华北理工无机材料科学基础实验指导

无机材料科学基础实验指导书无机非金属材料实验中心一、无机材料物化性能测定无机材料生产中采用的原料，大部分取自地壳的表层，成分较为复杂，生产实践表明原料的质量不仅影响到无机材料制品的性能，而且左右着工艺性质和整个生产过程的控制，如泥料的可塑性、泥料的加工工序、坯体的干燥温度、坯料的烧结范围、坯料的升温制度和烧成气氛的确定，都在一定程度上取决于原料的类型和质量。过去，生产部门对于原料的选用多侧重化学成分指标，而对与工艺性能有关的物相组成及其内在的关系则未予以足够的重视，以致严重影响了无机材料产、质量的提高。为了对原料质量进行较为全面的了解，可以利用化学的、物理的、物理化学的分析方法进行综合性能的测试，从而全面的对无机原料性能进行判定。无机材料物化性能测定实验，根据生产需要进行差热分析、热重分析、无机材料的电位的测定、无机材料离子交换容量的测定等。采用应用比较广泛的粘土，作为无机材料物化性能测定实验的实验样品。实验一差热分析差热分析是热分析方法之一，简称DTA。在热分析仪器中，差热分析仪是使用的最早和最为广泛的一种热分析仪器，是在程序控制下，测量物质和参比物的温度差随时间或温度变化的一种技术。在热处理过程中，当试样发生任何物理或化学变化时，由于内部能量的改变所释放或吸收的热量使样品温度高于或低于参比物的温度，从而相应地在差热曲线上得到放热或吸热峰。差热分析方法能较精确的测定和记录一些物质在加热过程中发生的失水、分解、相变、氧化还原、升华、熔融、晶格破坏和重建，以及物质间的相互作用等一系列的物理化学现象，并借以判定物质的组成及反应机理。因此，差热分析法已经广泛用于地质、冶金、陶瓷、水泥、玻璃、耐火材料、石油、建材、高分子等各个领域的科学研究和工业生产中。对同一物质来说，差热分析一般为物质热特性的主要分析指标，同时配合失重和体积热分析数据来研究、判断物质的矿物组成和分子结构等。（一）实验目的(1)了解差热分析的基本原理并正确掌握差热分析的操作技术。(2)利用差热分析方法研究紫木节粘土在加热过程中的变化，根据实验结果绘制出紫木节粘土差热曲线。（二）实验原理差热分析实验，是在相同的程序温度控制条件下加热或冷却样品和参比物，随着温度变化测定它们之间的温度差曲线.其中最主要的测量装置，就是示差热电偶。示差热电偶，是由两根相同的测温热电偶反向连接而成。由于不同金属中自由电子的逸出功和数目不同，当两种金属接触时作不规则热运动的电子将在两种金属中发生不同程度的电子转移，使得其中一方自由电子数目增多，从而产生了接触电位差；将两种不同金属A和B焊接在一起，组成一个环状闭合电路，当两焊接点的温度分别为t1（试样温度）和t2（参比物温度），而且t1≠t2时，则环状闭合电路内就有电动势产生，其大小由下式表示：(1—1)式中：——闭合电路中的温度差（eV）；——波尔兹曼常数；e——电子电荷；、——差热电偶两个焊点的温度（K）；、——金属A、B中的自由电子数。将示差热电偶的两焊点分别插入等量的试样和参比物的容器中，放置于电炉的均热带，示差热电偶的两端与或信号放大系统和记录仪相连接，构成图1-1所示的差热分析示意图。当电炉在程序温度控制下均匀升温时，如果不考虑参比物与试样间的热容差异，而且试样在图1—1差热分析装置示意该温度下又不产生任何反应，则两焊点间的温度R1、R2—回路中串联电阻箱1和2相等，T1=T2，EAB=0，这时检流计的指针不发生偏转，或在记录仪上只呈现一条平行于横轴的直线。