规划求解(陶瓷坯料的原料配比计算)
陶瓷配方计算
含有原料B和C的R = AD/AR；而B=(CR/CB) ·R；C=(RB/CB) ·R
故
B%=(AD/AR) (CR/CB) ×100% = 36.20%
C%= (AD/AR) (RB/CB) ×100% = 16.17%
13
（8.30-1.33）×100/95.60=7.29%
由7.29%石英引入的长石矿物：7.29×0.044=0.32
由高岭土、苏州土和石英共同引入的长石：0.64+2.69+0.32=3.65
故长石用量为：28.62%-3.65%=24.97%
10
四 、用三元系统法计算配方 三元系统法是先把坯料和所用原料中氧化物换算为
SiO2： 67.09/60.06=1.116； Al2O3 ：26.33/101.94=0.2583 依此类推得： Fe2O3：0.0054； CaO：0.0217； MgO：0.0084
K2O：0.0230； Na2O：0.0323 ⑶ 以中性氧化物摩尔数总和为基准，令其为1，计算相对摩尔数
中性氧化物Al2O3 + Fe2O3摩尔总和为: 0.2583+0.0054=0.2637
11
类别
坯料
原料A 原料B 原料C
单位
%
% % %
R2O
4.5
2.44 2.59 13.02
Al2O3
26.2
16.80 41.35 22.51
SiO2
69.3
80.76 56.06 64.47
解： 设坯料100Kg时用原料A为x，原料B为y，原料C为z，则可列出 方程组
0.0244x + 0.0259y + 0.1302z = 4.5
陶瓷原料配方比例
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单元三坯釉料配方及其计算
本单元学习要点 掌握确定坯、釉料配方的依据和配方基础计算方法，包括吸附
水的计算、灼减量的计算、坯釉料配方坯式、釉式的计算和粘土原 料与坯料示性矿物组成的计算；
掌握制定坯、釉料配方的原则、方法和步骤以及熔块的配制原 则；了解坯、釉料配方的组成及其表示方法；通过例题学会如何进 行坯、釉料配方的计算和原料替换时配方的计算；学会陶瓷配方实 验设计方法。
② 计算坯式时，以中性氧化物R2O3分子数之和去除各氧化物分 子数；计算釉式时，以碱性氧化物（ R2O+RO ）分子数之和去除氧 化物分子数；得到的数字就是坯式或釉式中各氧化物前面的系数 （相对分子数）。
③ 按照碱性氧化物、中性氧化物及酸性氧化物的顺序列出各 氧化物的相对分子数即为坯式或釉式。
④ 若原始的组成中含有灼减量，则应先将原组成换算为不含 灼减量的组成，再按上列步骤计算。
3．1．3 确定坯釉料配方的依据 确定陶瓷坯釉料配方的主要依据有以下几个方面： ① 产品的物理化学性质和使用要求。 ② 配方要能满足生产工艺的要求。 ③ 原料来源与质量稳定性，价格高低。
3．2 配方基础计算 3．2．1吸附水计算
某一原料的湿重为G克，经105～110℃干燥至恒重后的质量为 G1克，此试样的吸附水含量可以湿基或干基两种方法表示。
【例3-2】有一坯式为：
计算其氧化物的百分含量。
解：首先计算各氧化物的质量（克）
SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO
60.1×4.794 = 288.12 102×0.987 = 100.67 159.7×0.013 = 2.076 56.1×0.073 = 4.095
MgO 40.2×0.010 = 0.402
3.1.1.3 坯、釉式表示法
陶瓷工艺学陶瓷原料配方计算
第三节 配方计算
❖ 2.3.2 由实验式计算化学组成
▪例 2：某瓷胎实验式为：
