(zhèn)陶瓷藝術(shù)能夠得以傳承和延續(xù)，與舊瓷廠(chǎng)的建立有莫大的關(guān)系。我們保護(hù)與延續(xù)陶瓷文化，不僅要保護(hù)歷史文化建筑，也要保護(hù)舊瓷廠(chǎng)遺址。隨著我們對(duì)工業(yè)遺產(chǎn)研究的不斷深入，發(fā)現(xiàn)工業(yè)遺產(chǎn)的價(jià)值己不僅僅局限在藝術(shù)層面，還具有建筑美學(xué)、歷史文化、生態(tài)和經(jīng)濟(jì)的價(jià)值，這些都成為工業(yè)遺址改造的動(dòng)因。

（作者單位：景德鎮(zhèn)陶瓷大學(xué) 設(shè)計(jì)藝術(shù)學(xué)院）

基金項(xiàng)目：本論文為2015年江西省藝術(shù)科學(xué)規(guī)劃項(xiàng)目“后工業(yè)景觀視野下的工業(yè)遺址再利用研究――以景德鎮(zhèn)為例”（課題編號(hào)：YG2015213）的階段性成果；

篇2

潮州，猶如鑲嵌在南海之濱的一顆珍珠，數(shù)千年來(lái)一直散發(fā)著迷人的光彩，陶瓷藝術(shù)的繁盛無(wú)疑是使這枚珍珠更加璀璨奪目的重要因素。潮州不僅是粵東地區(qū)政治、經(jīng)濟(jì)，文化中心，也是中國(guó)陶瓷文化的發(fā)源地之。早在新石器時(shí)期，潮州的先民就開(kāi)始燒制罐，缽等陶器，唐代開(kāi)始了真正意義上的瓷器生產(chǎn)，宋代則進(jìn)入陶瓷藝術(shù)的鼎盛時(shí)期。時(shí)至當(dāng)代，它又憑借陶瓷產(chǎn)業(yè)的突飛猛進(jìn)而被譽(yù)為“中國(guó)瓷都”。

青年陶瓷藝術(shù)家陳震就生長(zhǎng)于這片陶瓷文化的沃土之上，不僅如此，他的父親陳鐘鳴就是一位著名的陶瓷藝術(shù)家和中國(guó)工藝美術(shù)大師。陳震幼年深受熏陶，并展現(xiàn)了他不凡的藝術(shù)天賦。小學(xué)時(shí)他雕塑的作品《母愛(ài)》曾獲潮州市美展“小學(xué)組”一等獎(jiǎng)。12歲時(shí)，他在父親的工作室里捏塑了兩件質(zhì)樸天真的作品張角的人和《頭像》，深得父親的贊賞。后來(lái)，父親在這兩件作品的基礎(chǔ)上進(jìn)行了再創(chuàng)作，作品競(jìng)?cè)脒x《世界雕塑全集》，留下了一段父子合作的佳話(huà)。

自明代末年起，潮州陶瓷自東郊移至西郊，楓溪成為新興的陶瓷生產(chǎn)基地，清代尤為興盛。清同治三年(1864年)。楓溪出現(xiàn)了瓷塑藝術(shù)，多為玩具。自此，瓷塑藝術(shù)成為潮州陶瓷的代表性品類(lèi)，并在中國(guó)陶瓷藝術(shù)史上占據(jù)了重要的一頁(yè)?，F(xiàn)任廣東省楓溪陶瓷工業(yè)研究所高級(jí)工藝美術(shù)師的陳震無(wú)疑受到了傳統(tǒng)瓷塑藝術(shù)深刻的影響。但是，與傳統(tǒng)瓷塑藝人明顯不同的是，他是一位受過(guò)現(xiàn)代高等院校教育的青年藝術(shù)家，他的文化修養(yǎng)和藝術(shù)視野遠(yuǎn)比前人要深厚和寬廣得多。如果說(shuō)父親幫助他將藝術(shù)的根須深植于傳統(tǒng)和民間的土壤，那么，廣東省陶瓷學(xué)校，廣州嶺南美術(shù)專(zhuān)修學(xué)院和景德鎮(zhèn)陶瓷學(xué)院等院校的學(xué)習(xí)經(jīng)歷則使得他盡情地吸收學(xué)院藝術(shù)的營(yíng)養(yǎng)。傳統(tǒng)瓷塑是民間和傳統(tǒng)的，學(xué)院陶瓷是精英和現(xiàn)代的，陳震悠游于兩者之間，既能兼采二者之長(zhǎng)，比如潮州傳統(tǒng)瓷塑的古拙，質(zhì)樸和充滿(mǎn)民間情趣，學(xué)院現(xiàn)代陶藝的開(kāi)放、超越和極具想象力；又能力避二者之短，比如傳統(tǒng)瓷塑的過(guò)于通俗和泥古不化，現(xiàn)代陶藝的故弄玄虛和盲目崇洋。 陳震擅長(zhǎng)人物陶瓷雕塑藝術(shù)，他的藝術(shù)來(lái)源于潮州傳統(tǒng)的瓷塑藝術(shù)，但決不是簡(jiǎn)單地復(fù)制傳統(tǒng)瓷塑；他的藝術(shù)得益于父親的親授，但決不是機(jī)械地模仿父親；他的藝術(shù)取法于學(xué)院藝術(shù)，但決不是僵硬地套用學(xué)院的創(chuàng)作法則。復(fù)制，模仿和生搬硬套是匠人所為，從來(lái)為真正的藝術(shù)家所不恥，膽敢獨(dú)造才是藝術(shù)家的命脈所在。陳震面對(duì)傳統(tǒng)陶瓷文化令人仰止的高山并不膽怯，被籠罩在父親炫目的藝術(shù)光環(huán)之下并不氣餒。他要登上高山，他要沖破光環(huán)，他要以自己杰出的藝術(shù)創(chuàng)作再上層樓，再立標(biāo)桿。10余年來(lái)，他創(chuàng)作了許多令_人過(guò)目不忘的作品，并連續(xù)入選國(guó)家級(jí)等大型陶瓷藝術(shù)展覽，并獲得各種獎(jiǎng)項(xiàng)，幾乎成為陶瓷界的“獲獎(jiǎng)專(zhuān)業(yè)戶(hù)”。他的作品還分別被中國(guó)美術(shù)館，中國(guó)國(guó)家博物館釣魚(yú)臺(tái)國(guó)賓館，廣東民間工藝博物館等機(jī)構(gòu)收藏。代表作有《中國(guó)娃》系列、《母與子》系列，《mm》等表現(xiàn)現(xiàn)實(shí)題材的作品，還有《新仕女》系列、《醉八仙》、《奕》等表現(xiàn)古裝人物的作品。題材無(wú)論古今陳震所塑造的藝術(shù)形象均是那么的生動(dòng)傳神，趣味盎然。他以漫畫(huà)的手法塑造的可愛(ài)的“中國(guó)娃”，觀之仿佛能夠聽(tīng)見(jiàn)這群天真爛漫的孩子的嬉鬧之聲。娃娃的造型突破了傳統(tǒng)“福娃”的程式，充滿(mǎn)濃郁的生活氣息和現(xiàn)代感。《母與子》系列生動(dòng)再現(xiàn)了潮汕地區(qū)質(zhì)樸憨厚的母親和頑皮可愛(ài)的孩子，他們的幸福和甜美打動(dòng)著每一個(gè)觀眾。2009年的新作《mm》，塑造了網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的時(shí)尚女子形象，拉長(zhǎng)的人物造型既具有莫迪里阿尼式的美感，又精妙地傳達(dá)了當(dāng)代女子慵懶無(wú)謂之感。在表現(xiàn)傳統(tǒng)題材方面，陳震更是匠心獨(dú)造，他借鑒了潮州大吳泥塑的表現(xiàn)手法，創(chuàng)作了《新仕女》系列作品。大吳泥塑在表現(xiàn)仕女方面有著特定的程式，尤其是面部刻畫(huà)和手的捏塑，細(xì)膩而嫵媚。陳震大膽突破既有的程式，人物造型夸張，手法寫(xiě)意，恰到好處地表現(xiàn)了古典仕女的雍容和嬌媚。在《醉八仙》中，他以夸張的手法刻畫(huà)神態(tài)各異的八仙，翻卷起伏的衣飾更加襯托人物的醉態(tài)。粗獷的表現(xiàn)手法迥異于《新仕女》系列的精微與細(xì)膩。

陳震是一位才情勃發(fā)的藝術(shù)家，他自稱(chēng)自己的作品是“噴”出來(lái)的。與其他藝術(shù)家苦心經(jīng)營(yíng)，反復(fù)推敲的創(chuàng)作方式相反，他創(chuàng)作時(shí)完全進(jìn)入了解衣磅礴的境界。陳震又是一位激情澎湃的藝術(shù)家，他認(rèn)為，“藝術(shù)創(chuàng)作需要一顆激動(dòng)的心，才會(huì)動(dòng)人?！钡拇_，他的作品之所以具有強(qiáng)烈的藝術(shù)感染力，正是因?yàn)樗鼈兙浅鲎杂谝活w敏慧而激動(dòng)的心靈。這位善于思考的藝術(shù)家，在創(chuàng)作之余，還撰寫(xiě)并發(fā)表了數(shù)篇學(xué)術(shù)論文，如《淺談陶瓷藝術(shù)的“意象變化”與“表現(xiàn)形式”》《淺談藝術(shù)作品的生命力》等。這些論文體現(xiàn)了他廣博的文化修養(yǎng)以及對(duì)于陶瓷藝術(shù)的理性思索。

與歷史上曾經(jīng)的輝煌相比，今天的中國(guó)陶瓷藝術(shù)之光黯淡了許多，盡管仍是陶瓷生產(chǎn)大國(guó)，但其“大”僅僅表現(xiàn)在數(shù)量上的“大”，并不是陶瓷強(qiáng)國(guó)。如何重塑中國(guó)陶瓷藝術(shù)新的輝煌，是陳震等青年一代陶瓷藝術(shù)家們所面臨的共同問(wèn)題。相信他既不會(huì)圃于傳統(tǒng)瓷塑的程式，也不會(huì)被現(xiàn)代陶藝的法則所束縛，他既會(huì)在兩者之間，又會(huì)超越于二者之上，創(chuàng)造具有獨(dú)特風(fēng)格和氣度的陶瓷藝術(shù)作品。如果能夠多一些像他這樣才情，修養(yǎng)功力兼?zhèn)涞乃囆g(shù)家，中國(guó)的陶瓷藝術(shù)一定會(huì)再度輝耀世界，并令世人重新讀解“China”一詞的深刻內(nèi)涵。

