無機(jī)非金屬材料□緒論一.無機(jī)非金屬材料定義與分類1.定義無機(jī)非金屬材料是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、鹵素化合物、硼化物以及硅酸鹽、鋁酸鹽、磷酸鹽、硼酸鹽等物質(zhì)組成的材料。是除有機(jī)高分子材料和金屬材料以外的所有材料的統(tǒng)稱。2.分類普通的（傳統(tǒng)的）和先進(jìn)的（新型的）兩大類。（1）傳統(tǒng)無機(jī)非金屬材料工業(yè)和基本建設(shè)所必需的基礎(chǔ)材料。如水泥、耐火材料、玻璃、陶瓷、搪瓷、磨料、鑄石、碳素材料、非金屬礦等。（2）先進(jìn)無機(jī)非金屬材料

20世紀(jì)中期以后發(fā)展起來的、具有特殊性能和用途的材料。主要有先進(jìn)陶瓷、非晶態(tài)材料、人工晶體、無機(jī)涂層、無機(jī)纖維等。二.無機(jī)非金屬材料發(fā)展簡(jiǎn)史從遠(yuǎn)古舊石器時(shí)代就開始制作的粗陶器。距今五六千年前的古埃及文物中即發(fā)現(xiàn)有綠色玻璃珠飾品，中國(guó)白色玻璃珠亦有近3000年的歷史。距今五六千年的史前和古代建筑中已大量使用石灰和石膏等氣硬性膠凝材料。用人工方法合成硅酸鹽水泥制品有100多年的歷史。陶瓷、耐火材料、玻璃、水泥等的主要成分均為硅酸鹽，因而長(zhǎng)期以來，將其稱為硅酸鹽材料。由于新技術(shù)的興起，現(xiàn)在用硅酸鹽材料來概括這些材料已顯得過時(shí)，因此無機(jī)非金屬材料這一名稱在學(xué)術(shù)界逐漸形成并獲得使用。在國(guó)際上因陶瓷歷史最悠久，且應(yīng)用廣泛，故常沿用廣義的陶瓷（Ceramics）來表示無機(jī)非金屬材料。三、無機(jī)非金屬材料的地位和作用材料是社會(huì)進(jìn)步的物質(zhì)基礎(chǔ)和先導(dǎo)。每一種重要材料的發(fā)現(xiàn)和利用，都會(huì)把人類支配和改造自然的能力提高到一個(gè)新的水平，給社會(huì)生產(chǎn)力和人類生活帶來巨大的變化，把人類物質(zhì)文明和精神文明向前推進(jìn)一步。無機(jī)非金屬材料工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要的先行地位，具有超前特性，其發(fā)展速度通常高于國(guó)民經(jīng)濟(jì)總的發(fā)展速度。四、無機(jī)非金屬材料工業(yè)進(jìn)展水泥工業(yè)

1877年前為間歇式的土窯；

1877年發(fā)明了回轉(zhuǎn)窯；

1910年立窯實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化連續(xù)生產(chǎn)；

1928年出現(xiàn)了立波爾窯；

1950～60年代，懸浮預(yù)熱器窯出現(xiàn)；

1971年水泥窯外分解技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用。陶瓷工業(yè)5000年前我國(guó)就建造了燒陶器的豎穴窯、橫穴窯。隨后又建造了升焰式圓窯和方窯。2500年前的戰(zhàn)國(guó)時(shí)代，我國(guó)南方建造了燒陶瓷的傾斜式龍窯，北方建造了半倒焰的饅頭窯。自宋代（距今約1000年）起山東淄博、陜西耀州等地，部分饅頭窯已用煤作燃料來焙燒瓷器。明代（距今約600年）在福建德化創(chuàng)建了階級(jí)窯。明末清初（距今約400年）在江西景德鎮(zhèn)創(chuàng)建了蛋形窯（簡(jiǎn)稱景德鎮(zhèn)窯）。機(jī)械化隧道窯是1899年由法國(guó)的?；_創(chuàng)建成功，用于燒成陶器，其后德國(guó)用于燒成瓷器，經(jīng)過逐漸改進(jìn)發(fā)展成為現(xiàn)代化的隧道窯，并且向快速燒成和自動(dòng)化方向發(fā)展。近代發(fā)展起來的輥道窯使建筑磚生產(chǎn)的熱效率顯著提高，窯內(nèi)溫度更加均勻，生產(chǎn)自動(dòng)化水平進(jìn)一步提高。

該窯的燒成室呈一頭大一頭小的長(zhǎng)橢圓形,近窯門處寬而高,靠近煙囪處逐漸窄而矮小,故有鴨蛋窯之稱。該窯依山傾斜建筑,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,似龍形，故稱龍窯。該窯依山傾斜建筑。一般分成8-10間，成階梯狀，故稱階級(jí)窯。1-拱頂；2-拱腳；3-拱腳梁；4-立柱；5-拉桿；6-檢查坑；R-拱半徑；B-跨度；

