无机材料工艺学第3章 无机材料原料(8学时)概论
无机材料科学基础(第三章)ppt课件
能量
表面
2020/4/19
理想晶体 有缺陷的晶体 退火玻璃 淬冷玻璃 气相冷凝得到的无定形物质
内部
.
2
熔体：介于气态与固态之间的一种中间状态，在性质上表现为一种过渡 性质，低温时接近于固态，在高温时接近于气态。由于我们通常接触的都 是温度不太高时的液体，所以它们与固体更接近。
第三章 熔体和玻璃体
自然界中物质形态
晶体 固体
非晶体
液体 气体
晶体是内部质点在三维空间做周期性重复排列的固体， 或具有格子构造的固体。
非晶体内部质点排列远程无序，近程有序。常见的非 晶体:玻璃、沥青、松香、橡胶等。
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1
固体中各种物质的能量：
●晶体能量最低 ●有缺陷晶体能量稍高 ●玻璃能量最高，且不同方法得到的玻璃能量不同。
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25
玻璃粘度—温度曲线上特征温度：
名称 1．应变点 2．转变点
3．变形开始 温度
特征粘度值 （泊）
1014.5
说
明
内部质点应力松弛停止，玻璃退火下限
Tg(转化温度或脆性温度)—退火上限，玻
1013
璃的许多物理性能在该粘度范围内急剧变
化，玻璃结构发生变化。
1011~11.5 对应热膨胀曲线上最高点温度
大多数硅酸盐熔体的表面张力都是随温度升高而降低。一 般温度每升高100 ℃时，表面张力减少1%。
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.
19Leabharlann §3-3 玻璃结构狭义定义：玻璃是由无机物熔体，冷却而获得的非晶态固 体。
狭义玻璃组成限定为无机物，广义玻璃组成可以是非无机 物，如有机物、金属；狭义玻璃限定结构及状态为非晶态固体， 这是本质。
无机材料工艺学
46.54% ， H2O
系：单斜晶系或三斜晶系外形常呈微细空管状
或卷曲片状，其可塑性、结合性比高岭石强，干燥收
第二节 粘土类原料
2.3 ——粘土的组成
矿物组成——多水高岭石（埃洛石）
特性：由于层间水的存在，多水高岭石晶格在Ｃ轴方向厚度加 大，层间水能抵消大部分氢键结合力，使晶层可靠微弱的分子 键相连，层间有一定的自由活动能力，水分子易进入层间形成 层间水，易吸附水化离子与有机物，改善可塑性 ；又因层间 单斜晶系或三斜晶系外形常呈微细空管状或卷曲片状，其可塑 性、结合性比高岭石强，干燥收缩大。
特点：杂质多，塑性好，干燥强度大，收缩 大。
2KAlSi3O8+H2O+H2CO3=Al2Si2O5(OH)4+SiO2+K2CO3
高岭石
Al2Si2O5(OH)4=Al2O3· 2 O+SiO2· 2O nH nH
水铝石 蛋白石
CaAl2Si2O8+H2O+H2CO3=Al2Si2O5(OH)4+CaCO3
您
第二节 粘土类原料
2.3 ——粘土的组成
矿物组成——高岭石类
晶体结构式：Al4 ［Si4O10]（OH） 8 ，1:1型层状结构硅酸盐，
Si－O四面体层和Al－（O，OH）八面体层通过共用氧原子联
系成双层结构，构成结构单元层。层间以氢键相连，结合力较 小，所以晶体解理完全并缺乏膨胀性。 离子吸附与置换：晶格内部离子很少置换，在破裂时，边缘上 有断键电荷不平衡时，才吸附其它阳离子［OH-］中的H+可被 Ｋ+或Na+取代。
第二节 粘土类原料
• 粘土（Clay ） • 粘土是无机非金属材料制品生产的重要原 料之一。在普通陶瓷、特种陶瓷、玻璃、 水泥、耐火材料、搪瓷、砖瓦等行业都离 不开粘土原料。 细陶瓷占40－60％，陶器， 炻器还要多。 粘土是一种疏松的或呈胶状致密的土状或致密块 状矿物，是多种微细矿物和杂质的混合体。 较高耐火度，良好吸水性，膨胀性和吸附性。
