无机材料工艺学培训课件
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无机精细化工工艺学课件
❖ 第二阶段（1994年前），如何利用纳米材料已挖掘 出来的奇特物理、化学和力学性能，设计纳米复合 材料。
❖ 第三阶段（1994年到现在）纳米组装体系，人工组 装合成的纳米结构的材料体系。
20
纳米材料的特性
❖1、基本物理效应
（1）小尺寸效应 当超微粒子尺寸与传导电子德布罗意波长（
λ=h/p=h/mv)相当或更小时，周期性的边界
条件将被破坏，非晶态纳米微粒表面层附 近原子密度减小，导致性质与普通粒子不 同（光吸收、磁性、内压、热阻、化学活性、催化活性、 熔点）。
21
（2）界面与表面效应
纳米粒子由于尺寸小，表面积大，导致位于 表面的原子占有极大的比例，表面原子的 活性使纳米粒子具有明显的表面效应。
比表面积：F =3/r 1/r, 若r=1m, 则F > 104cm-1（1 m2） , 若r=5nm， F > 600 m2
❖ 运用生物纳米技术开发芯片－运用生物可以自建有 结构的 “自建结构”能力，利用蛋白质和DNA等材料 制作电路。研制运算速度高中央处理器，耗电量低 的记忆元件，开发计算机芯片，长时间无需充电的 笔记本电脑。
16
（4）纳米微机械和机器人。
生物发动机（分子马达） －利用人体内的自然能源（三磷酸腺苷酸）作动
3
纳米科技的发展
❖ 20世纪60年代R.P.Feynman：若从原子和分子水平上控 制物质，将会出现新的作用力和新的效应。
❖ 日本上田良二提出“超微粒子结构”的新概念。 ❖ 70年代C.Hayash研究了纳米粉体的性质、生产方法及应
用，诞生了“纳米技术”。 ❖ 80年代先后制造了扫描隧道显微镜和原子力显微镜，从
❖ 单分散体系－分散相以大小、形貌均一致的状态被 分散在分散介质中即形成了单分散体系。
❖ 第三阶段（1994年到现在）纳米组装体系，人工组 装合成的纳米结构的材料体系。
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纳米材料的特性
❖1、基本物理效应
（1）小尺寸效应 当超微粒子尺寸与传导电子德布罗意波长（
λ=h/p=h/mv)相当或更小时，周期性的边界
条件将被破坏，非晶态纳米微粒表面层附 近原子密度减小，导致性质与普通粒子不 同（光吸收、磁性、内压、热阻、化学活性、催化活性、 熔点）。
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（2）界面与表面效应
纳米粒子由于尺寸小，表面积大，导致位于 表面的原子占有极大的比例，表面原子的 活性使纳米粒子具有明显的表面效应。
比表面积：F =3/r 1/r, 若r=1m, 则F > 104cm-1（1 m2） , 若r=5nm， F > 600 m2
❖ 运用生物纳米技术开发芯片－运用生物可以自建有 结构的 “自建结构”能力，利用蛋白质和DNA等材料 制作电路。研制运算速度高中央处理器，耗电量低 的记忆元件，开发计算机芯片，长时间无需充电的 笔记本电脑。
16
（4）纳米微机械和机器人。
生物发动机（分子马达） －利用人体内的自然能源（三磷酸腺苷酸）作动
3
纳米科技的发展
❖ 20世纪60年代R.P.Feynman：若从原子和分子水平上控 制物质，将会出现新的作用力和新的效应。
❖ 日本上田良二提出“超微粒子结构”的新概念。 ❖ 70年代C.Hayash研究了纳米粉体的性质、生产方法及应
用，诞生了“纳米技术”。 ❖ 80年代先后制造了扫描隧道显微镜和原子力显微镜，从
❖ 单分散体系－分散相以大小、形貌均一致的状态被 分散在分散介质中即形成了单分散体系。
无机非金属材料工艺原理配合料的制备与加工PPT学习教案
定义：成型就是将制备好的坯料，用 各种不 同的方 法 制成具有一定形状和尺寸的坯件(生坯 )。
成型工序应的要求： ❖ 坯件应符合产品所要求的生坯形状和 尺寸。 ❖ 坯体应具行相当的机械强度，以便于 后续工 序的操 体。 ❖ 坯体结构均匀，且有一定的致密度。 ❖ 成型过程适合于多。快、好、省地组 织生产 。
