无机非金属材料工艺学习题.doc

第一章问答题1.什么是无机非金属材料？如何分类？ 答：无机非金属材料是以某些元素的氧化物，碳化物，氮化物，卤素化合物，硼化物以及硅酸盐，磷酸盐，硼酸盐等物质组成的材料，是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。 无机非金属材料品种和名目极其繁多，用途各异。因此，还没有一个统一而完善的分类方法。通常把它分为普通的（传统的）和先进的（新型的）无机非金属两大类。其中传统可分为：水泥，陶瓷，耐火材料，玻璃，搪瓷磨料等，而新型的有：先进陶瓷，非晶态材料，人工晶体，无机涂层，无机纤维等。 2.试简述无机非金属材料生产过程的共性与个性。） 答: 无机非金属材料的特性：耐高温；化学稳定性高；高强度、高硬度；电绝缘性好；韧性差。 共性：1，原料：水泥、玻璃、砖瓦、陶瓷、耐火材料的原料大多来自储量丰富的非金属矿物 2，粉料的制备与运输：因原料大多来自天然的硬质矿物，必须进行矿物的破粉碎。粉体颗粒的大小、级配、形状及其均匀性往往直接影响产品的质量和产量。 3，高温加热（热处理） 由于无机非金属材料工业所用原料的稳定性和耐高温性，要使它们相互反应生成新的高度稳定的物质或使其形成熔融体，必须要在较高的温度下进行（一般都在1000C以上）， 4，成形 由粉体变成产品都有一个成形过程。 5，干燥 由于有些天然原料如粘土、砂等常含有水分而不好加工，需要烘干。各种浆体都要脱水烘干，成形后的制品必须经过于燥，才能进入烧成。 个性：粉体的制备过程以 P来表示，热处理过程用 H来表示，成形以F来表示 （一）胶凝材料类 这类产品首先要经过热处理，合成能水化的矿物，然后磨成细粉，最后成形。因此，它的生产过程组合应是HPF。 （二）玻璃、玻璃纤维、铸石、入工晶体类 玻璃，它是利用硅酸盐高粘度的熔融体急冷而成。因此它是属PH-F系列。 铸石是在玻璃工艺的基础上，再加一晶化过程，可写成PHFH。 （三）砖瓦、陶瓷、耐火材料类 砖瓦、陶瓷，耐火材料的工艺过程的组合应为PFH。 第二章一名词解释1.燃料的低位热值 答：指燃料完全燃烧后，其燃烧产物中的水蒸气仍为气态时所放出的热量。二填空题1.高岭石的理论化学分子式Al2O3.2SiO2.2H2O，叶腊石的分子式Al2O3.4SiO2.H2O。 2.钾长石的化学组成是K2O.Al2O3.6SiO2，钙长石的化学组成CaO.Al2O3.2SiO2 3.燃料的发热量有高位发热量和低位发热量之分，高位发热量是指燃料完全燃烧且产物中的水蒸气全部冷凝为水时所放出的热量；低位发热量是指燃料完全燃烧后，其燃烧产物中的水蒸气仍为气态时所放出的热量。4.煤的标准发热量（低位发热量，收到基）为7000kcal/kg或29270kJ/kg。 5.按照粘土的主要矿物类型可将其分为高岭石类粘土、伊利石类粘土和蒙脱石类粘土 6.由于粘土形成的复杂性，一般粘土都为多种矿物的混合物，既无固定熔点又无固定的化学组成。7.煤中的硫可以三种形式存在，有机硫、硫化物硫、硫酸盐硫 8.煤中不可燃的氢是化合氢，不可燃的硫是硫酸盐中的硫。 三问答题1.什么是无机非金属材料？如何分类？ 答：无机非金属材料是以某些元素的氧化物，碳化物，氮化物，卤素化合物，硼化物以及硅酸盐，磷酸盐，硼酸盐等物质组成的材料，是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。 无机非金属材料品种和名目极其繁多，用途各异。因此，还没有一个统一而完善的分类方法。通常把它分为普通的（传统的）和先进的（新型的）无机非金属两大类。其中传统可分为：水泥，陶瓷，耐火材料，玻璃，搪瓷磨料等，而新型的有：先进陶瓷，非晶态材料，人工晶体，无机涂层，无机纤维等。 2.粘土类原料如何分类？ 答：粘土是一种或多种含水铝硅酸盐矿物的混合体。主要由铝硅酸盐类岩石，经过长期地质年代的自然风化或热液蚀变作用而形成，含有杂质。无一定熔点，也没有固定的化学组成。 常见的粘土分类方法：a，按粘土的成因分类可分为原生粘土和次生粘土；b，按粘土可塑性分类可分为高塑性土和低塑性土；c，按粘土耐火度分类可分为耐火粘土，难熔粘土，易熔粘土；d，按粘土的主要矿物类型分类可分为高岭石类粘土，蒙脱石类粘土，伊利石类粘土和水铝石类粘土。 3.粘土的主要化学成分和矿物组成是什么？ 答：化学组成：主要化学成分为SiO2和Al2O3和结晶水，还有少量氧化钾、钠，碱土金属氧化物（CaO、MgO），着色剂氧化物（Fe2O3、TiO2）等。 矿物组成：常见粘土主要为高岭石类、蒙脱石类和伊利石类三大类别。高岭石（Al2O3?2SiO2?2H2O）是最常见的粘土矿物，由其作为主要成分的纯净粘土称为高岭土。它的吸附能力小，可塑性和结合性较差，杂质少，白度高，耐火度高。蒙脱石（Al2O3?4SiO2?nH2O，n2）遇水体积膨胀形成胶状物，具有很强的吸附和阳离子交换能力，以蒙脱石为主要矿物的粘土称为膨润土，其颗粒细小，可塑性极强，能提高坯料可塑性和干坯强度，但杂质多、收缩大、烧结温度低。 