0.088 CaO 0.010 MgO 0.077 Na2O 0.120 K2O
0.928 Al2O3 0.018 Fe2O3
4.033SiO2
试计算瓷胎的化学组成。
第三节 配方计算
❖ 2.3.2 由实验式计算化学组成
2.3.7 由示性矿物组成计算配料量 ❖ 2.3.8 更换原料时配方计算
第三节 配方计算
❖ 2.3.1 从化学组成计算实验式
▪ 计算步骤： •① 化学组成含灼减成分时，换算为不含灼减的化学组成。 •② 计算各氧化物的摩尔数——各氧化物的质量百分数除以各氧 化物的摩尔质量。 •③ 计算各氧化物的摩尔数值——各氧化物 摩尔数除以碱性氧 化物或中性氧化物摩尔数的总和，得到一套以碱性氧化物（常用 于釉式）或以中性氧化物（多用以坯式）为1 的各氧化物的数值。 • ④ 将各氧化物的摩尔数值按RO·R 2O3·RO 2的顺序排列为实验式
第二节 配方依据
❖ 2.2.2 配方的调试
▪④ 石英：用量不超过25～35％。 ▪⑤ 其它成分：加入1～２％的滑石，引入MgO。 ▪⑥ 加入废瓷粉，不超过10%。 ▪⑦ 铁、钛含量过高，加入少量磷酸盐，可适当降低坯体的 烧成温度，提高瓷体的白度。或加入微量的CoO（氧化焰烧 成时）可减少Fe、Ti的着色，形成视觉上的白。用量 0.5/10000。 ▪ ⑧ 加少量的着色剂，得到不同的着色泥坯。
第三节 配方计算
❖ 2.3.2 由实验式计算化学组成
▪ 作业1：某瓷胎实验式为：
0.086 K2O 0.120 Na2O 0.082 CaO
0.030 MgO
0.978 Al2O 3 0.022 Fe2O3
第三章 坯体和釉料的配料计算
Fe2O3 0.0205
CaO
MgO
K2 O 0.0872
Na2O 0.1224
0.0823 0.0319
5、将所得的氧化物的系数按规定的顺序排列，得实验式。
0.0872 0.1224 0.0823 0.0319
K 2O Na2O CaO MgO
0.9795 0.0205
% 67.09 26.33
Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O 总计
0.8575 1.217 0.3388 2.170 2.001 100
34
2、将各氧化物百分数除以各氧化物的摩尔质量，得到各氧化物 的摩尔数。 表2—3 摩尔数 SiO2 AL2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O
39
例3：坯料配料量为： 石英13% 长石22% 宽城土65% 求此坯料的实验式。
滑石1%
解：1、将原料的化学组成换算为不含灼减的， 2、计算各种原料中每种氧化物的含量，并求每种氧化物的 总质量，列表。 氧化物 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O
石英 长石 宽城土 滑石 总和
11
三.磷酸盐质瓷（骨灰瓷、骨质 瓷）
以骨灰（磷酸盐），高岭土，长石，石 英配料。 1.岩相组成： 玻璃相40%，-Ca3（PO4）2＞40%， Ca-长石20%，少量的方石英，气孔，莫来石。
12
2.配方： 化学组成： 主要化学成分：P2O5，SiO2，Al2O，CaO。 其中的CaO ，P2O5由骨灰引入。 坯式的大致范围： 1.97～9.08 SiO2 1.15～8.3RO ·Al2O3· 0.35～2.67 P2O5
10
工艺特点： １.绢云母质瓷的成瓷范围： 绢云母30—50%，石英 15—25% ，高岭土 30—50%，其它5—10% 实际配方：瓷石70—30%，高岭土30—70% ２.绢云母可形成莫来石，且形成莫来石温 度较低而量多，具有粘土的特征，具有一定的 塑性。随绢云母含量不同烧成温度不同，一般 在1350—1300℃。 3.烧成用还原焰，成瓷后色调柔和。
