传统无机非金属材料简介

1、传统无机非金属材料简介传统无机非金属材料简介 目录 材料分类 常见的硅酸盐材料的原料 传统无机非金属材料简介 玻璃 陶瓷 材料材料 无机非金属材料无机非金属材料 金属材料金属材料 高分子材料高分子材料 传统无机非金属材料传统无机非金属材料 新型无机非金属材料新型无机非金属材料 硅酸盐材料硅酸盐材料 半导体材料、超硬半导体材料、超硬 耐高温材料耐高温材料 、 发光材料等发光材料等 金属、合金金属、合金 塑料、合成橡胶、合成纤维塑料、合成橡胶、合成纤维 二、常见硅酸盐材料的原料 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、铝酸盐、磷 酸盐、硼酸盐等物质组成的

2、材料。 硅酸盐材料是无机非金属材料的主要分支之一。硅酸盐材料是无机非金属材料的主要分支之一。 无机非金属材料的主角硅 日加常见含硅产品 陶粒砂 莫来石 漂珠 云母 石英 沸石 常见硅酸盐材料 原料 传统硅酸盐材料通常以黏土、钾长石、钠长石、石英 为原料。 黏土矿物 高岭石：Al2O3.2SiO2.2H2O 钾长石 K2OAl2O36SiO2 钠长石 Na2OAl2O36SiO2 石英 SiO2 1、黏土 黏土是一类层状硅酸盐，层片由硅氧四面体和铝氧八 面体组成。 黏土分类 按其构成黏土的主要矿物分类 高岭石类。属于这一类的有高岭石、珍珠陶土、地开石和多水高岭 石。 蒙脱石（微晶高岭石）类。属于

3、这一类的有蒙脱石、拜来石等。 伊利石（水云母）类。属于这一类的有水云母、绢云母等。 叶腊石类。它并不属于粘土矿物，因其某些性质近于黏土，而划归 黏土之列。如福建寿山石、浙江青田等。 水铝英石类。它不是常见的粘土矿物，而包含在其他黏土中，呈无 定形状态存在。 2、钾长石 钾长石（K2OAl2O36SiO2）通常也称正长石。它 具有熔点低（115020），熔融间隔时间长，熔 融粘度高等特点，广泛应用于陶瓷坯料、陶瓷釉料、 玻璃、电瓷、研磨材料等工业部门及制钾肥用。 莫氏硬度 3、钠长石 钠长石主要用于制造陶瓷、肥皂、瓷砖、地 板砖、玻璃、磨料磨具等，在陶瓷上主要用 于釉料。 钠长石特点（与钾长石比

4、较） 1、在高温时对石英、粘土、莫来石的熔解快， 溶解度大。 2、熔融温度低，透明度好。 3、熔融温度范围较钾长石窄，熔体高温粘度 较小，随温度的变化较快。 4、石英 由二氧化硅组成的矿物，化学式SiO2。纯净的 石英无色透明，因含各种杂质，颜色各异，有以 下异种： 水晶（rock crystal):无色透明 紫水晶（amethyst):紫色透明或半透明，加热可 脱色。 蔷薇石英（rose quartz):浅玫瑰色，致密半透明。 烟水晶（smoky quartz）：颜色或褐色透明异 种。成色原因是在辐射线作用下，Si被Al代替， 是四面体产生顺磁中心缺失引起。颜色进一步加 深就成为墨晶（bla

5、ck quartz） 黄水晶（citrine）：黄金色或柠檬黄色 石英相变 石英是天然界最常见的低温石英，其晶体结构为 正六面体 正六面体结正六面体结 构构 石英(quartz)-quartz)- 石英为斜六面体结构，在花岗岩中的石英颗粒为石 英 石英斜六面体结构石英斜六面体结构 石英(quartz)-quartz)- 方石英方石英( (CRISTOBALITE) ) 三、传统无机非金属材料 水泥 玻璃 陶瓷 搪瓷 研磨材料 铸石 辉绿岩、玄武岩、铸石等； 多孔材料：硅藻土、蛭石、沸石、多孔硅酸盐和 硅酸铝等 ； 碳素材料：石墨、焦炭和各种碳素制品等； 非金属矿：石膏、云母、大理石、金刚石等

6、玻璃 玻璃由二氧化硅和其他化学物质熔融在一起形成的 （主要生产原料为：纯碱、石灰石、石英）。有石英 玻璃、硅酸盐玻璃、钠钙玻璃、氟化物玻璃、高温玻 璃、耐高压玻璃、防紫外线玻璃、防爆玻璃等。通常 指硅酸盐玻璃。 普通玻璃的化学组成是Na2OCaO6SiO2。 玻璃特性 玻璃是一种无规则结构的非晶态固体，具有： 各向同性 无固定熔点 介稳性 玻璃是一种亚稳态固体材料。 渐变性可逆性 熔融状态 固体状态，没有新相产生。 浮法玻璃的制造过程示意图 玻璃中各成分的作用 玻璃的组成是指其化学成分组成，反映了构成玻璃的各种氧化物的含 量，通常用质量分数表示。 SiO2 ：硅砂，硅石粉 降低玻璃热膨胀系数，