4.什么是粘土的可塑性，离子交换性，触变性，膨化性，耐火度和烧结范围？ 答：a，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。通常用塑性指数或塑性指标来表示。 b,粘土粒子因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，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。c，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恢复原来状态，这种性质称为触变性。颗粒表面荷电是粘土产生触变性的主要原因。d，粘土加水后体积膨胀的性质称为膨化性。膨化性产生的原因，主要是由于粘土颗粒层间吸水膨胀和颗粒表面水膜的形成而引起的团相体积增大。膨化性的大小可用膨胀容来表示。e，耐火度是指材料在高温作用下达到特定软化程度时的温度。它反映了材料抵抗高温作用的性能。耐火度一般随氧化铝含量的增加而提高，随杂质含量增加，尤其是随Fe2O3和碱金属氧化物含量的增加而显著降低。f，当粘土试样加热到8000C以上时，体积开始剧烈收缩，气孔率明显减少，其对应温度称为开始烧结温度T1；温度继续升高，液相量增加，气孔率降至最低，收缩率最大，其对应温度称为烧结温度T2。若继续升温，试样将因液相太多而发生变形，其对应的最低温度称为软化温度T3。T3与T2的温度差即烧结范围。 5.石英类原料主要有哪些种类？ 有何品质要求？ 答：1石英砂:又称硅砂，质地纯净的硅砂为白色；一般硅砂因含有铁的氧化物和有机质，故多呈淡黄色、浅灰色或红褐色。优质硅砂是理想的玻璃工业原料。硅砂的成分主要是SiO2，并含有少量的Al2O3、Fe2O3等杂质，而Fe、Cr和TiO2等是极其有害的成分，它们均能使玻璃着色而影响其透明度。2. 脉石英 SiO2含量高达99，是生产日用细瓷、耐火硅砖的良好原料。品质要求：在玻璃工业中：含 SiO298%， Fe2O3含量小于等于0.2%;在耐火材料工业中： SiO296%,碱性氧化物等杂质总量 2%在陶瓷工业中： SiO290% 在水泥工业中： SiO2含量70%90%，含少量燧石。6.石英有哪几种晶型转变和体积变化？答：石英类原料在加热过程中会发生复杂的多晶转变，同时伴随体积变化。重建性转变即a一石英、a一鳞石英、a一方石英间的转变，尽管体积变化大，但由于转化速度慢，对制品的稳定性影响并不大。位移性转变，其转变速度快，较小的体积变化就可能由于不均匀应力而引起制品开裂，影响产品质量。 7.长石的种类和作用是什么？ 答：长石是一种常见的造岩矿物，是架状结构的碱金属或碱土金属的铝硅酸盐。自然界中长石大多是几种基本矿物（钾长石、钠长石、钙长石、钡长石）的固溶物。长石在陶瓷和玻璃工业中的作用 长石类矿物是玻璃和陶瓷工业的主要原料之一。在玻璃中，长石的引入，减少了纯碱的引入，在陶瓷坯料中，长石是促进坯体烧结的主要熔剂性矿物，在釉料和色料中，它又是形成玻璃体的主要成分。 8.什么是燃料发热量？高位发热量和低位发热量的主要区别是什么？什么是标准燃料？其热值是多少？ 答：燃料发热量：燃料完全燃料，且燃料产物冷却到燃料前的温度，所放出的热量。高位发热量是指燃料完全燃烧，燃烧产物中的水蒸气完全冷凝成水所放出来的热量;低位发热量是指燃料完全燃烧，燃烧产物中的水蒸气仍为气态时所放出来的热量。标准燃料：标准煤:是指低位发热量（收到基）为29270KJ/Kg的煤；标准油：是指低位发热量为41820Kj/Kg的油;标准气：是指低位发热量为41820Kj/Nm3 的气体燃料。第三章一、名词解释1.破碎的定义：破碎是对块状固体物料施用机械方法使之克服内聚力，分裂为若干碎块的作业过程。 2.破碎比：是原料和破碎产品的粒度之比,表征破碎作业前后粒度的变化程度，亦能概略反映破碎机械的作业情况。 3.粒度：表征粉体颗粒所占空间范围的几何尺度，是颗粒物料的基本性质之一。 4.分级：是对由不同粒径的颗粒构成的松散物料，按粒度大小进行分选的一种单元操作。 5.牛顿分级效率：当分级设备将粉状物料分为粗、细两个组分时，可以用牛顿分级效率表示和评价设备的工作效率。其定义式为： n = 粗组分中实有粗粒量/原料中实有细粒量 + 细组分中实有细粒量/原料中实有粗粒量1；如定义F为原料量；A为粗组分量，B为细组分量；a、b、c分别为原料、粗组分、细组分中的粗粒比率，则上式可表示为： n=Ab/Fa+B(1c)/F(1a)1=A+B1 6.筛分：是一种应用较广泛的分级作业，将散状颗粒物料置于具有一定尺寸筛孔的筛面上，通过筛面和物料间的相对运动，即可使物料以筛孔尺寸为标准划分为筛上料和筛下料。 7.选粉机的循环负荷率:在闭路系统中，分级机(选粉机)的回料量与成品量之比,以百分数计称为循环负荷率。 二、填空题1.