篇3

論文摘要：閩清建陶業(yè)煤氣發(fā)生爐產(chǎn)生的含酚廢水流入梅溪，導(dǎo)致梅溪流域地表水的揮發(fā)酚嚴(yán)重超標(biāo)，提出要綜合循環(huán)利用含酚廢水，將建陶業(yè)的煤氣發(fā)生爐產(chǎn)生的含酚廢水摻入球磨進(jìn)入生產(chǎn)利用，多余的含酚廢水收集后采用電解催化氧化法進(jìn)行處理，使整個(gè)煤氣發(fā)生爐產(chǎn)生的含酚廢水達(dá)標(biāo)排放或零排放，從而控制了污染的源頭。

一、概述

根據(jù)酚類(lèi)能否與水蒸氣一起蒸出，可分為揮發(fā)酚和不揮發(fā)酚。通常認(rèn)為沸點(diǎn)在230℃以下的為揮發(fā)酚，而沸點(diǎn)在230℃以上的為不揮發(fā)酚。揮發(fā)酚類(lèi)的毒性較不揮發(fā)酚類(lèi)強(qiáng)得多。

揮發(fā)酚類(lèi)為細(xì)胞原漿毒，其毒性作用是與細(xì)胞原漿中蛋白質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成變性蛋白質(zhì)，使細(xì)胞失去活性，屬高毒物質(zhì)。它所引起的病理變化主要取決于毒物的濃度，低濃度時(shí)可使細(xì)胞變性，高濃度時(shí)使蛋白質(zhì)凝固，低濃度對(duì)局部損害雖不如高濃度嚴(yán)重，但低濃度時(shí)由于其滲透力強(qiáng)，可向深部組織滲透，因而后果更加嚴(yán)重。長(zhǎng)期飲用被酚污染的水，可引起頭昏、騷癢、貧血、及神經(jīng)系統(tǒng)障礙。

根據(jù)感官性狀和一般化學(xué)標(biāo)準(zhǔn)的要求，我國(guó)《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定，揮發(fā)酚值不超過(guò)0.002mg/L；《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，Ⅲ類(lèi)水質(zhì)的揮發(fā)酚不超過(guò)0.005mg/L；《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》中規(guī)定，任何排污單位不應(yīng)超過(guò)0.5mg/L；福建省水質(zhì)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范中明確要求，揮發(fā)酚項(xiàng)目作為飲用水源水質(zhì)每期必測(cè)的項(xiàng)目。由此可見(jiàn)，水中揮發(fā)酚的含量在生活中具有重大的意義。

二、建陶業(yè)中含酚廢水的特點(diǎn)

水中酚類(lèi)的主要來(lái)源是工業(yè)污染物，如煉油、煉焦、煤氣洗滌、造紙等行業(yè)的廢水。閩清建陶業(yè)的含酚廢水來(lái)源于熱值能源供應(yīng)車(chē)間的煤氣發(fā)生爐。

建陶企業(yè)為了在燒結(jié)過(guò)程中能獲得較高且均勻的爐溫，降低成本，都使用煤氣發(fā)生爐產(chǎn)氣燃燒。根據(jù)爐子結(jié)構(gòu)不同，煤氣發(fā)生爐可分單段式和雙段式兩種，單段式煤氣發(fā)生爐產(chǎn)生的含酚廢水較雙段式煤氣發(fā)生爐多，且含酚濃度高，造成的環(huán)境影響大。雙段式煤氣發(fā)生爐是設(shè)計(jì)燒煙煤的煤氣發(fā)生爐：這種煤氣爐具有能耗低，煤氣熱值高，氣質(zhì)穩(wěn)定的特點(diǎn)；產(chǎn)生的酚水量每個(gè)煤氣發(fā)生爐約3-5噸/天，可以采取分量加入球磨使用，并通過(guò)進(jìn)入干燥塔消除，完全可以不外排；但雙段式煤氣發(fā)生爐造價(jià)較高，一般為單段式的1.5倍。單段式煤氣發(fā)生爐原設(shè)計(jì)使用燃料為無(wú)煙煤，但因使用無(wú)煙煤制煤氣，產(chǎn)生的煤氣熱值低、造價(jià)較低，因此許多陶瓷企業(yè)為了增加瓷磚產(chǎn)量，降低投資成本，紛紛改用煙煤直接入爐制氣。這種工藝流程制氣可以達(dá)到煤氣熱值高的效果，但由于出爐時(shí)帶焦油的煤氣數(shù)量多、溫度高，而電捕焦的正常工作溫度為≤150℃，其煤氣必須經(jīng)過(guò)雙豎管水洗降溫后才能工作，這樣煤氣爐的水經(jīng)過(guò)與煤氣直接洗滌就和酚水混合，所以含酚廢水量就增多，因此只能通過(guò)外排來(lái)解決。

建陶業(yè)的煤氣發(fā)生爐產(chǎn)生的含酚廢水，其濃度在300-1000 mg/L之間，回收價(jià)值低，而建設(shè)的蓄污池簡(jiǎn)陋，易產(chǎn)生突發(fā)性污染事故，因此，必須有效地控制其排放濃度，綜合循環(huán)利用所產(chǎn)生的含酚廢水。

三、含酚廢水對(duì)梅溪流域地表水產(chǎn)生的影響

在閩清未引入煤氣發(fā)生爐之前，梅溪流域地表水的揮發(fā)酚均為未檢出，自從2005年下半年，多家煤氣站的完工、投入使用，且沒(méi)有污水處理設(shè)施，直接排放，使當(dāng)年11月份省控梅溪口斷面，縣控田中斷面等出現(xiàn)檢出，并超標(biāo)。2006年1月隨著溪水的流量銳減，含酚廢水對(duì)梅溪的影響達(dá)到頂峰，地表水的揮發(fā)酚檢出值最高。如下表。

表1

梅溪流域各支流斷面監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表

單位：mg/L

從表1可以看出，2006年1月份控制芝溪流域水質(zhì)的田中斷面超標(biāo)最嚴(yán)重，濃度值達(dá)0.595mg/L，超標(biāo)119倍，其主要原因是上游建陶業(yè)比較集中，治理和綜合利用較緩，產(chǎn)生、排放的含酚廢水量大，因此在枯水期溪水流量小的情況下，導(dǎo)致?lián)]發(fā)酚超標(biāo)現(xiàn)象更為突出?？刂朴裱菹牧菙嗝嫔嫌翁沾善髽I(yè)相對(duì)較少，但距最近的一家建陶業(yè)不足200米，產(chǎn)生的影響較直接。同樣，省控的梅溪口斷面，納入了所有上游建陶企業(yè)含酚廢水，雖然水體能自?xún)粢徊糠?，但更主要的原因是梅城的幾家陶瓷企業(yè)，尤其距最近一家建陶企業(yè)的排污口不足500米，它們都直接地影響該斷面的水質(zhì)，使該期的揮發(fā)酚濃度高達(dá)0.034mg/L。

在梅溪流域發(fā)現(xiàn)揮發(fā)酚檢出后，縣政府、環(huán)保局不斷加大對(duì)陶瓷行業(yè)的管理力度，要求建陶企業(yè)簽訂“陶瓷環(huán)保責(zé)任書(shū)”，對(duì)于不履行責(zé)任書(shū)的企業(yè)將給予相應(yīng)的處罰。且多次到佛山市的陶瓷企業(yè)進(jìn)行參觀考察，借鑒其先進(jìn)的污水防治措施，結(jié)合閩清建陶行業(yè)的特點(diǎn)，制定一套較為科學(xué)可行的措施。主要從源頭、過(guò)程與循環(huán)利用三個(gè)方面進(jìn)行控制。使每個(gè)企業(yè)的含酚廢水基本上達(dá)到達(dá)標(biāo)排放或零排放，從地表水?dāng)嗝姹O(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)也可以顯示出，從2006年5月以后的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中梅溪各支流斷面均未檢出。

四、含酚廢水的綜合利用

建陶業(yè)煤氣發(fā)生爐的含酚廢水其成分比較復(fù)雜，屬于難處理的工業(yè)廢水之一，其產(chǎn)生的廢水必須嚴(yán)格控制排放，并回收利用或經(jīng)處理后達(dá)標(biāo)排放。目前，煤氣站含酚廢水的處理途經(jīng)主要有兩條，一是改進(jìn)煤氣生產(chǎn)工藝，改單段爐為雙段爐，既能減少含酚廢水的產(chǎn)生量，又能降低含酚廢水的濃度，或循環(huán)用水以減少?gòu)U水量，并提高廢水中含酚濃度，便于回收。二是回收利用和選用適當(dāng)?shù)膹U水處理方法，常見(jiàn)的處理方法有：萃取、吸附、蒸氣吹脫、離子交換、化學(xué)沉淀、化學(xué)氧化、生化處理等。一般說(shuō)來(lái)，含酚濃度在1000 mg/L以上的廢水應(yīng)先考慮酚的回收，再加破壞處理，以達(dá)無(wú)害排放，含酚濃度低于此濃度以下，則要無(wú)害化處理。