该直线成为差热曲线的基线。如果试样在加热过程中产生溶化、分解、吸附水与结晶水的排除或晶格破坏等，试样将吸收热量，这时试样的温度T1将低于参比物的温度T2，即T2＞T1，闭合回路中便有温差电动势EAB产生，检流计指针向一侧发生偏转，或驱使司服电动机带动记录笔向一侧偏斜，随着试样吸热反应的结束，T1与T2又趋于相等。笔针将回到原处，形成一个吸热峰。当试样在加热过程中发生氧化、晶格重建及形成新矿物时，一般为放热反应，试样温度升高，热电偶两焊点的温度为T1＞T2，闭合回路中产生温差电动势，使检流计指针向另一侧偏转，或记录笔向另一侧偏斜，随着放热反应的完成，T1=T2，笔针回到原处，形成一个放热峰。理想状态差热分析曲线，如图1-2所示。差热分析方法中的参比物（或称中性体），常用导热率和热容与被测物质相似并在温度变化过程中没有热效应的惰性物质。测定硅酸盐矿物一般采用经1720K煅烧过的高纯氧化铝粉，其粒度与试样相近（一般为100～300目）；测定碳酸盐矿物一般采用煅烧过的氧化镁图1—2理想状态差热曲线示例（三）实验装置本实验采用PCR—1型差热分析仪。原理如图1—1所示。主要由加热电炉、差热电偶、样品座及差热信号和温度显示仪表等组成。（四）实验步骤1.按图所示检查好线路，把调压器调到零位，经实验教师检查后再接通电源。2.接上检流计照明灯电源，若光点不在零可先粗调，后细调对好零位．并检查检流计偏转方向，若规定样品放热时，检流计指针向右偏转，吸热时指针向左偏转，可用下面方法检查热电偶接线是否正确，用手轻捏热电偶的右端，看检流计的偏转方向，若向左偏转则将检流计的接头互换。3.将样品盒用毛笔刷净，放在样品架上，将试样放入右端，(试样：紫木节粘土)，将参比物氧化铝粉放入左端，分别用一小钉头轻压物料，使二盒中的物料紧密度相似，然后加上管套，放好电炉。4.旋动调压器，电炉升温，其速度控制在10℃5.温度每升高20℃6.升温至l000℃（五）实验数据及结果处理1.记录下列各数据表1—1差热分析记录表时间电压(V)温度(℃)检流计读数备注实验二热重分析（一）实验目的1.了解热重分析的原理和实验装置。2.掌握热重分析操作技术，应用热天平测定紫木节粘土原料的失重曲线和失重百分数。（二）实验原理热重分析与差热分析一样，是热分析的主要方法之一．用来确定所研究的物质在加热过程中重量发生变化的温度范围，其结果以热重曲线(TG)表示．自然界的许多矿物原料在加热过程中伴随有重量变化。对于硅酸盐类矿物，特别是粘土矿物来说，在加热过程中要失去各种水分(包括自由水、层间水、结晶水、结构水)．对于碳酸盐（如，石灰石、白云石）的分解及所含有机物质的挥发等也会引起重要损失．此外，如果矿物中含有铁和锰，氧化时还会引起重量的增加，因此，矿物加热时的重量变化与其组成和结构密切相关，在相同的条件下，各种矿物都有自己特定的加热热重曲线.为了准确地鉴定自然界中的矿物组成，仅用热分析的方法还不够。因为，矿物的种类很多，也很复杂，尤其是一些原料含有多种矿物，有些矿物的热效应温度相差不大或基本相等，因此，单凭热分析法来确定矿物组成是不容易的．往往需要和其它研究方法如X——射线结构分析、电子显微镜分析、电子探针分析、岩相及矿相分析、化学分析等配合，才能获得可靠的结果.