破碎方法有挤压、壁裂、折断、磨剥、冲击五种。 2.超微粉合成方法有： 化学反应法、冷冻干燥法、喷雾干燥法、生成沉淀法、蒸发凝聚法、气相反应法、激光合成法。 3.颚式破碎机主要破碎工艺部件有动颚和定颚;其运动方式和传动结构有三种类型：简摆式、复摆式、综合摆动式。 4.在闭路粉磨系统中，系统的循环负荷是指分级机的回料量T与分级机的成品量Q之比。 5.破碎作业中，系统的总破碎比是由系统各级破碎设备破碎比连乘积求得。6.粉磨作业中，原料粒度一般在10-20mm，而产品料度通常在几十微米，最细可至2到3微米。 7.球磨粉磨时的粉碎比可达300以上，但其有效粉磨功仅为2%左右。 8.流能分级设备的主要分级机理是利用颗粒的重力沉降作用和离心沉降作用进行分级的。 三、问答题1.破碎机械分为哪两大类？相应的施力方式和应用特性是什么？ 答：按照施力方式主要分为挤压式和冲击式两大类。挤压式破碎机包括颚式、旋回、圆锥、辊式和辊压机等类型，这些破碎机在破碎物料过程中，主要通过固定面和活动面对物料的相互挤压力，并可能兼施剪切力而实现粉碎。冲击式破碎机主要指锤式破碎机和反击式破碎机。其特点是利用高速旋转体上的锤子或冲击板来击碎物料，同时兼施剪切力和磨剥作用力。冲击式破碎机具有很大的破碎比，一般用来中细碎大块中硬或软质物料。 2.按照工作速度，粉磨机械分为哪两大类？相应包括哪些粉磨设备？ 答：按粉磨机械的工作速度，分为慢速磨和快速磨两大类，前者包括各类球磨机、砾磨机和自磨机等，后者包括辊式磨，振动磨，行星磨，搅拌磨，冲击磨和气流磨等。 3.影响磨机产量主要因素有哪些？ 答：（1）入磨物料的性质主要表现为粒度、易磨性、温度和水分四个方面入磨物料粒度大，则研磨体的尺寸也要相应增大，而研磨体个数减少削弱了粉磨效果，从而降低了产量，增加了电耗。易磨性是表征物料粉磨难易程度的物理参数，易磨性好产量高，反之则产量低。入磨物料的温度如高于常温，则有多余热量带入磨内，致使磨内温度升高，物料易磨性下降。温度越高则此现象越严重。入磨物料水分应适中。水分过大易使细颗粒粘在研磨体和衬板上，形成“物料垫”，水分过少则影响磨内散热，易产生“窜磨”跑粗现象。适宜的物料水分为l15。（2）助磨剂在粉磨过程中添加少量助磨剂，可以消除细粉粘附和聚集现象，提高粉磨效率，降低电耗，提高产量。（3）粉磨产品细度产品要求越细，则磨机产量越低。（4）设备和流程设备规格越大产量越高，此外，设备内部结构配置，如各仓长度、衬板、隔仓板的形式等均对粉磨过程有影响。流程则以闭路流程为佳。（5）研磨体研磨体的形状、大小、装填量、级配以及补充等对磨机产量有明显的影响。（6）干法磨机通风良好的磨内通风可冷却磨内物料，改善易磨性，排除水蒸气，增加极细物料的流速，使之及时卸出磨机。（7）干法磨水冷却主要是磨内雾化喷水，可有效带出磨内热量，消除静电凝聚，有利于提高产量。（8）磨机的操作喂料量适当且均衡稳定是提高产量的重要措施。第四章一、名词解释1.混合： 两种或两种以上的粉体在干燥状态或加入微量液体的状态进行搅拌使之均匀分布的操作。 2.混合度：混合物的均匀程度称为混合度，它是分散程度的指标。 二、填空题1.混合机的类型分为三大类:即间歇式混合机、力混合机和连续混合机。 2.混合机理有以下三种： 对流混合(或移动混合)、扩散混合、剪切混合 3.气力输送装置的主要类型有吸送式、压送式、混合式 三、问答题1.混合的基本原理及影响混合过程的主要因素？ 答：混合机理有以下三种：(1)对流混合(或移动混合) 团块从物料中的一处散批地移动到另一处，类似于流体中的骚动。(2)扩散混合 分离的粒子散布在不断展现的新生料面上，如同一般的扩散作用。(3)剪切混合 在物料团块内部，粒子之间相对缓慢移动，在物料中形成若干滑移面，就像薄层状流体运动。影响混合的因素:A固体粒子的性质固体粒子性质包括：粒子粒度与粒度分布、粒子形状、粒子密度；松散体积密度、表面性质；静电荷；水分含量、脆碎性；休止角；流动能力；抗结团性。B混合机性质混合机性质包括：机身尺寸与几何形状；所用搅拌部件的尺寸、几何形状及清洗性能；进料口的大小与部位；结构材料及其表面加工质量，进料与卸料装置的性能。C运转条件运转条件包括：混合料内组分的多少及其占据混合机体积的比率，各组分进入混合机的方法、次序和速率，搅拌部件或混合机容器的旋转速率。第五章一、名词解释1.均相核化： 均相核化是发生于均匀基质内部，而与相界、结构缺陷等无关的成核过程。 2.异相核化： 异相核化指依靠晶界、相界，或基质的结构缺陷等不均匀部位而成核的过程。 3.均化： 均化作用就是在玻璃液中消除条纹和其他不均体，使玻璃液各部分在化学组成上达到预期的均匀一致。通过测定不同部位玻璃的折射率和密度是否一致，可用来鉴定玻璃液是否均一。 4.分相： 高温下均匀的玻璃态物质(或熔体)在冷却过程中或在一定的温度下热处理时，由于内部质点迁移，而分成两种或两种以上化学组成不同的互不相溶的液相或玻璃相。 5.熔化： 一定组成的配合料经高温反应后而得到的单相、连续体的过程。 