根據(jù)閩清建陶企業(yè)的具體情況，采用綜合循環(huán)利用的辦法，即用較高濃度的含酚廢水分量摻入球磨，進(jìn)入生產(chǎn)使用，多余部分采用電解催化氧化（氧化絮凝復(fù)合床）法，即用中山大學(xué)環(huán)境工程有限公司自行設(shè)計(jì)的，采用氧化絮凝復(fù)合床（Oxido-Floculation Reactor，簡(jiǎn)稱(chēng)OFR）污水處理設(shè)備，根據(jù)廢水中需要去除的污染物的種類(lèi)和性質(zhì)，在兩個(gè)主電極之間充填高效、無(wú)毒而廉價(jià)的顆粒狀專(zhuān)用材料、催化劑及一些輔助劑，組成去除某一類(lèi)污染物復(fù)合填充材料作為粒子電極。將這些材料裝填于結(jié)構(gòu)為方型或圓型的復(fù)合裝置，在一定的操作條件下，裝置內(nèi)便會(huì)產(chǎn)生一定數(shù)量的具極強(qiáng)氧化性能的羥基自由基（-OH）和新生態(tài)的混凝劑。這樣廢水中的污染物便會(huì)發(fā)生諸如催化氧化分解、混凝、吸附等作用，使廢水中的有機(jī)污染物迅速被去除。再經(jīng)沉淀池沉淀，最后經(jīng)過(guò)砂濾、碳濾等過(guò)濾，收集未能沉淀或氣浮的微小懸浮物，最后達(dá)標(biāo)排放。

污水處理系統(tǒng)由集水池、隔油池、調(diào)節(jié)池、電解槽、混凝沉淀池、ABR厭氧池、好氧池（接觸氧化池）、二沉池、砂濾池、碳濾池、清水池及污泥濃縮池等組成。

電解催化氧化（氧化絮凝復(fù)合床）工藝特點(diǎn)：從三維電極的基本原理出發(fā)，巧妙配以催化氧化技術(shù)，構(gòu)成一種新的很具特色的氧化絮凝復(fù)合床水處理技術(shù)。這種充分利用一些已有的原理和技術(shù)進(jìn)行“巧妙的組合”達(dá)到1+1>2的目的，以求獲得更佳效果的方法，也是當(dāng)前學(xué)術(shù)和工業(yè)領(lǐng)域的新思想。這種新技術(shù)是根據(jù)水中需要去除污染物的種類(lèi)和性質(zhì)，在兩個(gè)主電極之間充填高效、無(wú)毒而廉價(jià)的顆粒狀專(zhuān)用材料、催化劑（或催化手段）及一些輔助劑、組成去除某種或某一類(lèi)有機(jī)或無(wú)機(jī)污染物最佳復(fù)合填充材料作為粒子電極，將它們置于結(jié)構(gòu)為方型或圓型的復(fù)合床內(nèi)，當(dāng)需要處理的廢水流經(jīng)氧化絮凝復(fù)合床裝置時(shí)，在一定的操作條件下，裝置內(nèi)便會(huì)產(chǎn)生一定數(shù)量的羥基自由基和新生態(tài)的混凝劑。這樣廢水中的污染物便會(huì)產(chǎn)生諸如催化氧化分解、混凝、吸附、絡(luò)合、置換等作用，使廢水中的污染物迅速被去除。這種方法運(yùn)行成本低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，易于管理。

采用此方法的代表企業(yè)有新東方陶瓷有限公司，根據(jù)閩清縣環(huán)境監(jiān)測(cè)站的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如下：

表2

新東方陶瓷有限公司含酚廢水處理設(shè)施水質(zhì)進(jìn)口監(jiān)測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

單位：mg/L

表3

東方陶瓷有限公司含酚廢水處理設(shè)施水質(zhì)出口監(jiān)測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

單位：mg/L

從現(xiàn)有監(jiān)測(cè)結(jié)果表明，新東方陶瓷有限公司產(chǎn)生的污水經(jīng)處理設(shè)施后，水質(zhì)各項(xiàng)指標(biāo)均能符合處理設(shè)施的設(shè)計(jì)出水水質(zhì)要求和GB8978-1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》表4中Ⅰ級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。尤其是揮發(fā)酚、CODCr、色度在經(jīng)過(guò)處理后都能達(dá)到相應(yīng)排放標(biāo)準(zhǔn)。

由于實(shí)際處理的能力與煤氣發(fā)生爐產(chǎn)生的含酚廢水量不一致，不同的企業(yè)在生產(chǎn)進(jìn)行過(guò)程中，回收利用不及時(shí)、或其它原因造成廢水過(guò)剩，有可能造成含酚廢水外排，因此，要采取適當(dāng)?shù)拇胧?，進(jìn)行排除類(lèi)似事故的發(fā)生。

高濃度的含酚廢水進(jìn)入干燥塔進(jìn)行燃燒后，是否從水相污染轉(zhuǎn)達(dá)化為氣相污染，本人于2007年年初選擇四家不同生產(chǎn)工藝的代表企業(yè)進(jìn)行跟蹤監(jiān)測(cè)，結(jié)果如下：

表4

含酚廢水摻入球磨利用后的排放濃度

污水含酚濃度mg/L

干燥塔中含酚濃度mg/m3

廢氣中酚排放標(biāo)準(zhǔn)mg/m3

恒豐陶瓷有限公司

南海陶瓷有限公司

豪業(yè)陶瓷有限公司

歐美陶瓷有限公司

從表4中可以看出，用高濃度的含酚廢水摻入球磨，進(jìn)入生產(chǎn)利用，不同的生產(chǎn)工藝，均未從水相污染轉(zhuǎn)化為氣相污染，說(shuō)明這一方法在閩清的建陶業(yè)中可以推廣使用。至于水相的酚是否進(jìn)入到體坯，在窯爐中高溫裂解，還是在干燥塔中分解，有待于進(jìn)一步探討。

五、探討與建議

建陶行業(yè)作為閩清縣的一個(gè)支柱產(chǎn)業(yè)，其污染防治問(wèn)題是閩清縣面臨的一個(gè)重要課題，推行清潔生產(chǎn)，對(duì)這些建陶業(yè)加強(qiáng)管理，科學(xué)地進(jìn)行物料平衡、改進(jìn)生產(chǎn)工藝等是建陶業(yè)污染防治的宗旨。在節(jié)約資源、降低能耗、提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低成本的前提下，改進(jìn)建陶業(yè)的生產(chǎn)工藝，選用經(jīng)濟(jì)、環(huán)境綜合效益較高的原料，使用清潔能源，這樣不僅能增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力和企業(yè)發(fā)展后勁，同時(shí)能大大減少污染物排放，減輕末端處理的負(fù)荷，降低處理費(fèi)用，還可避免減少末端處理可能發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)和二次污染。但從閩清建陶工業(yè)目前的生產(chǎn)現(xiàn)狀和工藝特點(diǎn)看，要完全地按照清潔生產(chǎn)的要求控制污染尚存在較大的難度，只能從現(xiàn)實(shí)出發(fā)，采取以物耗最少化、廢物減量化和效益最大化為主，末端控制為輔的綜合污染防治方式。

近年來(lái)梅溪水量逐漸減少，水體納污自?xún)裟芰Σ?，惡化速度非常快，一旦建陶企業(yè)高濃度含酚廢水排向水體，就使梅溪水質(zhì)揮發(fā)酚項(xiàng)目超標(biāo)。在此為了梅溪水質(zhì)清潔，提幾點(diǎn)建議：

1、對(duì)于新建的建陶企業(yè)應(yīng)禁止建設(shè)煤氣發(fā)生爐，規(guī)范企業(yè)使用閩清現(xiàn)有的廣安天然氣或燃燒柴油、石油液化氣等清潔能源，減少含酚廢水的產(chǎn)生，努力做到增產(chǎn)不增污。

2、水煤漿也是一種很好的選擇，其原料豐富，制備相對(duì)簡(jiǎn)單，運(yùn)輸儲(chǔ)存安全性能極佳，污染程度低?？梢赃x擇使用。

3、加強(qiáng)環(huán)保行政執(zhí)法，對(duì)新上項(xiàng)目嚴(yán)格執(zhí)行“三同時(shí)”制度，做到建設(shè)項(xiàng)目中防治污染的設(shè)施，必須與主體工程同時(shí)設(shè)計(jì)、同時(shí)施工、同時(shí)投產(chǎn)使用。

4、淘汰工藝落后、污染嚴(yán)重的單段式煤氣發(fā)生爐，使用單段式煤氣發(fā)生爐的企業(yè)應(yīng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成雙段式整體改造。

5、應(yīng)建造足夠容量的污水蓄水池，必須做好清污分流措施，確保制氣廢水閉路循環(huán)，同時(shí)應(yīng)將污水按一定比例摻入到球磨中使用，綜合循環(huán)利用，以保證制氣廢水零排放。

6、采用廢水處理工藝，目前在國(guó)內(nèi)含酚廢水的處理技術(shù)已經(jīng)比較成熟，處理方法也有很多種，根據(jù)企業(yè)的自身特點(diǎn)，選擇有效的處理方法，使煤氣發(fā)生爐產(chǎn)生的廢水達(dá)標(biāo)排放或零排放。

參考文獻(xiàn)

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[2]、彭仁華，付凌艷，等.大力發(fā)展陶瓷循環(huán)經(jīng)濟(jì)［J］景德鎮(zhèn)陶瓷，2005，vo115 No.1.34

篇4

關(guān)鍵詞：分散劑復(fù)配；陶瓷分散劑；靜電效應(yīng)與空間穩(wěn)定效應(yīng)；分散穩(wěn)定性

1 引言

陶瓷的分散均勻性是影響陶瓷產(chǎn)品物理性能的重要因素[1-3]，分散劑的加入會(huì)大大改善陶瓷漿料的分散均勻性。傳統(tǒng)的陶瓷分散劑價(jià)格低、易購(gòu)買(mǎi)，但用量大、穩(wěn)定分散效果不佳，分散作用十分有限。而一般的有機(jī)分散劑效果相對(duì)好，用量也較多，價(jià)格貴[4-5]。利用復(fù)配技術(shù)將幾種分散劑復(fù)合使用是降低用量、提高性能、降低成本的有效途徑，往往具有最好的效果[6-10]。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1實(shí)驗(yàn)材料與儀器

本實(shí)驗(yàn)所用的主要原料是廣東佛山某陶瓷有限公司的衛(wèi)浴陶瓷原料，該原料的主要礦物組成為黑泥 55% 、長(zhǎng)石 30%、石英 15%。原料的化學(xué)組成見(jiàn)表1。本文所采用的實(shí)驗(yàn)儀器有NDJ-1旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)、GMJ2-30L罐磨機(jī)、KM1單瓶快速球磨、電動(dòng)攪拌機(jī)、涂4福特杯、電熱鼓風(fēng)機(jī)、篩子（325目）、TG705型電子天平。本文所采用的實(shí)驗(yàn)藥品有硅酸納、三聚磷酸鈉 、六偏磷酸鈉、焦磷酸鈉、草酸鈉、聚丙烯酸鈉。