无机材料工艺原理概述
日用陶瓷是品种繁多的陶瓷制品中最古老和常用 的传统陶瓷。
日用陶瓷：用铝硅酸盐矿物或某些氧化物等主要 原料，依照人类意愿通过特定的化学工艺在高温 下以一定的温度和气氛制成所需形式的工艺岩石， 绝大多数基本上不吸水。有的制成器物后，表面 施有相当悦目的各种光润釉或特定釉和某些装饰。 通体由一种或多种晶体、无定形胶结物及气孔等 微观结构组成。
生物陶瓷
股骨中段骨折，绞锁髓内钉内固定加贝奥路生 物陶瓷植入
陶瓷的分类 分类方法很多 按类别：
普通陶瓷：日用陶瓷、建筑卫生陶瓷、艺术陶瓷、 耐火材料
特种陶瓷：结构陶瓷（耐磨损、高强度、耐热、 硬质、隔热等）、功能陶瓷（电磁功能、光学功 能、生物功能等）。
6
2015/9/10
陶瓷的分类
按化学成分 氧化物陶瓷：氧化铝（3Al2O3·2SiO2莫来石）、 氧化锆BaTiO3钛酸钡瓷，氧化镁。 碳化物陶瓷：SiC、TiC、WC、B4C 氮化物陶瓷：TiN、AlN、Si3N4
产量世界第一，抛光砖等产品已达到世界先进水平， 2008年，卫生瓷年产1亿件左右，陶瓷墙地砖50亿平方 米左右，日用瓷200亿件左右。
在特种陶瓷方面，我国能生产所有品种的特种陶瓷， 但总体技术水平仍然严重落后于工业发达国家。
2015/9/10
三、典型的陶瓷材料
13
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过滤用的陶瓷膜， 汽车尾气净化器，蓄 热陶瓷。
2015/9/10
无机材料工艺原理
主讲老师： 赵娜如 副教授
电子邮箱： nrzhao@ 办公室电话：87114645
LOGO
材料ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ定义
材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其 他产品的那些物质。
无机非金属材料工学课件 第三章
c. 加压装置
采用液压自动或手动控制系统来施加及控制其对物 料的作用力.可以根据物料易磨性的变化而自动地调整压力, 因而使磨机经常保持在最经济条件下运行,这样,既可以减 少无用功的消耗,又能使辊套村板的寿命得到延长.同时,由 于蓄能器的缓冲作用,使液压缸施加压力具有较大的弹性, 又可自动调节,当遇到大而坚硬的杂物时,磨辊可以跳起,从 而避免粉磨部件及传动装置因承受过大荷载而损坏.
3、破碎比—原料和破碎产品的粒度之比，d原料/d产品。
平均破碎比—原料前后物料的平均粒径比，d进/d出。 公称破碎比—破碎机最大进口宽度与最大出料口宽度之比，D进/D出。 总破碎比—物料初始粒度与终产品粒度之比，d初/d终。 破碎级数：一级、二级、多级，各级破碎设备破碎比的连乘积。
I0=
如：100
d越接近a，P越小，筛面倾斜，有效a↓，P↓ （0.7-1.1）a的颗粒为难筛料。
另外，影响因素还有： 物料水分； 筛孔形状； 加料均匀性； 料层厚度 。
d. 限位装置
立式磨独特的限位装置可以使磨机轻载启动,磨辊和磨盘之 间的间隙可调,这样既能保持稳定的料层厚度,提高粉磨效 率,又能保证在断料等不正常情况下磨辊和磨盘不直接触、 避免磨机震动,对 减速机起到保护作用
e. 分离装置
分离器设计为机械传动,转速可调的动态分离器,该分离器 通过锥形高速回转,叶片与粗颗粒撞击,给物料以交较大的 圆周速度,产身的离心力,使其进行分离,细颗粒可通过分 离器叶片之间间隙出磨,由收尘器进行收集.该分离器分级 效率高,调节 余地大.
