无机非金属材料概论

1 陶瓷陶瓷 1 1 传统陶瓷的分类 日用陶瓷 美术陶瓷 建筑卫生陶瓷 工业陶瓷 传统陶瓷的分类 日用陶瓷 美术陶瓷 建筑卫生陶瓷 工业陶瓷 2 2 近代陶瓷 在工艺方面 成型 干燥 施釉 烧成 近代陶瓷 在工艺方面 成型 干燥 施釉 烧成 及设备环节先进及设备环节先进 的分 的分 类 先进陶瓷 特种陶瓷 功能陶瓷类 先进陶瓷 特种陶瓷 功能陶瓷 3 3 陶器与炻器 瓷器的区别 吸水率不同 瓷器吸水率都 陶器与炻器 瓷器的区别 吸水率不同 瓷器吸水率都 1 3 3 介于两者之间的叫做炻器 介于两者之间的叫做炻器 4 4 现在的三大材料 钢铁 塑料 陶瓷 现在的三大材料 钢铁 塑料 陶瓷 陶瓷的构成特点 多为金属氧化物 共价键 离子键 基本单元是 陶瓷的构成特点 多为金属氧化物 共价键 离子键 基本单元是 陶 陶 瓷的相组成主要是 晶体 玻璃质 气孔 陶瓷外在的共同特点是 耐腐蚀 瓷的相组成主要是 晶体 玻璃质 气孔 陶瓷外在的共同特点是 耐腐蚀 耐高温 硬 但脆 易碎 耐高温 硬 但脆 易碎 5 5 影响原料选用的原则 影响原料选用的原则 物尽其用 生产工艺过程 原料的标准化 就地取材 物尽其用 生产工艺过程 原料的标准化 就地取材 6 6 粘土类原料 高岭石 蒙脱石 伊利石 叶蜡石 粘土类原料 高岭石 蒙脱石 伊利石 叶蜡石 7 7 粘土的作用 陶瓷生产的主要原料 主体化学成分是二氧化硅 三氧化二铝 粘土的作用 陶瓷生产的主要原料 主体化学成分是二氧化硅 三氧化二铝 和水 具有独特地可塑性和结合性 调水后成为软泥 能塑造成型 烧成后变和水 具有独特地可塑性和结合性 调水后成为软泥 能塑造成型 烧成后变 得致密坚硬 得致密坚硬 8 8 石英 莫氏硬度 石英 莫氏硬度 7 7 的作用 瘠性原料 在坯体中呈多尖角棱状 提供生坯 的作用 瘠性原料 在坯体中呈多尖角棱状 提供生坯 水分快速排出的通道 增加生坯的渗水性 有利于施釉工艺 缩短坯体的干燥水分快速排出的通道 增加生坯的渗水性 有利于施釉工艺 缩短坯体的干燥 时间 减少坯体的干燥收缩率 高温下部分熔解于液相中 提高液相粘度 未时间 减少坯体的干燥收缩率 高温下部分熔解于液相中 提高液相粘度 未 熔化的石英颗粒构成坯体的骨架 起增强作用 减少坯体变形的可能性 最主熔化的石英颗粒构成坯体的骨架 起增强作用 减少坯体变形的可能性 最主 要的 要的 9 9 长石类原料 钾长石 钠长石 钙长石 钡长石等 长石类原料 钾长石 钠长石 钙长石 钡长石等 作用 作为熔剂使用 降低产品的烧成温度 作用 作为熔剂使用 降低产品的烧成温度 1 1 长石熔化温度低 熔融温度范围宽 形成液相粘度大 使坯体在高温下不长石熔化温度低 熔融温度范围宽 形成液相粘度大 使坯体在高温下不 易变形 提高烧成合格率 易变形 提高烧成合格率 2 2 熔化后形成的液相填充坯体空隙 减少气孔率 增大致密度 提高坯体的熔化后形成的液相填充坯体空隙 减少气孔率 增大致密度 提高坯体的 机械强度 透光性能和介电性能 机械强度 透光性能和介电性能 3 3 瘠性物质 瘠性物质 提高坯体的疏水性 从而提高干燥速度 提高坯体的疏水性 从而提高干燥速度 1010 氧化钴 天蓝色 氧化钴 天蓝色 氧化镍 氧化镍 玻璃紫色 陶瓷黄褐色 玻璃紫色 陶瓷黄褐色 氧化锰 氧氧化锰 氧 化铁 玻璃棕色 氧化气氛砖红色 还原气氛灰绿色 化铁 玻璃棕色 氧化气氛砖红色 还原气氛灰绿色 氧化铬 绿色 氧化铬 绿色 氧化 氧化 铜 玻璃蓝色 氧化气氛蓝铜 玻璃蓝色 氧化气氛蓝 绿 还原气氛红绿 还原气氛红 紫 紫 1111 哪些原料需要煅烧 石英 滑石 氧化锌 哪些原料需要煅烧 石英 滑石 氧化锌 煅烧的作用煅烧的作用 1 1 帮助碎化原料 石英岩质地坚硬 粉碎困难 利用石英帮助碎化原料 石英岩质地坚硬 粉碎困难 利用石英 