第二章粉体制备 无机非金属材料课件
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无机非金属材料工艺学课件(PPT 79页)
中硬化，如石灰、
胶凝材料分类石膏等。 有机胶凝材料，如沥青，各种树脂等。
按组成物质分类
水硬性胶凝材料
无机胶凝材料 10 气硬性胶凝材料
用石灰、石膏 作为胶凝材料
11
水泥的发明
19世纪初（1810~1824年），用人工配合粘土与石灰石 经煅烧、磨细以制造水硬性胶凝材料已经开始组织生产。 1824年，英国人阿斯普丁将粘土与石灰石配合烧制成块（熟 料），再经磨细而成水硬性胶凝材料，加水拌和后能硬化制 成人工石，并具有较高强度，其外观与当时建筑上常用的英 国波特兰岛上出产的岩石相似，故称之为“波特兰水泥” （Portland Cement)，并于1824年10月21日首先获得该产品 的专利权。
（4）成型 无机非金属材料产品由于使用、进一步加工等过程的需要，
成型是生产的环节之一。
陶瓷成型在热加工之前；
玻璃成型在热加工之后；
水泥成型主要在使用时，如加工混凝土制品等。
8
（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29
典型生产工艺流程
机械化立窑水泥生产工艺流程图
30
典型生产工艺流程
回转窑水泥生产工艺流程图
31
典型生产工艺流程
玻璃类（浮法）
32
典型生产工艺流程
陶瓷（釉面砖类）
33
典型生产工艺流程
碳素材料类
34
图0-2-1 物质内能与体积随温度的变化
35
图0-2-2 不同冷却速度下玻璃的比容与温度的关系
胶凝材料分类石膏等。 有机胶凝材料，如沥青，各种树脂等。
按组成物质分类
水硬性胶凝材料
无机胶凝材料 10 气硬性胶凝材料
用石灰、石膏 作为胶凝材料
11
水泥的发明
19世纪初（1810~1824年），用人工配合粘土与石灰石 经煅烧、磨细以制造水硬性胶凝材料已经开始组织生产。 1824年，英国人阿斯普丁将粘土与石灰石配合烧制成块（熟 料），再经磨细而成水硬性胶凝材料，加水拌和后能硬化制 成人工石，并具有较高强度，其外观与当时建筑上常用的英 国波特兰岛上出产的岩石相似，故称之为“波特兰水泥” （Portland Cement)，并于1824年10月21日首先获得该产品 的专利权。
（4）成型 无机非金属材料产品由于使用、进一步加工等过程的需要，
成型是生产的环节之一。
陶瓷成型在热加工之前；
玻璃成型在热加工之后；
水泥成型主要在使用时，如加工混凝土制品等。
8
（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29
典型生产工艺流程
机械化立窑水泥生产工艺流程图
30
典型生产工艺流程
回转窑水泥生产工艺流程图
31
典型生产工艺流程
玻璃类（浮法）
32
典型生产工艺流程
陶瓷（釉面砖类）
33
典型生产工艺流程
碳素材料类
34
图0-2-1 物质内能与体积随温度的变化
35
图0-2-2 不同冷却速度下玻璃的比容与温度的关系
第二讲 无机材料的制备化学ppt课件
完整版PPT课件
6
➢ 固体反应的过程 （MgO + Al2O3 → MgAl2O4)
MgO/MgAl2O4界面:
MgO
4MgO + 2Al3+ - 3Mg2+
→ MgAl2O4
反应起始界面
MgAl2O4/Al2O3界面:
Al2O3
4Al2O3 + 3 Mg2+ - 2Al3+
MgAl2O4产物层 → 3MgAl2O4
晶体 （Crystals）
完美晶体（Perfect crystals） [原子在 三维空间排列无限 延伸有序， 并有 严格周期性]
缺陷晶体 （Defect crystals） [固体中 原子排列有易位、 错位以及本体组成 以外的杂质]
完整版PPT课件
4
固体原料混合物以固体形式直接反应过程是制 备多晶固体（即粉末）最为广泛应用的方法。固体 混合物在室温下经历一段时间，并没有可觉察的反 应发生。为使反应以显著速度发生，通常必须将它 们加热至甚高温度，一般在1000 ~ 1500℃。 热力学和动力学两种因素在固体反应中都极为 重要：热力学通过考察一个特定反应的自由能来判 断该反应能否发生，动力学因素则决定反应进行的 速率。
过程分析 MgO和Al2O3两种晶体反应是相互紧密接触，共享一个公用
面，即产物先在界面生成，存在尖晶石晶核的生长困难，还有产物随之