工作原理：物料在动、定颚板之间受挤压、劈裂、折断的作用
分类：简摆、复摆、综合摆动
规格表示，如： PEF
900
× 1200
复摆式 给料口宽（mm） 给料口长（mm）
无机材料工艺学第2章 无机材料组成(8学时)PPT课件
1850
不一致熔融
1150（分解）
一致熔融
1686
一致熔融
1800
尚未确定
尚未确定
K2O－Al2O3－SiO2系统三元无变量点与对应副三角形
K2O－Al2O3－SiO2系统中三元无变量点的性质
图上标号
相平衡关系
M
L S（鳞石英）＋KAS6＋A3S2
F
L S（石英）＋KS4＋KAS6
G
L KS4＋KS2＋KAS6
2.09
1.34
~
~
2.18
1.39
0.91
0.65
~
~
2.79
1.89
0.96 ~
0.98
2.25 ~
3.40
5.0 ~ 5.5
3.51
0.67
~
~
3.60
2.0
2.34
1.52
~
~
2.58
1.68
1.80
0.85
~
~
2.05
1.80
2.01
0.81
1.77
0.65
1.75
0.29
~
~
~
~
~
~
3.26
0.91
1.97
0.87
2.29
0.48
灼减量
7.0 ~ 7.5
6.3 ~ 7.5
7.0 ~ 7.8
6.8 ~ 7.0
6.8 ~ 7.1
6.6 ~ 7.8
6.6 ~ 7.8
6.2 ~ 6.8
4.7 ~ 5.3
（2） 实验式表示（坯、釉式） 根据坯（釉）料化学组成，将各氧化物质量百分数除
无机材料工艺学课件(PPT 92页)
六大品种水泥
1、硅酸盐水泥类，石灰石或粒化高炉矿渣、 适量石膏，掺量为：0-5%
2、普通硅酸盐水泥类，混合材料掺量为：615%
3、矿渣硅酸盐水泥类，粒化高炉矿渣掺量为： 20-70%
4、粉煤灰硅酸盐水泥类，粉煤灰掺量为：2040%
5、火山灰质硅酸盐水泥类，火山灰质混合材 料掺量为：20-50%
19
1756年，英国海峡群岛上的一座灯塔，突然失火烧毁了。 这真要命，要知道这可是英吉利海峡南端最重要的灯塔，没 有了它，要影响无数船只的航行。英国政府命令工程师史密 顿（J.Smetetonf）用最快的速度重建这座灯塔。
史密顿立即通知将石灰石运往灯塔所在的小岛，以便烧 成石灰后将岛上产的石头黏合起来重砌灯塔。
25
“波特兰水泥”最早的一次大规模应用，是建造了穿 越泰晤士河河底的隧道。尔后，它在世界各地迅速推广开 来，法国和德国分别在1840年和1855年建设了水泥制造厂。 现在，水泥已成为现代人类生活中不可缺少的物资了。
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中国最早的水泥厂是外资企业澳门的青洲英坭厂，建 于1886年。唐山细绵土厂（后改组为启新洋灰公司，现为 启新水泥厂）是中国最早的民族水泥企业，创建于1889年， 比澳门的青洲英坭厂晚了3年，是中国人开办的第一个水 泥厂。
料、生态材料
5
2、材料分类： ① 金属材料； ② 无机非金属材料：⑴ 矿物岩石材料；
⑵ 水泥、玻璃；⑶ 陶瓷、耐火材料； ③ 高分子材料； ④ 复合材料；
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3、材料工艺
定义：我们将任何一种材料从原料→ 成品的整个过程称为材料工艺过程。
它包括原料制备工艺、成型工艺、 溶制（窑炉工艺），制品工艺等。
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国外性能各异的特种水泥 2.变色水泥
无机材料工艺学
无机材料工艺学简介无机材料工艺学是研究无机材料的制备方法和工艺过程的学科。
无机材料是指由无机化合物或无机元素组成的材料，如金属、陶瓷、玻璃等。
无机材料工艺学的主要任务是研究和开发制备无机材料的工艺技术，以满足不同领域对无机材料的需求。