二、填空题1.析出晶体一般要经过两个过程，即形成晶核过程和晶体生长过程。 2.微晶玻璃的成核剂分为贵金属和氧化物两大类。 3.微晶玻璃由原始玻璃进行热处理而微晶化。微晶玻璃的结构，取决于热处理的温度制度。它的基本生产过程包括熔制和成形、结晶化前加工、结晶化热处理、微晶玻璃的加工四个阶段，其中结晶化热处理是关键工序。 4.平板玻璃池窑中的反应过程：硅酸盐形成过程、玻璃的形成、澄清、玻璃波的均化、玻璃液的冷却 5. 质量传递、热量传递、动量传递是无机非材料熔化过程中必不可少的过程。 三、问答题1.熔化的基本概念是什么？熔化设备有哪几种？ 答：熔化是将配合料投入耐火材料砌筑的熔窑中，经高温加热，得到无固体颗粒、符合成形要求的各种单相连续体的过程。玻璃熔窑分池窑和坩埚窑两大类。按作业方式分为连续作业熔窑和间歇作业熔窑；按加热方式可分为火焰窑和电热窑；火焰窑主要以固体燃料、液体燃料或气体燃料为其热源；电热窑则有直接加热，辐射加热和感应加热多种形式。 2.影响熔化过程的因素？ 答：配合料化学组成；配合料的物理状态；配合料中熟料引入量；配合料的均匀度；加料方式；熔窑的温度制度；耐火材料的性质；加速剂的应用. 3.促进均化的主要因素有哪些？ 答:(1)扩散某组分较多的部分向该组分较少的其他部分转移，以达到玻璃液的均化。扩散速度受熔体的温度和粘度的制约。(2)表面张力熔体的表面张力对玻璃液均化的难易，比粘度更具有决定意义。表面张力大的条纹和不均体，不易消失。而具有较小表面张力的条纹和不均体，则易消失，有助于均化。(3)玻璃液的对流玻璃液温度差，形成玻璃液的对流，也会起一定的搅拌作用。此外，当气泡由玻璃液深处向上浮升时，会带动气泡附近的玻璃液流动，促进均化过程。 4.二次气泡产生的原因有哪些？答：(1)硫酸盐或碳酸盐的热分解；(2)玻璃液流股间的化学反应；(3)耐火材料中小气泡的成核作用而引起二次气泡；(4)溶解气体析出。5.玻璃分相的实质是什么？ 答：玻璃分相是由于阳离子对氧离子的争夺所引起的，在硅酸盐溶体中，硅离子以硅氧四面体形式，把桥氧离子吸到自己的周围，而网络外体（或中间体）阳离子力图将非桥氧离子吸引到自己周围，按其自身结构要求进行排列。网络外体（或中间体）与硅氧网络结构上的差别，使场强较大、含量较多的网络外离子由于系统自由能叫大而不能形成稳定均匀的玻璃，而从硅氧网络中分离出来，使玻璃产生分相。第六章一、名词解释1.成型： 是将配合料制成的浆体、可塑泥团、半干粉料或熔融体，经适当的手段和设备变成一定形状制品的过程。 2.弹性变形：应力和应变存在一一对应关系，他们互为单值函数，当应力消除以后，变形亦随之消失，这种形变称为弹性形变，=E*。 3.粘性流动: 4.塑性流动：当剪切应力达到该极限值时，就立即发生极大的剪切应变，这种形变称为塑性流动其应力和应变的关系可表示为：当f时：0；当=f时： 可为任意值，直到。 5.流变方程： - f=* 也称本构方程，它说明材料中任一点的应力状态和应变状态之间有着密切的关系，可以用以下的通式来表示。f(，)0 6.触变性： 是指在剪切应力保持一定时，表观粘度将随着剪切应力作用的持续时间而减小，剪切应变速率将不断增加的性质。或者，当剪切应变速率保持不变时，剪切应力将逐渐下降。相反，表观粘度随着应力作用的时间而增加的称反触变性。 7.暂时应力： 在温度低于应变点时、玻璃处于弹性变形温度范围(脆性状态)，在经受不均匀的温度变化时会产生热应力。当温度梯度消失时，应力也消失。这种热应力称为暂时应力。 8.永久应力 ： 当玻璃内温度梯度消失，表面与内部温度皆为常温时，内部残留的热应力，称为永久应力。 9.可塑性：可塑坯料在一定的外力作用下产生形变但不开裂，当外力去掉以后仍能保持其形状不变，这种性质就是坯料的可塑性。 二、填空题1.注浆成形基本方法：空心注浆和实心注浆。 2.可塑性指数是指坯料或粘土的液限与塑限之差。 3.通常情况，弹性模量大的材料其脆性大于弹性模量小的材料。 三、问答题1.简述浆料的成形的通性 答：浇注到模型里的浆体，在短期内充满模型，使其具有模型的形状，然后经脱水(陶瓷浆)或水化(混凝土)，使其成为自重下不致变形的坯体，即可脱模，并经随后的继续干燥或水化过程变成接近完全的固体。 2.流动度的大小主要决定于哪些因素？ 答：液相自身的粘度、固相颗粒含量、大小、形状、液固两相之间的作用状况等，凡是对以上各点有影响的各种外界条件都对成形过程有影响，如温度、水化时间、外加剂的使用等混凝土密实成型工艺:振动密实成形，压制密实成形，离心脱水密实成形. 3.陶瓷注浆成型基本方法有哪些？答：将陶瓷配合料制成能流动的浆体，注入模型依靠模具的脱水作用而成形的都称注浆成形。注浆成形基本方法：空心注浆-将泥浆注满石膏模后放置一定时间，待模型内壁粘附一定厚度的坯体后，将余浆倒出，坯体形状在模型内固定，经脱水，收缩后取出。实心注浆/双面注浆-模型从两方面吸取泥浆中的水分，直到模心内腔吸满为止，脱模后是一个实心的物体。 