无机非金属工艺学资料

1、第一章问答题1什么是无机非金属材料？如何分类？（答案提示）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。（答案提示）答：无机非金属材料的特性：耐高温；

2、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

3、，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 H P F。（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P H- 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P H- F Ho（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 P- F Ho名词解释1. 燃料的低位热值：（答案提示）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

4、二填空题1. 高岭石的理论化学分子式叶腊石的分子式o （答案提示）2. 钾长石的化学组成是，钙长石的化学组成（答案提示）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 ;彳氐位发热量是指（_答案提示）答：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 o （答案提示）7000kcal/kg 或 29270kJ/kg5. 按照粘土的主要矿物类型可将其分为 、和（答案提示）高岭石类粘土伊利石类粘土蒙脱石类粘土6. 由于粘土形成的复杂性，一般粘土都为 ,既无固定熔点又无固定

5、的化学组成。（答案提示）多种矿物的混合物7. 煤中的硫可以三种形式存在， ,.（答案提示）有机硫硫化物硫硫酸盐硫8. 煤中不可燃的氢是 不可燃的硫是 。（答案提示）化合氢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？（答案提示）2. 粘土类原料如何分类？（答案提示）3. 粘土的主要化学成分和矿物组成是什么？（答案提示）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 案提示）5. 石英类原料主要有哪些种类？ 有何品质要求？（答案提示）6. 石英有哪几种晶型转变和体积变化？（答案提示）7.长石的种类和作用是什么？（答案提示）8.什么是燃料发热量？高位发热量和低位发

6、热量的主要区别是什么？什么是标准燃料？其热值是多少？（答案提示）答：燃料发热量：燃料第三章一、名词解释1. 破碎的定义：（答案提示）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：（答案提示）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：（答案提示）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：（答案提示）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：（答案提示）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

7、效率表示和评价 设备的工作效率。其定义式为：n 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/原料中实有粗粒量一1;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 n=Ab/Fa+B（1c）/F（1 a）仁 n A+n B 16. 筛分：（答案提示）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：（答案提示）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

8、负 荷率。二、填空题1. 破碎方法有,五种。（答案提示）挤压壁裂折断磨剥冲击2. 超微粉合成方法有：,。（答案提示）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 和;其运动方式和传动结构有三种类型：,。（答案提示）答：动颚定颚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与之比。（答案提示）分级机的回料量T分级机的成品量Q5. 破碎作业中，系统的总破碎比是 。（答案提示）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，而产品料度通常在，最细可至。（答案提示）10-20mm 几十微米 2 到3微米

9、7. 球磨粉磨时的粉碎比可达 ，但其有效粉磨功仅为 左右。（答案提示）300以上 2%8. 流能分级设备的主要分级机理是利用颗粒的 和 行分级的。（答案提示）重力沉降作用离心沉降作用三、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？（答案提示）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

10、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？（答案提示） 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3. 影响磨机产量主要因素有哪些？（答案提示）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

11、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 I %15%。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

12、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、名词解释1. 混合：（答案提示）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：（答案提示）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、和。（答案提示）间歇式混合机气力混合机连续混合机2. 混合机理有以下三种： ，。（答案提示）对流混合（或移动混合）扩散混合剪切

13、混合3. 气力输送装置的主要类型有,。（答案提示） 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？（答案提示）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

14、. 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：（答案提示）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：（答案提示）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：（答案提示）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

15、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：（答案提示）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：（答案提示）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，即形和。（答案提示）成晶核过程晶体生长过程2. 微晶玻璃的成核剂分为和大类。（答案提示）贵金属氧化物3. 微晶玻璃由原始玻璃进行 微晶化。微晶玻璃的结构，取决于它的基本生产过程包括四个阶段，其中 关键工序。（答案提示）热

16、处理热处理的温度制度熔制和成形、结晶化前加工、结晶化热处理、微晶玻璃的加工结晶化热处理4. 平板玻璃池窑中的反应过程： ； ； ； 。（答案提示）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. ,是无机非材料熔化过程中必不可少的过程。（答案提示）质量传递热量传递动量传递问答题1. 熔化的基本概念是什么？熔化设备有哪几种？（答案提示） 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