573573 晶型转变发生晶型转变发生 体积效应 提前预烧然后急冷 产生内应力 原料变脆 从而提高粉碎效体积效应 提前预烧然后急冷 产生内应力 原料变脆 从而提高粉碎效 率 率 2 2 改变结构形态 使滑石的片状结构变成粒状 减少坯体的变形和开裂改变结构形态 使滑石的片状结构变成粒状 减少坯体的变形和开裂 3 3 减小坯料收缩 预烧氧化锌可改善缩釉状况 预烧粘土 减小坯料收缩 预烧氧化锌可改善缩釉状况 预烧粘土 4 4 稳定晶型 使多晶体发生晶型转变 稳定烧成过程 稳定晶型 使多晶体发生晶型转变 稳定烧成过程 1212 粗碎 颚式破碎机 粉碎比 粗碎 颚式破碎机 粉碎比 4 4 中碎 轮碾机 粉碎比中碎 轮碾机 粉碎比 1010 细碎 球磨机 行星磨 振动磨细碎 球磨机 行星磨 振动磨 超细碎 气流磨 搅拌磨超细碎 气流磨 搅拌磨 2 1313 筛分的作用 筛分的作用 1 1 使原料颗粒适于下一工序的需要 保证粒度的均匀性 使原料颗粒适于下一工序的需要 保证粒度的均匀性 2 2 及时筛去已符合细度的颗粒 使粗粒充分粉碎 提高设备的粉碎效率 及时筛去已符合细度的颗粒 使粗粒充分粉碎 提高设备的粉碎效率 3 3 确定颗粒的大小及其比例 限制原料中颗粒的含量 提高成品的质量 确定颗粒的大小及其比例 限制原料中颗粒的含量 提高成品的质量 1414 合成粉料的方法 固相法 液相法 气相法 合成粉料的方法 固相法 液相法 气相法 1515 坯料类型 注浆料 坯料类型 注浆料 28 35 28 35 可塑料 可塑料 18 25 18 25 干料 干料 8 15 8 15 1616 坯料的质量要求 配料准确称量 各组分均匀 合理的粒度分布和细 坯料的质量要求 配料准确称量 各组分均匀 合理的粒度分布和细 度 空气含量少 度 空气含量少 1717 触变性 在陶瓷中当将泥浆或泥料静置时变稠或变硬 在振动或揉练 触变性 在陶瓷中当将泥浆或泥料静置时变稠或变硬 在振动或揉练 作用下又成为流质或变软的性质 作用下又成为流质或变软的性质 1818 对压制坯料的质量要求 流动性好 堆积密度大 适当含水率及水分 对压制坯料的质量要求 流动性好 堆积密度大 适当含水率及水分 要均匀 要均匀 1919 主要成型方法 浆料成型 可塑成型 压制成型 主要成型方法 浆料成型 可塑成型 压制成型 2020 浆料成型 浆料成型 1 1 注浆成型 空心注浆 单面吸浆 注浆成型 空心注浆 单面吸浆 实心注浆 双面吸浆 实心注浆 双面吸浆 2 2 热压铸成型热压铸成型 3 3 流延法成型 超薄型瓷片 流延法成型 超薄型瓷片 4 4 凝胶注模成型凝胶注模成型 2121 可塑成型 可塑成型 雕塑与拉坯 挤压成型 车坯成型 滚压成型 注射成型 旋压成型 轧膜成雕塑与拉坯 挤压成型 车坯成型 滚压成型 注射成型 旋压成型 轧膜成 型型 2222 压制成型的特点 优点 生产过程简单 坯体收缩小 致密度高 产品尺 压制成型的特点 优点 生产过程简单 坯体收缩小 致密度高 产品尺 寸精确 对坯料可塑性要求高 缺点 形状复杂的制品难以成型 寸精确 对坯料可塑性要求高 缺点 形状复杂的制品难以成型 2323 成型后坯体所含水分以 化学结合水 成型后坯体所含水分以 化学结合水 吸附水 吸附水 游离水 游离水 坯体的干燥 坯体的干燥 主要是排除游离水和部分吸附水 此过程为物理排水过程 坯体的干燥过程分主要是排除游离水和部分吸附水 此过程为物理排水过程 坯体的干燥过程分 为 加热阶段 为 加热阶段 等速阶段 等速阶段 降速阶段 降速阶段 平衡阶段 平衡阶段 干燥过程中随干燥时 干燥过程中随干燥时 间延长 坯体温度升高 含水率降低 体积收缩 气孔率提高 强度增加 间延长 坯体温度升高 含水率降低 体积收缩 气孔率提高 强度增加 2424 干燥方法 热空气干燥 工频电干燥 微波干燥 红外干燥 