目的：为了满足制品形状或下一工序 要求， 制备好 的混合 料需要成型。
对水泥生产而言，立窑、立波尔窑的入窑生料，
❖
混凝土的使用需要成型； ❖ 陶瓷生产中坯料需成要型； ❖ 在玻璃生产中，玻璃制品需要成型。
第39页/共135页
粒化（成球）
定义：泛指将粉体(或浆液)加工成型 状和尺 寸都比 较匀整 的球块的机械过程。
粉体粒化的目的：
❖ 能保持混合物的均匀度在贮存、输送与包装时不发生变化； ❖ 有利于改善物理化学反应的过程； ❖ 可以提高物料流动性，便于输送与贮存； ❖ 大大减少粉尘飞扬； ❖ 扩大微粉状原料的适用范围； ❖ 便于计量以及满足商业上要求等。
第40页/共135页
造粒方法及分类
第41页/共135页
第42页/共135页
➢ 另一类结合剂在常温下可提高坯料的 塑性， 高温下 仍 留在坯体中，这类称为粘结剂，多 数为无 机物质 ，如 硅酸盐和硫酸盐等。
塑化剂在特陶坯料生产中起着提高坯 料塑性 和生坯 强度 的作用。生产中使用的塑化剂由粘合 剂、增 塑剂和 溶剂 以适当比例调配而成。
第36页/共135页
（3） 润滑剂
用于提高粉料的湿润性， 减少粉料颗粒之间及粉料与 模壁之间的摩擦，以增大压 制坯体的密度，促进其均匀 化。通常采用含极性官能团 的有机物作润滑剂。
（6）干法磨机通风
磨内通风可冷却磨内物料，改善易磨 性。
成型工序应的要求： ❖ 坯件应符合产品所要求的生坯形状和 尺寸。 ❖ 坯体应具行相当的机械强度，以便于 后续工 序的操 体。 ❖ 坯体结构均匀，且有一定的致密度。 ❖ 成型过程适合于多。快、好、省地组 织生产 。
目的：为了满足制品形状或下一工序 要求， 制备好 的混合 料需要成型。
对水泥生产而言，立窑、立波尔窑的入窑生料，
❖
混凝土的使用需要成型； ❖ 陶瓷生产中坯料需成要型； ❖ 在玻璃生产中，玻璃制品需要成型。
第39页/共135页
粒化（成球）
定义：泛指将粉体(或浆液)加工成型 状和尺 寸都比 较匀整 的球块的机械过程。
粉体粒化的目的：
❖ 能保持混合物的均匀度在贮存、输送与包装时不发生变化； ❖ 有利于改善物理化学反应的过程； ❖ 可以提高物料流动性，便于输送与贮存； ❖ 大大减少粉尘飞扬； ❖ 扩大微粉状原料的适用范围； ❖ 便于计量以及满足商业上要求等。
第40页/共135页
造粒方法及分类
第41页/共135页
第42页/共135页
➢ 另一类结合剂在常温下可提高坯料的 塑性， 高温下 仍 留在坯体中，这类称为粘结剂，多 数为无 机物质 ，如 硅酸盐和硫酸盐等。
塑化剂在特陶坯料生产中起着提高坯 料塑性 和生坯 强度 的作用。生产中使用的塑化剂由粘合 剂、增 塑剂和 溶剂 以适当比例调配而成。
第36页/共135页
（3） 润滑剂
用于提高粉料的湿润性， 减少粉料颗粒之间及粉料与 模壁之间的摩擦，以增大压 制坯体的密度，促进其均匀 化。通常采用含极性官能团 的有机物作润滑剂。
（6）干法磨机通风
磨内通风可冷却磨内物料，改善易磨 性。
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
无机材料工艺学培训课件
一、粘土的概念与分类
（二）成因：
物理风化：暴晒、冰冻、水力及风力的破坏作用等
自然风化
化学风化：自然界中的化学物质对岩石造成的蚀变作用
例如：
K2O·Al2O3·SiO2+ CO2+ H2O
钾长石
Al2O3·2SiO2·2H2O+ K2CO3+ 4SiO2
高岭土
● 风化过程中产生的可溶性盐类将被雨水洗去，剩下的难溶盐和氧化
*
23
——陶瓷工艺原理
三、粘土的工艺性质
1.可塑性
塑限：粘土由干粉状态变为 塑性状态时的最低含水率。
可塑性
塑性泥料区
塑限
干粉区
液限：粘土由塑性状态变为 无塑性的泥浆状态时的含水 率。
可塑性指数：液限—塑限
可塑性指标：系指在一定的
最佳塑性范围
工作水分下，粘土泥团受外力作用时，
最初出现裂纹时的应力与应变的乘积。
。*
12
——陶瓷工艺原理