-拱心角；s-拱厚；f-拱高玻璃工業(yè)公元前16世紀(jì)，古埃及出現(xiàn)了綠色玻璃珠子和玻璃鑲嵌片。公元前1世紀(jì)敘利亞人創(chuàng)造了吹制工藝，可以將玻璃液隨心所欲地吹成各種形態(tài)的器皿。以后相繼出現(xiàn)了模具吹制法，這是批量玻璃器皿生產(chǎn)的開始。公元前4世紀(jì)埃及又發(fā)明了玻璃鑄模工藝、車花、鐫刻和鍍金工藝。中國(guó)的白色玻璃珠也有近3000年的歷史。十七世紀(jì)以來由于工業(yè)純堿的使用導(dǎo)致各種日用玻璃和技術(shù)玻璃迅速進(jìn)入全社會(huì)。機(jī)制平板玻璃自20世紀(jì)問世以來，有諸多的生產(chǎn)方法，如：有槽法、無槽法、平拉法、對(duì)輥法等，總稱為傳統(tǒng)工藝。1957年，英國(guó)人發(fā)明了浮法工藝（PB法），逐步取代了平板玻璃的傳統(tǒng)工藝，成為生產(chǎn)平板玻璃最先進(jìn)的工藝方法。五、無機(jī)非金屬材料工學(xué)的研究對(duì)象和任務(wù)任務(wù)就是不斷利用材料科學(xué)及其他相鄰學(xué)科的發(fā)展成就，實(shí)現(xiàn)按使用性能要求來設(shè)計(jì)和制造材料的目標(biāo)。生產(chǎn)工藝將向節(jié)能化、大型化、自動(dòng)化和環(huán)境協(xié)調(diào)化方向發(fā)展，這將帶動(dòng)原料預(yù)均化技術(shù)、粉料均化技術(shù)、高功能破碎、高效粉磨技術(shù)以及為之服務(wù)的自動(dòng)化技術(shù)和環(huán)境保護(hù)技術(shù)的配套發(fā)展。第一篇生產(chǎn)過程原理及設(shè)備

第一章概論第一節(jié)無機(jī)非金屬材料生產(chǎn)過程的共性與個(gè)性一.共性1.原料大多來自儲(chǔ)量豐富的非金屬礦物。2.粉料的制備與運(yùn)輸原料大多數(shù)要經(jīng)過破碎、粉碎，運(yùn)輸量大。3.高溫加熱大部分無機(jī)非金屬材料生產(chǎn)都有加熱過程，而且是整個(gè)生產(chǎn)的核心過程，產(chǎn)品的形成一般都是在耐火材料砌筑的窯爐中進(jìn)行。4.成型無機(jī)非金屬材料生產(chǎn)過程中一般都有的工序。5.干燥原料和成型后的制品等通常要經(jīng)過干燥過程。二、個(gè)性由于無機(jī)非金屬材料品種多，門類雜，因此生產(chǎn)工藝過程往往差別很大，但可以將其分解為幾個(gè)簡(jiǎn)單生產(chǎn)過程的組合。粉體制備用P表示熱處理用H表示成型用F表示另有一種表示為：主單元：組成C、原料R、配料B、熔化M、燒成S、成型F分單元：粉體機(jī)械法制備G、化學(xué)法制備D、原料稱量W、粉料均化H。無機(jī)非金屬材料生產(chǎn)的工藝流程簡(jiǎn)寫為：玻璃C-R-B(G、W、H)M-F-P傳統(tǒng)陶瓷、耐火材料C-R-B(G、W、H)F-S-P先進(jìn)陶瓷C-R-B(D、W、H)F-S-P水泥C-R-B(G、W、H)S-G-H1.膠凝材料類（1）水泥：粉磨-煅燒-粉磨（2）石灰：煅燒（3）半水石膏：粉磨-煅燒（4）碳化硅磨料：粉磨-煅燒-粉磨2.玻璃、玻璃纖維、鑄石、人工晶體類（1）玻璃：粉碎-熔化-成型（2）玻璃纖維：粉碎-熔化-成型（3）鑄石：粉碎-熔化-成型-晶化3.磚瓦、陶瓷、耐火材料類利用天然微細(xì)礦物粘土的可塑性、易燒結(jié)性，破、粉碎后經(jīng)各種成型方法制成坯體，再經(jīng)高溫?zé)?。粉?成型-燒成玻璃生產(chǎn)工藝流程