进行扩散的困难。上图给出氧化镁和氧化铝反应生成尖晶石过程的示意
图。由图可见，当MgO和Al2O3两种晶体加热后，在接触面上局部生成一 层MgAl2O4。
反应的第一阶段是生成MgAl2O4晶核，晶核的生成是比较困难的， 这是因为：首先，反应物和产物的结构有明显的差异，其次是生成物涉
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。
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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。
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造粒方法及分类
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➢ 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。
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（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。
无机非金属材料科学基础(ppt)
1 无机非金属材料概述
无
2 无机非金属材料地位及应用
机
非
3 典型无机非金属材料
方 向
4 关于本门课程
1.1 无机非金属材料概述
材料科学与工程学院
无机非金属材料科学基础
1.1.1 无机非金属材料定义与分类 1.1.2 无机非金属材料的特性 1.1.3 无机非材料制备的共性
1.1.1 无机非金属材料定义及分类
▪ 结
构
从科功能 学研信息究的角人 工度讲能 源，传统生物无
陶 瓷
机非陶瓷已是非材料 热点晶 体领域？材 料
材 料
非 金 属
传 统 无 机
碳化物 氮化物 氧化物
电磁声 光热 生物
单晶硅 磁存储
激光晶 体、光 学晶体
太阳能 电池 超导
生物陶 瓷、玻 璃、水
泥
水泥 玻璃 陶瓷
1.1.2 无机非金属材料特性
无机非金属材料科学基础
教师：赵宇龙 83995875 13645206621
学院：材料学院
课程说明
材料科学与工程学院
无机非金属材料科学基础
▪ 材料科学基础 ≈ 金属学原理
▪ 材料科学与工程（1994）== 金属 + 无机非 + 高分子
▪
▪
无▪机正（≈式非学无金机习属材之）料前物材理料，化科先学学来基看础一下“本门课程”
凝土个约2角0亿度m来3；讲不是？一体，变为一体！
陶瓷：坚硬的躯体，亮丽的表面，丰富的原料！ 建筑陶瓷：每年30亿m3，世界产量的50%；
▪卫日传生用统陶陶瓷瓷无：：机6102非000亿万：件件水，，世泥世界界、产产陶量量6瓷200%、%；；玻璃、
耐火材料？
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
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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
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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。
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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。
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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
*
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无机非金属材料PPT课件1
5：烧结带： 1400
烧结，熔融，得熟料
5、主要成分：硅酸三钙(3CaO•SiO2)、 硅酸二钙(2CaO•SiO2)、 铝酸三钙(3CaO•Al2O3)等