无机材料的制备方法无机材料的制备方法多种多样，常见的方法包括固相法、溶液法、气相法等。
其中固相法是指将原料通过固态反应，在高温下进行反应，形成所需的无机材料。
溶液法是指将溶液中的溶质通过溶剂去除，形成固态无机材料。
气相法则是指以气体为介质，在高温下进行化学反应，生成所需的无机材料。
无机材料的工艺过程无机材料的工艺过程包括原料选择、混合、成型、烧结等步骤。
在原料选择中，需要根据所需材料的特性选择适合的原料。
混合是指将原料按照一定比例混合，形成均匀的混合物。
成型是将混合好的原料按照需要的形状进行造型。
烧结是将成型后的材料在高温下进行加热处理，使其结晶并形成成品。
无机材料工艺学的应用无机材料工艺学在各个领域都有广泛的应用。
在电子领域，无机材料工艺学提供了制备半导体材料和硅片的技术。
在材料科学领域，无机材料工艺学为研究新型材料提供了制备方法。
在能源领域，无机材料工艺学可以用于制备太阳能电池和燃料电池的材料。
此外，无机材料工艺学还在生命科学、环境科学和航空航天等领域有着重要的应用价值。
无机材料工艺学的发展趋势随着科技的发展和应用需求的不断提高，无机材料工艺学也在不断发展。
未来的发展趋势包括：研究更环保的制备方法，减少对环境的污染；开发新型材料的制备技术，满足不同领域对材料性能的需求；优化工艺流程，提高材料制备的效率和质量。
总结无机材料工艺学是研究无机材料制备方法和工艺过程的学科，其应用广泛且对各个领域有重要意义。
了解无机材料工艺学的基本概念和发展趋势，可以帮助我们更好地理解无机材料的制备过程，并在实际应用中发挥作用。
以上是对无机材料工艺学的简要介绍，希望对你有所帮助。
如需更详细的信息，请参考相关专业书籍和学术论文。
无机材料工艺学--原料-SS课件 (一)
无机材料工艺学--原料-SS课件 (一)
无机材料工艺学是指通过对原料进行加工、改性、制备出无机材料的
工艺学，这门课程主要讲授了原料-SS课件。
原料-SS课件是无机材料工艺学中比较重要的课程之一，它主要涉及无机材料制备中原料的来源、性质、加工及处理方法等方面的内容。
首先，原料的来源很广泛，除了一些基础的原材料如矿物、土壤、石
灰石等，还包括各种废弃物、废料和工业副产品等。
在无机材料工业中，矿物资源是最主要的原料来源之一。
这些矿物资源可以通过开采、选择、粉磨、浮选等方式进行原料的提取和加工。
其次，原料的性质对无机材料的制备过程和性能也有很大的影响。
在
SS课件的学习过程中，我们需要掌握各种不同类型原料的物理性质、
化学性质、结构性质和热学性质等，从而可以更好地理解无机材料的
制备流程，合理地进行原料的选择和处理。
此外，在原料的处理过程中，我们也需要掌握各种不同的处理方法和
工艺技术。
比如，选择合适的设备和机器，进行粉碎、研磨、干燥、
筛选等方式，以满足无机材料制备的需要。
最后，在原料-SS课件的学习过程中，我们还需要进一步了解无机材料工艺学的相关知识，如组成、结构、性能、应用等方面的内容。
同时，还需要关注环保、安全等方面的问题，以实现可持续发展的目标。
总之，原料-SS课件是无机材料工艺学中非常重要的一环，它涉及到无机材料制备的各个方面，为我们进行无机材料制备提供了重要的基础
知识。
对于无机材料工业的从业人员和研究人员来说，掌握这门课程
的相关内容，将有助于提高他们的素质、能力，从而更好地推动无机材料工业的发展。
无机材料工艺学第3章 无机材料原料(8学时)概论
粗陶瓷
10.0
暗红色 粗陶瓷
水泥生产：粘土化学成分、碱含量→粘土质量指标 要求：SiO2 / （ Al2O3 ＋ Fe2O3 ） ＝2.5~3.5，Al2O3/Fe2O3＝1.5~3.0，
否则需引进硅质或铝质校正原料 水泥熟料中碱含量 < 1.3%→粘土中碱含量 < 4.0% 低热水泥或使用悬浮预热器窑→粘土中碱含量 < 3.0%
