无机材料工艺学课件(PPT 92页)
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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）。
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。
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（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。
第二讲 无机材料的制备化学ppt课件
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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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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
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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。
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
*
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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
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。
无机工艺流程PPT课件
0.536 g
答案:(1)Fe3+ 取最后一次洗涤液，加入KSCN溶液，若不出现红 色，则说明已洗净；反之，未洗净 (2)2CeO2+H2O2+6H+====2Ce3++O2↑+4H2O SiO2 (3)不能 分液漏斗 (4)97.0%
类题试做,精题精练 1.【解析】(1)仿照精炼铜的原理可以确定粗银做阳极:Ag-e====Ag+,纯银做阴极:Ag++e-====Ag。滤渣A中的金属与稀硝 酸 反应生成无色的NO,NO与空气中的氧气反应生成红棕色的NO2: 2NO+O2====2NO2。 (2)结合信息和流程图分析可知:硫酸铜、硫酸铝固体与稀氢氧 化钠反应生成氢氧化铜和氢氧化铝,煮沸时氢氧化铜分解为CuO, 氢氧化铝不分解,所以B应该为CuO和Al(OH)3,O若2 NaOH过量,两性 氢氧化物Al(OH)3就会溶解:Al(OH)3+OH-====Al +2H2O。
在加高锰酸钾之前，若溶液的pH较低，则铁离子和锰离子不能 生成沉淀而除去。 (2)反应③的反应类型是置换反应，过滤所得的滤渣中除了过 量的锌外还有置换出来的金属镍。
(3)反应④过滤出的沉淀在用蒸馏水洗涤后，若已经洗涤干净 则滤液中不含硫酸根离子，因此只需要加入硝酸酸化的硝酸钡 溶液即可检验沉淀是否洗涤干净。 (4)第五步煅烧发生反应的方程式为 ZnCO3·xZn(OH)2====(x+1)ZnO+CO2↑+xH2O
(3)已知pH>11时Zn(OH)2能溶于NaOH溶液生成[Zn(OH)4]2-。下 表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金 属离子浓度为1.0 mol·L-1计算)。
开始沉淀的pH
答案:(1)Fe3+ 取最后一次洗涤液，加入KSCN溶液，若不出现红 色，则说明已洗净；反之，未洗净 (2)2CeO2+H2O2+6H+====2Ce3++O2↑+4H2O SiO2 (3)不能 分液漏斗 (4)97.0%
类题试做,精题精练 1.【解析】(1)仿照精炼铜的原理可以确定粗银做阳极:Ag-e====Ag+,纯银做阴极:Ag++e-====Ag。滤渣A中的金属与稀硝 酸 反应生成无色的NO,NO与空气中的氧气反应生成红棕色的NO2: 2NO+O2====2NO2。 (2)结合信息和流程图分析可知:硫酸铜、硫酸铝固体与稀氢氧 化钠反应生成氢氧化铜和氢氧化铝,煮沸时氢氧化铜分解为CuO, 氢氧化铝不分解,所以B应该为CuO和Al(OH)3,O若2 NaOH过量,两性 氢氧化物Al(OH)3就会溶解:Al(OH)3+OH-====Al +2H2O。
