1.1 原料及其预处理

4、萤石
5、磷灰石
6、石膏
7、透辉石和透闪石
岩石
1、石灰石 化学成分：主要为CaO、CO2。
主要矿物:方解石，含白云石、硅质、含铁矿物和粘土质杂 质，是一种具有微晶或潜晶结构的致密岩石。 石灰石一般呈块状，无解理，常包含生物遗骸，结构致密， 性脆，硬度3～4。有白色条痕．密度2.6～2.8g／cm3；耐压强度 随结构和孔隙率而异，在30～170 MPa之间。
离子交换力很强。
伊利石：一种云母类矿物
晶体构造式：K2(AI,Fe,Mg)4(Si,A1)8O20(OH)4· 2O。 nH 结构上，伊利石和蒙脱石相似。
一般呈带有尖角的片状。也有呈边界圆滑的片状及板条状。
可塑性差、干后强度低，干燥收缩小、烧结温度低，
一般在800℃左右开始烧结，完全烧结在1000~1150℃。
粉砂岩
砂岩浮雕
石灰岩
大 理 石
1.1 钙质原料
一、 钙质原料的种类及性质 无机非金属材料工业常使用的主要钙质原料有：
方解石、白云石、硅灰石、萤石、磷灰石、石膏等
石灰石、白云岩、泥灰岩 、白垩等 钙质工业废渣
矿物
1、方解石
主要成分： CaCO3 理论组成： CaO 56%，CO2 44％。 杂质：有Mg、Fe、Mn(8％以下)等碳酸盐。 一般为乳白色或无色。 杂质污染时可呈陪灰、黄、红、褐色等。 玻璃光泽，性脆，硬度为3，比重2.6。
牢固。(黏土51%，石英28%和熔剂矿物21%）
玻璃生产 玻璃中的CaO主要是通过方解石、石灰石、白垩、沉淀碳 酸钙等原料来引入的，其作用为： 主要是稳定剂，即增加玻璃的化学稳定性和机械强度，但 含量不宜过高，否则会使玻璃的结晶倾向增大，而且易使 玻璃发脆。
CaO在高温时，能降低玻璃的粘度，促进玻璃的融化和澄
西北、华北的黄土等
河泥、湖泥：靠近江河湖海的地区
可塑性：把粘土细粉加水调匀后，可以塑造成各种形状，干燥后维持
原状不变，并且有一定强度。
粘土的分类
原生粘土：质地较纯，颗粒稍粗，
按成因分类
可塑性较差，耐火度较高。 次生粘土：颗粒细，杂质多， 可塑性较好，耐火度较差。
高塑粘土：分散度大，多呈疏松或板状， 按可塑性分类
5、不易扬尘而无毒
矿物与岩石
矿物：地壳中由各种物理、化学的地质作用所形成的天然 化合物或单质。 例如：石英、刚玉、方解石、萤石等
岩石：由天然固态矿物在各种不同的地质作用下所产生的 集合体。 石灰岩：方解石 花岗岩：长石、石英、云母等
按成因分类：
火成岩：花岗岩、玄武岩等
碎屑岩：砂岩、粉砂岩等
岩石
黏土岩
颗粒表面荷电是粘土产生触变性的主要原因
影响粘土触变性的各种因素:
矿物组成; 颗粒大小和形状; 水分含量; 电解质种类与用量; 泥浆(或可塑泥料)的温度。
陶器、耐酸制品、装饰砖及瓷砖 的原料。 易熔粘土：耐火度在l350℃以下，含大量的各种 杂质，多用于建筑砖瓦和粗陶等制品。
粘土的分类
高岭石类粘土：高岭土、苏州土、 紫木节土
蒙脱石类粘土：辽宁黑山、福建连 成膨润土 伊利石类粘土：河北章村土 水铝石类粘土：唐山矾土
按主要矿物
二、粘土的组成
1、粘土的化学组成 粘土是含水铝硅酸盐的混合体，无固定的化学组成。 化学成分：SiO2、Al2O3、结晶水，同时含少量的碱金属氧化物 （K2O、Na2O）与碱土金属氧化物（CaO、MgO），
4、白云岩
白云岩是由白云石组成的碳酸盐类沉积岩。熔点达2300℃
5、大理岩
主要矿物组成为方解石和白云石，可用作水泥原 料和建筑装饰材料。
二、钙质原料的组成与作用 钙质原料化学组成：CaO、CO2；少量的SiO2、Al2O3、 Fe2O3、MgO等杂质。 主要作用是提供制成无机非金属材料所需的CaO。 水泥生产 在硅酸盐水泥生产中，钙质原料是烧制硅酸盐水泥熟料的主 要原料之一。主要提供生产熟料矿物所需的CaO。生产1t硅酸 盐水泥熟料通常需要1.2~1.3t干石灰质原料。用于烧制硅酸盐水 泥熟料的钙质原料一般为石灰石和泥灰岩。其中方解石的结晶粒 度及石英或燧石的含量对水泥生料的易烧性影响很大。
伊利石：一种云母类矿物
3、粘土的颗粒组成