伴生矿物：长石、云母、铁质、钛质矿物、碳酸盐、硫酸盐等 特点：以细小晶粒及其集合体分散于粘土中，对粘土性能、 制品质量产生不利影响，可通过淘洗、磁选等方 法除去
有机物：褐煤、蜡、腐殖酸衍生物等 特点：使粘土呈灰→黑等各种颜色，但一般不影响陶瓷制品的 颜色，因其在高温下燃烧掉；并可增大粘土可塑性及灼 减量，对陶瓷泥浆流动性有促进作用。
第三章 无机材料原料
原料品种
天然矿物原料 化工和人工合成原料 工业废渣废料
合理选择原料 → 原料组成与特性 →生产工艺与产品性能
第一节 钙质原料
一、钙质原料的种类和性质 （calcuneous material）
➢ 制造硅酸盐水泥和石灰的主要原料
➢ 陶瓷和玻璃工业生产中引入CaO成分
（1）碳酸钙
Fe2O3含 在氧化焰中 量/wt% 烧成时呈色
适于制造品种
细瓷，白炻瓷，
<0.8
白色
细陶瓷
一般细瓷，
0.8
灰白色
白炻瓷器
1.3
黄白色 普通瓷，炻瓷器
2.7
淡黄色 炻瓷，陶器
Fe2O3 含量 /wt％
在氧化焰中 适于制造品种
烧成时呈色
4.2
黄 色 炻瓷，陶器
5.5
淡红色 炻瓷，陶器
无机材料科学基础三章讲解
各参数间存在如下关系：
X Y Z X Y /2 R
X＝2 R－Z Y＝2Z－2 R
举例
(1) 石英玻璃(SiO2) Z=4 R=2 X=2×2－4＝0 Y＝2(4-2)=4
(2) Na2O-2SiO2
Z=4 R=5/2
sinθ/λ
∴熔体和玻璃体的结构相似，存在着近程有序的区域。
综上所述:
液体是固体和气体的中间相，在高温时与 气体接近，在熔点时与晶体接近。
由于通常接触的熔体多是离熔点温度不太 远的液体，故把熔体的结构看作与晶体接近 更有实际意义。
3.1.1 熔融与熔体的特性
1. 熔体化学键分析 Si—O键：离子键与共价键性(约52％)混合。
10000
η（P）
1000 100 10
K Na Li
1
Li
0.1 0
K Na
10
20 30
40
R2O(mol%)
简单碱金属硅酸盐系统（Ｒ2O－SiO2）中 碱金属离子R＋对粘度的影响
1)当Ｒ2O含量较低时（O/Si较低），熔体中硅氧负离子团较大， 对粘度起主要作用的是四面体[SiO4]间的键力。这时，加入的 正离子的半径越小，降低粘度的作用越大，其次序是Li＋>Na＋ >Ｋ＋。这是由于 R＋除了能提供“游离”氧，打断硅氧网络以
(c)
(d)
在熔融过程中随时间延长，温度上升，熔体 结构更加无序化：
➢ 线性链：围绕Si－O轴发生转动、弯曲； ➢ 层状聚合物：发生褶皱、翘曲； ➢ 三维聚合物(残余石英碎片) ：热缺陷数增
多，同时Si－O－Si键角发生变化。
3. 缩聚反应
无机材料工艺原理03配方料设计与计算共138页
6、纪律是自由的第一条件。——黑格 尔 7、纪律是集体的面貌，集体的声音， 集体的 动作， 集体的 表情， 集体的 信念。 ——马 卡连柯
8、我们现在必须完全保持党的纪律， 否则一 切都会 陷入污 泥中。 ——马 克思 9、学校没有纪律便如磨坊没有水。— —夸美 纽斯
合计
石英 98.61 0.48-
-
-
0.38
-
0.28 0.25
- 100.00
烧滑石 66.40 0.18
-
0.18 0.40 35.52
0.32 100.00
长石 68.86 15.95 0.21 0.08 0.64 0.12 10.37 3.20 0.56 99.99
瓷粉 72.27 20.40 0.79 0.03
产品的定位－－确定目标的出发点 新建厂或是老厂－－确定配方的基础 新研发产品或是老产品调整－－确定配 方的主要因素。
配方研制的准备工作
在拟定配方之前，应对所用原料的化学 组成、矿物组成、物理性质以及工艺性能做 全面分析，并根据分析结果有选择地运用到 配方设计中去。
尤其要注意与相应的工艺装备联系起来。