在加高锰酸钾之前，若溶液的pH较低，则铁离子和锰离子不能 生成沉淀而除去。 (2)反应③的反应类型是置换反应，过滤所得的滤渣中除了过 量的锌外还有置换出来的金属镍。
(3)反应④过滤出的沉淀在用蒸馏水洗涤后，若已经洗涤干净 则滤液中不含硫酸根离子，因此只需要加入硝酸酸化的硝酸钡 溶液即可检验沉淀是否洗涤干净。 (4)第五步煅烧发生反应的方程式为 ZnCO3·xZn(OH)2====(x+1)ZnO+CO2↑+xH2O
(3)已知pH>11时Zn(OH)2能溶于NaOH溶液生成[Zn(OH)4]2-。下 表列出了几种离子生成氢氧化物沉淀的pH(开始沉淀的pH按金 属离子浓度为1.0 mol·L-1计算)。
开始沉淀的pH
无机化学工艺学绪论ppt文档
无机化学工艺学绪论
品种繁多的化工产品，为其他行业的发展提 供了原料、燃料及材料。如今纳米化学、有机— —无机纳米复合物，又使化学工业掀开了新的一 页。纳米塑料（2001年元月、经十年研究）的问 世标志着高分子化学进入到一个新的阶段。同时 亦由于化学工业的发展，带来了环境的污染。
➢ 何为化学工业？
化学工业就目前而言，又称为化学加工工业。 广义说，是指生产过程中以化学方法占主要地位 的制造工业，即原料经化学反应转化为产品的生 产过程。
3）高分子化学工业（塑料、合成纤维、合成橡胶 等高分子材料的合成工业）。
4）燃料化学加工工业（石油、天然气、煤、木材、 泥炭、油田页盐的加工工业）
5）食品化学工业（糖、淀粉、油脂、蛋白质、酒 类等）
6）纤维素化学工业（以天然纤维为原料的造纸、 人造纤维、胶片等的生产）。
➢ 这是从广义上的分类。 ➢ 目前通常采用狭义的定义。
一般将化学工业分为无机和有机两大化学工业 部门。
1、无机化学工业
1） 基本无机化学工业（包括 无机酸、碱、盐及 化学 原料的生产）。
2）精细无机化学工业(包括稀有元素、无机试剂、药 品、助剂、催化剂、电子材料的生产）。
3）电化学工业（包括食盐水溶液的电解，烧碱、氯 气、氢的生产，熔融盐的电解，金属钠、镁、铝的 生产，电石、氯化钙和磷的电热法生产等）。
➢ 将冶金工业从无机化学工业中分离出来，成为一个 单独的工业部门。
➢ 将建筑材料、水泥、玻璃等硅酸盐的生产划归为建 材工业部门。
➢ 合成纤维、人造纤维属于纺织部门。 ➢ 而纸张、食品、酿造归入轻工业部门。
➢ 尤其20世纪初兴起了以石油、天然气为原料生产有 机化工产品的燃料化学工业归为石油工业部门。
2）化学工业生产的工艺条件要求苛刻：高温、高压、 低温、真空、腐蚀。
品种繁多的化工产品，为其他行业的发展提 供了原料、燃料及材料。如今纳米化学、有机— —无机纳米复合物，又使化学工业掀开了新的一 页。纳米塑料（2001年元月、经十年研究）的问 世标志着高分子化学进入到一个新的阶段。同时 亦由于化学工业的发展，带来了环境的污染。
➢ 何为化学工业？
化学工业就目前而言，又称为化学加工工业。 广义说，是指生产过程中以化学方法占主要地位 的制造工业，即原料经化学反应转化为产品的生 产过程。
3）高分子化学工业（塑料、合成纤维、合成橡胶 等高分子材料的合成工业）。
4）燃料化学加工工业（石油、天然气、煤、木材、 泥炭、油田页盐的加工工业）
5）食品化学工业（糖、淀粉、油脂、蛋白质、酒 类等）
6）纤维素化学工业（以天然纤维为原料的造纸、 人造纤维、胶片等的生产）。
➢ 这是从广义上的分类。 ➢ 目前通常采用狭义的定义。
一般将化学工业分为无机和有机两大化学工业 部门。
1、无机化学工业
1） 基本无机化学工业（包括 无机酸、碱、盐及 化学 原料的生产）。
2）精细无机化学工业(包括稀有元素、无机试剂、药 品、助剂、催化剂、电子材料的生产）。
3）电化学工业（包括食盐水溶液的电解，烧碱、氯 气、氢的生产，熔融盐的电解，金属钠、镁、铝的 生产，电石、氯化钙和磷的电热法生产等）。
➢ 将冶金工业从无机化学工业中分离出来，成为一个 单独的工业部门。
➢ 将建筑材料、水泥、玻璃等硅酸盐的生产划归为建 材工业部门。
➢ 合成纤维、人造纤维属于纺织部门。 ➢ 而纸张、食品、酿造归入轻工业部门。
➢ 尤其20世纪初兴起了以石油、天然气为原料生产有 机化工产品的燃料化学工业归为石油工业部门。