热重分析有两种方法，—种是动态法，一种是静态法。动态法是以一定的升温速度升高炉温的同时测定重量的变化．静态法是测定不同温度时平衡状态下的重量变化．本实验采用动态法．（三）仪器及装置1.扭力天平；2.坩埚；3.高温电炉；4.热电偶；5.高温计；6.电流表；7.自耦变压器。图2—1热重分析实验装置图（四）实验步骤1.精确称量坩埚和吊丝的重量。2.将坩埚内装满紫木节粘土试样，然后称量坩埚+吊丝+试样的总重量。3.将坩埚置于炉膛中央，盖好炉盖，注意吊丝切勿碰擦炉盖，以免影响实验结果。4.试打开天平。确认吊丝及坩锅无阻后，经指导教师同意，合上闸刀，通过自偶变压器调节输入电流，控制升温速度为10℃/5.每次扭动天平指针减少5毫克，至天平平衡时记下温度和时间．升温至700℃时，实验结束。6.实验完毕，切断电源，关好天平，将仪器设备恢复原状。（五）记录格式及数据处理1.记录表2—1热重分析记录表坩埚+链＝坩埚+链+样品=样品=时间电炉电压（V）温度（℃）升温速度(℃／分)失重量(g)累计失重(g)累计失重%2.以温度为横坐标，累计失重百分数为纵坐标，绘出紫木节土的加热热重曲线。思考题1.将该热重曲线与实验一所得的差热曲线进行比较，分析各阶段的失重原因并计算出各阶段的失重率。2.讨论影响热重曲线的因素。

实验三粘土泥浆ζ电位的测定无机材料制备过程中，常遇到料浆系统，粘土粒子为分散相，水为分散介质，粘土属于层状结构的硅酸盐矿物。它包括高岭石、蒙脱石、伊俚石、绿泥石等一系列矿物。粘土加水，由于劈裂成微小薄片，其厚度尺寸符合胶体粒子范围(1µm-0.1µm)．纵使其它方向上尺寸稍大，也仍可视为胶体．当然，若泥浆中分散相粒度分布范围较宽(较粗)，则此料浆更接近于溶胶悬浮液——粗分散体系之间的一种特殊状态．（一）实验目的了解粘土粒子的荷电性．掌握测定粘土泥浆艺电位的方法，分析加入电解质对ζ电位的影响。（二）实验原理粘土胶体系统的分散相——高度分散的粘土粒子，都带有负电荷，这是由于粘土晶格内离子的同晶置换，以及粘土表面少量有机质的离解等原因．在某些特殊条件下，粘土粒子也可能带正电荷。图3—1热力学电位与ζ电位和胶团结构示意图当粘土胶粒分散在水中时，在胶体颗粒和液相的界面上就有双电层出现．粘土粒子(胶核)对水化阳离子的吸附，随粘土粒子与阳离子之间距离的增大而减弱。在外电场作用下，粘土粒子与一部分吸附牢固的水化阳离子一起移动．这部分水化阳离子膜称为吸附层(胶核加吸附层构成胶粒)而另一部分水化阳离子，在外电场作用下，则向相反方向移动。这部分称为扩散层(胶粒加扩散层构成胶团)．见图3—1。吸附层与扩散层各带相反电荷，相对移动的两者之间存在着电位差，这个电位差称动电电位或ζ电位。也就是说，当胶粒对均匀的液相介质作相对移动时，所测出的电位差为动电电位或ζ电位．而粘土粒子表面与扩散层之间的总电位差称为热力学电位差，用E表示显然∣E∣>∣ζ∣。影响粘土胶粒ζ电位的因素，主要是粘土本身的状况(结构、有机质的含量)，系统中电解质的种类和浓度。ζ电位常用来衡量胶体系统的稳定程度，它对于泥浆的陶瓷工艺性质同样有重要意义。ζ电位增高时，可以提高泥浆的稳定性。曾经有人(瓦雷尔)研究指出，一个稳定的陶瓷泥浆悬浮液，粘土胶粒的ζ电位必在50毫伏以上。