6、主要性能：水硬性 水泥的标号 7、主要用途：建筑、修路。 如：水泥
砂浆、混凝土、钢筋混凝土 。
二、玻璃 1、原 料：纯碱、石灰石和石英 2、主要设备：玻璃熔炉 3、生产过程：原料粉碎，玻璃熔炉中强热，成 型冷却
100 600 900
水分蒸发 有机物燃烧和高岭土的脱水
石灰石分解，CaO和SiO2 Al2O3发生固态反应 高温
4:煅烧带
1100
3CaO + Al2O3= 3 CaO . Al2O3 2 CaO + SiO2= 2 CaO . SiO2 3 CaO + SiO2 = 3 CaO . SiO2
高温 高温
三、陶瓷(China)
1、主要原料：粘土 2、传统生产过程：混和、成型、干燥、 烧结、冷却 3、反应原理：复杂的物理、化学变化 4、主要成分：硅酸盐
5、主要特性：抗氧化、抗酸碱腐蚀、耐高
温、绝缘、易成型等优点。
６、主要种类： 土器：砖瓦
红瓦（自然冷却，Fe2O3含量较多） 青瓦(淋水冷却，Fe3O4、FeO较多)
水泥回转窑
练习
1、普通玻璃是 （混合物、纯 净物）。 玻璃可在一定温度范围内软化， 制成工艺品等。这是因为玻璃不 是 ，而是一种 物质， 没有固定 。 2、制水泥和玻璃时都需要用的原料是 （ ） （A）粘土 （C）石灰石 （B）石英 （D）纯碱
3、下列说法正确的是（ ）
（A）SiO2是酸性氧化物，它不溶于水 也不溶于任何酸
1、快乐总和宽厚的人相伴，财富总与诚信的人相伴，聪明总与高尚的人相伴，魅力总与幽默的人相伴，健康总与阔达的人相伴。 2、人生就有许多这样的奇迹，看似比登天还难的事，有时轻而易举就可以做到，其中的差别就在于非凡的信念。 3、影响我们人生的绝不仅仅是环境，其实是心态在控制个人的行动和思想。同时，心态也决定了一个人的视野和成就，甚至一生。 4、无论你觉得自己多么了不起，也永远有人比更强;无论你觉得自己多么不幸，永远有人比你更不幸。 5、也许有些路好走是条捷径，也许有些路可以让你风光无限，也许有些路安稳又有后路，可是那些路的主角，都不是我。至少我会觉得，那些路不是自己想要的。 6、在别人肆意说你的时候，问问自己，到底怕不怕，输不输的起。不必害怕，不要后退，不须犹豫，难过的时候就一个人去看看这世界。多问问自己，你是不是已经为了梦想而竭尽全力了? 7、人往往有时候为了争夺名利，有时驱车去争，有时驱马去夺，想方设法，不遗余力。压力挑战，这一切消极的东西都是我进取成功的催化剂。 8、真想干总会有办法，不想干总会有理由;面对困难，智者想尽千方百计，愚者说尽千言万语;老实人不一定可靠，但可靠的必定是老实人;时间，抓起来是黄金，抓不起来是流水。 9、成功的道路上，肯定会有失败;对于失败，我们要正确地看待和对待，不怕失败者，则必成功;怕失败者，则一无是处，会更失败。1、快乐总和宽厚的人相伴，财富总与诚信的人相伴，聪明总与高尚的人相伴，魅力总与幽默的人相伴，健康总与阔达的人相伴。 2、人生就有许多这样的奇迹，看似比登天还难的事，有时轻而易举就可以做到，其中的差别就在于非凡的信念。 3、影响我们人生的绝不仅仅是环境，其实是心态在控制个人的行动和思想。同时，心态也决定了一个人的视野和成就，甚至一生。 4、无论你觉得自己多么了不起，也永远有人比更强;无论你觉得自己多么不幸，永远有人比你更不幸。 5、也许有些路好走是条捷径，也许有些路可以让你风光无限，也许有些路安稳又有后路，可是那些路的主角，都不是我。至少我会觉得，那些路不是自己想要的。 6、在别人肆意说你的时候，问问自己，到底怕不怕，输不输的起。不必害怕，不要后退，不须犹豫，难过的时候就一个人去看看这世界。多问问自己，你是不是已经为了梦想而竭尽全力了? 7、人往往有时候为了争夺名利，有时驱车去争，有时驱马去夺，想方设法，不遗余力。压力挑战，这一切消极的东西都是我进取成功的催化剂。 8、真想干总会有办法，不想干总会有理由;面对困难，智者想尽千方百计，愚者说尽千言万语;老实人不一定可靠，但可靠的必定是老实人;时间，抓起来是黄金，抓不起来是流水。14、成长是一场和自己的比赛，不要担心别人会做得比你好，你只需要每天都做得比前一天好就可以了。 15、最终你相信什么就能成为什么。因为世界上最可怕的二个词，一个叫执着，一个叫认真，认真的人改变自己，执着的人改变命运。只要在路上，就没有到不了的地方。 16、你若坚持，定会发光，时间是所向披靡的武器，它能集腋成裘，也能聚沙成塔，将人生的不可能都变成可能。 