干燥缺陷 干燥方法 热空气干燥 工频电干燥 微波干燥 红外干燥 干燥缺陷 变形和开裂 变形和开裂 2525 釉的分类 釉料是覆盖在陶瓷坯体表面的硅酸盐玻璃层 釉的分类 釉料是覆盖在陶瓷坯体表面的硅酸盐玻璃层 1 1 按烧成温度按烧成温度 低温釉 中温釉 高温釉 易熔釉 难熔釉低温釉 中温釉 高温釉 易熔釉 难熔釉 2 2 按制备方法 生料釉 熔块釉 盐釉 土釉按制备方法 生料釉 熔块釉 盐釉 土釉 3 3 按烧成方法按烧成方法 一次烧成釉 二次烧成釉一次烧成釉 二次烧成釉 釉的作用 改善陶瓷的表面性能 使制品表面光滑 对液体和气体具有不透气釉的作用 改善陶瓷的表面性能 使制品表面光滑 对液体和气体具有不透气 性 不易沾污 赋予陶瓷制品装饰功能 提高机械强度 电学性能 化学稳定性 不易沾污 赋予陶瓷制品装饰功能 提高机械强度 电学性能 化学稳定 性和热稳定性 性和热稳定性 施釉方法 施釉方法 1 1 湿法 浸釉 淋釉 喷釉 湿法 浸釉 淋釉 喷釉 2 2 干法施釉 干法施釉 2626 烧成的物理化学变化 烧成的物理化学变化 1 1 低温阶段 室温低温阶段 室温 300 300 坯体产生少量收缩 气孔率有所增加 坯体产生少量收缩 气孔率有所增加 2 2 氧化分解阶段 氧化分解阶段 300 950300 950 氧化反应 碳素 有机物及硫化铁的氧化 分 氧化反应 碳素 有机物及硫化铁的氧化 分 解反应 化学结合水的排除 碳酸盐的分解 晶型转变及液相形成 坯体解反应 化学结合水的排除 碳酸盐的分解 晶型转变及液相形成 坯体 进一步失重 气孔率增大 后期坯体强度有所增大 进一步失重 气孔率增大 后期坯体强度有所增大 3 3 高温阶段 高温阶段 950 950 烧成温度 玻化成瓷阶段 继续氧化分解及排水 硫酸烧成温度 玻化成瓷阶段 继续氧化分解及排水 硫酸 盐的分解和高价铁的还原与分解 液相及莫来石新相的形成 新相重结晶盐的分解和高价铁的还原与分解 液相及莫来石新相的形成 新相重结晶 3 和坯体烧结及坯釉中间层的形成 物理变化 液相的粘滞流动填充坯体中和坯体烧结及坯釉中间层的形成 物理变化 液相的粘滞流动填充坯体中 的空隙 莫来石晶体的析出使坯体的气孔率急剧下降 收缩显著 显气孔的空隙 莫来石晶体的析出使坯体的气孔率急剧下降 收缩显著 显气孔 率为率为 0 0 强度和硬度增加 坯体颜色趋白 强度和硬度增加 坯体颜色趋白 4 4 冷却阶段 烧成温度冷却阶段 烧成温度 室温 在室温 在 870870 573573 左右发生石英的晶型转变由左右发生石英的晶型转变由 石英转变为石英转变为 石英石英 2727 烧成缺陷 开裂 变形 气泡 釉裂 生烧 过烧 缺釉 橘釉 烟熏 烧成缺陷 开裂 变形 气泡 釉裂 生烧 过烧 缺釉 橘釉 烟熏 窑炉的分类 隧道窑 辊道窑 梭式窑 罩式窑窑炉的分类 隧道窑 辊道窑 梭式窑 罩式窑 水泥水泥 1 1 水泥是一种水硬性胶凝材料 水泥是一种水硬性胶凝材料 1 1 按水泥的用途及性能分 按水泥的用途及性能分 通用水泥 一般土木建筑工程通常采用的水泥通用水泥 一般土木建筑工程通常采用的水泥 专用水泥 专门用途的水泥 专用水泥 专门用途的水泥 特性水泥 某种性能比较突出的水泥 特性水泥 某种性能比较突出的水泥 2 2 通用硅酸盐水泥 通用硅酸盐水泥 组组 分分 品种品种 代号代号 熟料熟料 石膏石膏 粒化高炉粒化高炉 矿渣矿渣 火山灰质混火山灰质混 合材料合材料 粉煤灰粉煤灰 石灰石石灰石 P IP I100100 95 95 5 5 硅酸盐水泥硅酸盐水泥 P P 95 95 5 5 普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥 P OP O 80 80 且且 955 5 且且 20 20a a P S AP S A 50 50 且且 8020 