加入适当浓度的电解质(Na2CO3、Na2SiO3等)，可使ζ电位达到最高值，若继续提高电解质浓度，由于吸附层内阳离子增多，扩散层变薄，ζ电位降低，此时胶粒间斥力减少，1—电流；2—整流器；3—直流伏特计泥浆失去稳定性，并引起聚沉。5—电极；6—U型电泳。图3—2电泳实验装置（三）实验仪器设备本实验采用U型电泳管测定仪测定ζ电位。电泳是指胶体系统在直流电场作用下，胶体分散相向某一电极移动的动电现象，详见图3—2。在U形管内，观察粘土泥浆与辅助溶液(水)之间界面在直流电场中，移动的速度，此界面的移动是由于粘土胶粒的电泳所致。ζ电位的大小和胶粒电泳速度成正比，可依据电泳速度的大小来测定ζ电位。U型电泳管测定仪包括直流电源、整流器、直流伏特计、直流毫伏安培计电极、U型电泳管。（四）实验步骤1.称取30克粘土于烧杯中，加入三倍重量的水，搅拦均匀，制出泥浆。2.将U形电泳管内注入4～5毫升水然后从注浆口将泥浆缓缓倾入。详见图3-3，轻轻打开旋塞，使泥浆缓缓上升至刻度7左右．操作中切勿使界面混浊，可进行1、2次练习，再正式操作。3.将铂金电极插入U形管上方水中，并固定好位置，测量U形管内导电距离L。4.按图B连接好实验线路，请教师检查合格后，方可接通电源开始实验。5.将整流器预热两分钟后，再正式操作．接通电源，图3—3U型电泳管计时，观察5分钟内U形管内界面刻度的变化．随时作好各项记录。6.制备Na2CO3含量为0、0.5％、0.10％、0.5%、1.0%、1.5％水溶液五杯，作为分散介质，重复上述实验，观察电解质用量对ζ电位的影响。7.实验过程中，不许用手接触线路各接头，以及切勿擅自取出电极，实验完毕关闭电流开关．（五）数据记录与处理1.实验记录表3—1粘土泥浆ζ电位的测定记录电解质电泳电泳平均电压(V)HUζ电位(V)2.计算若实验测得在t秒钟内，U形管中界面移动S厘米距离，则单位电位梯度下的电泳速度u(电泳淌度)按下式计算：（3—1）式中：t——时间（秒）；H——平均电位梯度，按下式计算：H=V/300L(绝对静电单位)；V——所加电压(伏)；L——U形管内两极间的导电距离(厘米)。ζζ=(绝对静电单位)ζ=(伏)（3—2）D——液体的介电常数，D20℃水η——液体的粘度(泊)，（η20℃水＝0.01005η25℃水3.画出ζ电位与电解质用量关系图，井进行必要的说明和讨论。思考题1.粘土胶团的结构如何?2.何谓粘土的荷电性，粘土矿物荷电原因如何?3.吸附阳离子的价数、半径对ζ电位的影响如何?4.泥浆ζ电位的意义，影响艺电位的因素有那些?外加电解质的浓度对ζ电位影响如何？ζ实验四粘土离子交换容量的测定（一）实验目的掌握测定粘土离子交换容量的方法．（二）实验原理分散在水溶液中的粘土胶粒带有电荷，不仅可以吸附反电荷离子，而且可以在不破坏粘土本身结构的情况下，同溶液中的其它离子进行交换。粘土进行离子交换的能力随矿物组成不同而异。粘土的离子交换能力以“毫克当量／每100克干粘土”表示，称为交换容量。表4—1矿物离子交换容量矿物高岭石蒙脱石伊俚石离子交换容量3～1580～15010～40量的方法很多，本实验采用钡粘土法．首先，以，溶液冲洗粘土，使粘土酸变成钡盐，再用已知浓度的稀置换出被粘土吸附的，生成沉淀，最后以已知浓度的溶液滴定过剩的稀硫酸，以消耗量计算粘土的交换容量。（三）试剂与仪器①粘土矿物试样；②BaCl2饱和溶液；③H2SO4溶液(0.025M)；④溶液(（四）实验步骤1.分别准确称量干燥的离心试管两支。