粘土矿物是具有层状结构硅酸盐矿物，其基本结构单位是硅氧四面 体层和铝氧八面体层，由于四面体层和八面体层的结合方式、不等价离 子同晶置换以及层间阳离子等不同，从而构成了不同类型的层状结构粘
土矿物，如下图所示的结构模型图。
硅氧四面体层
铝氧八面体层
*
层状结构粘土矿物晶体结构模型图
●瓷石的形成过程示意图：
石英
部分绢云母化 长石
完全绢云母化
石英
长石
石英
部分高岭石化
高岭石
石英
◆ 瓷石可单独制瓷。烧成时，绢云母兼有高岭土和长石之作用。
*
18
——陶瓷工艺原理
● 粘土的加热变化
各种粘土的差热曲线
无机材料工艺学课件(PPT 92页)
45
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。
26
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；
6
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。
34
国外性能各异的特种水泥 2.变色水泥
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。
26
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；
6
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。
34
国外性能各异的特种水泥 2.变色水泥
无机非金属材料工学-完整-全ppt课件
（一）流动曲线
由流动曲线可知在 某应力下某种材料流动 速度的快慢，粘度、表 观粘度的大小。
无机非金属 材料工学
精选编辑ppt
1
课程内容
第一篇 无机非金属材料成型
第二篇 水泥工艺学
第三篇 玻璃工艺学
第四篇 陶瓷工艺学
第五篇 水泥概述及其生产
精选编辑ppt
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；
氧化铝、石英等的悬浮液具有胀流性；一般陶瓷泥浆为假塑
性。
精选编辑ppt
15
三、流变模型与本构方程
又称流变状态方程，是联系应力、应变、应力速率和应变速
率的方程的总称。
同时具有两种或三种变形，流变模型可以通过各种基本元件 串联及并联方式组成。
油漆、水泥浆等：粘性液体，不致流下，具有固体的性质。
称宾汉体模型。 当剪切力τ<f时，塑性元件不发生变形， 与之并联的粘性元件也只能保持不变。这时， 弹性元件的变形，就是整个系统的变形，因 此：
体，经适当的手段和设备变成一定形状制品的过程。
成型一般由两个步骤组成：
（1）使可流动变形的物料成为所需要的形状
研究在外力作用下物料流动与变形的规律，流变学研究的
内容；
（2）通过不同的机制使其定形。
精选编辑ppt
8
几种体系：
1.无机胶凝材料浆体（如水泥、石灰、石膏等）：水化
产物使浆体固化。
2. 陶瓷泥料的可塑成型：可塑性、定形、干燥后强度提
其流变方程为：
•
τ 剪切应力
η 粘度系数
*
剪切应变精速选编率辑ppt
由流动曲线可知在 某应力下某种材料流动 速度的快慢，粘度、表 观粘度的大小。
无机非金属 材料工学
精选编辑ppt
1
课程内容
第一篇 无机非金属材料成型
第二篇 水泥工艺学
第三篇 玻璃工艺学
第四篇 陶瓷工艺学
第五篇 水泥概述及其生产
精选编辑ppt
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；
氧化铝、石英等的悬浮液具有胀流性；一般陶瓷泥浆为假塑
性。
精选编辑ppt
15
三、流变模型与本构方程
又称流变状态方程，是联系应力、应变、应力速率和应变速
率的方程的总称。
同时具有两种或三种变形，流变模型可以通过各种基本元件 串联及并联方式组成。
油漆、水泥浆等：粘性液体，不致流下，具有固体的性质。
称宾汉体模型。 当剪切力τ<f时，塑性元件不发生变形， 与之并联的粘性元件也只能保持不变。这时， 弹性元件的变形，就是整个系统的变形，因 此：
体，经适当的手段和设备变成一定形状制品的过程。
成型一般由两个步骤组成：