4.注浆成形对泥浆的要求有哪些？ 答：（1）流动性好。即泥浆的粘度要小，能保证泥浆在输送管道内顺畅流动，并可充分流注到模型的各个部位。加稀释剂使同样含水量的泥浆变稀，即提高流动度。（2）稳定性好。泥浆久置后备组分颗粒不会沉淀。（3）具有适当的触变性。（4）含水量要少。在保证流动性的前提下，尽可能减少泥浆的含水量，这样可缩短注浆时间，增加坯体强度，降低干燥收缩，缩短生产周期。加减水剂使同样流动度的泥浆含水量减少。（5）滤过性能好。使泥浆中的水分能顺利地通过附着在模型壁上的泥层而被模型吸收。一般可通过改变泥浆中瘠性原料和塑性原料的含量来调整泥浆的滤过性。(6)形成的坯体要有足够的强度。 5.玻璃的主要成型性质有哪些？玻璃成型制度制定的依据有哪些？ 答:玻璃的主要成型性质：粘度，表面张力，弹性，热性能。玻璃成型制度制定的依据：合理的成形制度应使玻璃在成形各工序的温度和持续时间同玻璃液的流变性质及表面热性质协调一致。即在需要变形的工序，玻璃应有充分的流动度，使其迅速充满模具，充满模具后又要求一定的粘度成形，使表面得到迅速的冷却，出模时不变形，表面不产生裂纹等缺陷。而其粘度和温度有直接对应关系，而成形过程中玻璃液的温度是由过程中的热传递来决定的。玻璃的成型制度包括：成形粘度范围的确定，成形各阶段的持续时间，模型的温度制度. 6.什么叫浮法？浮抛金属应具备什么条件？答:浮法是指玻璃漂浮在熔融金属表面上生产平板玻璃的方法。用作玻璃的浮抛金属液必须具有以下条件：1.在1050温度下的密度要大于玻璃2.金属的熔点低于600，沸点高于1050，1000左右的蒸气压应尽可能低。3.在1000左右温度下，不与玻璃发生化学反应。 7.玻璃退火的目的？玻璃退火工艺过程包括哪几个阶段？ 答：退火是指消除玻璃制品在成形或热加工后残留在制品内的永久应力的过程。目的：防止残留在制品内的热应力炸裂和提高玻璃的机械强度。熔铸耐火材料和铸石等成形后也都要经过退火，其目的和作用原理与上述相似。玻璃制品的退火包括加热、保温、慢冷及快冷四个阶段。 8.粉料压制成型的工艺原理是什么？压制成型对粉料的要求是什么？ 答：压制成形是将粉状的坯料在钢模中压成致密坯体的一种成形方法。工艺原理：粉料经压力的作用，将分散的固体颗粒通过外力将其最大限度地推近，并通过含有一定水分和其他粘结剂的表面，使物料颗粒间能形成一定的键合(分子键、氢键)，聚合成有一定强度的坯体的过程。对粉料的要求：a,体积密度,应尽量提高粉料的体积密度，以降低其压缩比;b,流动性，粉料流动性好，颗粒间的内摩擦力小。粉料就能顺利地填满模型的各个部分，在以后的重排致密化时也容易滑移。经喷雾干燥后的颗粒时圆形的，流动性好。C,含水量，粉料含水量要控制合适，在相同的压力下，粉料水分大小直接影响坯体的密度。D,易碎性，粉料在压力下易粉碎。经过造粒的颗粒，实际是假颗粒。有的甚至中间是空的，当压力加大后，这些假颗粒应能裂解填空，并被进一步压实。 第七章一、名词解释1.湿扩散：指在水分浓度差作用下，物料内部水分从水分高的地方向水分低的地方迁移的过程。 2.热扩散： 指在温度差的作用下，水分以温度高的地方向温度低的地方迁移的过程。 3.干燥： 用加热的方法达到除去物料中部分物理水分的过程称之为干燥，也叫烘干。 二、填空题1.按照水和物料结合程度的强弱，物料中的水分可以分为以下三类：化学结合水、物理化学结合水、机械结合水。2.外热源干燥法的加热方式有以下三种：对流加热、辐射加热、对流辐射加热 3.加热过程分为三个阶段：加热阶段、等速干燥阶段、降速干燥阶段 4.影响喷雾干燥效率的主要因素是泥浆浓度、进塔热风温度、排风温度、喷雾压力等。 三、问答题1.物料去湿方法有哪些? 答：脱水的方法一般有三种：一是根据水和物料的密度不同实现重力脱水；二是用机械的方法实现脱水；三是用加热的方法使物料的水分蒸发，达到脱水的目的。 2.物料干燥分为哪些过程过程？答：物料干燥包括加热、外扩散和内扩散三个过程：首先将物料加热的过程称为加热过程。外扩散：物料受热后，当其表面的水蒸气分压大于干燥介质中的水蒸气分压时，物料表面的水分向干燥介质中扩散(蒸发)，这个过程称为外扩散。内扩散：随着干燥的进行，物料内部和表面之间的水分浓度平衡就会被破坏，物料内部的水分浓度大于物料表面的水分浓度，在这个浓度差的作用下，物料内部的水分向物料表面迁移。第八章一、填空题1.回转窑的斜度约为3到5度。生料由窑尾（高端）加入。 2.回转窑内的物料反应带分为：干燥带、预热带 、碳酸盐分解带、放热反应带、烧成带冷却带 3.常见的烧成或烧结方法有以下几种： 热致密化方法、反应烧结、液相烧结、高温自蔓延烧结 4.水泥预分解炉按作用原理可分为旋流式、喷腾式、紊流式、涡流燃烧式和沸腾式等多种。 5.水泥熟料冷却机形式有：单筒式、多筒式(短多筒和长多筒)、篦式(包括振动式、推动蓖式与回转式)、立筒式等。二、问答题1.煅烧与烧成的区别？ 答：烧成是生产过程中要将初步密集定型（成形）的料块（生坯）经高温烧结成致密的、具有足够强度的烧结体的过程。