2.准确称取粘土试样0.3～0.4克两份(做两个平行实验)分别置于已知重量的干燥离心试管内。3.向盛有粘土试样的两支离心试管中，分别加入5mlBaCl2饱和溶液，充分搅拌约1分钟，然后离心分离，吸取清液。重复操作三次。4.经以上操作后，于离心试管中分别加入约5ml蒸馏水，搅拌洗涤沉淀，然后离心分离，吸弃清液．重复操作三次。5.经以上操作后，于离心试管中分别准确加入5ml稀H2SO4(由滴定管滴入)，充分搅拌，然后离心分离，分别吸取清液并移入两只锥形瓶中，收集过量的残酸溶液。重复操作三次。6.经以上操作后，于离心试管中分别加入2～3ml蒸馏水，搅拌后将含有残酸的泥浆残液及清洗液倒入铺有定量滤纸的漏斗中，过滤并分别收集在对应的两只锥形瓶中。注意：过滤过程中要用蒸馏水再润洗粘土2～3次，以确保不丢失酸液。7.经以上操作后，于锥形瓶中，分别滴加酚酞指示剂3～5滴，用准溶液滴定至显红色，经摇动30秒钟红色不退即为终点，分别记录溶液的用量．8.滴取15ml未经交换的稀H2SO4溶液于未用的锥形瓶中，用上述浓度的标准溶液滴定至终点，记录溶液的用量。（五）结果处理计算粘土离子交换容量公式为：（4—1）式中：—粘土离子交换容量(毫克当量／100克)；—标准溶液当量浓度；—滴定15ml未经交换的稀溶液所需的标准溶液的毫升数； —滴定经交换后过量的残溶液所需的标准溶液的毫升数；—粘土试样的质量（克）。（六）注意事项①离心管放入离心机时，注意试管要对称放置，使离心机在平衡情况下工作，而且转速不宜过高，中速即可。②离心交换要充分，吸弃清液时不能吸去粘土。③用蒸馏水洗涤是为了除去多余的或收集过量的残酸，冲洗次数不宜过多。思考题1.判别粘土试样属哪一类粘土矿物。2.分析说明影响实验结果准确性的因素。二、烟气分析在建材、石油、化工、冶金等工业部门以及各种窑炉中均有大量的各种气体参与生产过程，这些气体称为工业气体。水泥窑、玻璃窑、陶瓷窑等烟气成份主要有、、水蒸气和少量、和其它气体等。烟气分析在大多数情况下只测定、、的含量。主要根据气体混合物中每一成份特有的化学性质，用吸收用吸收法在奥式气体分析仪中进行测定。（一）实验目的1、在热工设备不同位置取样。掌握气体的取样方法，包括取样管的选择、取样点的选择、取样器与取样管的连接等。2、气体吸收溶液的配制。应用《分析化学》、《无机化学》知识进行气体吸收溶液的配制。3、测定烟气中各种成分含量。理解烟气分析的实验原理，了解烟气分析的测定顺序，掌握烟气分析方法。4、进行热工设备参数分析。应用《热工原理》分析空气过剩系数、压头损失等。（二）实验原理被分析气体中的某一部分，通过某种吸收剂溶液时，根据气体试样吸收前后体积的变化，即可求得被测组分的体积。反应式：用作吸收剂：（5—1）用焦性没食子酸的碱性溶液作吸收剂：（5—2）(焦性没食子酸钾)（5—3）(六氧基联苯钾)用溶液作吸收剂：（5—4）若含量低而含量高，表示燃料燃烧不完全,示过剩空气多，被废气带走的热损失也相应地增加。（三）试剂配制1、二氧化碳吸收液(镕液)：将75克溶于150ml蒸馏水中，1ml此溶液能吸收40ml。2、氧吸收液(焦性没食子碱熔液)：称取15克焦性没食子酸溶于45ml水中，再取144克溶于95ml水中，两溶液相混合，每毫升此溶液可吸收8～12m1。