2）化学工业生产的工艺条件要求苛刻：高温、高压、 低温、真空、腐蚀。
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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
国外在白色水泥中加入二氧化钴，制 成一种能随空气含水量多少而变色的水泥。 由于它可预报天气、湿度的变化，故又称 为气象水泥。
35
国外性能各异的特种水泥 3.木质水泥
由瑞典研制。是在水泥中加入粒径为 300微米的聚合物制成。使用中除有普通 水泥的特点外，其制品还能像木材一样锯 切、钉割和开螺孔，并具有良好的隔音和 防火性能。
“看来，正是这些被视为杂质的黏土起了好的作用。” 史密顿后来就有意识地把黏土同石灰石适当地配合加以煅 烧，这种石灰性能果然理想。
21
史密顿的做法很快传遍欧洲各国，引起了许多人的兴 趣，人们仿效此法去煅烧也都获得了成功。1820年前后， 俄国建筑师契利耶夫在莫斯科地区从事建筑施工时，就用 这种方法烧石灰，造了好些建筑物，其中最著名的是用它 来修复克里姆林宫的墙垣。
无机材料工艺学
绪言
课程内容
1、水泥工艺学 2、玻璃工艺学 3、陶瓷工艺学
2
主要讲解这三种普通硅酸盐材料的生产工 艺原理、流程和方法特点，为大家将来从 事科研、产品开发或生产管理提供一定的 理论基础。
3
材料回顾
使用效能
合成与制备工艺 组成与结构
性能
4
1、有关“材料”的定义： 材料科学与工程 材料学 无机非金属材料 结构材料、功能材料、建筑材料、环境材
42
1、规模扩大； 2、窑炉改变； 3、粉末工艺改进； 4、能源、资源、环境
43
第二章 硅酸盐水泥国家标准 及其生产
44
硅酸盐水泥的通常含义：以硅酸钙为主要 成分的熟料制得的水泥的总称。
国外，硅酸盐水泥统称为波特兰水泥。 按水泥中混合材料的种类和含量，又可将
硅酸盐水泥分为这样几类：
13
水泥：起源于胶凝材料。
胶凝材料分类：
拌水后只能在空气中硬化
气硬性－－石灰、石膏
无机胶凝材料
拌水后既能在空气中硬化 又能在水中硬化
水硬性－－各种水泥
有机胶凝材料 －－沥青、树脂、橡胶
14
公元前2000—3000年如中国（长城—石灰）、 埃及（金子塔—煅烧石膏）、罗马（庞贝圣 庙—石灰）使用石膏胶凝材料，十八世纪后期 发展水硬性石灰，十九世纪初(1879—1825)， Portland 水泥即硅胶盐水泥制成。英国（ J. Aspdin）1824年首获Portland cement 专利。 1907—1909，制成快硬性高铝水泥，近年又 发展了硫铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥等。（要 学会用材料的眼光看世界，你会有意想不到的 收获）。
性
能 分 类
专用水泥
硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、 矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐 水泥、火山灰质硅酸盐水泥、复
特性水泥
合硅酸盐水泥。
P8－－七大品种
30
2、分类
通用水泥 一般土木建筑工程上使用水泥。
(1) 按 用
专用水泥 有专门用途的水泥。
以专门用途命名，并可冠以不同型
途
号。如A级油井水泥(可泵性好、凝结硬化快
36
国外性能各异的特种水泥 4.夜光水泥
国外研究出一种夜光水泥。多用于在 公路上标划车道、人行道线和各种路面标 志等，可贮存白天的日光及来往车辆的灯 光，夜晚时闪闪发光，构成“夜光公路”， 给城市夜色增添光彩，方便夜行车辆。
37
国外性能各异的特种水泥 5.贮热水泥
这是一种多孔泡沫水泥，具有重量特 轻、比重小于水、强度很高等特点。在高 层建筑中使用它无需打桩，利于加快建设 进度，并可在白天贮存太阳光的热量，晚 上再慢慢地放出热量，因而是一种建造太 阳能房屋的材料。
15
胶凝材料发展史
泥巴墙 不抗水 强度低
16
石块、砖用石灰粘结
人们发现石灰岩在火中煅烧脱 水、在雨中胶结产生胶凝性， 因而可用来调制砌筑砂浆。
17
在石灰中掺加某些火山灰沉积物，不仅强度提高，而 且还具有一定的抗水性。
18
石灰被人们用了数千年，一直到史密顿遇上了“倒霉
事”为止，发现了天然水泥。
程，因具只产生微小裂缝，可避免更大的
灾害性断裂，在应用中可提高建筑物的安