煅烧是将尚未成形的物料经过高温合成某些矿物（水泥）或使矿物分解获得某些中间产物（如石灰和粘土熟料）的过程。煅烧和烧成是无机非金属材料生产过程中的一道重要工序，其复杂过程包括：燃料的燃烧，物料或坯体的加热，物料或坯体中发生一系列的物理化学反应；伴随存在三传：热量传递，质量传递，动量传递。 2.悬浮预热器有何功能？常见类型？ 答：悬浮预热器是将生料粉与回转窑窑尾排出的烟气温合，并使生料悬浮在热烟气中进行热交换的设备。因此，它从根本上改变了气流和生料粉之间的传热方式，极大地提高了传热面积和传热系数。悬浮预热器的种类、形式繁多，主要分旋风预热器、立筒预热器以及由他们以不同形式组合的混合型三大类。 3.烧成制度包括哪些制度？烧成温度曲线制定的依据是什么？ 答：烧成制度包括温度制度、气氛制度和压力制度.烧成温度曲线的制定决定于下列因素：(1)烧成时坯体中的反应速度。坯体的组成、原料性质以及高温中发生的化学变化均影响反应的速度。(2)坯体的厚度、大小及坯体的热传导能力。(3)窑炉的结构、形式和热容量，以及窑具的性质和装窑密度。4.简述辊道窑的热工特点。答：(1)加热温度均匀，且窑内断面温差小。用天然气或净化煤气、轻柴油等做燃料，可在辊道上下设置燃烧器喷嘴，使产品上下同时加热，保证产品的烧成质量。并为缩短烧成周期创造了条件。(2)有利于实现机械化和自动化操作。可减轻劳动强度，提高生产效率。(3)不用窑车，也不用匣钵和其他窑具(烧马赛克等小件产品时仅用垫板)，可降低能耗。(4)结构简单，便于维护和检修。 5.简述氧化气氛与还原气氛的作用与控制。 答:氧化气氛：在水分排除阶段、氧化分解阶段，一般需要氧化气氛。它的主要作用有两个：(1)将前一阶段沉积在坯体上的碳素和坯体中的有机物及碳素烧尽。(2)将硫化铁氧化。 还原气氛主要有以下作用： (1)合Fe2O3较高的原料，可以避免Fe2O3在高温时分解并放出氧，致使坯体发泡；(2)FeO与siO2 等形成亚铁硅酸盐，呈淡青的色调，使瓷器具有白如玉的特点。 6.水泥煅烧过程中主要进行哪些反应？ 答：水泥熟料燃烧过程发生的物理、化学变化：低于150 生料中物理水蒸发；500 左右 粘土质原料释放出化合水，并开始分解出氧化物，如SiO2；Al2O3：900左右 碳酸盐分解放出CO2和新生态CaO；900一1200 粘土的无定形脱水产物结晶，各种氧化物问进行固相反应；1250l280 所产生的矿物部分熔融出现液扣；1280l450 液相量增多，C2S(硅酸二钙)通过液相吸收CaO形成C3S(硅酸三钙)直至熟料矿物全部形成。1450-1300 熟料矿物冷却。7.简述悬浮预热器的工作原理？ 答：悬浮预热器是将生料粉与回转窑窑尾排出的烟气温合，并使生料悬浮在热烟气中进行热交换的设备。因此，它从根本上改变了气流和生料粉之间的传热方式，极大地提高了传热面积和传热系数。 8.简述旋风预热器的作用？ 答：预热器由若干个旋风筒串联组合。最上一级做成双筒，这是为了提高收尘效率，其余三级均为单旋风筒，旋风筒之间由气体管道连接，每个旋风筒和相连的管道形成一级预热器，旋风筒的卸料口设有灰阀，主要起密封和卸料作用。 9.水泥预分解窑为何能大幅提高熟料的产量？ 答：预分解窑是在悬浮预热器和回转窑之间增设一个分解炉，把大量吸热的碳酸钙分解反应从窑内传热速率较低的区域移到单独燃烧的分解炉中进行。在分解炉中，生料颗粒分散呈悬浮或沸腾状态，以最小的温度差，在燃料无焰燃烧的同时，进行高速传热过程，使生料迅速完成分解反应。入窑生料的表现分解率可达到85一95(悬浮预热器窑40左右)，从而大大地减轻了回转窑的热负荷，使窑的产量成倍地增加。 10.辊道窑的热工特点？ 答：(1)加热温度均匀，且窑内断面温差小。用天然气或净化煤气、轻柴油等做燃料，可在辊道上下设置燃烧器喷嘴，使产品上下同时加热，保证产品的烧成质量。并为缩短烧成周期创造了条件。(2)有利于实现机械化和自动化操作。可减轻劳动强度，提高生产效率。(3)不用窑车，也不用匣钵和其他窑具(烧马赛克等小件产品时仅用垫板)，可降低能耗。(4)结构简单，便于维护和检修。 11.坯、釉在烧成过程中发生的物理化学变化？答：(一)低温预热阶段(常温至300 左右)此阶段主要是排除坯体干燥后的残余水分。随着坯体中残余机械水和吸附水的排出，坯体发生下列变化：(1)质量减轻：水分排出所致。(2)气几率增加：水分排出，孔隙增多。(3)体积收缩；随着水分的排除，固体颗粒紧密靠拢。低温预热阶段所发生的变化是物理现象，实际上是干燥过程的继续。(二)氧化分解阶段(300一950 )主要反应是有机物及碳素的氧化、碳酸盐分解、结晶水排除及晶型转变。坯、釉在这一阶段，随着物理化学变化会出现吸热及放热反应。(三)高温玻化成瓷阶段(从950到最高烧成温度)高温成瓷阶段坯、釉主要发生以下变化：(1)氧化分解阶段进行不够彻底的反应，继续进行。