颗粒组成是指粘土中含有不同大小颗粒的百分比含量。
粘土矿物直径一般小于1~2微米。颗粒组成对工艺性质的影 响如下： 粘土的细颗粒(＜1um的颗粒 )愈多则可塑性愈强、
干燥收缩大、干后强度高，而且烧结温度低。
片状结构比杆状结构的颗粒堆积密度大、塑性大、 强度高。 结晶程度差的颗粒可塑性也大。 测定粘土颗粒大小最常用的方法是筛分析(0.06mm以上)与
三、粘土的工艺性能
粘土原料的工艺性能主要取决于：化学、矿物与颗粒组成。 粘土的工艺性能是工业生产中合理选择粘土原料的重要指标。 可塑性 结合性
离子交换性
触变性 膨化性
收缩性
烧结性能 耐火度
1)可塑性
a、定义 可塑性是指粘土与适量水混练后形成的泥团，在外力作用 下，可塑造成各种形状而不开裂，当外力除去以后，仍能保持 该形状不变的性能。 b、表征 塑性指数：粘土的液限与塑限 之间的差值。 塑性指标：在工作水分下，泥 料受外力作用最初出现裂纹时 应力与应变的乘积。
以及着色氧化物 (Fe2O3、TiO2)等。
2、粘土的矿物组成 在自然界中粘土矿物很少以单矿物出现，经常是数种粘土 矿物共生形成的多矿物组合。根据结构与组成的不同，工业所 用粘土中的主要矿物可分为高岭石类、蒙脱石类及伊利石类。
高岭石--最常见的粘土矿物
以高岭石为主要矿物的粘土叫做高岭土。
组成： A12O3· 2SiO 2· 2O 2H
粘土坯料与可塑性的关系
c、影响因素
■ 一般来说，粘土颗粒越细，有机质含量越高，可塑性越好； ■ 粘土颗粒吸附的阳离子浓度大、半径小、电价高者，吸附水膜较厚，
可塑性较好；
■ 不同粘土矿物，可塑性不同，蒙脱石类粘土较高岭石、伊利石类可塑
性好。
d、机理：只有当物料水分适中时，才能在粘土颗粒周围形成一定厚度的
结合性与可塑性的关系：一般情况下，可塑性强的粘土， 其结合性也大。 结合性检测：通常以能够形成可塑泥团时所加入标准石英砂(颗 粒组成为：0.25~0.15mm 70％，0.15~0.09mm 30％)的数量及干 后抗折强度来反映。
3)离子交换性
定义：粘土粒子由于表面层的断键和晶格内部离子的不等价置 换而带电，它能吸附溶液中的异性离子，这种被吸附的离子又 可被其他离子所置换这种性质称为粘土的离子交换性。
沉降法(1~50um)。
• 筛分析是让粉体试样通过一系列不同筛孔的 标准筛，将其分离成若干个粒级。分别称重， 求得以质量百分数表示的粒度分布。 • 沉降粒度分析一般要将样品与液体混合制 成一定浓度的悬浮液。液体中的颗粒在重 力或离心力等的作用下开始沉降，颗粒的 沉降速度与颗粒的大小有关，大颗粒的沉 降速度快，小颗粒的沉降速度慢，根据颗 粒的沉降速度不同来测量颗粒的大小和粒 度分布。
无机非金属材料工艺原理
1. 原料及其预处理
一、原料的定义： 用于制备无机非金属材料制品生产用配合料的各种物质。
坯料、添加剂以及混合材料
来源：天然的无机非金属矿物原料 人工合成化工原料 其他原料资源：高炉矿渣、粉煤灰等
1.原料及其预处理
二、原料的选择原则： 1、组成合格而稳定 a 原料的化学组成应该能够提供所制造材料需要所具有的 主要性能条件。 b 原料纯度必须合格 c 原料质量要求标准化和稳定化 d 含水量稳定 2、易于加工处理 3、工艺性能适合 4、价廉而供应稳妥，就地就近
连续水膜，粘土的可塑性才最好。
e、提高可塑性的途径
■ 对粘土原矿进行淘洗，或长期风化； ■ 将湿润的粘土或坯料施以长期陈腐，或称陈化、睏料； ■ 对泥料进行真空练泥，使其组分均匀，并排除空气； ■ 掺入少量强可塑性粘土或加入增塑剂。
2)结合性
定义：是指粘土能结合非塑性原料形成良好的可塑泥团、
并且有一定干燥强度的能力。
沉积岩
化学岩：石灰岩、泥灰岩等
生物化学岩：白垩等
变质岩：大理石
花岗岩得天独厚的物理特性加上它美丽的花纹使他成为建筑的上好材料，素有 “岩石之王”之称。在建筑中花岗岩从屋顶到地板都能使用，人行道的路缘也是， 若是把它压碎还能制成水泥或岩石填充坝。许多需要耐风吹雨打或需要长存的地方 或物品都是由花岗岩制成的。像是台北“中正纪念堂”的牌子和北京天安门前人民 英雄纪念碑都是花岗岩做的。花岗岩过了千年仍历久不衰的特性，著名的埃及金字 塔就证明了这一点。