17、人生，就要活得漂亮，走得铿锵。自己不奋斗，终归是摆设。无论你是谁，宁可做拼搏的失败者 9、成功的道路上，肯定会有失败;对于失败，我们要正确地看待和对待，不怕失败者，则必成功;怕失败者，则一无是处，会更5、别着急要结果，先问自己够不够格，付出要配得上结果，工夫到位了，结果自然就出来了。 6、你没那么多观众，别那么累。做一个简单的人，踏实而务实。不沉溺幻想，更不庸人自扰。 7、别人对你好，你要争气，图日后有能力有所报答，别人对你不好，你更要争气望有朝一日，能够扬眉吐气。 8、奋斗的路上，时间总是过得很快，目前的困难和麻烦是很多，但是只要不忘初心，脚踏实地一步一步的朝着目标前进，最后的结局交给时间来定夺。 9、运气是努力的附属品。没有经过实力的原始积累，给你运气你也抓不住。上天给予每个人的都一样，但每个人的准备却不一样。不要羡慕那些总能撞大运的人，你必须很努力，才能遇上好运气。 10、你的假装努力，欺骗的只有你自己，永远不要用战术上的勤奋，来掩饰战略上的懒惰。 11、时间只是过客，自己才是主人，人生的路无需苛求，只要你迈步，路就在你的脚下延伸，只要你扬帆，便会有八面来风，启程了，人的生命才真正开始。 12、不管做什么都不要急于回报，因为播种和收获不在同一个季节，中间隔着的一段时间，我们叫它为坚持。失败。11、学会学习的人，是非常幸福的人。——米南德 12、你们要学习思考，然后再来写作。——布瓦罗 13、在寻求真理的长河中，唯有学习，不断地学习，勤奋地学习，有创造性地学习，才能越重山跨峻岭。——华罗庚 14、许多年轻人在学习音乐时学会了爱。——莱杰 15、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基 16、我们一定要给自己提出这样的任务：第一，学习，第二是学习，第三还是学习。——列宁 17、学习的敌人是自己的满足，要认真学习一点东西，必须从不自满开始。对自己，“学而不厌”，对人家，“诲人不倦”，我们应取这种态度。——毛泽东 18、只要愿意学习，就一定能够学会。——列宁 19、如果学生在学校里学习的结果是使自己什么也不会创造，那他的一生永远是模仿和抄袭。——列夫· 托尔斯泰 20、对所学知识内容的兴趣可能成为学习动机。——赞科夫 21、游手好闲地学习，并不比学习游手好闲好。——约翰· 贝勒斯 22、读史使人明智，读诗使人灵秀，数学使人周密，自然哲学使人精邃，伦理学使人庄重，逻辑学使人善辩。——培根 23、我们在我们的劳动过程中学习思考，劳动的结果，我们认识了世界的奥妙，于是我们就真正来改变生活了。——高尔基 24、我们要振作精神，下苦功学习。下苦功，三个字，一个叫下，一个叫苦，一个叫功，一定要振作精神，下苦功。——毛泽东 25、我学习了一生，现在我还在学习，而将来，只要我还有精力，我还要学习下去。——别林斯基、学习外语并不难，学习外语就像交朋友一样，朋友是越交越熟的，天天见面，朋友之间就亲密无间了。——高士其 2、对世界上的一切学问与知识的掌握也并非难事，只要持之以恒地学习，努力掌握规律，达到熟悉的境地，就能融会贯通，运用自如了。——高士其 3、学和行本来是有联系着的，学了必须要想，想通了就要行，要在行的当中才能看出自己是否真正学到了手。否则读书虽多，只是成为一座死书库。——谢觉哉、你的假装努力，欺骗的只有你自己，永远不要用战术上的勤奋，来掩饰战略上的懒惰。 11、时间只是过客，自己才是主人，人生的路无需苛求，只要你迈步，路就在你的脚下延伸，只要你扬帆，便会有八面来风，启程了，人的生命才真正开始。 12、不管做什么都不要急于回报，因为播种和收获不在同一个季节，中间隔着的一段时间，我们叫它为坚持。 13、你想过普通的生活，就会遇到普通的挫折。你想过最好的生活，就一定会遇上最强的伤害。这个世界很公平，想要最好，就一定会给你最痛。
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如，钛酸钡粉末、尖晶石粉末、莫来石粉末的合成： BaCO3+TiO2→BaTiO3+CO2 Al2O3+MgO→MgAlO4 3Al2O3+2SiO2→3Al2O3·2SiO2
3、 氧化还原法
非氧化物特种陶瓷的原料粉末多采用氧化物还原方法制备。 或者还原碳化，或者还原氮化。如SiC、Si3N4等粉末的制备。 SiC粉末的制备：将SiO2与碳粉混合，在1460～1600℃的加 热条件下，逐步还原碳化。其大致历程如下：