1. 确定原料 选 用 石 英 、 烧 滑 石 、 长 石 、 瓷 粉 、 α-
Al2O3、苏州土、安溪土、龙岩土、徐水土、 建宁土、熟建宁、宽城土、膨润土、球粘土、 碳酸钡、氧化钇、氧化锌、锂辉石等为原料。
例1：高铝质强化日用瓷的研制过程
原料化学组成（wt%）
SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O IL
配方设计方法－引言
如何获得合理的配方？ 现在已有许多种方法，尚没有最好的方法。
无机材料工艺学绪论
图0-2-3 R2O-SiO2系统玻璃的弹性变化 1-Li2O；2-Na2O；3-K2O
合肥学院化学与材料工程系
19
玻璃的分类
元素玻璃
硫系玻璃 硒玻璃
按组成分类
氧化物玻璃 非氧化物玻璃
卤化物玻璃 硫族化学物玻璃
2020/12/7
合肥学院化学与材料工程系
20
按用途分类
建筑玻璃 日用轻工玻璃 仪器玻璃 光学玻璃 电真空玻璃
2020/12/7
合肥学院化学与材料工程系
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陶瓷的基本特性与特点
陶瓷的显微结构由结晶相、气孔和玻璃相组成。陶瓷材料 的离子键、共价键赋予该种材料许多优良的性能：
❖ 较高的弹性模量 ❖ 强度高，抗压强度远远大于抗拉强度 ❖ 耐磨性能良好 ❖ 好的耐久性，如耐腐蚀、耐高温、抗氧化 ❖ 硬度高 ❖ 优良的电绝缘性能
2020/12/7
合肥学院化学与材料工程系
13
（2）水泥的定义与分类
水泥的定义
凡细磨成粉末状，加入适量水后成为塑性浆体，既能在 空气中硬化，又能在水中硬化，并能将砂、石等散粒或纤维 材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料，统称为水泥。
水泥的分类 通用水泥：一般土木建筑工程通常采用的水泥；
按用途和性能分类 专用水泥：专门用途的水泥。
2020/12/7
合肥学院化学与材料工程系
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（5）烘干
烘干是为了除去物料或坯体中一定量的自由水。
陶瓷成型后的坯体必须经过干燥，才能进入烧成。 （6）高温热处理
无机非金属材料工业所用原料具有很好的稳定性和耐 高温性，它们互相反应生成新的物质或使其形成熔融体， 必须在较高的温度下进行，因此大部分无机非金属材料生产 都需要高温热处理。
无机材料工艺学
⽆机材料⼯艺学1、常⽤的表⽰陶瓷组成的⽅法有化学组成表⽰、实验式表⽰、化学式组成表⽰、配料⽐表⽰和矿物组成表⽰；2、根据硅酸盐⽔泥熟料矿物的⽔化特性，制造快凝快硬⽔泥要求硅酸三钙矿物含量⾼，⽽制造道路⽔泥时则要求铁铝酸四钙矿物相应多些，制造⽩⽔泥时需严格控制氧化铁和⼆氧化钛的含量；3、长⽯是制造传统⽆机⾮⾦属材料的重要熔剂原料，它是碱⾦属或碱⼟⾦属的铝硅酸盐，⾃然界中长⽯的种类很多，归纳起来都是由钾长⽯、钠长⽯、钙长⽯和钡长⽯四种简单的长⽯组合⽽成；4、玻璃熔制过程中的缺陷按其状态不同，可以分为三⼤类：⽓态夹杂物、晶态夹杂物和玻璃态夹杂物；5、⽇⽤陶瓷按所使⽤熔剂种类可分为长⽯质瓷、绢云母质瓷、⾻灰瓷和滑⽯瓷；6、宜兴紫砂陶瓷驰名中外，风格独特，“注茶越窑，暑⽉不馊”，有各式茶具、酒具、餐具、⽂具、花盆和陈设⼯艺品。
紫砂制品⾊泽主要呈紫红⾊，其主⾊调是由铁含量和化合物种类及钛的化合物来决定；7、根据孙观汉提出的单键能理论，⽆机玻璃中氧化物按照键强可分为⽹络形成体、⽹络改变体和⽹络中间体；8、硅酸盐⽔泥熟料主要由CaO、SiO2、Al2O3和Fe2O3四种氧化物组成，其总和含量通常在95%以上，主要有四种矿物硅酸三钙、硅酸⼆钙、铝酸三钙和铁铝酸四钙，此外还有少量游离氧化钙（f-CaO）、⽅镁⽯（结晶氧化镁）、含碱矿物及玻璃体；9、粘⼟是制造传统⽆机⾮⾦属材料制品所使⽤的⼀种主要原料，主要矿物可分为⾼岭⽯、蒙脱⽯和伊利⽯；10、通常情况下，物料的强度决定破碎的难易程度，硬度决定粉磨的难易程度。