(2)熔融长石与低共熔物，构成瓷坯中的玻璃相；粘土颗粒及石英部分地熔解在这些玻璃相中；未被熔解的颗粒及石英等物质之间的空隙，逐渐被玻璃态物质所填充；体积发生收缩，密度增加。其变化率与组成有关。如石英量多、长石量少的坯体收缩小；否则相反。(3)在高温作用下，由粘土矿中的高岭石脱水产物，以及偏高岭石(由高岭石分解而来)的游离Al203在950左右开始转变为Al203，Al203与SiO2 在1100可生成微量莫来石晶体。(4)由于玻璃相及莫来石的生成，制品强度增加，气孔率减少，坯体急剧收缩。强度、硬度增大。(5)釉料熔融成为玻璃体。(四)冷却阶段冷却阶段是制品从烧成温度降至常温的全部过程，此阶段坯、釉发生以下变化：（1）随着温度的降低，液相析晶，玻璃相物质凝固。（2）游离石英晶型转变。第九章一、名词解释1.胶凝材料： 凡能在物理、化学作用下，从具有可塑性的浆体逐渐变成坚固石状体的过程中，能将其他物料胶结为整体并具有一定机械强度的物质。 二、问答题1.简述石膏的硬化机理？ 答：凝结机理：二水石膏溶解度为半水石膏的1/5，半水石膏的饱和溶液对于二水石膏成为过饱和溶液，使二水石膏析出。二水石膏的析出，破坏了半水石膏的溶解平衡，新的一批半水石膏又可继续溶解，二水石膏晶核微粒数量则不断增加，因此浆体的稠度便逐渐增大，颗粒之间的摩擦力和粘结力逐渐增加，所以浆体可塑性逐渐减小，表现为石膏的“凝结”。 2.简述石灰浆体的硬化过程？ 答：两个过程同时进行，干燥硬化和碳酸化。1.干燥硬化-石灰浆体在干燥过程中，由于水分的蒸发形成孔隙网，留在孔隙内的自由水产生毛细管力，使石灰粒子更加紧密而获得附加强度。这个强度值不大，当浆体再遇水时，其强度又会丧失。2石灰浆体的碳酸化-石灰浆体从空气中吸收二氧化碳，生成碳酸钙。 3.简述水玻璃的硬化过程？ 答：液体水玻璃在空气中吸收二氧化碳，形成无定型碳酸，并逐渐干燥而硬化。 第十章一、名词解释1.水泥定义： 加入适量水后形成塑性浆体，既能在空气中硬化又能在水中硬化牢固地胶结在一起的细粉状水硬性胶凝材料，通称为水泥。 2.硅酸盐水泥： 凡由硅酸盐水泥熟料、05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(即国外通称的波特兰水泥)。包含两种：（1）不掺加混合材料的称I型硅酸盐水泥，代号P.I；（2）在硅酸盐水泥熟料粉磨时，掺加不超过水泥质量5的石灰石或粒化高炉矿渣混合材料的称为型硅酸盐水泥，代号P.。 3.普通硅酸盐水泥： 凡由硅酸盐水泥熟料、6一15混合材料和适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，称为普通砖酸盐水泥(简称普通水泥)、代号P.O。 4.矿渣硅酸盐水泥： 凡由硅酸盐水泥熟料和粒化高炉矿渣，适量石膏细磨制成的水硬性胶凝材料，称为矿渣硅酸盐水泥，代号P.S。 5.火山灰质硅酸盐水泥： 由硅酸盐水泥熟料和火山灰质混合材料，适量石膏细磨制成的水硬性胶凝材料，代号P.P。 6.粉煤灰硅酸盐水泥： 由硅酸盐水泥熟料和粉煤灰，适量石膏细磨制成的水硬性胶凝材料，代号P.F。 7.复合硅酸盐水泥： 由硅酸盐水泥熟料和两种或两种以上规定混合材料，适量石膏细磨制成的水硬性胶凝材料。 8.水泥煅烧的矿化剂： 能加速结晶化全物形成，使水泥生料易于煅烧的少量外加物。 9.水泥的安定性: 是指水泥已经硬化后，产生的不均匀体积变化，从而导致水泥制品出现裂缝或弯曲变形，降低建筑的质量，它包括：f-CaO的安定性，MgO的安定性和水泥中SO3引起的安定性不良。 二、填空题 1.水泥的分类：按其用途和性能可分为：通用水泥 、专用水泥和特性水泥三大类。 2.不同成分的熟料煅烧时的理论热耗有所不同，但一般波动在1670-800kj/kg熟料之间。 3.硅酸盐水泥中掺加的混合材，按它的性质分为活性和非活性两大类。 4.生产硅酸盐水泥的主要原料是石灰石（钙质原料、粘土（硅质原料）和铁粉（硫酸渣）。 5.水泥细度愈细，其强度愈高，放热量也越大。 6.钙矾石是由C3A水化的最终产物与石膏反应的结果，其反应式为: 3CaO.Al2O3+3(CaSO4.2H2O)+26H2O=3CaO.Al2O3.3CaSO4.32H2O 7.水泥石中的水按其与固相组成的作用情况，可以分为结晶水、吸附水和自由水。 8.铝酸三钙的最终水化产物与其石膏掺入量密切相关。9.由熟料中方镁石引起安定性不良的严重程度,不仅与晶体尺寸而且与含量有关。 10.硅酸盐水泥熟料的高温液相量决定于组分性质、含量、烧结温度等因素。11硅酸三钙的水化速率很快，其水化过程根据水化放热速率-时间曲线，可分为五个阶段，即 初始水解期、诱导期、加速期、衰退期、稳定期 12.湿法回转窑可分为六个带，即：干燥带、预热带、碳酸盐分解带、放热反应带、烧成带、冷却带。 13.水泥的主要水化产物有C-S-H凝胶，Ca(OH)2，钙矾石（水化硫铝酸钙），水化铝酸钙、水化铁酸钙等。 14.硫酸镁对水泥石具有双重腐蚀作用。15.