2.2實(shí)驗(yàn)流程

復(fù)配試劑的工藝流程如圖1所示。

2.3實(shí)驗(yàn)方法

稱(chēng)取489.73g黑泥（含水率27%）、195g長(zhǎng)石、97.5g石英，放入球磨罐內(nèi)，再加入已經(jīng)配制好的試劑，按一定先后順序加入。首先，先加入無(wú)機(jī)試劑，再加入有機(jī)試劑，并稍微搖勻使其充分滲入粉料中，盡可能減少損失；然后，加入定量的自來(lái)水，從而配制一定固相質(zhì)量分?jǐn)?shù)(固含量)的懸浮液，設(shè)定球磨時(shí)間為150 min，停止球磨后倒出漿料，對(duì)漿料性能進(jìn)行測(cè)試。

在單一分散劑分散效果的基礎(chǔ)上，選擇兩種分散劑進(jìn)行復(fù)配，試驗(yàn)中選擇了無(wú)機(jī)分散劑與小分子有機(jī)分散劑，無(wú)機(jī)分散劑與高分子有機(jī)分散劑進(jìn)行復(fù)配，設(shè)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表2、3。實(shí)驗(yàn)固含量為69%，球磨時(shí)間為150 min，分散劑加入總量為0.4%。

2.4漿料分散性能的研究

（1） 分散性測(cè)試

按表2、表3的配比使用不同用量的分散劑配置漿料，設(shè)定電動(dòng)攪拌機(jī)為1000 r/min，漿料剪切分散10 min，在室溫下用NDJ―1 旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)測(cè)試漿料的黏度，作出黏度變化與分散劑用量的曲線(xiàn)圖。比較不同種類(lèi)分散劑作用時(shí)，漿料的黏度變化。

（2） 流動(dòng)性測(cè)試

用4福特杯測(cè)試漿料的流出時(shí)間，列出流動(dòng)性對(duì)比表格。

（3） 穩(wěn)定性測(cè)試[7-9]

將分散劑用量最佳的漿料倒入50 mL量筒，分別記下t= 0 min、2 min、4 min、6 min、8 min、10 min、12 min、14 min時(shí)刻懸浮液中顆粒層的沉降高度H，根據(jù)V=(Ht+2-Ht)/2計(jì)算沉降速率，做沉降速率對(duì)時(shí)間的關(guān)系曲線(xiàn)。選出分散性能較好的分散劑。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

3.1黏度分析

3.1.1單一分散劑對(duì)黏度的影響

本實(shí)驗(yàn)所采用的單一分散劑對(duì)泥漿黏度的影響如圖1和圖2所示。減水性分散劑對(duì)泥漿黏度降低越多則減水分散效果越好。

由圖1可知，無(wú)機(jī)分散劑的用量在0.2%~0.4%之間時(shí)，隨著無(wú)機(jī)分散劑的加入，泥漿黏度先下降后增加，這是因?yàn)殡S著減水性分散劑用量的增加，系統(tǒng)的ζ電位增加，粒子間靜電排斥力增大，膠粒之間充分分散[9]，當(dāng)分散劑用量繼續(xù)增加時(shí)，兩個(gè)臨近的粒子間發(fā)生電位重合，雙電層厚度變薄，引力大于斥力，粒子相互靠攏發(fā)生團(tuán)聚出現(xiàn)絮凝，增加泥漿黏度。硅酸鈉的較好解凝用量范圍較寬，原因可能是硅酸鹽與泥漿中所含的SiO2成分相匹配性較好。

聚丙烯酸鈉是高分子減水性分散劑，其作用機(jī)理主要是靜電位阻效應(yīng)[7]。

從圖2中可以看出，聚丙烯酸鈉對(duì)于此黏土系統(tǒng)的用量在0.4%時(shí)，泥漿系統(tǒng)的黏度有一較大的突降，隨著分散劑用量的增加，黏度還在下降，但下降的幅度較小，且到0.7%的用量時(shí)黏度還未出現(xiàn)上升的趨勢(shì)，可見(jiàn)聚丙烯酸鈉的用量范圍寬、減水力強(qiáng)。

3.1.2二組分復(fù)配分散劑對(duì)黏度的影響

聚丙烯酸鈉與無(wú)機(jī)分散劑復(fù)配后對(duì)泥漿黏度的影響如圖3所示。草酸鈉與無(wú)機(jī)分散劑復(fù)配后對(duì)泥漿的黏度影響如圖4所示。圖中的m1/m2表示兩種物質(zhì)的質(zhì)量之比。

從圖3可以看出，焦磷酸鈉、三聚磷酸鈉與聚丙烯酸鈉復(fù)配減水效果最好比例在1:3左右，六偏磷酸鈉在1:4左右，而硅酸鈉與聚丙烯酸鈉的最佳比例在1:2~1:3之間。比較這組實(shí)驗(yàn)得出：焦磷酸鈉、三聚磷酸鈉、硅酸鈉分別與聚丙烯酸鈉復(fù)配的復(fù)合分散劑對(duì)泥漿的降黏效果最好，焦磷酸鈉、三聚磷酸鈉與聚丙烯酸鈉的復(fù)配比例較寬，硅酸鈉與聚丙烯酸鈉復(fù)配后，降黏幅度最大，生產(chǎn)使用時(shí)可優(yōu)先考慮這一組合。

從圖4中可以看出，各無(wú)機(jī)分散劑與草酸鈉復(fù)配之后效果最好的是三聚磷酸鈉和焦磷酸鈉兩種無(wú)機(jī)分散劑。三聚磷酸鈉與草酸鈉的復(fù)配比例在3:1時(shí)，降黏效果較好，焦磷酸鈉與草酸鈉的使用比例范圍較寬，比例的變化基本對(duì)泥漿黏度起伏無(wú)影響，且泥漿黏度都處于較低的水平。

比較圖3、圖4可知，采用無(wú)機(jī)分散劑與高分子分散劑進(jìn)行復(fù)配的復(fù)合分散劑減水效果好。

結(jié)合圖1、圖2、圖3、圖4可知，兩種分散劑復(fù)配之后，減水效果大大提高，尤其是無(wú)機(jī)分散劑與聚丙烯酸鈉高分子分散劑復(fù)配后的效果更突出。這主要是因?yàn)榫郾┧徕c是高分子分散劑，減水作用主要來(lái)自高聚物長(zhǎng)鏈的空間位阻效應(yīng)。硅酸鈉、焦磷酸鈉等無(wú)機(jī)分散劑的分散作用主要是靜電效應(yīng)，將兩種效應(yīng)的分散劑復(fù)配后，泥漿顆粒既吸附帶電離子，又吸附聚合物高分子，發(fā)揮靜電位阻復(fù)合效應(yīng)。

3.2 各減水性分散劑作用后泥漿的流動(dòng)性分析

將黏度最小時(shí)分散劑的使用量記為這組實(shí)驗(yàn)的最佳用量。

3.2.1各單一分散劑最佳用量使用時(shí)的泥漿流動(dòng)性。

如表3所示，不同分散劑對(duì)泥漿性能的影響差異很大，其中測(cè)試使用的無(wú)機(jī)分散劑中的三聚磷酸鈉、焦磷酸鈉、硅酸鈉的分散效果較好，六偏磷酸鈉的效果一般。草酸鈉的減水效果不好，而球磨時(shí)泥漿分散的較快，可見(jiàn)草酸鈉易被泥漿顆粒吸附，但作用效果有限。高分子分散劑中聚丙烯酸鈉的解凝和分散效果均好。分析篩選試劑得出：無(wú)機(jī)分散劑的減水分散效果較好，有機(jī)小分子分散劑的減水分散效果較差，聚合物高分子分散劑的分散效果最好。

3.2.2復(fù)配分散劑在最佳用量時(shí)的泥漿流動(dòng)性

表4列出了不同復(fù)配成分的復(fù)合分散劑在最佳比例和用量時(shí)，對(duì)泥漿黏度、流動(dòng)性的影響，從表中可以看出聚丙烯酸鈉與焦磷酸鈉復(fù)合分散劑的流動(dòng)性最好，聚丙烯酸鈉與六偏磷酸鈉復(fù)合分散劑的流動(dòng)性最差。三聚磷酸鈉、草酸鈉復(fù)合型分散劑對(duì)泥漿的降黏作用較三聚磷酸鈉、聚丙烯酸鈉復(fù)合型分散劑差，但泥漿的流動(dòng)性較好，原因可能是因?yàn)椴菟徕c是小分子分散劑，不會(huì)在泥漿中形成架橋作用，聚丙烯酸鈉是高分子聚合物分散劑，形成架橋作用的幾率較大，而少量分子的架橋作用也會(huì)對(duì)泥漿的流動(dòng)性有一定影響

3.3分散劑對(duì)泥漿的分散穩(wěn)定性分析

3.3.1單一分散劑對(duì)泥漿的分散穩(wěn)定性

一定時(shí)間內(nèi)，漿料懸浮液沉降越慢，分散穩(wěn)定性越好。由于實(shí)驗(yàn)所用有機(jī)小分子分散劑的分散效果不理想，所以選擇無(wú)機(jī)分散劑和聚丙烯酸鈉高分子分散劑進(jìn)行分散穩(wěn)定性測(cè)試。比較圖5、圖6可知，經(jīng)分散劑處理的泥漿顆粒與未加分散劑的空白樣相比，沉降速率變慢，說(shuō)明加入分散劑后，泥漿的分散穩(wěn)定性得到改善。

由圖6可知，加入各分散劑后泥漿的沉降規(guī)律基本一致，三聚磷酸鈉，焦磷酸鈉在沉降兩分鐘后的沉降速率較小，但沉降依然明顯。六偏磷酸鈉在沉降三分鐘后的沉降速率幾乎為零，原因可能是：六偏磷酸鈉的分子較大對(duì)泥漿顆粒吸附較快，所以達(dá)到分散穩(wěn)定所用時(shí)間較短。聚丙烯酸鈉在前三分鐘的沉降速率相對(duì)無(wú)機(jī)分散劑較慢，分散穩(wěn)定性好。

