无机非金属材料工学

1、总分 -一- -二二 二 四 五 六 七 八 阅卷教师 复核教师 考试课程：无机非金属材料工学班级：13无机非 安徽建筑大学试卷（试卷 C ） （2016 2017学年第 2 学期） 学号：姓名： 一.名词解释（5*2=10） 1.窑外分解技术 二.简答题（5*6=30 ） 考 生 注 意 答 题 内 容 勿 超 过 装 订 线 左 侧 2. 是指将已经过悬浮预热后的水泥生料，在达到分解温度前，进 入到分解炉内与进入炉内的燃料混合， 在悬浮状态下迅速吸收燃料 燃烧热，使生料中的碳酸钙迅速分解成氧化钙的技术。 碱循环 循环 在水泥回转窑及预热器系统生产过程中，碱的挥发及凝聚往复 3陶瓷显微结构

2、指的是在各类显微镜下分辨的陶瓷中的晶相的种类，大小，数量, 形状，发育程度及分布。 4玻璃微晶学说 1.硅酸盐水泥组成、熟料主要化学成分、矿物组成? 凡是由硅酸盐水泥熟料、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，都称为硅酸盐水泥。 2 悬浮预热器的主要构件有哪些？分别有什么作用? 主要构件有旋风筒和换热管道；旋风筒的作用是气固分离, 道的作用是承担着上下两级旋风筒间的连接和气固分离的输送任务和 物料分散、均布、锁风和气固两相间的换热任务。 换热管 认为玻璃结构是一种不连续的原子集合体，即无数 微晶”分散在无 定形介质中；微晶是晶格极度变形的微小有序区域，微晶的化学性质

3、 和数量取决于玻璃的组成，从微晶部分到无定形部分无明显界限 5.玻璃料性 指玻璃液随温度降低粘度增加的速度，料性短则硬化快，长则慢。 3什么是陈腐？陈腐有何作用？ 陈腐是指在对粉体进行处理之后成型之前放置一段时间的过程 作用：使得各种组分分散更加均匀，溶剂（一般为水分）能够充 分在粉体颗粒表面形成一层水膜，极大提高成型过程中的可塑性、 坯体 收缩均匀性和坯体的干燥强度，降低坯体干燥开裂的几率。 注：1.请命题老师用黑色的墨水工整的书写，作图准确，以保证试卷字迹清晰。 2.请命题老师在试题后面留出答题空间。3.学生不得在草稿纸上答题 安徽建筑大学试卷（试卷C ） 考试课程：无机非金属材料工学班级

4、：13无机非 学号：姓名： 4. 混合键为何容易形成玻璃？ 三种纯键型在一定条件下都不能形成玻璃，只有混合键才能形 成玻璃。因为：混合键既具有离子键易改变键角、易形成无对称变 形的趋势，有利于造成玻璃的远程无序， 又有共价键的方向性和饱 和性，不易改变键长和键角的倾向， 造成玻璃的近程有序，因此容 易形成玻璃。 5. 简述玻璃的澄清原理。 （1 ）化学澄清机理： 化学澄清剂应在较高温度下形成高压分解（蒸发压）， 即在熔化的配合料排气过程基本结束而熔体的粘度足够低时，即可使气泡足 够大使得速度提升。 （2 ）物理澄清机理：根据采用的方法不同，机理也不同。 降低的方法：设法将温度提高，达到气泡快速

5、离开玻璃的目的； 利用玻璃液流的作用，将尽可能的在熔体表面受到尽可能高的温度作用； 采用机械法搅动熔体，使熔体剧烈运动，从而使熔体受热均匀、化学均匀 2.水泥熟料三率值对煅烧及其性能有什么影响？ 硅率（SM）:熟料中氧化硅与氧化铝、氧化铁之和的质量百分数的比值。 表示熟料中硅酸盐矿物与熔剂矿物的比例。控制SiO2与Ai3O2和Fe3O2相对含 量，达到控制C3S和C2S与C3A和C4AF相对含量和液相量。如果熟料中硅率过高， 则煅烧时由于液相数量少而使得锻炼困难，特别使氧化硅含量低而氧化硅含量 高时，熟料中含有较多硅酸二钙，易与粉化；硅率过低，则熟料中硅酸盐矿物 较少，会影响水泥的强度，且由于