11、有⾊光学玻璃按着⾊剂着⾊机理可分为离⼦着⾊、胶体着⾊和化合物着⾊的玻璃三⼤类；12、粘⼟按成因分类有⼀次粘⼟和⼆次粘⼟，按耐⽕度分类有为难熔粘⼟和易熔粘⼟，按可塑性分类有⾼塑性粘⼟和低塑性粘⼟；13、在常压下⽯英有七种结晶态和⼀个玻璃态，这些晶态分别为α-⽯英、β-⽯英、α-鳞⽯英、β-鳞⽯英、γ-鳞⽯英、α-⽅⽯英、β-⽅⽯英、熔融⽯英和⽯英玻璃；14、随磨机转速的变化，物料和研磨体可出现三种情况，分别为离⼼状态、倾斜状态和抛落状态；15、常⽤的造粒⽅法有三种，即普通造粒法、加压造粒法及喷雾造粒法；16、陶瓷注浆过程的物理和化学过程有物理脱⽔过程和化学凝聚过程；17、陶瓷的注浆成型可分为基本注浆和强化注浆⽅法及特种注浆⽅法，基本注浆包括单⾯注浆和双⾯注浆，强化注浆有压⼒注浆、离⼼注浆、真空注浆、成组注浆和热浆注浆，热压铸⽅法作为特种注浆⽅法使⽤较多；18、可塑法成型有雕塑、印坯、⼿⼯拉坯、旋压成型、滚压成型、车坯成型、挤压成型、塑压成型法和注塑成型；游离氧化钙（f-CaO）:经⾼温煅烧仍未化合的氧化钙。
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二、钙质原料在生产中的作用及其品质要求
水泥工业：引入CaO → 形成C2S、C3S、C3A、C4AF等→ 水化活性
化学成分及杂质含量 →水泥熟料的煅烧和质量 如：方镁石膨胀 →水泥安定性不良
熟料中MgO < 5.0%，石灰石的MgO < 3.0%
陶瓷工业：石灰石、方解石和硅灰石→增加坯体及釉料中熔 剂矿物含 量，
又称硬质粘土；特点：分散度小，呈致密块状或 石状，如叶腊石、瓷石等
耐火度在1580℃以上，含杂质较少，灼烧后多呈白色、 灰色或淡黄色，为瓷器、耐火制品的主要原料
耐火度为1350～1580℃，含易熔杂质10％～15％，可作 炻器、陶器、耐酸制品、装饰砖及瓷砖的原料
耐火度在1350℃以下，含有大量的各种杂质，多 用于建筑砖瓦和粗陶等制品
石灰岩的俗称，主要矿物是方解石，含有白云石、石英、粘土等杂质，是 一种具有微晶或潜晶结构的化学与生物化学沉积岩，无解理，多呈灰白色、 黄色，一般呈块状，结构致密，性脆，密度2.6～2.8g／cm3
泥灰岩
系碳酸钙和粘土物质同时沉积所形成的均匀混合的沉积岩，硬度低于石灰 岩，颜色从黄色到灰黑色，耐压强度通常小于100MPa
降低产品烧成温度 硅灰石 →日用瓷、低损耗无线电陶瓷、火花塞及磨具、釉料等的主
要原料 →本身不含挥发分，反应过程无气体放出，干燥 收缩、烧成收缩以及热膨胀系数小，有利于陶瓷快速烧成。
玻璃工业：石灰石→增加玻璃的化学稳定性和机械强度
要求：CaO > 50%，有害着色物质Fe2O3<0.15%。
钙质原料的质量指标（wt%）
第三章 无机材料原料
原料品种
天然矿物原料 化工和人工合成原料 工业废渣废料
合理选择原料 → 原料组成与特性 →生产工艺与产品性能
第一节 钙质原料
一、钙质原料的种类和性质 （calcuneous material）
➢ 制造硅酸盐水泥和石灰的主要原料
➢ 陶瓷和玻璃工业生产中引入CaO成分
（1）碳酸钙
陶瓷工业 ：可塑性、悬浮性和烧结性，其用量常达40％以上 玻璃工业：质地较纯的高岭土 →无碱玻璃、仪器玻璃 耐火材料工业：粘土质耐火材料 水泥 工业：提供SiO2和Al2O3，生料成球性能 （立窑和立波尔窑）
－、粘土的分类
按粘土的成因 按粘土可塑性 按粘土耐火度
原生粘土
次生粘土 高塑性土 低塑性土 耐火粘土 难熔粘土 易熔粘土
类别
CaO
MgO
R2O
SO3
燧石或
石英
石
一级品 ＞48
灰
石
＜2.5