3.3.2復(fù)配分散劑的分散穩(wěn)定性

從前面的實(shí)驗(yàn)可知，聚丙烯酸鈉分別與焦磷酸鈉、三聚磷酸鈉、硅酸鈉的復(fù)配組合的降黏作用較其他組合好，因此實(shí)驗(yàn)選擇此三種組合的復(fù)合分散劑，進(jìn)行泥漿的分散穩(wěn)定性比較。如圖7所示，這三種組合的復(fù)合分散劑的沉降速率隨時(shí)間的變化規(guī)律基本一致，聚丙烯酸鈉與硅酸鈉復(fù)合分散劑的沉降速率，在兩分鐘之后明顯較前兩種組合低，說(shuō)明在這三個(gè)組合中，聚丙烯酸鈉與硅酸鈉的穩(wěn)定性較好，加之硅酸鈉的價(jià)格便宜，工業(yè)生產(chǎn)時(shí)，可以考慮這一組合。

3.4聚丙烯酸鈉、硅酸鈉復(fù)合分散劑對(duì)泥漿黏度的影響

從前面的實(shí)驗(yàn)得出，聚丙烯酸鈉與硅酸鈉的組合對(duì)泥漿的分散性能較好，最后以黏度為基礎(chǔ)，選擇聚丙烯酸鈉與硅酸鈉的比例為2.5:1的復(fù)合分散劑，測(cè)定不同用量的這一復(fù)合分散劑對(duì)泥漿黏度的影響規(guī)律，結(jié)果如圖8所示。

由圖8可知，當(dāng)聚丙烯酸鈉硅酸鈉與硅酸鈉復(fù)合分散劑用量為0.2%時(shí)泥漿的黏度出現(xiàn)突降，用量為0.4%時(shí)泥漿黏度很低，增加用量泥漿黏度繼續(xù)下降，但下降幅度不大。所以工業(yè)生產(chǎn)時(shí)，選擇用量在0.4%~0.5%為宜。

4 結(jié)論

分散劑在陶瓷制造中起重要作用，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，加入分散劑有利于提高泥漿的分散穩(wěn)定性，降低泥漿黏度，改善泥漿的流動(dòng)性。對(duì)單一分散劑作用的效果和二元組合作用效果的實(shí)驗(yàn)分析，結(jié)果表明：

（1） 通過(guò)不同種類(lèi)分散劑對(duì)泥漿的分散效果測(cè)定結(jié)果分析可知，有機(jī)高分子電解質(zhì)分散劑對(duì)實(shí)驗(yàn)所用泥漿的分散作用最佳。幾種分散效果較好的分散劑的分散作用從大到小排列如下：聚丙烯酸鈉、焦磷酸鈉、三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、硅酸鈉。

（2） 二元組合分散劑的解凝和分散效果比單一分散劑好，無(wú)機(jī)分散劑的減水效果比較好，但料漿的懸浮性普遍不好；高分子電解質(zhì)分散劑的解凝和分散穩(wěn)定性均好，且解凝范圍寬。

（3） 分散劑加入量有一個(gè)最佳范圍，加入量過(guò)少或過(guò)多，都會(huì)使影響料漿體系的穩(wěn)定性。研究表明：當(dāng)固含量為69％，無(wú)機(jī)分散劑加入量為0.2%~0.4%％時(shí)較好，聚丙烯酸鈉加入量為0.4%~0.7%。

（4） 二元復(fù)合分散劑中，聚丙烯酸鈉與無(wú)機(jī)分散劑的組合分散效果優(yōu)于小分子有機(jī)物與無(wú)機(jī)分散劑的組合，在所有的組合中聚丙烯酸鈉與硅酸鈉組合的復(fù)合分散劑分散效果最好。

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篇5

關(guān)鍵詞先進(jìn)陶瓷，結(jié)構(gòu)陶瓷，研究進(jìn)展

1前言

20世紀(jì)60年代以來(lái)，新技術(shù)革命的浪潮席卷全球，計(jì)算機(jī)、微電子、通信、激光、新能源、航天、海洋和生物工程等新興技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，對(duì)材料提出了很高的要求，能夠滿(mǎn)足這些要求的先進(jìn)陶瓷材料應(yīng)運(yùn)而生，并在這些技術(shù)革命中發(fā)揮著重要的作用[1～4]，同時(shí)也極大地促進(jìn)了陶瓷科學(xué)的發(fā)展和應(yīng)用，使陶瓷材料又一次煥發(fā)出了青春, 在尖端科學(xué)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用, 如航天、航空、汽車(chē)、體育、建筑、醫(yī)療等領(lǐng)域[4，5]。

先進(jìn)陶瓷是有別于傳統(tǒng)陶瓷而言的，不同國(guó)家和不同專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域?qū)ο冗M(jìn)陶瓷有不同叫法。先進(jìn)陶瓷也稱(chēng)高技術(shù)陶瓷、精細(xì)陶瓷、新型陶瓷、近代陶瓷、高性能陶瓷、特種陶瓷、工程陶瓷等[1]。先進(jìn)陶瓷是在傳統(tǒng)陶瓷的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，但遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了傳統(tǒng)陶瓷的范疇，是陶瓷發(fā)展史上一次革命性的變化。通常認(rèn)為，先進(jìn)陶瓷是指采用高度精選的原料，具有能精確控制的化學(xué)組成，按照便于進(jìn)行的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及便于控制的制備方法進(jìn)行制造、加工的，具有優(yōu)異特性的陶瓷。

先進(jìn)陶瓷按用途可分為結(jié)構(gòu)陶瓷和功能陶瓷兩大類(lèi)。結(jié)構(gòu)陶瓷是指用于各種結(jié)構(gòu)部件，以發(fā)揮其機(jī)械、熱、化學(xué)相生物等功能的高性能陶瓷。功能陶瓷是指那些可利用電、磁、聲、光、熱、彈等性質(zhì)或其耦合效應(yīng)以實(shí)現(xiàn)某種使用功能的先進(jìn)陶瓷。先進(jìn)結(jié)構(gòu)陶瓷材料由于具有一系列優(yōu)異的性能，在節(jié)約能源、節(jié)約貴重金屬資源、促進(jìn)環(huán)保、提高生產(chǎn)效率、延長(zhǎng)機(jī)器設(shè)備壽命、保證高新技術(shù)和尖端技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方面都發(fā)揮了積極的作用。本文著重介紹近年來(lái)結(jié)構(gòu)陶瓷的研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢(shì)。

2先進(jìn)結(jié)構(gòu)陶瓷及其應(yīng)用

先進(jìn)結(jié)構(gòu)陶瓷若按使用領(lǐng)域進(jìn)行分類(lèi)可分為：（1）機(jī)械陶瓷；（2）熱機(jī)陶瓷；（3）生物陶瓷；（4）核陶瓷及其它。若按化學(xué)成分分類(lèi)可分為：（1）氧化物陶瓷(Al2O3、ZrO2、MgO、CaO、BeO、TiO2、ThO2、UO2)；（2）氮化物陶瓷(Si3N4、賽龍?zhí)沾?、AlN、BN、TiN)；（3）碳化物陶瓷(SiC、B4C、ZrC、TiC、WC、TaC、NbC、Cr3C2)；（4）硼化物陶瓷(ZrB、TiB2、HfB2、LaB2等)；（5）其它結(jié)構(gòu)陶瓷(莫來(lái)石陶瓷、MoSi陶瓷、硫化物陶瓷以及復(fù)合陶瓷等)[1]。

由于先進(jìn)結(jié)構(gòu)陶瓷具有耐高溫、高強(qiáng)度、高硬度、高耐磨、耐腐蝕和抗氧化等一系列優(yōu)異性能[4]，可以承受金屬材料和高分子材料難以勝任的嚴(yán)酷工作環(huán)境，已成為許多新興科學(xué)技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵，在能源、航空航天、機(jī)械、交通、冶金、化工、電子和生物醫(yī)學(xué)等方面有著廣泛的應(yīng)用前景。

2.1 耐高溫、高強(qiáng)度、耐磨損陶瓷

2.1.1 氮化物陶瓷[6～8]

氮化物陶瓷是近20多年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的新型工程結(jié)構(gòu)陶瓷。氮化硅陶瓷和一般硅酸鹽陶瓷不同之處在于其中氮和硅的結(jié)合屬于共價(jià)鍵性質(zhì)的鍵合，因而有結(jié)合力強(qiáng)、絕緣性好的特點(diǎn)。

氮化硅的燒結(jié)與一般陶瓷的燒結(jié)工藝不同，采用的是反應(yīng)燒結(jié)法，此法制造的氮化硅陶瓷，不能達(dá)到很高的致密度，一般只能達(dá)到理論密度的79％左右，不能制造厚壁部件。提高氮化硅陶瓷致密度的有效方法之一就是在高溫下進(jìn)行加壓燒結(jié)，由此可得到熱壓氮化硅陶瓷，其室溫抗彎強(qiáng)度一般都在800～1000MPa。如果在其中添加少量氧化釔和氧化鋁的熱壓氮化硅，室溫抗彎強(qiáng)度可達(dá)到1500MPa，在陶瓷材料中名列前茅，硬度很高，是世界上最堅(jiān)硬的物質(zhì)之一；極耐高溫，強(qiáng)度一直可以維持到1200℃的高溫而不下降，受熱后不會(huì)熔成融體，一直到1900℃才會(huì)分解；有驚人的耐化學(xué)腐蝕性能，能耐幾乎所有的無(wú)機(jī)酸(氫氟酸除外)和30％以下的燒堿溶液，也能耐很多有機(jī)酸的腐蝕，同時(shí)又是一種高性能電絕緣材料。由于其熱膨脹系數(shù)小，抗溫度急變能力很強(qiáng)，因此氮化硅陶瓷具有優(yōu)良的力學(xué)性能，在工程技術(shù)的應(yīng)用上已占有重要地位。