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
Excel规划求解在陶瓷配方设计中的应用
1概述陶瓷配方设计是在陶瓷制品的化学成分组成体系下，针对产品的生产和性能诉求，在物理、化学原理和生产工艺要求的指导下，对原材料进行配比计算以达到预期的产品组成设计。
对陶瓷企业来说，产品的配方不仅是内部的核心机密，配方的设计也是一项重要的综合性技术工作。
配方设计的好坏决定了生产的稳定性和产品物理、化学性能的优劣。
在建筑陶瓷行业所用矿物原料品质和稳定性日益下降以及陶瓷企业新产品开发力度逐渐加大的背景下，针对因不同批次原料波动和新配方开发而引入的配方调试工作也不断增加。
规划求解是数学建模中的一项重要内容，其原理是在符合约束条件的要求下不断调整可变量，从而改变与可变量链接的其它数据，进一步影响目标值，最终使目标值达到设置的控制值，即为达到最优解。
目标控制值可以是使产品成本达到最低，也可以是使化学组成与预期最接近。
在计算机和办公软件普及化、平民化的背景下，配方设计这种需要大量运算和试错的工作正好符合规划求解的特点。
为此，本文将Excel办公软件中的规划求解功能引入陶瓷配方设计中，通过原料种类和成分输入、运算关系确定、变量约束条件设置和目标设置等步骤，可规划优选出符合约束条件和目标控制值的原料配比，加速配方开发工作的进程，具有重要的实用价值和推广意义。
陈鹏程袁刘建新（佛山市高明贝斯特陶瓷有限公司，佛山528518）关乎生产的稳定和陶瓷产品性能的优劣。
本文将Excel办公软件中的规划求解功能引入陶瓷配方设计中，通过原料种类和成分输入、运算关系确定、变量约束条件设置和目标设置等步骤，可规划优选出符合约束条件和目标的原料配比，免去人工配比试错的工作，具有重要的推广价值。
配方；陶瓷Knowledge Lecture知识讲座(1993~),材料学硕士,现于佛山市高明贝斯特陶瓷有限公司研究中心从事技术研究工作。
2实施步骤本实施例以建筑陶瓷坯体配方设计为例，按步骤介绍规划求解在陶瓷配方设计中的应用。
本文采用Excel 2010版本为规划求解的软件工具。
第三章、坯釉料配方计算程序
本章学习要点：学习了解坯、釉料配方的组
成及表示方法；掌握确定坯、釉料配方的依 据和配方基础计算方法（如吸附水的计算、 灼烧减量的计算、坯釉料坯式、釉式的计算 等）；掌握制定坯、釉料配方原则；学会陶 瓷配方实验设计方法。
（一）坯、釉料配方
1、坯、釉料配方的表示方法
（1）配料比表示法 用配方中所用原料的数量分数来表示配方组成的 方法,叫做配料比表示法，又称生料量配合法。 如某刚玉瓷配方：工业氧化铝，95.0%；苏州高 岭土，2.0%；海城滑石，3.0%。 优点：直接反映原料的名称和数量，可直接进行 原料配制。 缺点：各地所产原料成分和性质不相同；或即使 同种原料，只要成分不同，配料比例须做相应变 更；同时无法相互比较和直接引用。
（7）B2O3
B2O3是玻璃的形成物，能降低熔融物的黏度，增加 釉的光泽，降低析晶能力，提高釉的弹性。 B2O3可用硼砂或硼酸引入，一般使用B2O3配釉时， 应先配成熔块。
（8）ZrO2
可作为釉的乳浊剂，能使釉乳浊而失透。 可提高釉的热稳定性、化学稳定性，提高釉的耐碱、 耐磨能力。
（9）骨灰、瓷粉、乳浊剂、色料等
（2）釉料配方组成 ①、釉的本质
“釉“的配制与烧成，我国古代是一门很神秘、很 具挑战性的学问，古代的许多名窑、名瓷都是以独 特的釉来命名的：祭红、郎窑红、唐三彩、兔毫、 油滴、窑变花釉、……。 但是万变不离其宗，用一句简要的话进行概括：釉 是附着在陶瓷坯体表面的一种玻璃或玻璃与晶体混 合物的连续粘着层。
（5）三角坐标图法