浮法生產(chǎn)平板玻璃的原料加工與生產(chǎn)流程示意圖陶瓷生產(chǎn)工藝流程陶瓷的品種繁多，原料大多就地取材，變化大，成型方法多，有一次燒成、二次燒成、三次燒成之分。有上釉產(chǎn)品和無釉產(chǎn)品，所以生產(chǎn)工藝流程類型很多。教科書13頁(yè)展示了瓷磚生產(chǎn)示意圖（圖1-5）第二章原料與燃料原料是材料生產(chǎn)的基礎(chǔ)，為產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、組成及性能提供合適的化學(xué)組成和加工處理過程所需的各種工藝性能。無機(jī)非金屬材料的原料按來源分為天然和化工兩大類。這兩類原料由于各種原因會(huì)導(dǎo)致組成和性質(zhì)產(chǎn)生差異。燃料無機(jī)非金屬材料工業(yè)中的大多數(shù)產(chǎn)品，在制造過程中都需要消耗大量熱量，燃料費(fèi)用在成本中總占有較大比例。同時(shí)燃料的燃燒對(duì)產(chǎn)品的質(zhì)量影響較大。這就需要在產(chǎn)品的生產(chǎn)中盡量合理的選擇燃料。原料的分類陶瓷業(yè)可塑性原料瘠性類原料熔劑類原料水泥業(yè)石灰質(zhì)原料黏土質(zhì)原料校正原料玻璃業(yè)酸性氧化物原料堿性氧化物原料堿土及二價(jià)金屬氧化物原料四價(jià)金屬氧化物原料工業(yè)廢渣耐火材料業(yè)按不同品種的來劃分所用的主要原料。主要原料第一節(jié)鈣質(zhì)原料一、種類和性質(zhì)水泥和石灰的主要原料，陶瓷和玻璃引入CaO成分的物質(zhì)。1.方解石:CaCO3，理論組成為CaO56%，CO244%，玻璃光澤，性脆。2.石灰石：CaCO3，主要礦物是方解石，含有白云石、石英、粘土等雜質(zhì)。3.泥灰?guī)r：碳酸鈣和粘土物質(zhì)同時(shí)沉積所形成的均勻混合的沉積巖。4.白堊：由海生生物外殼與貝殼堆積而成。5.硅灰石：CaO

SiO2，理論化學(xué)組成為CaO48.25%、SiO251.75%，常與透輝石、方解石、石英等礦物共生。用于水泥、玻璃、陶瓷的生產(chǎn)品質(zhì)要求

水泥工業(yè)類別CaO%MgO%R2O%SO3%燧石或石英石灰石一級(jí)品＞48＜2.2＜

1.0＜

1.0＜

4.0二級(jí)品45-48＜

3.0＜

1.0＜

1.0＜

4.0泥灰?guī)r35-45＜

3.0＜

1.2＜

1.0＜

4.02．陶瓷工業(yè)：主要使用較純的石灰石、方解石和硅灰石等，增加坯體及釉料中熔劑礦物的含量，降低產(chǎn)品的燒成溫度。3.玻璃工業(yè)：主要作用是增加玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度。通常要求CaO含量大于50%，有害著色物質(zhì)Fe2O3的含量小0.15%。第二節(jié)粘土類原料主要用于陶瓷、耐火材料和水泥工業(yè)。－、成因與分類

粘土是一種或多種含水鋁硅酸鹽礦物的混合體。主要由鋁硅酸鹽類巖石自然風(fēng)化或熱液蝕變作用形成。粘土礦物顆粒一般在1～2

m。常見的粘土分類方法成因原生也稱一次粘土或殘留粘土，母巖風(fēng)化殘留在原地而形成特點(diǎn)：質(zhì)地較純、可塑性較差、耐火度較高次生也稱二次粘土或沉積粘土，風(fēng)化形成的的粘土受各種作用遷移到其他地方沉積而形成的特點(diǎn)：顆粒細(xì)、雜質(zhì)多、可塑性較好、耐火度差可塑性高塑又稱軟質(zhì)粘土、球土或結(jié)合粘土特點(diǎn)：分散度大、多呈疏松或板狀，如膨潤(rùn)土低塑又稱硬質(zhì)粘土特點(diǎn)：分散度小、成致密塊狀或石狀，如葉臘石耐火度耐火耐火度在1580℃以上，為瓷器、耐火制品的主要原料難熔耐火度為1350-1580℃，為炻器、陶器、瓷磚等的主要原料易熔耐火度在1350℃以下，建筑磚瓦、粗陶的原料主要礦物高嶺石類原料蒙脫石類原料伊利石類原料水鋁石類原料二、組成1.化學(xué)組成主要為SiO2、Al2O3和結(jié)晶水，還有少量K2O、Na2O，CaO、MgO，F(xiàn)e2O3、TiO2等?？筛鶕?jù)化學(xué)組成初步判斷粘土的一些性能：Al203＞36％，難燒結(jié)；SiO2＞70％，含有石英；K2O+Na2O＞2％，燒結(jié)溫度較低；Fe2O3＞0.8％，可導(dǎo)致制品著色；TiO2＞0.2％，制品在還原氣氛下燒成時(shí)易呈黃色。2、礦物組成（1）.高嶺石