6、液相过多，易岀现结大块，结炉瘤等现象， 影响窑的操作。 铝率（IM ）：熟料中氧化铝与氧化铁质量百分数的比值。表示熟料溶剂 矿物中铝酸三钙与铁铝酸四钙的比例。控制A13O2与Fe3O2相对含量，达 到控制C3A与C4AF相对含量和液相粘度。铝率高，熟料中铝酸三钙多， 铁铝酸四钙少，高温液相粘度大，物料难烧；铝率低，高温液相粘度小， 液相中质点易于扩散，对硅酸三钙形成有利，但窑内易结大块，不利于窑 的操作。 和排气，对消除作用不大； 通过声波或超声波将能量传到分子范围而使其产生强烈运动，从而加速熔 体中气体的扩散，促使气泡核的形成，有助于熔体中的气体的排岀； 采用真空或加压的方法，将熔体上的压力

7、降到极小，使气泡长大，加速气 泡上升，并且还有减少熔体中气体含量的作用；在使过饱和熔体排岀气或 避免熔体到达过饱和的方法中，使玻璃熔体析晶后再熔化一次，在析晶时可 以形成大量的气泡核，而且由于溶解度条件的改变使气体排岀形成气泡。 三问答题（4*10=40） 1. 什么是水泥生料的易烧性？影响其主要因素有哪些？ 指生料在规定的温度范围内，通过复杂的物理化学变化，形成熟 料的难易程度。影响生料易烧性的主要因素： 生料的潜在矿物组成： KH、SM高，生料难烧；反之易烧，但有可能结圈；SM、IM高，难 烧，要求较高的烧成温度；原料的性质和颗粒组成：原料中石英和 方解石含量多，难烧，易烧性差；结晶质粗粒

8、多，易烧性差。生料 石灰饱和系数（KH ）:熟料中全部SiO2生成硅酸钙（C2S和C3S ）所 需的CaO含量与SiO2全部生成C3S所需CaO最大含量的比值，即表示 熟料中SiO2被CaO饱和形成C3S的程度。控制 CaO与其他氧化物相对 含量，达到控制 C3S与C2S相对含量。KH越大，则硅酸盐矿物中的 C3S 的比例越高，熟料质量（主要为强度）越好，故提高KH有利于提高水泥 质量。KH过高，熟料煅烧困难，保温时间长，否则会出现游离CaO，同 时窑的产量低，热耗高，窑衬工作条件恶化。 3.陶瓷如何做到透明化？ 1. 原料的纯度必须很高； 2. 原料的结构必须是光学异向性比较小的晶体； 3.

9、 生产工艺必须使光的散射减低到最小。 中次要氧化物和微量元素：适量存在，有利于烧成，易烧性好，但含 量过多，不利于煅烧。生料的均匀性和生料粉磨细度：生料均匀性 好，粉磨细度细，易烧性好。矿化剂：掺加各种矿化剂，均可改善 生料的易烧性。生料的热处理：生料的易烧性差，要求烧成温度高， 煅烧时间长。生料煅烧过程中升温速度快，有利于提高新生态产物的 活性，易烧性好。液相：生料煅烧时，液相出现温度低，数量多， 液相粘度小，表面张力小，离子迁移速度大，易烧性好，有利于熟料 的烧成。燃煤的性质：燃煤热值高、煤灰分少、细度细，煅烧速度 快，燃烧温度咼，有利于熟料的烧成。窑内气氛：窑内氧化气氛煅 烧，有利于熟料