3、一氧化碳吸收液(氧化亚铜溶液)：①、称取35克和65克铜丝加200ml20%溶液，摇动使铜溶解，静置一昼夜，溶解澄清后即可使用，每毫升此溶液可吸收1ml。②、50克加150ml，再加40克,在瓶中放数卷铜丝或17克纯铜防止溶液氧化。使用前加入比重为0.91的氨水。(三份体积氧化亚铜溶液与一份体积的氨水混合)。4、封闭液称取60克溶于200ml水中，摇匀静置一昼夜，取上层清溶液加几滴0.2%甲基橙指示剂，并滴加酸化，将溶液饱和烟气后即可使用。（四）分析前的准备工作1、如果是新仪器应用重铬酸钾洗液将仪器小心洗涤至清净，并装配好。各活塞用滤纸擦净磨面后，仔细涂上一层凡士林，涂时切勿使油落入细管内。2、在平衡瓶中注入封闭液，在水套内注入水，然后在每一吸收器各注入200ml吸收液。第一吸收器充以溶液。第二吸收器充以焦性没食子酸碱性溶液。第三吸收器充以溶液。3、将各吸收液在平衡瓶作用下，分别调至刻度线并检查仪器各部分的连接和各旋塞是否严密，将平衡瓶放到仪器的底板上，如果量管内和吸收瓶内液面在开始稍下落后，并保持10分钟不变表示仪器是严密的。液面下降则仪器漏气，可能是橡皮管连接处不严或旋塞不严密，应注意密封。4、必须将空气排尽。（五）取样管的选择1、根据气体温度不同，在温度较低时，可以用铁管或钢管，温度在100℃～250℃时用玻璃或不锈钢管，温度在2、取样点设在烟道中心线的三分之一处，取气体平均流速处的烟气。3、取样管与取样器之间应装有瓶，瓶内放有溶液作为过滤液，以除去气体中的尘埃。用以连气球取气时，应吸取烟气清洗两次后，再取烟气作为气体分析试样。（六）操作步骤将取来的气体接上橡皮管，使气体经过U形管，用三通阀控制引入量气管，然后关闭三通阀，上下移动平衡瓶，连续吸排三次(将空气排完)后取一定量气体，举起平衡瓶，使气体徐徐进入二氧化碳吸收瓶中，上下移动平衡瓶4～6次，使气体充分被试剂吸收，然后再将气体引入量气管内(使吸收瓶溶液到达标线上)，关好三通阀，将平衡瓶液面对准量气管内液面，记下读数，体积的减少即为量，为了使吸收完全，应重复上述操作，直到前后两次读数差不超过0.2ml为止。然后将气体引入第二瓶内吸收氧气，吸收完毕后再将气体引入第三瓶吸收，其操作同前。最后将气体完全排出。（5—6）（5—7）（5—8）=（5—9）——吸收后气体体积；——吸收后的体积；——吸收后的体积；——空气过剩系数。即燃烧时实际所用空气量与理论所需空气量的比值（通常大于1）。（七）注意事项1、抽气时必须遵守下列规则：①应始终观察上升的液面，而不应观察下降的液面。②平衡瓶的升降不应过快、过高或过低。④旋塞的开闭不能用力过猛，严防吸收液冲入量气管中。2、吸收顺序必须是先吸收，然后吸收，。3、焦性没食子酸碱性溶液，吸收速度随温度降低而减少，在O℃时几乎不吸收，测定氧时，最好不低于15℃4、尽量避免在温度变化较大的地方进行分析。5、分析过程中应保持仪器清洁，防止灰尘落入溶液里。6、定期检查和清理通气管道(取样三通阀每班清理一次)，定期检查吸收剂吸收效力。思考题1、在实验中哪些因素影响实验的准确性。三、拓展性实验拓展实验一：陶瓷坯体制备的性能及烧结过程中的物化变化1.实验目的：通过综合实验，系统了解相平衡、固相反应、烧结等理论在陶瓷制备中的应用，掌握应用实际相图进行普通陶瓷坯体配方设计，了解热分析方法、X-射线衍射法等在确定高温过程中陶瓷坯体的物化变化过程的应用，掌握对相应物化变化过程进行分析的方法。2．