（1）使可流动变形的物料成为所需要的形状
研究在外力作用下物料流动与变形的规律，流变学研究的
内容；
（2）通过不同的机制使其定形。
精选编辑ppt
8
几种体系：
1.无机胶凝材料浆体（如水泥、石灰、石膏等）：水化
产物使浆体固化。
2. 陶瓷泥料的可塑成型：可塑性、定形、干燥后强度提
其流变方程为：
•
τ 剪切应力
η 粘度系数
*
剪切应变精速选编率辑ppt
无机化工工艺学 ppt课件
化工工艺学--学习要求
❖ 学习要求：了解上述有代表性的大化工过程 的生产原理、热力学与动力学特征、催化剂 特性、主要设备的结构和特点，掌握其工业 生产方法、工业原理、工艺流程。使学生对 基本化学工业典型过程有深入的了解。
❖ 笔记；作业； ❖ 学习流程示意图（看看）
化工工艺学学习 示意图
第一篇合成氨 目录
无机化工—特点
➢在化学工业中是发展较早的部门，为单元操
作的形成和发展奠定了基础，
➢主要产品多为用途广泛的基本化工原料。 ➢与其他化工产品比较，无机化工产品的产量
较大。
化工生产基本原料简介
❖ 石油、煤、天然气 、农林副产品，各种矿物质 。
❖ 世界能源消耗量： 石油40%、煤27%、天然气23%、核能7%、水 3%。 ❖ 2004年世界石油产量前五位：俄罗斯、沙特、 美国、伊朗、中国。中国石油产量1.75亿吨， 探明储量25亿吨，探明天然气储量1.51亿吨。 ❖ 2004年中国煤炭产量19.8亿吨,居世界第一位。
第一章: 绪论 第二章:固体燃料气化 第三章:一氧化碳变换 第四章:原料气的最终净化 第七章:氨的合成 第八章: 合成氨生产综述
12
第一章 绪 论
一、氨的性质
（一）、物理性质
➢ 标准状态下是无色气体，具有特殊的刺激性臭味。 20℃下将氨气加压0.8MPa时，液化为无色的液体。
三、美国化学工业分类 按美国标准工业分类法
(SIC)
★28 化学品及有关产品
❖ 281 工业无机化学品 ❖ 282 塑料和树脂,合成橡胶,合成纤维和人造纤维 ❖ 283 药品 ❖ 284 肥皂,洗涤剂,清净剂,香料,化妆品及卫生剂 ❖ 285 涂料,清漆,喷漆,瓷漆及有关制品 ❖ 286 工业有机化学品 ❖ 287 农用化学品 ❖ 289 其它化学品
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。
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弱塑性粘土：指数1~7 或 指标＜2.5
瘠性原料：可塑性指数＜1.
2020/11/26
河南省精品课程——陶瓷工艺原理
可塑性
泥浆区
液限
含水率
25
三、粘土的工艺性质
1.可塑性 ● 影响可塑性大小的因素
1. 矿物组成； 2. 颗粒组成（细度）及颗粒形状； 3. 阳离子交换容量； 4. 分散介质的含量及种类（润湿能力及
16
● 关于绢云母和瓷石：
1. 绢云母：一种矿物。是一种细小鳞片状的白云母，因其表面呈丝 绢光泽而得名。其化学组成和结构与白云母极相似，两者在矿物学 上并无区别。但绢云母外观多呈粘土状，具有粘土特性，是瓷石中 的主要组成矿物，可塑性与高岭石相当；高温下具有一定的熔剂作 用。
绢云母可视为白云母与伊利石之间的过渡矿物。
水也不膨胀，硬度低，是一种优良的陶瓷原料。
2020/11/26
河南省精品课程——陶瓷工艺原理
15
作 业：
1. 选择原料时应考虑哪些主要因素？ 2. 粘土的化学全分析数据在生产上有何指导意义？
3. 比较高岭石、蒙脱石及伊利石三者的结构特点和工艺性 能。
2020/11/26
河南省精品课程——陶瓷工艺原理
23
三、粘土的工艺性质
1.可塑性
塑限：粘土由干粉状态变为 塑性状态时的最低含水率。
塑性泥料区
塑限
干粉区
液限：粘土由塑性状态变为 无塑性的泥浆状态时的含水 率。
可塑性指数：液限—塑限
可塑性指标：系指在一定的
最佳塑性范围
工作水分下，粘土泥团受外力作用时，
最初出现裂纹时的应力与应变的乘积。
2020/11/26
绪言
第一章 陶瓷原料
◆ 原料选择的基本要求