氮化硅陶瓷制品的種類(lèi)很多，應(yīng)用也日益廣泛，例如可做燃?xì)廨啓C(jī)的燃燒室、晶體管的模具、液體或氣體輸送泵中的機(jī)械密封環(huán)、輸送鋁液的電磁泵的管道和閥門(mén)、鑄鋁用永久性模具、鋼水分離環(huán)等。利用氮化硅摩擦系數(shù)小的特點(diǎn)用作軸承材料，特別適合作為高溫軸承使用，其工作溫度可達(dá)1200℃，比普通合金軸承的工作溫度提高2.5倍，而工作速度是普通軸承的10倍；使用陶瓷軸承還可以免除系統(tǒng)，大大減少對(duì)鉻、鎳、錳等原料的依賴(lài)。氮化硅作為高溫結(jié)構(gòu)陶瓷最引人注目的就是在發(fā)動(dòng)機(jī)制造上獲得了突破性進(jìn)展。美國(guó)用熱壓氮化硅制成的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子成功地在5000轉(zhuǎn)／min的轉(zhuǎn)速下運(yùn)轉(zhuǎn)很長(zhǎng)時(shí)間。

2.1.2 碳化硅陶瓷[9，10]

工業(yè)化生產(chǎn)碳化硅的方法是將石英、碳素（煤焦）、木屑和食鹽混合，在電爐中加熱到2200～2500℃下制成。碳化硅陶瓷和許多陶瓷的不同之處，在于它在室溫下既能導(dǎo)電，又耐高溫，是一種很好的發(fā)熱元件。用碳化硅制成的電熱棒叫硅碳棒，在空氣中能經(jīng)受1450℃的高溫；質(zhì)量好的重結(jié)晶法制成的硅碳棒甚至可耐1600℃的高溫，遠(yuǎn)高于金屬電熱元件(除了鉑、銠等貴金屬外)，這是因?yàn)樗诟邷乜諝庵袝?huì)氧化生成一層致密的氧化硅薄膜，起到隔離空氣的作用，大大減慢了內(nèi)層碳化硅的進(jìn)一步氧化，從而使它能在高溫下工作。用熱壓工藝可以制得接近理論密度值的高致密碳化硅陶瓷，它的抗彎強(qiáng)度即使在1400℃左右的高溫下仍可達(dá)到500～600MPa，而其它陶瓷材料在1200℃以后，強(qiáng)度都會(huì)急劇下降。因此，碳化硅是在高溫空氣中強(qiáng)度最高的材料。

高溫燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)要提高效率，就必須提高工作溫度，而解決問(wèn)題的關(guān)鍵是找到能承受高溫的結(jié)構(gòu)材料，特別是發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的葉片材料。碳化硅陶瓷在高溫下有足夠的強(qiáng)度，且有良好的抗氧化能力和抗熱震性，這些優(yōu)良品質(zhì)都使它極其適合作為高溫結(jié)構(gòu)材料使用。用于在1200～1400℃下工作的高溫燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的材料，許多科學(xué)家認(rèn)為它和氮化硅陶瓷是最有希望的候選材料。

碳化硅陶瓷的熱傳導(dǎo)能力僅次于氧化鈹陶瓷。利用這一特性，可作為優(yōu)良的熱交換器材料。太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備中被陽(yáng)光聚焦加熱的熱交換器，其工作溫度高達(dá)1000～1100℃，具有高熱傳導(dǎo)性的碳化硅陶瓷很適合做這種熱交換器的材料，從試驗(yàn)情況來(lái)看，碳化硅陶瓷熱交換器的工作狀態(tài)良好。此外，在原子能反應(yīng)堆中碳化硅陶瓷可用作核燃料的包封材料，還可作為火箭尾噴管的噴嘴及飛機(jī)駕駛員的防彈用品。

此外，為了提高切削刀具的切削性能，20世紀(jì)以來(lái)，刀具材料經(jīng)過(guò)了高速鋼和硬質(zhì)合金兩次發(fā)展過(guò)程，目前正在進(jìn)入陶瓷刀具大發(fā)展的階段。新型陶瓷以其耐高溫、耐磨削的特點(diǎn)，已在20世紀(jì)初引起了高速切削工具行業(yè)的注意。陶瓷刀具不僅紅硬性高，而且具有高硬度、高耐磨性，因此便成為制造切削刀具的理想材料。目前，制造陶瓷切削刀具的材料主要有氧化鋁、氧化鋁-碳化鈦、氧化鋁-氮化鈦-碳化鈦-碳化鎢、氧化鋁-碳化鎢-鉻、氮化硼和氮化硅等[11]。以這類(lèi)材料制作的刀具沒(méi)有冷卻液也可以工作，比起硬質(zhì)合金來(lái)具有切削速度高、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。目前，歐美各國(guó)都已廣泛使用陶瓷材料做鉆頭、絲錐和滾刀；原蘇聯(lián)確定了7000多個(gè)品種的合金刀具，用噴涂表面陶瓷涂層的辦法來(lái)提高車(chē)刀的工作速度和使用壽命。

陶瓷除作切削刀具外，利用其耐磨、耐腐蝕的特性還可用作各種機(jī)械上的耐磨部件。如用特種陶瓷制作農(nóng)用水泵、砂漿泵、帶腐蝕性液體的化工泵及有粉塵的風(fēng)機(jī)中的耐磨、耐腐蝕件或密封圈等都已取得良好的實(shí)用效果。此外，高純氧化鋁(剛玉)可制作金屬拉絲模，尤其在高溫下的熱拉絲更顯示出陶瓷的優(yōu)越性；工業(yè)陶瓷中納球磨筒和磨球，金屬表面除銹用的噴砂嘴，噴灑農(nóng)藥用的噴頭等?？傊?，凡是需要耐磨、耐腐蝕的場(chǎng)合，幾乎都會(huì)看到特種陶瓷的存在。

2.2 耐高溫、高強(qiáng)度、高韌性陶瓷

新型陶瓷具有高強(qiáng)度、高硬度、耐高溫、耐磨損、抗腐蝕等性能，因此在冶金、宇航、能源、機(jī)械等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用。由于陶瓷的韌性差，因此也限制了它的使用范圍。1975年澳大利亞的伽里耶(Garie)首次成功地利用添加氧化鋯來(lái)大大提高陶瓷材料的強(qiáng)度和韌性，自那時(shí)起世界各國(guó)利用氧化鋯增韌這一辦法，開(kāi)發(fā)出多種具有高強(qiáng)度和高韌性的陶瓷材料，掀起了尋求打不碎陶瓷的熱潮。

氧化鋯能夠增加陶瓷材料韌性和提高強(qiáng)度的原因，至今雖沒(méi)有完全搞清楚，但研究結(jié)果已經(jīng)表明，它和均勻彌散在陶瓷基體中的氧化鋯晶粒的相變有關(guān)。一種增韌理論認(rèn)為相變膨脹導(dǎo)致的微裂紋可以阻止造成脆斷的裂紋擴(kuò)展；另一種理論認(rèn)為應(yīng)力誘導(dǎo)相變，而相變可吸收應(yīng)力的能量，從而起到增韌的作用[12～14]?？傊?，在某些陶瓷材料中引入一定量亞穩(wěn)氧化鋯微粒，并使其均勻分布都可大大提高陶瓷材料的強(qiáng)度和韌性。

氧化鋯增韌陶瓷已在工程結(jié)構(gòu)陶瓷研究中取得重大進(jìn)展，經(jīng)過(guò)增韌的陶瓷品種日益增多?，F(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可穩(wěn)定氧化鋯的添加物有氧化鎂、氧化鈣、氧化鑭、氧化鈰、氧化釔等單一氧化物或它的復(fù)合氧化物。被增韌的基質(zhì)材料，除了穩(wěn)定的氧化鋯外，常見(jiàn)的有氧化鋁、氧化釷、尖晶石、莫來(lái)石等氧化物陶瓷，還有氮化硅和碳化硅等非氧化物陶瓷。日本在氧化鋁基質(zhì)（強(qiáng)度為400MPa、斷裂韌性為5.2 J/m2）材料中，添加16%體積百分?jǐn)?shù)的氧化鋯進(jìn)行增韌處理，制得材料的強(qiáng)度高達(dá)1200MPa，提高了3倍，斷裂韌性達(dá)到15.0J/m2，幾乎也提高了3倍，基本達(dá)到了低韌性金屬材料的程度[12]。最近的研究表明，強(qiáng)度和韌性是相互制約的。盡管如此，許多陶瓷材料通過(guò)氧化鋯增韌，大大拓寬了應(yīng)用領(lǐng)域，增強(qiáng)了取代某些金屬材料的能力，出現(xiàn)了喜人的應(yīng)用前景。利用氧化鋯增韌陶瓷可替代金屬制造模具、拉絲模、泵機(jī)的葉輪、特種陶瓷工業(yè)用的磨球、軸承，替代手表中的單晶紅寶石。日本用增韌氧化鋯做成剪刀，既不會(huì)生銹，又不導(dǎo)電，可以放心地剪斷帶電的電線(xiàn)。氧化鋯增韌陶瓷還可用于制造汽車(chē)零件，如凸輪、推桿、連動(dòng)桿、銷(xiāo)子等。

2.3 耐高溫、耐腐蝕的透明陶瓷[4，15]

現(xiàn)代電光源對(duì)構(gòu)成材料的耐高溫、耐腐蝕性及透光性有很高的要求，而同時(shí)滿(mǎn)足這些性能的材料直到20世紀(jì)50年代后期才開(kāi)始得到發(fā)展。1957年，美國(guó)通用電器公司的科布爾等人在平均尺寸只有0.3μm的高純超細(xì)氧化鋁原料中，添加氧化鎂，混勻后壓成小圓片，放在通氫氣的高溫電爐中燒制，意外地發(fā)現(xiàn)它像玻璃一樣透明?？撇紶栠€發(fā)現(xiàn)，把透明的陶瓷片放在顯微鏡下觀察，幾乎看不到微氣孔。經(jīng)過(guò)多次實(shí)驗(yàn)觀察和研究分析發(fā)現(xiàn)，陶瓷的透光能力和內(nèi)部氣孔大小有很大關(guān)系，當(dāng)微氣孔的大小在1μm左右時(shí)，厚度為0.5mm的陶瓷試樣只要含有千分之三的氣孔就能使光線(xiàn)的透過(guò)率減少90％。一般氧化鋁陶瓷中所含的氣孔都超過(guò)這個(gè)數(shù)字。因此，構(gòu)成氧化鋁陶瓷的剛玉小晶體本身能夠透過(guò)光線(xiàn)，而陶瓷還是不透明。使陶瓷透明的關(guān)鍵，是坯體中只能有一種晶型的晶體，而且對(duì)稱(chēng)性愈高愈好，否則會(huì)發(fā)生雙折射，此外氣孔要愈少愈好，有人做過(guò)試驗(yàn)，當(dāng)氣孔小到埃的數(shù)量級(jí)時(shí)，光會(huì)沿著微氣孔發(fā)生繞射現(xiàn)象，這有助于透明度的提高。