全系数。
39
水泥的定义和分类
国外性能各异的特种水泥
7.自找平水泥 这种水泥是将共聚物乳液、水泥和水
混介而成，共聚物是在存在非离子或阳离 子表而活性剂的条件下，由烯类不饱和单 体与酸加成物共聚合而成。将上述共聚物 乳液167份、水泥100份和水100份混均后 即成聚合物水泥。这种水泥自行流动性好、 凝固快，涂层具有柔软性等优点。可用喷 涂方法喷涂在混凝土楼板上，涂层能自找 平，形成平整的地面涂层。
40
四大基础工程材料： 水泥、钢材、木材、塑料 现虽有许多新的胶凝材料出现，尚无任何
一种材料可以取代水泥作为基础工程材料的地 位。
41
水泥在国民经济中的作用
住宅建设
高层建筑 军事工程
核电建设
市政工程
大坝工程
公路建设 地下工程
水泥基材料
水下工程 油井工程
住宅建设
农田水利
市政工程 港口建设 桥梁工程 环境治理
5、火山灰质硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥 熟料、火山灰质混合材料和适量石膏磨细 制成的水硬性胶凝材料。称为火山灰质硅 酸盐水泥，代号：P.P。
通用水泥 一般土木建筑工程上使用水泥。
(1) 按
专用水泥 有专门用途的水泥。
特 种
用
水
途 和
特性水泥 有某种特殊性能的水泥。
泥
性
能
分 类
目前我国特种水泥已发展种开发和研
制已跨入世界先进行列。
32
2、分类
(2)
按水泥 主要水 硬性物 质所属 体系分 类
6、复合硅酸盐水泥类，混合材料掺量为：1550%
46
第一节 硅酸盐水泥国家标准
一、定义
1、 硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、0%－5% 石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水 硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥，分P.I和P.II,即 国外通称的波特兰水泥。
P·Ⅰ为不掺混合料 （Ⅰ型） P·Ⅱ为掺混合料<5% （Ⅱ型）
和
及早期强度高的特点，高压井效果好)、G级油
性 能 分
井水泥(基本油井水泥，能与多种外加剂配合， 能适应较大的井深和温度变化范围 )、彩色水
类
泥、道路硅酸盐水泥等。
特性水泥 有某种特殊性能的水泥。
以水泥的主要水硬性矿物名称冠以
水泥的主要特性命名。如快硬硅酸盐水 泥、低热矿渣硅酸盐水泥等。
31
2、分类
47
2、普通硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、 6%－15%混合材料，适量石膏磨细制成的 水硬性胶凝材料,称为普通硅酸盐水泥（简 称普通水泥）,代号：P.O。
3、矿渣硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、 粒化高炉矿渣和适量石膏磨细制成的水硬 性胶凝材料, 称为 矿渣硅酸盐水泥，代号： P.S。
48
4、粉煤灰硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟 料、粉煤灰和适量石膏磨细制成的水硬性 胶凝材料，称为粉煤灰硅酸盐水泥，代号： P.F。
7
4、无机非金属材料工艺：
将原料选择→粉碎→配方设计→混合 →高温（成型）→制品→后期处理的整 个过程称为工艺过程，研究工艺过程中 的各种物理化学变化、机械加工方法、 生产各种的控制等以确保产品质量的过 程称为工艺学。
8
书名为《普通硅酸盐工艺学》。“普通” 二字说明该课所讲是我们日常所见到的， 生活中常用到的水泥、玻璃、陶瓷的工艺 学。区别于特种水泥、特种玻璃、特种陶 瓷工艺学。
22
水泥的发明 23
天然水泥被发现后。
“能不能使它的性能更好一些呢？”一位名叫阿斯普 丁（J.Aspdin）的英国工匠企图对史密顿的发明进行改进。 他联想到古罗马人为增强石灰的黏结力，曾在石灰中加入 火山灰的做法，因而产生了新的想法：火山灰是岩石高温 熔烧后的产物，那么，把陶器、砖瓦的屑片磨成细粉，是 不是也跟火山灰差不多呢？
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
国外在白色水泥中加入二氧化钴，制 成一种能随空气含水量多少而变色的水泥。 由于它可预报天气、湿度的变化，故又称 为气象水泥。