实验内容：以K2O-Al2O3-SiO2三元相图为依据，以莫来石为主晶相，设计两组陶瓷坯体配方，其开始出现液相的温度相同但液相量不同。在提供的原料中自选确定原料种类。采用注浆成型，工艺条件自选。测定差热曲线和热重曲线。测定坯体的烧结温度和烧结温度范围，方法自选。分析选择不同坯体组成对烧结温度和烧结温度范围的影响。测定试样的X-射线衍射图谱。结合X-射线衍射、差热分析和热重分析，确定坯体加热过程的物化变化，讨论原料种类与量不同、配方组成变化时对坯体在加热过程物化变化的影响。实验提供原料的化学组成：见表1表1陶瓷坯用原料化学成分原料SiO2Al2O3Fe2O3TiO2CaOMgOK2ONa2OI．L合计龙岩土74.1216.7400.050.560.412.440.25.3499.86于寺土72.9513.990.260.10.991.791.320.618.25100.26紫木节48.1334.110.570.740.610.440.690.4913.9699.74桂林土72.3817.530.060.020.70.73.280.344.799.75生砂45.8536.790.120.140.50.450.210.3815.499.89廉江土46.8837.920.050.080.570.10.650.5113.0399.79苏州土46.8536.090.070.040.510.350.310.0815.6799.97石英97.770.9000.30.30.260.18099.86长石68.6316.90.070.020.40.410.762.74099.86滑石60.810.75000.6630.820.380.25093.723．实验要求：提供完整的实验方案。包括：设计的陶瓷配方和计算过程；注浆的工艺条件；烧结温度的测定过程和实施方法；对哪些试样进行X-射线衍射分析、差热曲线和热重曲线，进行详细说明。经指导教师审核后，方可进入实验室进行实验。实验过程中要遵守实验室的各项要求，操作前要清楚各设备的基本性能，严格遵守操作规程。实验报告说明采用的实验方法、该方法的特点及所用设备仪器的规格型号。对实验结果进行系统分析。结合相图分析不同组成陶瓷坯体的烧结性能和烧结过程的物化变化。报告写作按科技论文写作格式，文字不少于3000字。

拓展实验二：粘土种类的鉴别及泥浆性能研究1.实验目的：通过综合实验进一步了解不同矿物组成的粘土原料性能的差异，不同种类的电解质对各种粘土构成的泥浆性能的影响，掌握粘土矿物的结构和性能，掌握粘土－水系统的胶体特性。2.实验内容：根据不同矿物组成的粘土原料性能的，按照基础实验中基础到的实验方法，对实验室提供三种粘土的种类进行鉴定。仪器自选。粘土及其他原料的化学组成见表1。表1三种粘土的化学组成原料SiO2Al2O3Fe2O3TiO2CaOMgOK2ONa2OI．L合计龙岩土74.1216.7400.050.560.412.440.25.3499.86于寺土72.9513.990.260.10.991.791.320.618.25100.26紫木节48.1334.110.570.740.610.440.690.4913.9699.74石英97.770.9000.30.30.260.18099.86长石68.6316.90.070.020.40.410.762.74099.86以偏硅酸钠、碳酸钠、PAA为电解质，测定陶瓷泥浆的粘度。