20 且且 5050b b 矿渣硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥 P S BP S B 30 30 且且 5050 50 且且 7070b b 火山灰质硅酸盐水火山灰质硅酸盐水 泥泥 P PP P 60 60 且且 8020 20 且且 40 40c c 粉煤灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥 P FP F 60 60 且且 8020 20 且且 40 40d d 复合硅酸盐水泥复合硅酸盐水泥 P CP C 50 50 且且 8020 20 且且 50 50e e a a 本组分材料为符合本标准本组分材料为符合本标准 5 2 35 2 3 的活性混合材料 其中允许用不超过水泥质的活性混合材料 其中允许用不超过水泥质 量量 8 8 且符合本标准且符合本标准 5 2 45 2 4 的非活性混合材料或不超过水泥质量的非活性混合材料或不超过水泥质量 5 5 且符合本标准且符合本标准 5 2 55 2 5 的窑灰代替 的窑灰代替 b b 本组分材料为符合本组分材料为符合 GB TGB T 203203 或或 GB TGB T 1804618046 的活性混合材料 其中允许用不的活性混合材料 其中允许用不 4 超过水泥质量超过水泥质量 8 8 且符合本标准第且符合本标准第 5 2 35 2 3 条的活性混合材料或符合本标准第条的活性混合材料或符合本标准第 5 2 45 2 4 条的非活性混合材料或符合本标准第条的非活性混合材料或符合本标准第 5 2 55 2 5 条的窑灰中的任一种材料代条的窑灰中的任一种材料代 替 替 e e 本组分材料为由两种 含 以上符合本标准第本组分材料为由两种 含 以上符合本标准第 5 2 35 2 3 条的活性混合材料或条的活性混合材料或 和和 符合本标准第符合本标准第 5 2 45 2 4 条的非活性混合材料组成 其中允许用不超过水泥质量条的非活性混合材料组成 其中允许用不超过水泥质量 8 8 且符合本标准第且符合本标准第 5 2 55 2 5 条的窑灰代替 掺矿渣时混合材料掺量不得与矿渣硅酸条的窑灰代替 掺矿渣时混合材料掺量不得与矿渣硅酸 盐水泥重复 盐水泥重复 2 2 硅酸盐水泥熟料组分材料 硅酸盐水泥熟料 石膏 硅酸盐水泥熟料组分材料 硅酸盐水泥熟料 石膏 调节凝结时间 缓凝剂 调节凝结时间 缓凝剂 技术要求 技术要求 1 1 化学要求 不溶物 烧失量 三氧化硫 氧化镁 氯离子 碱含量 选择化学要求 不溶物 烧失量 三氧化硫 氧化镁 氯离子 碱含量 选择 性指标 性指标 2 2 物理指标 凝结时间 硅酸盐水泥初凝时间不小于物理指标 凝结时间 硅酸盐水泥初凝时间不小于 45min45min 终凝时间不大于 终凝时间不大于 390min 390min 普通硅酸盐水泥 矿渣硅酸盐水泥 火山灰质硅酸盐水泥 粉煤普通硅酸盐水泥 矿渣硅酸盐水泥 火山灰质硅酸盐水泥 粉煤 灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥初凝时间不小于灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥初凝时间不小于 45min45min 终凝时间不大于 终凝时间不大于 600min 600min 安定性 引起水泥安定性不良的原因有 熟料中游离氧化钙 安定性 引起水泥安定性不良的原因有 熟料中游离氧化钙 方镁石过高及水泥中石膏掺加量过多方镁石过高及水泥中石膏掺加量过多 3 3 强度指标 抗折强度 抗压强度强度指标 抗折强度 抗压强度 4 4 细度 选择性指标 硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥以比表面积表示 