17、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？（答案提示）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？（答案提示）答：（1）扩散一一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）玻璃液的对流一一玻璃液温度差，形成

18、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？（答案提示） 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？（答案提示）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

19、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：（答案提示）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：（答案提示）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，c =E*£o3. 粘性流动：（答案提示）< n 与粘性有关的常量，称粘度系数。 丫 剪切应变速率；式中：t 剪切应力；液体在剪切应力的作用下，剪切应变将随时间而不断增加，这种变 形称为粘性流动，t ="

20、; n *丫">4. 塑性流动：（答案提示） 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TV f时：£= 0；当T =f时：&可为任意 值，直到X。5. 流变方程：（答案提示）t - f= n * y'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（ c, & ） = 06. 触变性：（答案提示）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，

21、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：（答案提示）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：（答案提示）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：（答案提示）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：和。（答案提示）空心注浆实心注浆2. 可塑性指数是指坯料或粘土的

22、与 差。 （答案提示）液限塑限3. 通常情况，弹性模量大的材料其脆性弹性模量小的材料。（答案提示）大于三、问答题1. 简述浆料的成形的通性（答案提示）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？（答案提示）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

23、形，离心脱水 密实成形3. 陶瓷注浆成型基本方法有哪些？(答案提示)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？(答案提示)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

24、。(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？(答案提示)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

25、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？(答案提示) 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 r温度下的密度要大于玻璃2. 金属的熔点

26、低于600r，沸点高于1050C, 1000C左右的蒸气压应尽可能低3. 在1000 r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？（答案提示）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？（答案提示） 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

27、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

28、解填空，并被进 一步压实。第七章一、名词解释1. 湿扩散：（答案提示）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：（答案提示）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：（答案提示）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： ； ； 。（答案提示）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： ; 。（答案提示）对流加热辐射加热对流一辐射加热3. 力廿热过程分为三个阶段： ，（答案提示）加热阶

29、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、及等。（答案提示）泥浆浓度进塔热风温度排风温度喷雾压力三、问答题1. 物料去湿方法有哪些？（答案提示）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？（答案提示）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

30、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 。生料由 卩入。（答案提示）3到5度窑尾（高端）2. 回转窑内的物料反应带分为 ； ； ； 。（答案提示）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：,。（答案提示）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、?和多种。（答案提示）旋流式喷腾式紊流式涡流燃烧式沸腾式5. 水泥熟料冷却机形式有： ；。（答案提示）单筒式多筒式（短多筒和长多筒）篦式（

31、包括振动式、推动蓖式与回转式）立筒式二、问答题1. 煅烧与烧成的区别？（答案提示）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？（答案提示）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

32、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？（答案提示）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：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。（答案提示）答：（1）加热

33、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。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。（答案提示） 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： 合Fe2O3

34、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？（答案提示）答：水泥熟料燃烧过程发生的物理、化学变化:低于150 C500 C左右 如 SiO2; AI2O3:生料中物理水蒸发；粘土质原料释放出化合水，并开始分解出氧化物,900 C左右900 一 1200 °C行固相反应；碳酸盐分解放出CO2和新生态CaO粘土的无定形脱水产物结晶，各种氧化物冋进12501280 C12801450 C所产生的矿物部分熔融出现液扣；液相量增多，C2S硅酸二钙）通过液相吸

35、收CaO形成C3S硅酸三钙）直至熟料矿物全部形成1450-1300 C熟料矿物冷却7. 简述悬浮预热器的工作原理？（答案提示）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？（答案提示）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

36、案提示）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% 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？（答案提示）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

37、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。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？（答案提示） 答：（一）低温预热阶段（常温至300 C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

38、 C）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950r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AI20

39、3在950E左右开始转变为丫一 AI203，丫一 AI203与SiO2在 1100 °C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：（答案提示）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？（答案

40、提示）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？（答案提示）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