原料中粘土：瘠性原料＝0.4：0.6。电解质加入量的范围0.1%～1％，料：水＝0.6：0.4～0.75：0.25，自选。固定电解质的种类和量，改变料：水；（不少于4个实验点）固定料：水，改变电解质的种类和量。（每种电解质不少于4个实验点）根据实验结果讨论原料种类、加水量、外加剂等对泥浆粘度的影响。测定坯体的干燥收缩，分析干燥收缩差异的原因。3.实验要求：提供完整的实验方案。包括：粘土种类鉴定所采用的实验方法和依据的原理；泥浆粘度测定的具体方案，对每个实验点的选取给出具体数值并进行设计说明。经指导教师审核后，方可进入实验室进行实验。实验过程中要遵守实验室的各项要求，操作前要清楚各设备的基本性能，严格遵守操作规程。实验报告。说明采用的实验方法、该方法的特点及所用设备仪器的规格型号。对实验结果进行系统分析。结合粘土矿物结构，分析原料种类、加水量、电解质等对泥浆粘度的影响。报告写作按科技论文写作格式，文字不少于3000字。拓展实验三：高效减水剂对刚玉浇注料流动性能的影响1.实验目的：通过综合实验进一步了解不同种类的减水剂及加入量对耐火浇注料泥浆性能的影响，掌握减水剂的选择方法，培养学生开发致密浇注料的科学思维方法。2.实验内容：按照基础实验中的实验方法，利用实验室提供三种减水剂，制订实验方案，确定对刚玉质浇注料最佳的减水剂及其加入量。3.实验要求：（1）提供完整的实验方案。包括具体的实验方法和依据的原理；高效减水剂的分散性能和介质PH值的关系；泥浆粘度测定的具体方案，对每个实验点的选取给出具体数值并进行设计说明。经指导教师审核后，方可进入实验室进行实验。（2）实验过程中要遵守实验室的各项要求，操作前要清楚各设备的基本性能，严格遵守操作规程。（3）实验报告。1）说明采用的实验方法、该方法的特点及所用设备仪器的规格型号。2）对实验结果进行系统分析。结合减水剂的结构，分析其种类、加入量等对泥浆粘度的影响。3）报告写作按科技论文写作格式，文字不少于3000字。拓展实验四：进口RH浸渍管喷补料产品剖析1.实验目的：通过综合实验剖析进口RH浸渍管喷补料，掌握对耐火材料进行剖析的基本方法，培养学生运用所学知识解决实际问题的能力。2.实验内容：对某进口RH浸渍管喷补料进行剖析，掌握其颗粒配比，原料组成，结合剂组成及矿物组成和微观结构等。仪器自选。3.实验要求：（1）制订完整的实验方案。包括：不同粒度原料组成化学组成和物相鉴定所采用的实验方法和依据的原理；微观结构测定的具体方案。经指导教师审核后，方可进入实验室进行实验。（2）实验过程中要遵守实验室的各项要求，操作前要清楚各设备的基本性能，严格遵守操作规程。（3）实验报告。1）说明采用的实验方法、该方法的特点及所用设备仪器的规格型号。2）对实验结果进行系统分析。结合喷补料的相关知识，对实验结果进行分析，确定初步的剖析结果。3）报告写作按科技论文写作格式，文字不少于3000字。拓展实验五：铝酸盐水泥熟料的制备及烧结过程中的物理化学变化1.实验目的：通过综合实验，系统了解相平衡、固相反应、烧结等理论在铝酸盐水泥熟料中的应用，掌握应用实际相图进行铝酸盐水泥熟料配方设计，了解热分析方法、X-射线衍射法等在确定熟料烧结过程中的物化变化过程的应用，掌握对相应物化变化过程进行分析的方法。2．实验内容：配方设计：生产铝酸盐水泥所用的主要原料