氧化鋁陶瓷是高壓鈉燈極為理想的燈管材料，它在高溫下與鈉蒸氣不發(fā)生作用，又能把95 %以上的可見(jiàn)光傳送出來(lái)。這種燈是目前世界上發(fā)光效率最高的燈。在相同功率下，一只高壓鈉燈要比2只水銀燈或10只普通白熾燈發(fā)出的光還要亮，壽命比普通白熾燈高20倍，可使用2萬(wàn)小時(shí)以上，是目前壽命最長(zhǎng)的燈。人眼對(duì)高壓鈉燈的黃色譜線(xiàn)十分敏感，而且黃光能穿過(guò)濃霧，特別適合街道、廣場(chǎng)、港口、機(jī)場(chǎng)、車(chē)站等大面積的照明，效果極好。目前，許多國(guó)家正在推廣使用，其發(fā)展速度之快，超過(guò)了以往任何一種電光源。由此不難看出，新型透明氧化鋁陶瓷的出現(xiàn)，引起了電光源發(fā)展過(guò)程中的一次重大飛躍，帶來(lái)了巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

除半透明氧化鋁陶瓷外，研究得較多的還有氧化鎂、氧化鈣、氧化鈹、氧化鋯、氧化釔、氧化釷、氧化鑭等。透明氟化鎂、氰化鈣、硫化鋅、硒化鋅、硒化鎘等也有報(bào)道。用氧化鋁和氧化鎂混合在1800℃高溫下制成的全透明鎂鋁尖晶石陶瓷，外觀極似玻璃，但其硬度、強(qiáng)度和化學(xué)穩(wěn)定性都大大超過(guò)玻璃，可以用它作為飛機(jī)擋風(fēng)材料，也可作為高級(jí)轎車(chē)的防彈窗、坦克的觀察窗、炸彈瞄準(zhǔn)具，以及飛機(jī)、導(dǎo)彈的雷達(dá)天線(xiàn)罩等。

2.4 纖維、晶須補(bǔ)強(qiáng)陶瓷復(fù)合材料[12，16～18]

近年來(lái)，以陶瓷為基體、纖維或晶須補(bǔ)強(qiáng)的復(fù)合材料由于其韌性得到提高而受到重視。碳化硅晶須增韌的氧化鋁陶瓷刀具在20世紀(jì)80年代初開(kāi)始研究，1986年已作為商品推向市場(chǎng)。碳化硅晶須的加入大大提高了氧化鋁陶瓷的斷裂韌性，改善了切削性能。用碳纖維和鋰鋁硅酸鹽陶瓷復(fù)合，材料的強(qiáng)度已接近或超過(guò)1000MPa，其斷裂功高達(dá)3000J/m2，即達(dá)到了鑄鐵的水平。用鉭絲補(bǔ)強(qiáng)氮化硅的室溫抗機(jī)械沖擊強(qiáng)度增加到30倍；用直徑為25μm的鎢絲沉積碳化硅補(bǔ)強(qiáng)氮化硅，這種纖維補(bǔ)強(qiáng)陶瓷的斷裂功比氮化硅提高了幾百倍，強(qiáng)度增加60％；用莫來(lái)石晶須來(lái)補(bǔ)強(qiáng)氮化硼，其抗機(jī)械沖擊強(qiáng)度提高10倍以上。可以認(rèn)為，繼20世紀(jì)70年代出現(xiàn)的相變?cè)鲰g熱后，晶須、纖維增強(qiáng)、均韌復(fù)合陶瓷已成為結(jié)構(gòu)陶瓷發(fā)展的主流。高性能(強(qiáng)度、韌性)、高穩(wěn)定性、高重復(fù)性的晶須、纖維復(fù)合陶瓷材料的獲得，除要求晶須、纖維與基體間化學(xué)、物理相容性較好以外，從復(fù)合工藝上，還必須保證晶須纖維在基體中能均勻地分散，才能獲得預(yù)期的效果。最近，利用“織構(gòu)技術(shù)”，在某些陶瓷坯體中生長(zhǎng)出纖維狀態(tài)針狀第二相物質(zhì)如莫來(lái)石晶體進(jìn)行“自身內(nèi)部”復(fù)合，這種復(fù)合增韌是一項(xiàng)簡(jiǎn)便易行的陶瓷補(bǔ)強(qiáng)新技術(shù)。目前高性能陶瓷復(fù)合材料，還處在深化研究階段，關(guān)鍵在于改進(jìn)工藝和降低成本，提高其實(shí)際應(yīng)用的競(jìng)爭(zhēng)力。

2.5 生物陶瓷[4，5，19]

生物陶瓷材料是先進(jìn)陶瓷的一個(gè)重要分支，它是指用于生物醫(yī)學(xué)及生物化學(xué)工程的各種陶瓷材料。它的總產(chǎn)值約占整個(gè)特種陶瓷產(chǎn)值的5％。生物陶瓷目前主要用于人體硬組織的修復(fù)，使其功能得以恢復(fù)。全世界1975年才開(kāi)始生物陶瓷的臨床應(yīng)用研究。但是，最近10多年間，各國(guó)在這方面的基礎(chǔ)應(yīng)用研究很活躍。

目前生物植入材料在人體硬組織修復(fù)中應(yīng)用的有：金屬及合金、有機(jī)高分子材料、無(wú)機(jī)非金屬材料和復(fù)合材料。材料被埋在體內(nèi)，在體內(nèi)的嚴(yán)酷條件下，由于氧化、水解會(huì)造成材料變質(zhì)；長(zhǎng)期持續(xù)應(yīng)力作用會(huì)造成疲勞或者破裂、表面磨損、腐蝕、溶解等，這些都可引起組織反應(yīng)，腐蝕產(chǎn)物不僅在種植體附近聚集，還會(huì)溶入血液和尿中，引起全身反應(yīng)。因此，對(duì)生物植入材料的要求是嚴(yán)格的、慎重的。陶瓷材料作為生物植入材料和其他材料相比，它和骨組織的化學(xué)組成比較接近，生物相容性好，在體內(nèi)的化學(xué)穩(wěn)定性、生物力學(xué)相容性和組織親和性等也較好，因此，生物陶瓷越來(lái)越受到重視。目前國(guó)內(nèi)一些高等院校已對(duì)羥基磷灰石及氧化鋁陶瓷等進(jìn)行了研究，并已開(kāi)始臨床應(yīng)用。

隨著人類(lèi)社會(huì)物質(zhì)文明的發(fā)展，人們對(duì)提高醫(yī)療保健水平和健康長(zhǎng)壽的要求必然成為廣泛的社會(huì)需要。可以相信，生物陶瓷材料今后必將會(huì)有重大發(fā)展。

3結(jié)構(gòu)陶瓷的發(fā)展趨勢(shì)

當(dāng)今世界，材料，特別是高性能新材料由于以下原因而得到迅速發(fā)展：（1）國(guó)際軍事工業(yè)激烈競(jìng)爭(zhēng)，航空航天技術(shù)的發(fā)展需要；（2）新技術(shù)的需要促進(jìn)了新材料的發(fā)展；（3）地球上金屬資源與化石能源越用越少，石油、天燃?xì)獾仍诒臼兰o(jì)末將用盡，開(kāi)發(fā)與節(jié)約能源成為當(dāng)務(wù)之急；（4）科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步為新材料的發(fā)展提供了條件[14]。目前使用的金屬合金，在無(wú)冷卻條件下，最高工作溫度不超過(guò)1050℃，而高溫結(jié)構(gòu)陶瓷，如Si3N4和SiC則分別在1400℃和1600℃以上仍保持著較高的強(qiáng)度和剛性[16]。先進(jìn)結(jié)構(gòu)陶瓷所表現(xiàn)出的優(yōu)異性能，是現(xiàn)代高新技術(shù)、新興產(chǎn)業(yè)和傳統(tǒng)工業(yè)改造的物質(zhì)基礎(chǔ)，具有廣闊的應(yīng)用前景和巨大的潛在社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，受到各發(fā)達(dá)國(guó)家的高度重視，對(duì)其進(jìn)行廣泛的研究和開(kāi)發(fā)，并已取得了一系列成果。但結(jié)構(gòu)陶瓷的致命弱點(diǎn)是脆性、低可靠性和重復(fù)性。近20年來(lái)，圍繞這些關(guān)鍵問(wèn)題已開(kāi)展了深入的基礎(chǔ)研究，并取得了突破性的進(jìn)展。例如，發(fā)展和創(chuàng)新出許多制備陶瓷粉末、成形和燒結(jié)的新工藝、新技術(shù)；建立了相變?cè)鲰g、彌散強(qiáng)化、纖維增韌、復(fù)相增韌、表面強(qiáng)化、原位生長(zhǎng)強(qiáng)化增韌等多種有效的強(qiáng)化、增韌方法和技術(shù)；取得了陶瓷相圖、燒結(jié)機(jī)理等基礎(chǔ)研究的新成就，使結(jié)構(gòu)陶瓷及復(fù)合陶瓷的合成與制備擺脫了落后的傳統(tǒng)工藝而實(shí)現(xiàn)了根本性的改革，強(qiáng)度和韌性有了大幅度的提高，脆性得到改善，某些結(jié)構(gòu)陶瓷的韌性已接近鑄鐵的水平。