41、。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？（答案提示）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。第十三章一、名词解释1陶瓷的概念：（答案提示）以粘土为主要原料，并与其它矿料经过破碎、混合、成型、烧成等过程而制成的 制品。2. 居里点：（答案提示）铁电陶瓷在高温下失去自发极化，而低温时成为具有自发极化的铁电相，此相 变温度称居里温度，又称居里点。3. 坯釉适应性：（答案提示）是指陶瓷坯体与釉层有相互适应的物理化学性质，使釉面不剥脱、不开裂的性能4. 特种陶瓷定义：（答案提示）特种陶瓷是采用高度精选的原料，具有能精确控制

42、的化学组成，按照便于控制的 制造技术加工，便于进行结构设计，并具有优异特性的陶瓷。二、填空题1陶瓷材料的实际强度为理论强度的 这是因为多晶的陶瓷材料结构中实际上存在着多种缺陷。因此，提高陶瓷强度的关键即是控制其和。（答案提示）1/10 1/100裂纹位错2陶瓷材料的一个强度特征是室温下具有脆性，表现为在外加应力作用下会 。（答案提示）突然断裂3. 增韧的方法一般有 ?和。（答案提示）表面补强复合增韧相变增韧4. 坯釉组成的表示方法有 、矿物组成表示法及实验式表示法。（答案提示）配料量表示法化学组成表示法5. 根据成型方法的不同，坯料通常可分为三类： 、。（答案提示）注浆坯料可塑坯料压制坯料6.

43、 对各种坯料的基本质量要求是配料准确、组分均匀、细度合理、所含空气量较少7. 施釉的基本方法有 、和 种。（答案提示）浸釉淋釉喷釉8陶瓷颜料种类很多，可以归纳三方面的用途： 、。（答案提示）坯体的着色釉料的着色绘制花纹图案9. 对釉浆的质量要求是：、。（答案提示）一定的细度适中的相对密度（浓度）适宜的流动性（粘度）10. 由至 作釉的熔融温度范围。（答案提示）始熔温度流动温度11. 酸度系数指釉中 与 尔数之比。（答案提示）酸性氧化物碱性氧化物12. 在成熟温度下，釉的粘度过 ，则易造成流釉、堆釉和干釉缺陷；釉的粘度过，则易产生枯釉、针眼等缺陷。（答案提示）小大13. 特种陶瓷可分为 和 大类

44、。而普陶按其物理性质可分为、及0 （答案提示）结构陶瓷功能陶瓷瓷器炻器陶器14陶瓷原料精加工的方法有 M淘洗等,如溶解法和升化法,如 浮选法和电解法 。（答案提示）物理方法化学方法物理化学方法15. 调整坯料性能的添加剂有 于改善泥浆的流动性，结合剂用于，润滑剂用于 0 （答案提示）解凝剂提高可塑泥团的塑性提高粉料的湿润性16. 影响釉的熔融温度的因素有 、烧成温度和时间等。（答案提示）釉的化学组成细度混合均匀程度17. 挤压成型时，要求泥团的屈服值 使坯体形状稳定，而在滚压成型时，希望屈服值。（答案提示）大些低些18. 压制坯料的质量要求是 、（答案提示）流动性好堆积密度大含水率及水分均匀1

45、9. 消除陶瓷砖制品后期龟裂的根本措施是 。（答案提示）瓷坯吸水率接近零20. 陶瓷窑炉在烧成中主要分为、。（答案提示）预热带烧成带冷却带21. 粘土具有可塑性，通常用塑性指数来表示。塑性指数是指粘土的 间的差值。（答案提示）液限与塑限22. 陶瓷结构中有哪几个相共存：、。（答案提示）晶相玻璃相气相三、问答题答：陶瓷材料的键性主要是离子键与共价键，而且往往是两种键杂交在一起。如岛状硅酸盐中，阳离子和硅氧四面体是以离子键相联， 四面体中Si 0是共价 键与离子键的混合键。多数氧化物以离子键相结合，而在一些非金属的碳化物、 氮化物中，共价键占主导地位。共价键使其硬度大、耐高温。Si-N中si与四个