SiO2 + C → SiO+CO SiO + 2C → SiC+CO
SiO + C → Si+CO
Si + C → SiC Si3N4粉末的制备：在N2条件下，通过SiO2与C的还原-氮化。 反应温度在1600℃附近。其基本反应如下：
3SiO2+6C+2N2 → Si3N4+6CO
（二） 液相法
❖适用于精选含有铁、钛矿物和有机物的粘土，粒度在10～ 100mm左右。
14
起泡剂 气泡
气泡 气泡
气泡
气泡
表面活性 起泡剂
气泡 捕收剂
常用的捕集剂有：黄原酯、明胶等。 常用的起泡剂有：肥皂、十二烷基苯磺酸钠等
15
浮选法示意图
16
高岭石矿物的精选
17
二、天然原料的预烧
1、预烧的作用：
帮助碎化原料－石英573oC晶型转变，加热急冷使其产生内 应力； 改变结构形态－滑石具有片层结构，预烧后可转为偏硅酸镁； 减少坯料收缩－可塑性强的粘土在干燥或烧结时易收缩； 稳定晶型－Al2O3, TiO2, ZrO2等原料有同质多晶体，预烧得 到所需晶型。
也可利用有机酸盐制备粉体，其优点是：有机酸盐易于金属提纯，容易制 成含两种以上金属的复合盐，分解温度比较低，产生的气体组成为C、H、 O。如草酸盐的热分解。
2、 化合反应法
两种或两种以上的固体粉末，经混合后在一定的热力学条件和气氛下反 应而成为复合物粉末，有时也伴随气体逸出。化合反应的基本形式：
A(s)+B(s)→C(s)+D(g)
一次颗粒――指没有堆积、絮联等结构的最小单元的颗粒。
二次颗粒――指存在有在一定程度上团聚了的颗粒。
团聚的原因： （1）分子间的范德华引力； （2）颗粒间的静电引力； （3）吸附水分产生的毛细管力； （4）颗粒间的磁引力； （5）颗粒表面不平滑引起的机械纠缠力。
第一节 天然粉体的制备
一、天然原料的精选
19
三、天然原料的粉碎
1、颗粒细化的作用 1）颗粒细化可使表面能增加，活性提高； 2）只有当坯料达到一定细度时，才有可能具备必要的成型性； 3）可改善材料的性能。
2、粉碎方法
粗碎（4～5cm）——颚式破碎机，圆锥破碎机，锤式破碎机
中碎（3～5mm）——双辊破碎机，轮碾机
细碎——球磨机，雷蒙磨，振动磨
天然原料中含有一些杂质，使用前需进行拣选和洗涤
From raw material
To Final Product
精选方法： 物理法
化学法
物理化学法
6
1，物理法
1）沉降槽法
分级法 沉降槽法 筛选法
利用矿物的直径或 密度差别来进行
风力分离法
水力旋流分离法
磁选法
超声波法
搅拌池
沉砂池
沉降槽
泥浆池
7
沉降槽法
超细碎——气流磨，搅拌磨
20
第二节 合成粉料的制备
一、原料合成的目的与作用
制备自然界尚未发现的原料
保证产品组成固定，结构均匀，因而性能稳定
使配料简化
二、合成方法
1、热分解反应法 2、化合反应法
(一) 固相法 3、氧化还原法
1、溶胶－凝胶法
(二) 液相法 2、共沉淀法
3、水热法
1、蒸发－凝聚法
(三) 气相法 2、化学气相沉积法
21
不同制备方法所得PZT粉体形貌
机械球磨 10min
20min
固相法
机械＋化学
溶胶－凝胶法
水热法
22
（ 一）固相法 1、 热分解反应法
热分解反应基本形式(S代表固相，G代表气相)： Sl→S2十G1
很多金属的硫酸盐、硝酸盐等，都可以通过热分解法而获得特种陶瓷用氧 化物粉末。如将硫酸铝铵（Al2(NH4)2(SO4)4·24H2O）在空气中进行热分解， 即可制备出Al2O3粉末。
第二章 粉体的制备
思考题：
什么是粉体？ 举例说明原料精选的原理和方法。 对原料进行预烧的主要作用是什么？ 天然粉料的粗、中、细、超细粉碎所适用的设备分别
是什么？ 举例比较固相法、液相法以及气相法合成粉料的原理、
工艺路线、影响因素和合成的粉体特点。
1
粉体颗粒
粉体颗粒――指在物质的结构不发生改变的情况下，分散或细化得到的 固态基本颗粒。
1）升华法 用氯气在高温下与原料中氧化铁反应，生成可挥发的
氯化铁 2）溶解法
用酸洗去原料中的铁杂质
13
3、物理化学法
1）电解法 基于电化学原理，用电解作用去除原料中铁。
2）浮选法
❖将矿石粉碎成粉末，加水、起泡剂，搅拌并吹入空气使产 生气泡，用捕集剂使矿物变成憎水性。矿物由于疏水性而粘 附气泡浮起，这样便可分离收集有效成分。
8
2） 筛选法－粉体原料最简单的分级方法
9
3）风力分离法
旋