先進(jìn)結(jié)構(gòu)陶瓷今后的重點(diǎn)發(fā)展方向是加強(qiáng)工藝-結(jié)構(gòu)-性能的設(shè)計(jì)與研究，有效地控制工藝過(guò)程，使其達(dá)到預(yù)定的結(jié)構(gòu)（包括薄膜化、纖維化、氣孔的含量、非晶態(tài)化、晶粒的微細(xì)化等），重視粉體標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的研究與開(kāi)發(fā)及精密加工技術(shù)，降低制造成本，提高制品的重復(fù)性、可靠性及使用壽命。目前，高性能結(jié)構(gòu)陶瓷的發(fā)展趨勢(shì)主要有如下三個(gè)方面：

3.1 單相陶瓷向多相復(fù)合陶瓷發(fā)展

當(dāng)前結(jié)構(gòu)陶瓷的研究與開(kāi)發(fā)已從原先傾向于單相和高純的特點(diǎn)向多相復(fù)合的方向發(fā)展[20]。復(fù)合的主要目的是充分發(fā)揮陶瓷的高硬度、耐高溫、耐腐蝕性并改善其脆性，其中包括纖維(或晶須)補(bǔ)強(qiáng)的陶瓷基復(fù)合材料；異相顆粒彌散強(qiáng)化的復(fù)相陶瓷；自補(bǔ)強(qiáng)復(fù)相陶瓷（也稱(chēng)為原位生長(zhǎng)復(fù)相陶瓷）；梯度功能復(fù)合陶瓷[21]。以往研究的微米-微米復(fù)合材料中,微米尺度的第二相顆粒(或晶須、纖維)全部分布在基體晶界處，增韌效果有限,要設(shè)計(jì)和制備兼具高強(qiáng)度、高韌性且能經(jīng)受惡劣環(huán)境考驗(yàn)的材料十分困難，納米技術(shù)和納米材料的發(fā)展為之提供了新的思路。

20世紀(jì)90年代末,Niihara教授領(lǐng)導(dǎo)的研究小組報(bào)道了一些有關(guān)納米復(fù)相陶瓷的令人振奮的試驗(yàn)結(jié)果,如Al2O3-SiC(體積分?jǐn)?shù)為5%)晶內(nèi)型納米復(fù)合陶瓷的室溫強(qiáng)度達(dá)到了單組分Al2O3陶瓷的3～4倍,在1100℃下強(qiáng)度達(dá)1500MPa[8～12，22～26]，這些都引起了材料研究者的極大興趣。從那時(shí)直到現(xiàn)在,納米復(fù)相陶瓷的研究不斷深入[13～17，27～31]，我國(guó)也相繼開(kāi)展了一系列的工作,目前對(duì)納米復(fù)相陶瓷的研究已處于國(guó)際一流水平[18～22，32～36]。

3.2 微米陶瓷向納米陶瓷發(fā)展

1987年，德國(guó)Karch等[37]首次報(bào)道了納米陶瓷的高韌性、低溫超塑。此后,世界各國(guó)對(duì)發(fā)展納米陶瓷以解決陶瓷材料脆性和難加工性寄予了厚望。從20世紀(jì)90年代開(kāi)始，結(jié)構(gòu)陶瓷的研究和開(kāi)發(fā)已開(kāi)始步入陶瓷發(fā)展的第三個(gè)階段，即納米陶瓷階段。結(jié)構(gòu)陶瓷正在從目前微米級(jí)尺度(從粉體到顯微結(jié)構(gòu))向納米級(jí)尺度發(fā)展。其晶粒尺寸、晶界寬度、第二相分布、氣孔尺寸以及缺陷尺寸都屬于納米量級(jí)，為了得到納米陶瓷，一般的制粉、成形和燒結(jié)工藝已不適應(yīng)，這必將引起陶瓷工藝的發(fā)展與變革，也將引起陶瓷學(xué)理論的發(fā)展乃至建立新的理論體系，以適應(yīng)納米尺度的需求。由于晶粒細(xì)化有助于晶粒間的滑移，使陶瓷具有超塑性，因此晶粒細(xì)化可使陶瓷的原有性能得到很大的改善，以至在性能上發(fā)生突變甚至出現(xiàn)新的性能或功能。納米陶瓷的發(fā)展是當(dāng)前陶瓷研究和開(kāi)發(fā)的一個(gè)重要趨勢(shì)，它將促使陶瓷材料的研究從工藝到理論、從性能到應(yīng)用都提升到一個(gè)嶄新的階段。

納米陶瓷的關(guān)鍵技術(shù)在于燒結(jié)過(guò)程中晶粒尺寸的控制。為解決這一問(wèn)題,目前主要采用熱壓燒結(jié)、快速燒結(jié)、熱鍛式燒結(jié)、脈沖電流燒結(jié)、預(yù)熱粉體爆炸式燒結(jié)等致密化手段[39～43]，但總的來(lái)說(shuō),以上各種手段，雖對(duì)降低燒結(jié)溫度、提高致密度有一定作用,但對(duì)燒結(jié)過(guò)程中晶粒長(zhǎng)大的抑制效果并不理想，大塊納米陶瓷的制備一直是目前國(guó)際上納米陶瓷材料研究的前沿和難點(diǎn)。目前納米陶瓷在商業(yè)應(yīng)用方面尚未取得突破性進(jìn)展，若能制備出真正意義上的納米陶瓷，則將開(kāi)創(chuàng)陶瓷發(fā)展史上的新紀(jì)元，陶瓷的脆性問(wèn)題也將迎刃而解[44]。大量的研究結(jié)果表明[45～49]，將等離子噴涂技術(shù)與納米技術(shù)相結(jié)合，以納米陶瓷粉末為原料經(jīng)等離子噴涂技術(shù)制備的納米陶瓷結(jié)構(gòu)涂層表現(xiàn)出極其優(yōu)異的性能，已經(jīng)使納米材料的應(yīng)用逐步進(jìn)入大規(guī)模實(shí)用化的階段。

3.3 由經(jīng)驗(yàn)式研究向材料設(shè)計(jì)方向發(fā)展

由于現(xiàn)代陶瓷學(xué)理論的發(fā)展，高性能結(jié)構(gòu)陶瓷的研究已擺脫以經(jīng)驗(yàn)式研究為主導(dǎo)的方式，陶瓷制備科學(xué)的日趨完善以及相應(yīng)學(xué)科與技術(shù)的進(jìn)步，使陶瓷材料研究工作者們有能力根據(jù)使用上提出的要求來(lái)判斷陶瓷材料的適應(yīng)可能性，從而對(duì)陶瓷材料進(jìn)行剪裁與設(shè)計(jì)，并最終制備出符合使用要求的適宜材料。

陶瓷材料常常是多組分、多相結(jié)構(gòu)，既有各類(lèi)結(jié)晶相，又有非晶態(tài)相，既有主晶相，又有晶界相。先進(jìn)結(jié)構(gòu)陶瓷材料的組織結(jié)構(gòu)或顯微結(jié)構(gòu)日益向微米、亞微米，甚至納米級(jí)方向發(fā)展。主晶相固然是控制材料性能的基本要素，但晶界相常常產(chǎn)生著關(guān)鍵影響。因此，材料設(shè)計(jì)需考慮這兩方面的因素。另外，缺陷的存在、產(chǎn)生與變化、氧化、氣氛與環(huán)境的影響，對(duì)結(jié)構(gòu)材料的性能及在使用中的行為將產(chǎn)生至關(guān)重要的作用。所以這也是材料設(shè)計(jì)中要考慮的重要問(wèn)題，材料的制備對(duì)結(jié)構(gòu)與缺陷有著直接影響，因此人們力求使先進(jìn)陶瓷材料的性能具有更好的可靠性和重復(fù)性，制備科學(xué)與工程學(xué)將在這方面發(fā)揮重要作用。

陶瓷相圖的研究為材料的組成與顯微結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提供了具有指導(dǎo)性意義的科學(xué)信息。最近提出的陶瓷晶界應(yīng)力設(shè)計(jì)，企圖利用兩相或晶界相在物理性質(zhì)(熱膨脹系數(shù)或彈性模量)上的差異，在晶界區(qū)域及其周?chē)斐蛇m當(dāng)?shù)膽?yīng)力狀態(tài)，從而對(duì)外加能量起到吸收、消耗或轉(zhuǎn)移的作用，以達(dá)到對(duì)陶瓷材料強(qiáng)化和增韌的目的[1]。為克服陶瓷材料的脆性而提出的仿生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過(guò)模仿天然生物材料的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)并制備出高韌性陶瓷材料的新方法也成為研究熱點(diǎn)[12，50]。

4結(jié)語(yǔ)

先進(jìn)結(jié)構(gòu)陶瓷材料在粉體制備、成形、燒結(jié)、新材料應(yīng)用以及探索性研究方面取得了豐碩的成果，這些新材料、新工藝、新技術(shù)，在節(jié)約能源、節(jié)約貴重金屬資源、促進(jìn)環(huán)境保護(hù)、提高生產(chǎn)效率，延長(zhǎng)機(jī)器設(shè)備壽命以及實(shí)現(xiàn)尖端技術(shù)等方面，已經(jīng)并繼續(xù)發(fā)揮著積極的作用，促進(jìn)了國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的升級(jí)改造和國(guó)防現(xiàn)代化建設(shè)。

先進(jìn)結(jié)構(gòu)陶瓷材料的研究，需要跟蹤國(guó)際科技前沿，對(duì)新設(shè)想、新技術(shù)進(jìn)行廣泛探索。自蔓延高溫燃燒合成技術(shù)(SHS)、凝膠注模成形技術(shù)、微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)已成為研究熱點(diǎn)。

陶瓷材料的許多獨(dú)特性能有待我們?nèi)ラ_(kāi)發(fā)，所以先進(jìn)陶瓷的發(fā)展?jié)摿艽蟆ｋS著科技的發(fā)展和人們對(duì)陶瓷研究的深入，先進(jìn)陶瓷將在新材料領(lǐng)域占有重要的地位。

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Research Progress on Advanced Structural Ceramic Materials

Lu XuechengRen Ying

（Handling Equipment Mechanical Department, Academy of Military TransportationTianjin300161)