其细度 选择性指标 硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥以比表面积表示 其 比表面积不小于比表面积不小于 300m2 kg300m2 kg 矿渣硅酸盐水泥 火山灰质硅酸盐水泥 粉煤 矿渣硅酸盐水泥 火山灰质硅酸盐水泥 粉煤 灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥以筛余表示 其灰硅酸盐水泥和复合硅酸盐水泥以筛余表示 其 80 m80 m 方孔筛筛余不大于方孔筛筛余不大于 10 10 或或 45 m45 m 方孔筛筛余不大于方孔筛筛余不大于 30 30 3 3 生产过程 两磨一烧 生产过程 两磨一烧 4 4 硅酸盐水泥熟料的组成 硅酸盐水泥熟料的组成 主要化学成分主要化学成分 CaO 62 67 SiO2 20 24 Al2O3 4 7 Fe2O3 2 5 6 5 5 熟料的矿物组成 熟料的矿物组成 硅酸三钙 硅酸三钙 3CaO SiO3CaO SiO2 2 C C3 3S S 硅酸二钙 硅酸二钙 2CaO SiO2CaO SiO2 2 C C2 2S S 铝酸三钙 铝酸三钙 3CaO Al3CaO Al2 2O O3 3 C C3 3A A 铁铝酸四钙 铁铝酸四钙 4CaO 4CaO AlAl2 2O O3 3 Fe Fe2 2O O3 3 C C4 4AF AF 1 1 硅酸三钙 阿利特或 硅酸三钙 阿利特或 A A 矿矿 水化产物 水化硅酸钙 也称水化产物 水化硅酸钙 也称 C S HC S H 凝胶 和氢氧化钙 凝胶 和氢氧化钙 2 2 硅酸二钙 硅酸二钙 C C2 2S S C C2 2S S 体积膨胀 体积膨胀 10 10 熟料粉化 熟料粉化 贝利特简称贝利特简称 B B 矿矿 水化产物 水化硅酸钙 也称水化产物 水化硅酸钙 也称 C S HC S H 凝胶 和氢氧化钙凝胶 和氢氧化钙 3 3 中间相 中间相 铝酸三钙铝酸三钙 C C3 3A CA C12 12A A7 7 快冷时呈点滴状 慢冷时呈矩形或柱状 反光能力弱 呈暗灰色 一般称为黑快冷时呈点滴状 慢冷时呈矩形或柱状 反光能力弱 呈暗灰色 一般称为黑 色中间相色中间相 5 铁相固溶体 铁相固溶体 C C4 4AFAF 才利特或才利特或 C C 矿矿 在反光在反光 镜下其反射能力强 呈亮白色 并填充在镜下其反射能力强 呈亮白色 并填充在 A A 矿与矿与 B B 矿之间 也称白色矿之间 也称白色 中间相 中间相 4 4 性能比较 性能比较 28d28d 内绝对强度内绝对强度 C C3 3S S C C4 4AFAF C C3 3A A C C2 2S S 水化速度水化速度 C C3 3A A C C4 4AFAF C C3 3S S C C2 2S S 水化热水化热 C C3 3A A C C3 3S S C C4 4AFAF C C2 2S S 5 5 熟料的率值 熟料的率值 1 1 硅率 硅酸率 硅率 硅酸率 SMSM 或或 n n 表示 表示 2 2 铝率 铝率 3 3 石灰饱和系数 石灰饱和系数 KH KH IM 0 64IM 0 64 形成 形成 C3SC3S C2SC2S C3AC3A C4AFC4AF KHKH 越大 硅酸三钙较多越大 硅酸三钙较多 IM 0 64IM 0 64 形成 形成 C3SC3S C2SC2S C2FC2F C4AFC4AF 6 6 生产硅酸盐水泥熟料的原料包括 生产硅酸盐水泥熟料的原料包括 主要原料 和主要原料 和 校正原料校正原料 主要原料包括 主要原料包括 石灰质原料 和 粘土质原料 石灰质原料 和 粘土质原料 原料名称原料名称主要提供的成分主要提供的成分 石灰质原料石灰质原料 CaOCaO 粘土质原料粘土质原料 SiOSiO2 2 