流
给料
器
空气
轻质组分
重质组分 立式风力分离器工作原理示意图
喷雾干燥塔
10
4）水力旋流分离法 是目前国内外普遍采用的分级装置
✓硬质原料，如石英，长石，方解石等在粗 碎后，在回转筒内加水冲洗分离，除去表 面污泥和碎屑；
✓粘土类原料，可经过水力旋流器分离其中 所含的母岩砂砾和云母等。
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5）磁选法
粘土中含铁矿物有：针铁矿 （HFeO2）、褐铁矿 （HFeO2·nH2O）、赤铁矿 （ Fe2O3）、黄铁矿（FeS2）、 菱铁矿（FeCO3）等；
呈结核状矿物可用沉降法去除；
分散度大的可用磁选法去除；
磁选法对弱磁性矿物（黄铁矿） 及细粒含铁杂质作用不显著。
6）超声微粒是将均相溶液通过各种途径使溶质 和溶剂分离，溶质形成一定形状和大小的颗粒，得到所 需粉末的前驱体，热解后得到纳米微粒。
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2、预烧的不利因素
1）增加了工序，妨碍生产过程的连续化； 2）对于某些原料来说，会降低其塑性； 3）增大成型机械及模具的磨损。
3、预烧的条件选择
1）根据原料种类； 2）根据原料产地。
如辽宁海城产的滑石有较大薄片状颗粒，破坏这种结 构要求高的预烧温度~1400-1450oC; 山东掖南滑石呈 细片结构、杂质多，预烧温度~1350-1400oC
3、 氧化还原法
非氧化物特种陶瓷的原料粉末多采用氧化物还原方法制备。 或者还原碳化，或者还原氮化。如SiC、Si3N4等粉末的制备。 SiC粉末的制备：将SiO2与碳粉混合，在1460～1600℃的加 热条件下，逐步还原碳化。其大致历程如下：
SiO2 + C → SiO+CO SiO + 2C → SiC+CO
SiO + C → Si+CO
Si + C → SiC Si3N4粉末的制备：在N2条件下，通过SiO2与C的还原-氮化。 反应温度在1600℃附近。其基本反应如下：
3SiO2+6C+2N2 → Si3N4+6CO
（二） 液相法
❖适用于精选含有铁、钛矿物和有机物的粘土，粒度在10～ 100mm左右。
14
起泡剂 气泡
气泡 气泡
气泡
气泡
表面活性 起泡剂
气泡 捕收剂
常用的捕集剂有：黄原酯、明胶等。 常用的起泡剂有：肥皂、十二烷基苯磺酸钠等
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浮选法示意图
16
高岭石矿物的精选
17
二、天然原料的预烧
1、预烧的作用：
帮助碎化原料－石英573oC晶型转变，加热急冷使其产生内 应力； 改变结构形态－滑石具有片层结构，预烧后可转为偏硅酸镁； 减少坯料收缩－可塑性强的粘土在干燥或烧结时易收缩； 稳定晶型－Al2O3, TiO2, ZrO2等原料有同质多晶体，预烧得 到所需晶型。
也可利用有机酸盐制备粉体，其优点是：有机酸盐易于金属提纯，容易制 成含两种以上金属的复合盐，分解温度比较低，产生的气体组成为C、H、 O。如草酸盐的热分解。
2、 化合反应法
两种或两种以上的固体粉末，经混合后在一定的热力学条件和气氛下反 应而成为复合物粉末，有时也伴随气体逸出。化合反应的基本形式：
A(s)+B(s)→C(s)+D(g)
一次颗粒――指没有堆积、絮联等结构的最小单元的颗粒。
二次颗粒――指存在有在一定程度上团聚了的颗粒。
团聚的原因： （1）分子间的范德华引力； （2）颗粒间的静电引力； （3）吸附水分产生的毛细管力； （4）颗粒间的磁引力； （5）颗粒表面不平滑引起的机械纠缠力。
第一节 天然粉体的制备
一、天然原料的精选
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三、天然原料的粉碎
1、颗粒细化的作用 1）颗粒细化可使表面能增加，活性提高； 2）只有当坯料达到一定细度时，才有可能具备必要的成型性； 3）可改善材料的性能。
2、粉碎方法
粗碎（4～5cm）——颚式破碎机，圆锥破碎机，锤式破碎机
中碎（3～5mm）——双辊破碎机，轮碾机
细碎——球磨机，雷蒙磨，振动磨
天然原料中含有一些杂质，使用前需进行拣选和洗涤
From raw material
To Final Product
精选方法： 物理法
化学法
物理化学法
6
1，物理法
1）沉降槽法