水泥熟料中的硅酸盐矿物是指C3S和C2S，熔剂矿物是指C3A和C4AF。 三、问答题1.硅酸盐水泥的化学成分和矿物组成是什么？ 答：硅酸盐水泥熟料化学组成：CaO 62-67；SiO2 20-24；A1203 4-7；Fe2O3 2.5-6，外通常还含有Mg0、SO3、Na20、TiO2等。矿物组成：在硅酸盐水泥熟料中CaO、A1203 、Fe2O3 、SiO2不是以单独的氧化物存在,而是两种或两种以上的氧化物经高温化学反应而生成的多种矿物的集合体。主要有以下四种矿物：硅酸三钙 3Ca0.SiO2 可简写为C3S；硅酸二钙 2CaO.SiO2 可简写为C2S；硅酸三钙 3CaO.Al2O3 可简写为C3A；铁相固镕体，通常为铁铝酸四钙4CaO.Al2O.Fe2O3可简写成C4AF 另外，还有少量游离氧化钙、方镁石、含碱矿及玻璃体。 2.水泥熟料各矿物具有什么性能？ 答：C3S特点：凝结时间正常，水化较快， 28d可水化70；Q放热较多，早期强度高，后期强度增进率较大，28d70-80年且28d和年在四种矿中最高；适当提高C3S含量，可得优质熟料；C3S水化热高，抗水性差，（如要求水泥Q水化低，抗水化性，则C3S要少些）。C2S特点： 贝利特水化反应较慢，28d水化只有20左右；凝结硬化慢，早较低，后增长率较高，一年后赶上A的强度；Q水化热小，抗水性好。C3A特点：水化速度快，放热多，凝结快，易使水泥急凝，需加石膏等缓凝剂；硬化快，早强高，后强增加少，强度3d内就发挥出来；干缩变形大，抗硫酸盐性能差。C4AF特点：水化速度在C3A和C3S之间，水化热较C3A低；早强高，类似C3A，后期还能不断增长，类似C2S；抗冲击性能及抗硫酸盐性能好，因此，在制抗硫酸盐水泥、道路水泥时，可提高C4AF，但含C4AF高熟料难磨。游离氧化钙和方镁石特点：死烧的f-CaOH2OCa(OH)2 V%=97.9% 体积膨胀它发生在终凝之后，在硬化水泥石内部造成的局部膨胀应力，强度，严重性引起安定性不良，浆体破坏。因此要控制f-CaO量含量。f- MgOH2OMg(OH)2 V%=148% 它发生终凝结之后，导致安定性不良。3.熟料各率值得定义？ 答：硅率或硅酸率：表示熟料中SiO2的质量百分数与Al2O3+Fe2O3百分质量之比，还表示硅酸盐矿物与熔剂矿物的比例，反映熟料质量与易烧性。SMSiO2 /（Al2O3/Fe2O3）铝率与铁率：IM表示熟料中氧化铝与氧化铁的质量百分比或C3A与C4AF的比例关系。IMAl2O3 /Fe2O3 石灰饱和系数：KH表示水泥熟料中的总CaO含量扣除饱和酸性氧化物（如Al2O3、Fe2O3）所需要的氧化钙后，剩下的与二氧化钙化合的氧化钙的含量与理论上二氧化硅全部化合成硅酸三钙所需要的氧化钙含量的比值。 4.简述造成硅酸盐水泥熟料矿物组成的计算值与实测值不完全一致的原因。答：硅酸盐水泥熟料矿物组成的计算，是假设熟料平衡冷却，并生成C3S、C2S、C3A、C4AF四种纯矿物，其计算结果与熟料真实矿物组成并不完全一致，有时甚至相差较大。其原因是：1，固溶体的影响实际矿物不是上述四种纯矿物，而是有少量其氧化物的固溶体，即阿利特、贝利特、铁相固溶体等。2，冷却条件的影响硅酸盐水泥熟料冷却过程，若缓慢冷却而平衡结晶，则液相几乎全部结晶出C3A、C4AF等矿物。但在工业生产条件下，冷却速度较快，因而液相可部分或几乎全部变成玻璃体。此时，实际C3A、C4AF含量均比计算值低，而C3S含量增加。3碱和其他微量组分的影响碱的存在可能与硅酸盐矿物形成KC23S1，与铝酸三钙形成NC8A3，而析出CaO，从而使C3A减少，而出现NC8A3，碱也可能影响C3S含量。其他次要氧化物如TiOz、Mg0、P2O5 也会影响熟料的矿物组成。 5.熟料组成设计时，应考虑哪些因素？答：1，水泥品种和强度等级：2，原料品质：3，燃料品质；4，生料细度和均匀性；5，窑型与规格. 6.配料计算的基本原理是什么？ 答：配料计算依据是物料平衡，即反应物的量生成物的量。具体式子如下：1.干石灰石干粘土干铁粉干生料2.灼烧石灰石灼烧粘土灼烧煤铁粉灼烧生料（无煤灰）3.灼烧生料煤灰熟料 7.水泥熟料在煅烧过程中，都发生了哪些反应？影响这些反应的因素有哪些？答：和煤粉混合并将煤粉送入窑内的空气由窑头喷入。烟气向窑尾运动，料浆由窑尾喂入，在向窑头运动中温度升高，并进行物理、化学反应。它经过下列六个过程：干燥、预热、碳酸盐分解、固相反应、烧成、冷却。影响碳酸钙分解反应的因素：(1)石灰石、粘土的结构和物理性质： 结构致密、质点排列整齐、结晶粗大、晶体缺陷少的石灰石，质地坚硬，分解反应困难。(2生料细度：生料细度细，颗粒均匀，粗粒少，生料的比表面积增加，使传热和传质速度加快，有利于分解反应。(3)反应条件： 提高反应温度，分解反应的速度加快，同时促使CO2扩散速度加快；加强通风，及时地排出反应生成的CO2气体，也可加速分解反应。(4)生料悬浮分散程度 ： 生料粉在预热器和分解炉内的悬浮分散性好，则可增加传热面积