二级品 45～48
＜3.0
＜1.0
＜1.0
＜1.0
＜1.0
＜4.0 ＜4.0
泥灰岩
35～45
＜3.0
＜1.2
＜1.0
＜4.0
三、钙质工业废渣
电石渣：化工厂乙炔发生车间消解石灰排出的消石灰浆。 （含水 85~90%） 特点：80％以上10~50m颗粒组成，不必磨细，但流动性 较差。 应用：湿法水泥窑生产 影响窑的产量和煤耗 → 料浆脱水处理。
Fe2O3含 在氧化焰中 量/wt% 烧成时呈色
适于制造品种
细瓷，白炻瓷，
<0.8
白色
细陶瓷
一般细瓷，
0.8
灰白色
白炻瓷器
1.3
黄白色 普通瓷，炻瓷器
2.7
淡黄色 炻瓷，陶器
Fe2O3 含量 /wt％
在氧化焰中 适于制造品种
烧成时呈色
4.2
黄 色 炻瓷，陶器
5.5
淡红色 炻瓷，陶器普通瓷器，8.5紫红色白垩 硅灰石
由海生生物外壳与贝壳堆积而成，主要是由隐晶或无定形细粒疏松的碳酸 钙所组成，色白，发亮的白垩中碳酸钙含量可达90%以上，白垩中常夹有 软或硬白裂礓石（主要为CaCO3）、红粘土和燧石等
又名板石，是链状结构的似辉石类矿物，产于石灰岩与酸性岩浆的接触带，由CaO 与SiO2高温反应而生成，化学通式为CaOSiO2，理论化学组成为CaO48.25%、SiO2 51.75%，组成中的钙很容易被铁、锰或锶呈类质同象取代，常与透辉石、方解石、 石英等矿物共生，相对密度2.8～3.0，熔点1540℃，呈针状、纤维状和致密块状
陶瓷生产：粘土化学组成 →粘土性能 如：Al2O3＞36％→粘土难烧结 SiO2含量＞70％→粘土中含有石英 K2O＋Na2O＞2％→水云母质粘土→烧结温度较低 Fe2O3＞0.8％→制品呈灰白色、黄色，甚至暗红色 TiO2＞0.2％→制品在还原气氛下烧成时易呈黄色
Fe2O3含量对粘土煅烧后呈色的影响
粗陶瓷
10.0
暗红色 粗陶瓷
水泥生产：粘土化学成分、碱含量→粘土质量指标 要求：SiO2 / （ Al2O3 ＋ Fe2O3 ） ＝2.5~3.5，Al2O3/Fe2O3＝1.5~3.0，
否则需引进硅质或铝质校正原料 水泥熟料中碱含量 < 1.3%→粘土中碱含量 < 4.0% 低热水泥或使用悬浮预热器窑→粘土中碱含量 < 3.0%
石灰石
(2) 氟化钙 (3) 白云石 (4) 骨灰
(5) 硅灰石 (6) 透辉石
(7) 磷灰石 (8) 石膏
常见钙质原料的种类和性质
种类
基本性质
方解石 石灰石
属三方晶系，菱面体，有时呈粒状或板状，一般为乳白色或无色，随杂质 含量而呈灰白、淡黄、红褐等色，理论组成为CaO 56%，CO2 44%，玻璃 光泽，性脆
糖滤泥：碳酸法制糖厂 碱 渣：氨碱法制碱厂
重点考虑：杂质影响
白 泥：造纸厂
第二节 粘土类原料
粘土是一种或多种含水铝硅酸盐矿物的混合 体。 由铝硅酸盐类岩石经过长期地质年代的自然 风化或热液蚀变作用而形成，含有未风化的岩石 碎屑、石英砂、黄铁矿、有机物等杂质。无一定 熔点，也没有固定的化学组成
为陶瓷、耐火材料、水泥工业的主要原料
也称一次或残留粘土，母岩风化后残留在原地而形成； 特点：质地较纯，颗粒稍粗，可塑性较差，耐火度较高
也称二次或沉积粘土，由风化形成的粘土受风雨作用迁 移到其它地点沉积而形成的粘土层；特点：颗粒细，杂 质多，可塑性较好，耐火度较差
又称软质粘土、球土或结合粘土；特点：分散度 大，多呈疏松或板状，如膨润土、木节土等
高岭石类粘土，如苏州土、紫木节土
按粘土的 主要矿物类型
蒙脱石类（包括叶腊石类）粘土，如辽宁黑山和福建连成膨润土
伊利石类（或水云母类）粘土，如河北章村土
水铝英石类粘土，如唐山A、B、C级矾土
二、粘土的组成
（一）化学组成（chemical composition）
主要化学成分：SiO2、Al2O3、结晶水， 杂质：K2O、Na2O，CaO、MgO等 着色氧化物Fe2O3、TiO2等