质量达标（并非越纯越好）； 储量要大（原料来源稳定）； 价格合理； 性能稳定（对原料的最基本要求）； 运输方便。
◆ 原料选择原则：
● 原料的组成应能保证产品的质量性能要求； ● 原料的工艺性能应能满足生产加工过程的工艺要求。
2020/11/26
河南省精品课程——陶瓷工艺原理
1
硅灰石
第一章 陶瓷原料
◆ 原料选择的重要性
● 陶瓷制品的性能由坯体显微结构决定，而坯体显微结 构则由原料的种类和加工工艺决定。
使用性能
Performance
加工工艺
Processing
物化性能
Property
2020/11/26
河南省组精织品课结程构——/成陶瓷分工艺原理
2
Structure/Composition
◆ 特点比较：一次粘土杂质较少，颗粒较粗，可塑性较差，干 燥强度较低、干燥收缩较小，烧结温度较高。二次黏土的特点 相反。
2020/11/26
河南省精品课程——陶瓷工艺原理
7
一、粘土的概念与分类
第一章 陶瓷原料
● 根据粘土的可塑性强弱分类： 强塑性粘土
中等塑性粘土 弱塑性粘土
● 根据粘土的耐火度高低分类：
为膨润土（bentonite），一般呈白色、灰白色、粉红色或淡黄色，被杂质
污染时呈现其它颜色。
c. 伊利石类 (Illite)
伊利石是白云母经强烈的化学风化作用转变为蒙脱石或高岭石过程中
的中间产物，故其化学组成介于白云母与高岭石或蒙脱石之间。与白云母
比较，伊利石多H2O而少K2O。与高岭石比较，伊利石含K2O较多而含H2O较少。
（5） H2O、有机质：含量多时可塑性较好，但收缩大——从“烧失 量”一项判断。
2020/11/26
河南省粘土很少由单一矿物组成，而是多种微细矿物的混合体。因 此，粘土所含各种微细矿物的种类和数量是决定其工艺性能的主 要因素。
粘土矿物主要为高岭石类（包括高岭石、多水高岭石等）、蒙脱石类 （包括蒙脱石、叶蜡石等）和伊利石类（也称水云母）等等。
2. 瓷石：是由长英岩或石英粗面岩经过长期的热液蚀变作用形成的一种
多矿物混合体。风化程度深的瓷石，其中的绢云母会逐渐高岭石化，部
分地转变为高岭石。所以，瓷石的矿物组成大致为：
石 英：40~60%
绢云母：20~40%
长 石：5~30%
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3、粘土的颗粒组成：粘土中不同大小颗粒的体积百分比含量。
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三、粘土的工艺性质
概念：粘土的工艺性质系指其所具有的、对生产工艺过程有重要 影响的性质。包括可塑性、结合性、干燥性质、泥浆性质、烧结 性质等。
◆ 粘土的工艺性质取决于其化学组成、矿物组成和颗粒组成。
1.可塑性
概念：可塑性是指粘土粉碎后用适量的水调和、混练后捏成泥团，在一 定外力的作用下可以任意改变其形状而不发生开裂，除去外力后，仍能 保持受力时的形状的性能。
◆ 可塑性的产生机理
生产上，常用塑限、液限、可塑性指数、可塑性指标等参数来反映 粘土的可塑性大小。
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3）继续加热，偏高岭石进一步反应形成硅－铝尖晶石：
（2 Al2O3 2SiO2）925 C 2Al2O3 3SiO2 SiO2
偏高岭石
硅－铝尖晶石
4）温度超过1050℃左右，硅－铝尖晶石逐渐分离出晶格中的 方石英（SiO2），形成热力学稳定的莫来石：
（1）SiO2 ：若SiO2多，意味着游离石英较多，则粘土可塑性降低，干 燥及烧成收缩较小。
（2）Al2O3 ：含量多，耐火度增高，难烧结。 （3）Fe2O3＜1％ ，TiO2 ＜0.5％：瓷制品呈白色。若含量过高，坯体 颜色将变深，甚至还影响电绝缘性。
（4）CaO、MgO、K2O、Na2O：降低烧结温度，缩小烧结范围。
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绪言
第一章 陶瓷原料
◆ 陶瓷原料的分类
高岭土
1. 从工艺性能分： 可塑性原料 非可塑性原料（瘠性原料）