陶瓷工业产用三角坐标图来标出三元配方坯料所在 的位置，一表示坯料的组成，这种表示方法称为三 角坐标图法。 三角形面积上的任何一点都代表三种物质按一定比 例的混合物。 三角坐标图表示法只适用于由较纯的原料组成的陶 瓷坯料。对含有大量杂质的坯料（如砖瓦或烧结 砖），也想在三角坐标图上去表示，就变得没有意 义。
陶瓷原料及配料计算
根据粘土中主导矿物不同， 根据粘土中主导矿物不同，粘土可分为以下
高岭石类: 红壤、 高岭石类 如：红壤、黄壤 蒙脱石类: 类 型： 蒙脱石类 水云母类: 水云母类 如黄土
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
共同化学式： 共同化学式：mSiO2·Al2O3·nH2O 主导矿物：粘土类同时含有几种粘土矿物 主导矿物：
时，其含量最多的矿物。 其含量最多的矿物。
粘土矿物：伊利石为主，还有蒙脱石与拜来石等， 粘土矿物：伊利石为主，还有蒙脱石与拜来石等， 以及石英、长石、白云母、方解石、石膏等。 以及石英、长石、白云母、方解石、石膏等。 化学成分： SM=3.5～4.0 化学成分： SiO2 、 Al2O3为主 ，SM ～ IM=2.3 ～ 2.8 塑性指数： 塑性指数：8 ～12
△人工石灰质原料
·电石渣：是化工厂乙炔发生车间消解石灰排出的含 电石渣： 水约85%~90%的消石灰浆。其主要成分 水约 的消石灰浆。其主要成分Ca(OH)2， 可替代部分石灰质原料。常用于湿法生产。 可替代部分石灰质原料。常用于湿法生产。
碳酸法制糖厂的糖滤泥、氯碱法制碱厂的碱渣、 · 碳酸法制糖厂的糖滤泥、氯碱法制碱厂的碱渣、造 纸厂的白泥：其主要成分都是CaCO3，均可做石灰 纸厂的白泥：其主要成分都是 质原料。 质原料。
主要矿物： 主要矿物：石英、长石、云母、方解石 硅率较低，一般为2.1～2.8 硅率较低，一般为
·粉砂岩
粉砂岩是由直径为0.01~0.1mm的粉砂经长期 粉砂岩是由直径为 的粉砂经长期 胶结变硬后碎屑沉积岩。 胶结变硬后碎屑沉积岩。 主要矿物：石英、长石、 黏土等， 主要矿物：石英、长石、 黏土等，胶结物质有黏 土质、硅质、铁质及碳酸盐质。颜色呈淡黄、 土质、硅质、铁质及碳酸盐质。颜色呈淡黄、淡 淡棕色、紫红色等，质地一般疏松， 红、淡棕色、紫红色等，质地一般疏松，但也有 较坚硬的。 较坚硬的。 • 粉页岩的硅率较高，一般大于3.0， 粉页岩的硅率较高，一般大于 ，可作为硅铝 质原料。 质原料。
4.1陶瓷的配比计算1
• 由釉的化学组成计算釉式
[例2] 某锆质釉配方： 例 某锆质釉配方： 长石： 石英： 粘土： 长石：25.6％ ％ 石英：32.2％ ％ 粘土：10.0％ ％ 白垩： 氧化锌： ％ 锆英石： 白垩：18.4％ ％ 氧化锌：2％ 锆英石：11.8％ ％ 各原料的化学组成列表如下，计算釉式。 各原料的化学组成列表如下，计算釉式。
三、配料计算
1. 基本项目的计算 2. 由化学组成计算配方 3. 由矿物组成计算配方 4. 由由实验公式坯式(或分子式）计算配方 由由实验公式坯式(或分子式） 5. 更换原料时配方计算
1.基本项目的计算 1.基本项目的计算
• 目的：掌握坯式、釉式、原料及坯料矿物组成的计算是配 目的：掌握坯式、釉式、 方计算的基本训练 。
SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O ZnO 灼减量 例： 日用瓷坯 66.88 21.63 0.47 － 0.61 0.37 2.94 0 .62 － 5.47 日用瓷釉 70.10 12.52 0.31 － 2.72 1.53 5.85 2.52 1.44 2.95
31.76 0.09
0.03 －