35
国外性能各异的特种水泥 3.木质水泥
由瑞典研制。是在水泥中加入粒径为 300微米的聚合物制成。使用中除有普通 水泥的特点外，其制品还能像木材一样锯 切、钉割和开螺孔，并具有良好的隔音和 防火性能。
“看来，正是这些被视为杂质的黏土起了好的作用。” 史密顿后来就有意识地把黏土同石灰石适当地配合加以煅 烧，这种石灰性能果然理想。
21
史密顿的做法很快传遍欧洲各国，引起了许多人的兴 趣，人们仿效此法去煅烧也都获得了成功。1820年前后， 俄国建筑师契利耶夫在莫斯科地区从事建筑施工时，就用 这种方法烧石灰，造了好些建筑物，其中最著名的是用它 来修复克里姆林宫的墙垣。
无机材料工艺学
绪言
课程内容
1、水泥工艺学 2、玻璃工艺学 3、陶瓷工艺学
2
主要讲解这三种普通硅酸盐材料的生产工 艺原理、流程和方法特点，为大家将来从 事科研、产品开发或生产管理提供一定的 理论基础。
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材料回顾
使用效能
合成与制备工艺 组成与结构
性能
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1、有关“材料”的定义： 材料科学与工程 材料学 无机非金属材料 结构材料、功能材料、建筑材料、环境材
42
1、规模扩大； 2、窑炉改变； 3、粉末工艺改进； 4、能源、资源、环境
43
第二章 硅酸盐水泥国家标准 及其生产
44
硅酸盐水泥的通常含义：以硅酸钙为主要 成分的熟料制得的水泥的总称。
国外，硅酸盐水泥统称为波特兰水泥。 按水泥中混合材料的种类和含量，又可将
硅酸盐水泥分为这样几类：
13
水泥：起源于胶凝材料。
胶凝材料分类：
拌水后只能在空气中硬化
气硬性－－石灰、石膏
无机胶凝材料
拌水后既能在空气中硬化 又能在水中硬化
水硬性－－各种水泥
有机胶凝材料 －－沥青、树脂、橡胶
14
公元前2000—3000年如中国（长城—石灰）、 埃及（金子塔—煅烧石膏）、罗马（庞贝圣 庙—石灰）使用石膏胶凝材料，十八世纪后期 发展水硬性石灰，十九世纪初(1879—1825)， Portland 水泥即硅胶盐水泥制成。英国（ J. Aspdin）1824年首获Portland cement 专利。 1907—1909，制成快硬性高铝水泥，近年又 发展了硫铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥等。（要 学会用材料的眼光看世界，你会有意想不到的 收获）。
性
能 分 类
专用水泥
硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、 矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐 水泥、火山灰质硅酸盐水泥、复
特性水泥
合硅酸盐水泥。
P8－－七大品种
30
2、分类
通用水泥 一般土木建筑工程上使用水泥。
(1) 按 用
专用水泥 有专门用途的水泥。
以专门用途命名，并可冠以不同型
途
号。如A级油井水泥(可泵性好、凝结硬化快
36
国外性能各异的特种水泥 4.夜光水泥
国外研究出一种夜光水泥。多用于在 公路上标划车道、人行道线和各种路面标 志等，可贮存白天的日光及来往车辆的灯 光，夜晚时闪闪发光，构成“夜光公路”， 给城市夜色增添光彩，方便夜行车辆。
37
国外性能各异的特种水泥 5.贮热水泥
这是一种多孔泡沫水泥，具有重量特 轻、比重小于水、强度很高等特点。在高 层建筑中使用它无需打桩，利于加快建设 进度，并可在白天贮存太阳光的热量，晚 上再慢慢地放出热量，因而是一种建造太 阳能房屋的材料。
15
胶凝材料发展史
泥巴墙 不抗水 强度低
16
石块、砖用石灰粘结
人们发现石灰岩在火中煅烧脱 水、在雨中胶结产生胶凝性， 因而可用来调制砌筑砂浆。
17
在石灰中掺加某些火山灰沉积物，不仅强度提高，而 且还具有一定的抗水性。
18
石灰被人们用了数千年，一直到史密顿遇上了“倒霉
事”为止，发现了天然水泥。
程，因具只产生微小裂缝，可避免更大的
灾害性断裂，在应用中可提高建筑物的安
全系数。
39
水泥的定义和分类
国外性能各异的特种水泥
7.自找平水泥 这种水泥是将共聚物乳液、水泥和水