钾长石
2. 从来源分： 天然原料
石英
化工原料
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第一章 陶瓷原料
§1-1 粘土类原料 一、粘土的概念与分类
（一）概念：粘土（clay）是由多种微细矿物（主要是含水铝 硅酸盐矿物）构成的混合体，其矿物晶体粒径一般小于2 µm。
表面张力）。
● 改善粘土可塑性的途径
1. 淘洗除杂；
2. 风化处理；
3. 坯料陈腐和真空练泥处理；
4. 加入适量塑化剂。
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三、粘土的工艺性质
2.结合性 粘土的结合性是指粘土能结合非塑性原料形成良好的可塑泥团、有
一定干燥强度的能力。
◆ 结合性的表征方法：以能够形成塑性泥团时所加入的标准石英砂 量及试样干后的抗折强度表示。
b. 蒙脱石：可塑性好，阳离子交换容量大，遇水膨胀，干燥 收缩大，烧结温度较低。
c. 伊利石：与高岭石相近。可塑性差，阳离子交换容量小， 遇水不膨胀，干燥收缩小，烧结温度低、烧结范围窄。绢云 母和瓷石也划归为伊利石类原料。
◆ 叶腊石(Al2O3·2SiO2·H2O), 其结构与蒙脱石（ Al2O3·4SiO2·nH2O ） 相似，但晶格中的同晶置换现象轻微，故阳离子交换容量很小。遇
物（如SiO2）将成为粘土矿中的杂质矿物。
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一、粘土的概念与分类
（三）分类：
● 根据粘土的成因分类： I. 一次粘土（原生粘土）：母岩风化后的产物滞留于原地，再 经地质作用而形成的粘土。
II. 二次粘土（次生粘土）：母岩的风化产物经过自然力（洪水、 大风）搬迁，在别处沉积下来而形成的粘土。此即为沉积型粘 土矿，如唐山子木节土、黑山膨润土。
从外观看：（i）由于所含杂质种类及数量不同，粘土可呈多种颜色。 (ii) 由于地质成因不同，粘土有的松软，有的坚硬。
● 但只要是粘土，或多或少都具有一定的可塑性。
（二）成因：粘土主要是由铝硅酸盐类岩石，如长石、片麻岩、 伟晶花岗岩等经过漫长的自然风化作用形成的。
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所以，粘土的化学全分析数据包括上述各成分，外加烧失量 一项。
◆ 不同成因的粘土，其化学组成有差别。如一次粘土一般SiO2含量
较高，而A12O3含量较低；铁多于钛，富含游离石英和长石残岩。
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§1-1 粘土类原料
● 粘土的化学组成在一定程度上反映了其工艺性质:
层河状南结省构精品粘课土程—矿—物陶瓷晶工体艺原结理构模型图
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● 各种粘土矿物的结构特点
蒙脱石
伊利石
叶腊石
多水高岭石
高岭石
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● 各种粘土矿物的工艺性质
a. 高岭石：可塑性较差，阳离子交换容量小，遇水不膨胀， 干燥收缩较小，耐火度较高（烧结温度较高）。
● 粘土的加热变化
◆ 粘土矿物被加热时，一般都要经过排除自由水和吸附水、 分解并脱去结晶水、形成莫来石新相等过程。 例如高岭石受热时：
1）≥100℃时排除吸附水。
2）450℃以上，结构水缓慢排出，高岭石变成偏高岭石（不 含结晶水的高岭石）：
Al2O3·2SiO2·2H2O 450 ℃ Al2O3·2SiO2 + 2H2O
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粘土矿物是具有层状结构硅酸盐矿物，其基本结构单位是硅氧四面 体层和铝氧八面体层，由于四面体层和八面体层的结合方式、不等价离 子同晶置换以及层间阳离子等不同，从而构成了不同类型的层状结构粘