10、的烧成。 注：1.请命题老师用黑色的墨水工整的书写，作图准确，以保证试卷字迹清晰。 2.请命题老师在试题后面留出答题空间。 安徽建筑大学试卷（试卷 C ）共 3页 第 3.学生不得在草稿纸上答题 3 页 考试课程：无机非金属材料学班级：13无机非 学号：姓名： SiO2 AI2O3 Fe2O3 CaO ?-CaO 24% 7% 4% 64% 1% 4. 分相结构对玻璃的性质有何影响？举例说明分相的应用？ 影响：与迁移有关的性质一第一类性质：由离子的迁移特性决定的 性质，如电阻率、化学稳定性等对玻璃的分相结构十分敏感。若性质较差 的相以连通结构的形式存在，玻璃的性质将明显变坏， 若性质较差的相呈

11、 孤立液滴状分布于性质较好的连续基相中，则能保持较好的性质。 对析晶的影响：有利于析晶。A为成核提供界面；B分相导致其中的一 相比均匀母相具有较大的质点迁移率，这有利于晶核的形成和长大。C分 相使成核剂浓集于其中的一相，从而促进晶核的形成。D分相使其中的一 相或两相更加接近某种晶体的组成，这有利于结晶。 对光学性质的影响：A使玻璃的透光率下降； 分相产生的相界面使光线 发生散射，导致透光率下降，严重时，会产生乳浊现象。B影响玻璃的颜 色；分相过程中，过渡元素几乎全部集中在微相液滴中。这种选择性富集 可以用来发展有色玻璃、激光玻璃、光敏玻璃和光色玻璃等。 2已知某厂熟料化学成分为: 试计算熟料的

12、率值三个率值及矿物组成。 SM=24/( 7+4)=2.18 IM=7/4=1.75 KH= ( 64-1.65*7-0.35*4)/2.8*24=0.76 Pyrex glass :提高玻 应用：制作多孔玻璃、高硅氧玻璃；制作 璃或瓷釉的乳浊度；利用分相促进析晶，制成微晶玻璃；利用多次分相 制作铁瓷釉；利用 AgCI析晶制成析晶玻璃。 四计算题(1*20=20) 1.已知某瓷坯的化学式如下表所示: 组成 SiO2 AI2O 3 Fe20 3 CaO MgO K2O Na 2 O 灼减 总计 3)珂Mt申嗨牛脈好$4吋遇)i J ffrFf VOi 二*可 f 上注7 S2” * CjS-朴7

13、(SkHtfrii -h町卫餌2UI呵小知血 讥心雷心心”叫二曲艸 * 5厂皿沁b 2小沁屮艸讣4叶叩溯 駅町A血陋山二汕L二L诃. M “心I佔-曲側亠S艸、-%七 -e 二卜 d sS J询 _ F 二h % 63.37 24.8 7 0.81 1.15 0.32 2.05 1.89 5.54 100 求该瓷坯的实验式。 钏h瓷坯的化学组咸为 组成 SiO; A1Q Fe:Os CaO MgO K2O Na2O 的减总计 %6337 24.870.811.150.32 2.051.89 5.54 100 SiO2 A1A Fe.O3CaOMgOKONa2O 求瓷坯的实验式口 将该瓷坯的化学

14、组成换算为不含灼减的化学组应百分数 表22 系敎 4.232 0.9795 01)205 0.0823 0r0?19 O.OS72 0.1224 袒成 S16 ALQ 氏、5 50何 KQ总计 11 5. 将所得的氢化物的系数按规定的顺疗排列得实验式口 67.09 26.330.8575 1217 0Jj88 2470 2.001100 0.0872 K20 0.1224 Na20 0.0823 CaO 0.0319 MgO , 0, 9795 AIA 0.0205 FeA 4 232 Si% 2,将答気化物白分徴除以各氧化物的摩尔頂華*超到各直化物 的障尔数 33 廂尔数 SiO2 AL2O5 F