混介而成，共聚物是在存在非离子或阳离 子表而活性剂的条件下，由烯类不饱和单 体与酸加成物共聚合而成。将上述共聚物 乳液167份、水泥100份和水100份混均后 即成聚合物水泥。这种水泥自行流动性好、 凝固快，涂层具有柔软性等优点。可用喷 涂方法喷涂在混凝土楼板上，涂层能自找 平，形成平整的地面涂层。
40
四大基础工程材料： 水泥、钢材、木材、塑料 现虽有许多新的胶凝材料出现，尚无任何
一种材料可以取代水泥作为基础工程材料的地 位。
41
水泥在国民经济中的作用
住宅建设
高层建筑 军事工程
核电建设
市政工程
大坝工程
公路建设 地下工程
水泥基材料
水下工程 油井工程
住宅建设
农田水利
市政工程 港口建设 桥梁工程 环境治理
5、火山灰质硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥 熟料、火山灰质混合材料和适量石膏磨细 制成的水硬性胶凝材料。称为火山灰质硅 酸盐水泥，代号：P.P。
通用水泥 一般土木建筑工程上使用水泥。
(1) 按
专用水泥 有专门用途的水泥。
特 种
用
水
途 和
特性水泥 有某种特殊性能的水泥。
泥
性
能
分 类
目前我国特种水泥已发展种开发和研
制已跨入世界先进行列。
32
2、分类
(2)
按水泥 主要水 硬性物 质所属 体系分 类
6、复合硅酸盐水泥类，混合材料掺量为：1550%
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第一节 硅酸盐水泥国家标准
一、定义
1、 硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、0%－5% 石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水 硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥，分P.I和P.II,即 国外通称的波特兰水泥。
P·Ⅰ为不掺混合料 （Ⅰ型） P·Ⅱ为掺混合料<5% （Ⅱ型）
和
及早期强度高的特点，高压井效果好)、G级油
性 能 分
井水泥(基本油井水泥，能与多种外加剂配合， 能适应较大的井深和温度变化范围 )、彩色水
类
泥、道路硅酸盐水泥等。
特性水泥 有某种特殊性能的水泥。
以水泥的主要水硬性矿物名称冠以
水泥的主要特性命名。如快硬硅酸盐水 泥、低热矿渣硅酸盐水泥等。
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2、分类
47
2、普通硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、 6%－15%混合材料，适量石膏磨细制成的 水硬性胶凝材料,称为普通硅酸盐水泥（简 称普通水泥）,代号：P.O。
3、矿渣硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟料、 粒化高炉矿渣和适量石膏磨细制成的水硬 性胶凝材料, 称为 矿渣硅酸盐水泥，代号： P.S。
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4、粉煤灰硅酸盐水泥：由硅酸盐水泥熟 料、粉煤灰和适量石膏磨细制成的水硬性 胶凝材料，称为粉煤灰硅酸盐水泥，代号： P.F。
7
4、无机非金属材料工艺：
将原料选择→粉碎→配方设计→混合 →高温（成型）→制品→后期处理的整 个过程称为工艺过程，研究工艺过程中 的各种物理化学变化、机械加工方法、 生产各种的控制等以确保产品质量的过 程称为工艺学。
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书名为《普通硅酸盐工艺学》。“普通” 二字说明该课所讲是我们日常所见到的， 生活中常用到的水泥、玻璃、陶瓷的工艺 学。区别于特种水泥、特种玻璃、特种陶 瓷工艺学。
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水泥的发明 23
天然水泥被发现后。
“能不能使它的性能更好一些呢？”一位名叫阿斯普 丁（J.Aspdin）的英国工匠企图对史密顿的发明进行改进。 他联想到古罗马人为增强石灰的黏结力，曾在石灰中加入 火山灰的做法，因而产生了新的想法：火山灰是岩石高温 熔烧后的产物，那么，把陶器、砖瓦的屑片磨成细粉，是 不是也跟火山灰差不多呢？