AlAl2 2O O3 3 少量少量 FeFe2 2O O3 3 铁质校正原料铁质校正原料FeFe2 2O O3 3 硅质校正原料硅质校正原料SiOSiO2 2 校正校正 原料原料 铝质校正原料铝质校正原料 AlAl2 2O O3 3 外加剂外加剂 矿化剂 矿化剂 晶种 晶种 助磨剂助磨剂 如 如 CaFCaF2 2 熟料熟料 校正原料校正原料 名名 称称常常 用用 材材 料料质质 量量 要要 求求 铁质校正原铁质校正原 料料 低品位铁矿石 炼低品位铁矿石 炼 铁厂的尾矿 硫铁铁厂的尾矿 硫铁 Fe2O3Fe2O3 40 40 3232 2 OFeOAl SiO SM n 或 32 32 OFe OAl IM p 或 6 矿渣矿渣 铅矿渣铅矿渣 铜矿渣 铜矿渣 硅质校正原硅质校正原 料料 硅藻土 硅藻石 硅藻土 硅藻石 含含 SiO2SiO2 多的河砂 多的河砂 砂岩 粉砂岩砂岩 粉砂岩 SiO2 70 90 SiO2 70 90 n 4 0n 4 0 R2O 4 0 R2O 4 0 铝质校正原铝质校正原 料料 炉渣 煤矸石 矾炉渣 煤矸石 矾 土土 Al2O3 30 Al2O3 30 1 1 生料在煅烧过程中的物理化学变化 生料在煅烧过程中的物理化学变化 1 1 干燥 自由水蒸发 吸热干燥 自由水蒸发 吸热 100 150 100 150 2 2 粘土质原料脱水粘土质原料脱水 吸热吸热 450 450 3 3 碳酸盐分解碳酸盐分解 强吸热强吸热 900 900 4 4 固相反应固相反应 放热放热 800 1200 800 1200 5 5 熟料烧结熟料烧结 微吸热微吸热 1300 1450 1300 1300 1450 1300 6 6 熟料冷却熟料冷却 放热放热 1300 1300 2 2 碳酸盐分解 碳酸盐分解 碳酸镁的分解温度始于碳酸镁的分解温度始于 402402 480 480 左右 最高分解温度左右 最高分解温度 700 700 左右 左右 碳酸钙在碳酸钙在 600 600 时就有微弱分解发生但快速分解温度在时就有微弱分解发生但快速分解温度在 812812 928 928 之间变化之间变化 可逆反应 可逆反应 强吸热反应 强吸热反应 反应起始温度较低 反应起始温度较低 分解温度与分解温度与 CO2CO2 分压和分压和 矿物结晶程度有关矿物结晶程度有关 3 3 固相反应 固相反应 11001100 l200 l200 大量形成大量形成 C3AC3A 和和 C4AFC4AF C2SC2S 含量达最大值 含量达最大值 反应特点反应特点 放热反应 固相反应的放热量约为放热反应 固相反应的放热量约为 420420 500J g500J g 非均相反应 非均相反应 固相反应通常需要在较高温度下进行 固相反应通常需要在较高温度下进行 新生态的物质易于反应 新生态的物质易于反应 4 4 熟料烧结 熟料烧结 C C2 2S S Ca0Ca0 C C3 3S S 13001300 14501450 1300 1300 称为熟料的烧结温度 在此温度范围内大致需要称为熟料的烧结温度 在此温度范围内大致需要 20 30 20 30 的的 液相量 液相量 1010 20min20min 完成熟料烧结过程 完成熟料烧结过程 5 5 熟料冷却 熟料冷却 冷却的目的 冷却的目的 回收熟料余热 预热二次空气 提高窑的热效率 回收熟料余热 预热二次空气 提高窑的热效率 迅速冷却熟料以改善熟料质量与易磨性 迅速冷却熟料以改善熟料质量与易磨性 降低熟料温度 便于熟料的运输 储存和粉磨 降低熟料温度 便于熟料的运输 储存和粉磨 6 6 急冷对改善熟料质量的作用 急冷对改善熟料质量的作用 防止或减少防止或减少 C3SC3S 的分解的分解 防止防止 C2S C2S 转化成转化成 C2SC2S 改善水泥的安定性改善水泥的安定性 减少熟料中减少熟料中 