－ 6.50 － 2 6.50 9.12 2.2 7.15 －
58.15 9.55 64.00 10.51
10.45 0.29 1.03 2.5 11.50 0.32 1.13 2.7
解：
（1） 把原料组成百分比乘各原料中化学组成，即得釉料中各氧化 ） 把原料组成百分比乘各原料中化学组成， 物含量。 物含量。 （2）釉式的计算： ）釉式的计算： 原料 SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO Na2O K2O ZnO 64.00 10.51 分子量： 分子量：60.1 102 R2O+RO =0.287 釉式的 分子数 3.781 0.259 0.009 0.714 0.028 0.063 0.101 0.094 0.202 0.44 160 11.50 0.32 56.1 40.3 1.13 62 2.7 94.2 2.2 81.4 ZrO2 7.15 123.2
陶瓷的配料及计算
陶瓷的配料及计算陶瓷的配料及计算洛阳理工学院 2011.2陶瓷的配料及计算λλλ一、陶瓷坯釉料配比和组成的表示方法二、企业各种配方的价值与意义三、陶瓷坯体配方计算一、陶瓷坯釉料配比和组成的表示方法λλ陶瓷的配料包括坯料和釉料的配料两种，坯料和釉料的表示方法相近但有差异。
陶瓷配料的表示方法主要有四种：示性矿物组成、实验式表示法、化学组成和配料量表示法。
我们在企业看到的主要是配料量表示法；在许多参考书中看到的化学组成和实验式表示法；示性矿物组成表示法一般只在说明坯体的性质时才使用，没有实际意义。
一、陶瓷坯釉料配比和组成的表示方法λλλλλ一、陶瓷坯料和釉料配比的表示方法λλ1、示性矿物组成表示法如：某瓷器的组成是：长石25％、石英35％、粘土40％，属于长石瓷。
2、化学组成表示法邯郸陶瓷研究所研制的瓷器配方：SiO272.4％、TiO20.11％、Al2O3、21.5 ％、Fe2O30.11％、Na2O0.69％、K2O3.24％、CaO1.3％、MgO1.3％、其它氧化物6.53％。
我国瓷的化学组成一般在下列之间波动：SiO265～75％、Al2O319～25％、RO＋R2O4～6％。
一般瓷的化学组成不固定，SiO2含量高时Al2O3就低，我国和日本的瓷器就是如此；反之也成立，SiO2低时Al2O3含量就高，欧美的瓷器就是这样。
一、陶瓷坯釉料配比和组成的表示方法λλλλλλλλλ3、实验式表示法釉式是以R2O＋RO摩尔数（mol数）总和为1，再计算其他的三价氧化物和SiO2 的数值，写出釉式。
我国日用瓷、古瓷及著名产瓷区的釉式如下：（R2O＋RO）· （1.9～4.5）Al2O3· （12～20）SiO2，烧成温度约1300℃。
康熙年间的斗彩青花釉实验式：（0.185K2O＋0.151Na2O＋0.548CaO＋0.116MgO）· （0.664Al2O3＋ 0.034Fe2O3）· 0.4879SiO2。
怎样掌握坯料配方的计算
怎样掌握坯料配方的计算
梅朝鲜
【期刊名称】《黑龙江科技信息》
【年(卷),期】2010(000)026
【摘要】陶瓷坯料的配方计算是陶瓷工艺学课程中很重要的一节内容,但同学们学习起来比较吃力,教材中的内容又难以看懂.对此,本文通过对相关内容的编写,主要阐述了陶瓷坯料配方计算的具体步骤,并用例题来说明陶瓷坯料配方计算方法及过程,与原采教材内容相比,重点理顺各计算步骤及各物料数据之间的相互关系,以便同学们学习及课后复习.
【总页数】1页(P44)
【作者】梅朝鲜
【作者单位】绵阳职业技术学院,四川,绵阳,621000
【正文语种】中文
【中图分类】TQ17
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