分级法 沉降槽法 筛选法
利用矿物的直径或 密度差别来进行
风力分离法
水力旋流分离法
磁选法
超声波法
搅拌池
沉砂池
沉降槽
泥浆池
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沉降槽法
超细碎——气流磨，搅拌磨
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第二节 合成粉料的制备
一、原料合成的目的与作用
制备自然界尚未发现的原料
保证产品组成固定，结构均匀，因而性能稳定
使配料简化
二、合成方法
1、热分解反应法 2、化合反应法
(一) 固相法 3、氧化还原法
1、溶胶－凝胶法
(二) 液相法 2、共沉淀法
3、水热法
1、蒸发－凝聚法
(三) 气相法 2、化学气相沉积法
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不同制备方法所得PZT粉体形貌
机械球磨 10min
20min
固相法
机械＋化学
溶胶－凝胶法
水热法
22
（ 一）固相法 1、 热分解反应法
热分解反应基本形式(S代表固相，G代表气相)： Sl→S2十G1
很多金属的硫酸盐、硝酸盐等，都可以通过热分解法而获得特种陶瓷用氧 化物粉末。如将硫酸铝铵（Al2(NH4)2(SO4)4·24H2O）在空气中进行热分解， 即可制备出Al2O3粉末。
第二章 粉体的制备
思考题：
什么是粉体？ 举例说明原料精选的原理和方法。 对原料进行预烧的主要作用是什么？ 天然粉料的粗、中、细、超细粉碎所适用的设备分别
是什么？ 举例比较固相法、液相法以及气相法合成粉料的原理、
工艺路线、影响因素和合成的粉体特点。
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粉体颗粒
粉体颗粒――指在物质的结构不发生改变的情况下，分散或细化得到的 固态基本颗粒。
1）升华法 用氯气在高温下与原料中氧化铁反应，生成可挥发的
氯化铁 2）溶解法
用酸洗去原料中的铁杂质
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3、物理化学法
1）电解法 基于电化学原理，用电解作用去除原料中铁。
2）浮选法
❖将矿石粉碎成粉末，加水、起泡剂，搅拌并吹入空气使产 生气泡，用捕集剂使矿物变成憎水性。矿物由于疏水性而粘 附气泡浮起，这样便可分离收集有效成分。
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2） 筛选法－粉体原料最简单的分级方法
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3）风力分离法
旋
流
给料
器
空气
轻质组分
重质组分 立式风力分离器工作原理示意图
喷雾干燥塔
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4）水力旋流分离法 是目前国内外普遍采用的分级装置
✓硬质原料，如石英，长石，方解石等在粗 碎后，在回转筒内加水冲洗分离，除去表 面污泥和碎屑；
✓粘土类原料，可经过水力旋流器分离其中 所含的母岩砂砾和云母等。
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5）磁选法
粘土中含铁矿物有：针铁矿 （HFeO2）、褐铁矿 （HFeO2·nH2O）、赤铁矿 （ Fe2O3）、黄铁矿（FeS2）、 菱铁矿（FeCO3）等；
呈结核状矿物可用沉降法去除；
分散度大的可用磁选法去除；
磁选法对弱磁性矿物（黄铁矿） 及细粒含铁杂质作用不显著。
6）超声微粒是将均相溶液通过各种途径使溶质 和溶剂分离，溶质形成一定形状和大小的颗粒，得到所 需粉末的前驱体，热解后得到纳米微粒。
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2、预烧的不利因素
1）增加了工序，妨碍生产过程的连续化； 2）对于某些原料来说，会降低其塑性； 3）增大成型机械及模具的磨损。
3、预烧的条件选择
1）根据原料种类； 2）根据原料产地。
如辽宁海城产的滑石有较大薄片状颗粒，破坏这种结 构要求高的预烧温度~1400-1450oC; 山东掖南滑石呈 细片结构、杂质多，预烧温度~1350-1400oC