C3AC3A 结晶体 提高水泥的抗硫酸盐性能结晶体 提高水泥的抗硫酸盐性能 提高熟料易磨性提高熟料易磨性 耐火材料耐火材料 定义 耐火度不低于定义 耐火度不低于 15801580 的无机非金属材料 的无机非金属材料 按热处理方式 不烧制品 烧成制品 熔铸制品按热处理方式 不烧制品 烧成制品 熔铸制品 按化学性质 酸性耐火材料按化学性质 酸性耐火材料 硅砖 中性耐火材料 碳质 高铝质 碱性 硅砖 中性耐火材料 碳质 高铝质 碱性 火材料 火材料 以氧化镁 氧化钙等为原料 以氧化镁 氧化钙等为原料 7 耐火材料的组成包括化学组成和矿物组成耐火材料的组成包括化学组成和矿物组成 在耐火材料的化学成分固定的前提下 组成中的矿物种类 数量 晶粒大小 在耐火材料的化学成分固定的前提下 组成中的矿物种类 数量 晶粒大小 结合状态造成制品的性能差异 结合状态造成制品的性能差异 1 1 化学组成 化学组成 1 1 主成分 具有高晶格能及高熔点或分解温度很高的单质或化合物主成分 具有高晶格能及高熔点或分解温度很高的单质或化合物 2 2 杂质 易熔物 形成液相的温度愈低 或液相量愈多 液相的粘度愈低杂质 易熔物 形成液相的温度愈低 或液相量愈多 液相的粘度愈低 和润湿性愈好 其危害愈严重 其他氧化物与二氧化硅共存时有助熔作用 和润湿性愈好 其危害愈严重 其他氧化物与二氧化硅共存时有助熔作用 给高温性质带来严重危害 给高温性质带来严重危害 3 3 外加成分 外加剂 外加成分 外加剂 2 2 矿物组成 矿物组成 极少数耐火材料是由完全非晶质的玻璃构成的 如熔融石英制品 耐火材料不极少数耐火材料是由完全非晶质的玻璃构成的 如熔融石英制品 耐火材料不 一定都含有晶体和玻璃相 一定都含有晶体和玻璃相 耐火材料的化学组成相同 而其中存在的晶体和玻璃相等物种种类 性质 数耐火材料的化学组成相同 而其中存在的晶体和玻璃相等物种种类 性质 数 量 晶粒形状和大小分布及结合状态等不同 则耐火材料的性能差别可能很大 量 晶粒形状和大小分布及结合状态等不同 则耐火材料的性能差别可能很大 1 1 主晶相 材料结构的主体 熔点较高 对材料的性质起支配作用 莫来石主晶相 材料结构的主体 熔点较高 对材料的性质起支配作用 莫来石 砖 刚玉砖 方镁石砖 尖晶石砖 碳化硅砖以主晶相命名砖 刚玉砖 方镁石砖 尖晶石砖 碳化硅砖以主晶相命名 2 2 次晶相 对高熔点晶相间的直接结合具有重要影响 莫来石刚玉砖 刚玉次晶相 对高熔点晶相间的直接结合具有重要影响 莫来石刚玉砖 刚玉 莫来石砖 前者主晶相 后者次晶相 莫来石砖 前者主晶相 后者次晶相 3 3 基质 填充物或胶结物作用 即可由细微结晶体构成 也可由玻璃相构基质 填充物或胶结物作用 即可由细微结晶体构成 也可由玻璃相构 成 成 基质是主晶相或主晶相和次晶相以外的物相 往往含有主成分以外的全部或大基质是主晶相或主晶相和次晶相以外的物相 往往含有主成分以外的全部或大 部分杂质在内 这些物相在高温下易形成液相 使制品易于烧结 但有损于主部分杂质在内 这些物相在高温下易形成液相 使制品易于烧结 但有损于主 晶相之间的结合 危害耐火材料的高温性质 当基质在高温下形成液相的温度晶相之间的结合 危害耐火材料的高温性质 当基质在高温下形成液相的温度 低 液相的粘度低和数量较多时耐火制品性质及工艺过程受基质相控制 因此低 液相的粘度低和数量较多时耐火制品性质及工艺过程受基质相控制 因此 应控制基质的数量 改善其分布状态 基质对于主晶相而言是耐火制品的相对应控制基质的数量 改善其分布状态 基质对于主晶相而言是耐火制品的相对 薄弱环节 薄弱环节 玻璃相越多 耐火性能 抗渣性 抗热震性越差玻璃相越多 耐火性能 抗渣性 抗热震性越差 3 3 显微结构 显微结构 气孔 裂隙和裂纹是重要的组成部分 除隔热保温材料外 耐气孔 裂隙和裂纹是重要的组成部分 