7、提高热稳定性、化学稳定性、软化温度、硬性 机械强度 Al2O3： 硅砂，白云石 降低玻璃的结晶倾向，提高玻璃的化学稳定性和热稳定性、机械强度、 硬度和折射率 Fe2O3： 硅砂，石灰石 属于杂质，少量可以引起玻璃着色 CaO： 石灰石，白云石 能增加的化学稳定性，在高温时能够降低玻璃的粘度，有利于玻璃的 澄清和融化，在温度降低时，玻璃的粘度增加，成型后必须立刻进行 退火，否则易炸裂 MgO： 白云石 可以改善玻璃的成型性能，降低结晶倾向和结晶速度，增加玻璃的高 温粘度，提高玻璃的化学稳定性和机械强度 Na2O：纯碱，芒硝 可以降低玻璃的粘度，使玻璃易于融化，有利于降低溶质温度，节约 能源的作用

8、，是最好的助熔剂。 碎玻璃 可以节约原料，加速玻璃熔制过程，节约能耗，提高融化率，有利于 澄清和均化，改善成型性能，而且保管简便 引入SiO2的原料 主要有石英砂和砂岩，约占配合料总量的70%72% 左右。 浮法玻璃生产中浮法玻璃生产中 原料粒度对质量影响原料粒度对质量影响 1、SiO2 粒度要求 最合适的颗粒直径为0.1060.5mm。 最合适的沙粒形状为棱角形，因为棱角形的面积大，与助 熔剂的接触机会多，在混合、运输过程中不易分层。 硅质原料颗粒度的下降有利于玻璃的熔制； 但过细，除了飞料、易分层外，细粉会过早与配合料中含 钠、钙、镁的物质反应，生成密度大、黏度小的初生熔体； 颗粒表面积增

9、大，产生颗粒间的静电吸附效应，造成配合 料的团聚； 熔化过程中，反应速度快，发泡激烈，产生的微小气泡部 易排除，难于澄清。 引入CaO和MgO的原料 引入的CaO原料主要有白云石（CaCO3MgCO3）、 石灰石和方解石、白垩(CaCO3)等； 由于需要引入MgO，所以，又以用白云石为主， CaO不足部分用石灰石或方解石补充。 2、CaO和MgO 粒度的要求 过细的白云石颗粒会吸附在较大的硅质颗粒周围， 阻碍砂粒参与反应； 较粗的石灰石颗粒在硅酸盐反应初期不被初生相 所润湿，在1200以上则急速分解，CaO和 MgO能很快参加反应，使生成物的黏度迅速下 降，加之分解气体的搅拌作用，有利于玻璃的

10、澄 清和均化； 少量白云石细粉不影响玻璃澄清质量； 15%左右的0.150.08mm白云石细粉，能提 高玻璃的熔化和澄清质量 引入Al2O3的原料 常用的长石分为钾长石（K2OAl2O36SiO2）和钠长 石 (Na2OAl2O36SiO2)； 由于混碱效应和钾能改善玻璃的光泽，现在玻璃企业 一般侧重于使用钾长石； 3、Al2O3 随着长石颗粒尺寸的下降，玻璃的熔制和澄清质量会 变好，但0.08mm以下会使玻璃的澄清质量变差。 引入Na2O的原料 纯碱、芒硝 A.纯碱 (Na2CO3) 分为结晶纯碱(Na2CO310H2O)和煅烧纯碱(Na2CO3)， 玻璃工业采用煅烧纯碱。 煅烧纯碱分为轻质

11、碱和重质碱 轻质碱的假密度为0.11g/cm3。颗粒细小 （50%，0.1250.42mm粒级 0.1mm粒级占90%以上，飞扬和分层倾向较小，有 利于混合均匀。 Na2O 陶瓷陶瓷 陶瓷 陶瓷包括陶器和瓷器，是指用可塑性制瓷粘土和瓷石矿做 胎体，用长石和石英等原料制釉，并且通过成型、干燥、 烧制而成的制品。 陶瓷的基本化学成分都是硅酸盐，大致分为陶器，炻器和 瓷器。 1)陶器：10%吸水率3%坯体未被玻化或玻化程度差， 结构不致密，断面粗糙，敲击声沉 浊。 （内墙砖属于这类） 2)炻（ sh ）器：3%吸水率0.5%，玻化程度及其他物 理性能介于陶质和瓷质之间。 （外墙砖、紫砂等属于这 类）

12、 3)瓷器：吸水率0.5%，玻化程度高，结构致密、细腻， 断面呈石状，敲击声清脆。 元青花鬼谷子下山元青花鬼谷子下山 20052005年拍卖年拍卖2.32.3亿亿 陶土 陶土是陶器原料。矿物成分复杂，主要由高岭石、水 白云母、蒙脱石、石英和长石组成。颗粒大小不一致， 常含砂粒、粉砂和粘土等。具吸水性和吸附性，加水 后有可塑性。颜色不纯，往往带有黄、灰等色，因而 仅用于陶器制造。 含二 氧化硅65.18-71.86%，三氧化二铝15.02- 17.99%，三氧化二铁3.27-6.61%，氧化钙 0.75- 1.68%，氧化镁0.89-2.07%，烧失量4.19-6.20%。 陶土主要用作烧制外墙、地砖、陶器具等。 瓷土 瓷土又称高岭土、白陶土、阳土、主要成分是硅酸铝 水合(A12O3.2SIO2.2H2O)。 高岭土是一 种重要的非金属矿产，与云