46、N共价形成坚固联系的四面体，因而其强度及分解温度均高，而且热膨胀系数小、 抗热震性好。2. 为什么陶瓷材料室温下具有脆性？增韧的方法有哪些？(答案提示) 答：陶瓷材料室温下具有脆性，表现为在外加应力作用下会突然断裂。 其抗冲击 强度低，承受温度剧变能力差。这是因为(1)组成陶瓷材料的化合物往往是由 离子键和共价键的键性，这些化学键的原子不像金属键控制的原子那样排列紧密， 而是有许多空隙，难以引起位错移动。(2)从陶瓷的显微结构来说，其多晶体 的晶界也会阻碍位移的通过，聚集的位移应力会导致裂纹的形成， 并在超过一定 的临界值后突然扩展。(3)另外，组成陶瓷材料的晶体和玻璃相也多是脆性的。3陶瓷中

47、确定坯料配方的原则是什么？(答案提示)答：1、满足产品物理化学性质及使用要求2、满足生产工艺要求3、经济上合理4、借鉴成熟配方5、弄清各原料对产品的性质的影响4. 试分别叙述注浆坯料，可塑坯料，压制坯料的质量要求？(答案提示)答：对坯料的质量要求：注浆坯料一般是各种原料和添加剂在水中悬浮的分散体系及成形。注浆坯料应满足以下要求：流动性好。(2) 悬浮性好。(3) 触变性适当。滤过性好。可塑坯料是由固相、液相和气相组成的塑性一粘性系统。一般要求如下：良好的可塑性(2) 一定的形状稳定性(3) 含水量适当(4) 坯体的干燥强度和收缩率压制坯料是指含有一定水分或其他润滑剂的粉料。这种粉料中一般包裹着

48、气体。钢模中压制成形状规整而致密的坯体，对粉料要求如下：(1) 流动性好(2) 堆积密度大(3) 含水率和水分的均匀性5. 为什么要对原料进行精加工？精加工的方法有哪些？(答案提示)答：对原料的精加工的目的：天然矿物原料一般都含有一些杂质、 如粘土矿物中 常含有一些末完全风化的母岩、游离石英、铁和铁的化合物以及树皮、草根等。 这些杂质如引入到坯料中，必然影响陶瓷产品的质量。原料的精加工是指对原料 进行分离、提纯和除去各种有害杂质的过程。原料精加工的方法：物理方法、化学方法和物理化学方法。 物理方法是指用淘洗槽、水力旋流器、振动筛和磁选机等使原料分级和去除杂质。 化学方法包括溶解法和升华法两种。

49、溶解法是用酸或其他反应刘对原料进行处理， 通过化学反应将原料中所含的铁变为可溶盐， 然后用水冲洗将其除去；升华法是 在高温下使原料中的氢化物和氮气等气体反应， 使之生成挥发性或可溶性的物质 而除去。物理化学方法包括浮选法和电解法。6. 原料煅烧的目的是什么？（答案提示） 答：陶瓷生产所用的某些原料，如石英、滑石以及少数粘上，它们或因有多种结 晶形态的转变而带来体积变化，或因结构特殊有层片状不易磨细，或因灼减 量较大、收缩较大等情况，严重影响产品的质量。所以，要在配料前先将这些原 料煅烧一次。经过煅烧后，石英的结构变得硫松，易于破碎，杂质易于找出，且 晶型稳定下来；滑石的鳞片状结构也破坏了； 一

50、部分粘土变成熟料后，使坯料的 灼减量降低（即可减少产品的收缩）。所有这些变化都有利于提高产品的质量。7. 原料破碎的目的是什么？（答案提示）答：A杂质易于分离（如通过磁选机除去磁性物质，通过筛网除去片状云母矿物等）；B使各种原料能够均匀混合，使成形后的坯体致密；C增大各种原料的表面积，使其易于进行固相反应或熔融，提高反应速度并降低烧成温度。8. 调整坯料性能的添加剂的种类有哪些？各有什么用途？（答案提示） 答：陶瓷坯料用的添加剂分为以下几类：（一）解凝剂（解胶剂或稀释剂）用来改善泥浆的流动性，使其在低水分的情况下粘度适当，便于浇注。（二）结合剂用来提高可塑泥团的塑性，增强生坯的强度。（三）润滑