除隔热保温材料外 耐 火材料的气孔率应尽量低火材料的气孔率应尽量低 1 1 颗粒 粗 颗粒 粗 0 5 3mm0 5 3mm 中 中 0 10 1 0 5mm0 5mm 细 细 0 0 0 1mm0 1mm 2 2 晶界裂隙说明晶界间两相高温下线膨胀系数相差过大 或伴随晶型转变 晶界裂隙说明晶界间两相高温下线膨胀系数相差过大 或伴随晶型转变 新相产生所引起的裂纹或急冷急热引起的破坏裂纹新相产生所引起的裂纹或急冷急热引起的破坏裂纹 3 3 电熔材料 高温性能 抗渣性能好 电熔材料 高温性能 抗渣性能好 4 4 主晶相的大小 形态 聚集状态及百分组成决定耐火材料的性能 控制的主晶相的大小 形态 聚集状态及百分组成决定耐火材料的性能 控制的 原因 粗晶容易产生裂纹与缺陷 机械强度差 较易破坏 细晶虽有较高原因 粗晶容易产生裂纹与缺陷 机械强度差 较易破坏 细晶虽有较高 的机械强度 但结构不完整 晶体稳定性差 故应控制粒度在一定范围内 的机械强度 但结构不完整 晶体稳定性差 故应控制粒度在一定范围内 烧成或熔铸耐火制品的一般生产工艺过程 配料烧成或熔铸耐火制品的一般生产工艺过程 配料 混炼混炼 成型成型 干干 燥燥 烧成烧成 1 1 原料的精选 磁力选矿 除铁 浮选矿 利用矿物被液体所润湿程度不 原料的精选 磁力选矿 除铁 浮选矿 利用矿物被液体所润湿程度不 同 同 粗碎 粗碎 40 50mm40 50mm 中碎 中碎 4 5mm4 5mm 细碎 细碎 0 088mm 0 088mm 颗粒筛分 粉状颗粒筛分 粉状 风选法风选法 死烧 温度控制在使其达到烧结致密化的范围内死烧 温度控制在使其达到烧结致密化的范围内 8 轻烧 活化煅烧在相对较低温度下进行轻烧 活化煅烧在相对较低温度下进行 2 2 配料 重量配料法 容积配料法 最紧密堆积理论 多级配合 配料 重量配料法 容积配料法 最紧密堆积理论 多级配合 3 3 混炼 将各种不同组分及不同粒度的配合物料同适量的粘合剂混合 促 混炼 将各种不同组分及不同粒度的配合物料同适量的粘合剂混合 促 使颗粒均匀分布并塑化的工艺过程 困料使颗粒均匀分布并塑化的工艺过程 困料 把初混好的泥料在一定温度和湿度条把初混好的泥料在一定温度和湿度条 件下储放一段时间 件下储放一段时间 4 4 成型 半干压法 成型 半干压法 坯料水分坯料水分 5 5 左右左右 可塑法 可塑法 15 15 注浆法 注浆法 35 35 5 5 干燥 等速干燥 干燥 等速干燥 降速干燥降速干燥 干燥速度逐渐接近零干燥速度逐渐接近零 6 6 烧成目的 使坯体在高温下发生一系列物理化学变化 促进其气孔率降 烧成目的 使坯体在高温下发生一系列物理化学变化 促进其气孔率降 低 体积密度增大 最终成为具有一定形状尺寸和结构强度的耐火制品 低 体积密度增大 最终成为具有一定形状尺寸和结构强度的耐火制品 烧成过程的阶段 坯体排出水分阶段烧成过程的阶段 坯体排出水分阶段 分解氧化阶段分解氧化阶段 液相形成和新液相形成和新 相合成阶段相合成阶段 烧结阶段烧结阶段 冷却阶段冷却阶段 在单纯固体间进行的烧结叫固相烧结 有液相参与的叫液相烧结 在单纯固体间进行的烧结叫固相烧结 有液相参与的叫液相烧结 耐火制品的烧成制度 升温速率 最高温度及保温时间 冷却耐火制品的烧成制度 升温速率 最高温度及保温时间 冷却 速率 气氛 速率 气氛 耐火度的使用性质耐火度的使用性质 1 1 荷重软化温度 在高温和恒定压负荷共同作用下达到某一特定压缩变形时的 荷重软化温度 在高温和恒定压负荷共同作用下达到某一特定压缩变形时的 温度 表征耐火材料的抵抗压力和高温的共同作用而保持稳定性的能力 温度 表征耐火材料的抵抗压力和高温的共同作用而保持稳定性的能力 2 2 高温体积稳定性 高温体积稳定性 晶型转变晶型转变 某些物质的燃烧 挥发 分解某些物质的燃烧 挥发 分解 3 3 耐火