清，但当温度降低时，粘度增加得很快，使成型困难。
耐火材料生产 1、石灰石制成的石灰乳作为矿化剂用于硅砖生产 2、白云石质耐火材料
1.2 粘土类原料
一、粘土的成因与分类 粘土是一种或多种铝硅酸盐矿物的混合体。它主要是由 铝硅酸盐类岩石经长期风化、水解、热蚀而成。 粘土：东北的灰土、黑土； 南方的红壤、黄壤；
2、泥灰岩
泥灰岩是由碳酸钙和粘土物质同时沉积所形成的均勾
混合的沉积岩，是一种由石灰岩向黏土过渡的岩石。
泥灰岩中CaO大于45％。
硬度低于石灰岩，耐压强度通常小于100MPa。
天然水泥岩
3、白垩
白垩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的石灰岩。 色白、发亮的为最纯，CaCO3可达90％以上。 白垩易于粉磨和易烧性均较好，是生产水泥的优良 钙质原料。
如膨润土、木节土等。
低塑粘土：分散度小，呈致密块状或石状， 如叶腊石、瓷石等。
膨润土
叶腊石
木节土
瓷石
粘土的分类
耐火粘土：耐火度在1580℃以上，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。 难熔粘土：耐火度为1350~1580℃，含易熔杂 按耐火度分类
质在10％~15％左右，可作炻器、
离子交换能力：可用离子交换容量， 即pH＝7时每100克干粘 土所吸附的阳离子或阴离子的毫摩尔数来表示。
影响因素：与粘土的种类、粒度等因素有关，且对 粘土泥料的各种工艺性质有一定的影响。
4)触变性
定义：粘土泥浆或可塑泥团在静置以后变稠或凝固，当受到搅 拌或振动时，粘度降低而流动性增加，再放置一段时间后又能
蒙脱石呈不规则细粒状或鳞片状，颗粒较小，一般＜0.5 微米，结晶程度差，晶体轮廓不清。 颜色为白色或淡黄色。 比重为2.0~2.5。
膨润土有很强的吸水性，吸水后体积膨胀，容易碎裂，颗粒微细， 可塑性强，干燥后强度大，但干燥收缩也大。蒙脱石中A12O3的含量较 低，又吸附了其他阳离子，杂质较多，因此烧结温度较低，蒙脱石的
恢复原来状态，这种性质称为触变性。
触变性的表述：—厚化度。 泥浆厚化度指泥浆放置30min 和30s后相对粘度之比。 泥浆厚化度=30min/ 30s 泥团厚化度：则指静置一定时间后，球体或圆锥体压入 泥团达一定深度时剪切强度增加的百分数。
泥团厚化度=（P n– Po）/ Po
式中 Po—泥团开始承受的负荷，克； Pn—经过一定时间后，球体或锥体压入相同深度时 泥团承受的负荷，克。
晶体呈白色，一般是六方鳞片状、粒状、也有杆状的，
相对密度2.54-2.6，硬度小于2
高岭土的吸附能力小，遇水不膨胀，可塑性和结合性较差，
杂质少，耐火度高。加热至400~600℃会排出结晶水。
高岭石
高岭石
蒙脱石
以蒙脱石为主要矿物的粘土叫做膨润土。
吸水性很强，吸 水后体积膨胀。
化学通式： Al2O3· 4SiO2· 2O (n通常大于2) nH
钙质原料的质量要求：
名称品位 CaO MgO R2O SO3 燧石或石 英 ＜4.0 ＜4.0 ＜4.0
石 灰 石
一级品 二级品 泥灰岩
＞48 45~48 35~45
＜2.5 ＜3.0 ＜3.0
＜1.0Leabharlann Baidu＜1.0 ＜1.2
＜1.0 ＜1.0 ＜1.0
陶瓷生产 陶瓷生产中使用的钙质原料一般为方解石。在生产中主要 起助熔作用，缩短烧成时间，增加瓷器的透明度，使坯釉结合
分解温度825℃以上。
2、白云石
主要成分： CaMg(CO3 )2
理论组成： CaO 30.4%，MgO 21.7％。
杂质：有Fe、Mn等碳酸盐。 用途：碱性耐火材料和白云石质水泥原料
3、硅灰石
主要成分： CaO.SiO2 理论组成： CaO 48.3%， SiO2 51.7％。 一般呈片状、针状，颜色为白色、灰白色。 用途：釉面砖、墙地砖、日用陶瓷、低损耗无线电陶瓷等。