51、剂用于提高粉料的湿润性，减少粉料颗粒之间及粉料与模壁之间的摩擦， 以增大压 制坯体的密度，促进其均匀化。通常采用含极性官能团的有机物作润滑剂。答：将制备好的坯料制成具有一定大小形状的坯体的过程称之为成形 成形要达到以下目的：使坯体致密且均匀，干燥后有一定的机械强度；坯体的形状、尺寸应与产品协调 （即生坯经烧成收缩后与预先设计的产品形状相符合 ）。10.釉一般具有什么作用？（答案提示）答：（1）使坯体对液体和气体具有不透过性；（2）覆盖坯体表面并给人以美的感觉，尤其是颜色釉与艺术釉 （结晶釉、砂金釉） 更增添了陶瓷制品的艺术价值；（3）防止沾污坯体，即便沾污也很容易用洗涤剂等洗刷干净；（4）与坯

52、体起作用，并与坯体形成整体。正确选择釉料配方，可以使制品表面产生均匀压应力的釉层， 从而可以改善陶瓷 制品的机械性质、热性能、电性能等。11何谓釉的始熔温度，全熔温度，流动温度及熔融温度范围？影响釉的熔融温 度的因素有哪些？（答案提示）答：陶瓷釉料与一般的硅酸盐玻璃类似， 在高温的作用下，从开始软化到完全熔 融成可流动的液体，要经历一定的温度范围。当圆柱体试样（2mnK 3mm受热至形 状开始变化、棱角变圆的温度称为始熔温度。试样变成半圆球的温度称为全熔温 度，试样流散开来，高度降至原有的1/3时的温度称为流动温度。由始熔温度 至流动温度称作釉的熔融温度范围。釉的熔融温度与釉的化学组成，细度，

53、混合均匀程度，烧成温度和时间等有着密 切的关系。12. 釉层的性质包括哪些？各自的影响因素有哪些？（答案提示） 答：釉的粘度和表面张力；影响釉粘度的最重要因素是釉的组成和烧成温度。釉 的表面张力和碱金属氧化物的含量和温度有关。釉的弹性和热膨胀性；釉的弹性与碱金属含量，釉层的厚度和温度有关。釉的热 膨胀性与其组成密切相关，还与温度有关。釉的硬度和光泽度；釉面的硬度主要取决于釉层的化学组成， 矿物组成及其显微 结构。釉层的光泽度与其折射率有直接的关系。13. 什么叫坯釉适应性？影响坯釉适应性的因素有哪些？（答案提示）答：坯釉适应性是指两瓷坯体与釉层有相互适应的物理化学性质，使釉面不剥脱、不开裂的性

54、质。釉层剥脱和开裂的根本原因是釉层所受的应力超过了釉层强度。 所以，控制釉层应力是解决坯釉适应性问题的关键。控制釉层应力主要应控制坯 和釉的膨胀系数的差值。从理论上说，坯和釉的膨胀系数相等时，釉层应力最小， 但实际上是难以办到的。因为釉层的耐压强度总是高于抗张强度， 所以，开裂的 情况比较剥脱更容易出现。因此，通常希望得到受一定压应力的釉层。受到压应 力的釉层不易剥釉，而且还能抵消产品在使用时可能受到的部分张力， 从而提高 产品的机械强度和抗热震性。14. 配釉时应遵守哪些原则？（答案提示）答：A、釉料组成应适应坯体的烧成工艺性能对一次饶成的坯体来说，釉的成熟温度应稍低于坯体烧结范围的上限，而且高温 下能均匀地熔于坯体表面。釉的始熔温度应高于坯体中碳酸盐、 硫酸盐和有机物 的分解和挥发的温度。熔化的温度范围也要求尽可能宽些，以减少釉面气泡或针 孔。B、要使釉层的物理化学性质与坯适应一般要求釉的膨胀系数和弹性模量略小于坯，使釉层产生一定的压应力，并有较 好的弹性，为了形成良好的中间层，应使坯与釉的化学性质柏近而又有适当的差 别、为此一般要控制好坯、釉的酸度系数。C、合理选择釉用原料。15. 釉料应具备哪些基本性质？（答案提示）答：A、一定的细度釉浆的细度直接影响着釉浆的稠度、悬浮性、釉与坯的粘附性、坯釉烧后的性状， 以及釉面的质量。一般来说，釉磨得越细，釉浆