（Al2O3

2SiO2

2H20）是最常見的粘土礦物，純凈粘土稱為高嶺土。吸附能力小，可塑性和結(jié)合性較差，雜質(zhì)少、白度高、耐火度高。（2）.蒙脫石

（Al2O3

4SiO2

nH20，n＞2）具有很強(qiáng)的吸附和陽(yáng)離子交換能力，稱為膨潤(rùn)土，顆粒細(xì)小，可塑性極強(qiáng)，能提高坯料可塑性和干坯強(qiáng)度，但收縮大、燒結(jié)溫度低。（3）.伊利石（也稱水云母）可塑性低，干燥后強(qiáng)度小，干燥收縮小，燒結(jié)溫度較低。三、工藝性質(zhì)1.可塑性可塑性是指粘土與適量水混練后形成的泥團(tuán)，在外力作用下，可塑造成各種形狀而不開裂，當(dāng)外力除去以后，仍能保持該形狀不變的性能。通常用塑性指數(shù)或塑性指標(biāo)來表示。塑性指數(shù)：粘土的液限與塑限之間的差值。塑性指標(biāo)：是指在工作水分下，泥料受外力作用最初出現(xiàn)裂紋時(shí)應(yīng)力與應(yīng)變的乘積。泥料產(chǎn)生塑性的機(jī)理1.可塑性是由于粘土-水界面鍵力作用的結(jié)果。2.顆粒間隙的毛細(xì)管作用對(duì)粘土粒子結(jié)合的影響。3.可塑性是基于帶電粘土膠團(tuán)與介質(zhì)中離子之間的靜電引力和靜電斥力作用的結(jié)果。這幾種機(jī)理是從不同角度進(jìn)行論證的，在不同情況下有可能是幾種原因同時(shí)起作用的。影響可塑性的原因1.含水量2.電解質(zhì)3.顆粒大小和形狀4.粘土的礦物組成5.泥料的處理工藝6.腐殖質(zhì)含量7.塑化劑粘土可塑性標(biāo)準(zhǔn)塑性指數(shù)塑性指標(biāo)強(qiáng)塑性粘土＞15＞

3.6中塑性粘土7-152.5-3.5弱塑性粘土1-7＜

2.5非塑性粘土＜

12.離子交換性

粘土粒子由于表面層的斷鍵和晶格內(nèi)部離子的不等價(jià)置換而帶電，它能吸附溶液中的異性離子，這種被吸附的離子又可被其他離子所置換。

離子交換能力的大小可用離子交換容量：即pH＝7時(shí)每100g干粘土所吸附的陽(yáng)離子或陰離子的毫摩爾數(shù)來表示。3.觸變性粘土泥漿或可塑泥團(tuán)在靜置以后變稠或凝固，當(dāng)受到攪拌或振動(dòng)時(shí)，粘度降低而流動(dòng)性增加，再放置一段時(shí)間后又能恢復(fù)原來狀態(tài)，這種性質(zhì)稱為觸變性。觸變性的大小可用厚化度來表示。泥漿厚化度指泥漿放置30min和30s后相對(duì)粘度之比；泥團(tuán)厚化度則指靜置一定時(shí)間后，球體或圓錐體壓入泥團(tuán)達(dá)一定深度時(shí)剪切強(qiáng)度增加的百分?jǐn)?shù)。泥漿具有觸變性與泥漿膠體的結(jié)構(gòu)有關(guān)（下圖為觸變結(jié)構(gòu)示意）這種結(jié)構(gòu)稱為“紙牌結(jié)構(gòu)”或“卡片結(jié)構(gòu)”。觸變狀態(tài)是介于分散和凝聚之間的中間狀態(tài)。粘土泥漿觸變性影響因素1.含水量2.礦物組成3.粘土膠粒的大小與形狀4.電解質(zhì)的種類與數(shù)量5.溫度的影響4.膨化性粘土加水后體積膨脹的性質(zhì)稱為膨化性?？捎门蛎浫輥肀硎荆蛎浫萃ǔＪ侵?g干粘土吸水膨脹后的體積（cm3）。5.收縮粘土經(jīng)1l0℃干燥后，由于自由水及吸附水排出所引起的顆粒間距離減小而產(chǎn)生的體積收縮，稱為干燥收縮。干燥后的粘土經(jīng)高溫煅燒，由于脫水、分解、熔化等一系列的物理化學(xué)變化而導(dǎo)致的體積進(jìn)一步收縮，稱之為燒成收縮。兩種收縮之和即為粘土泥料的總收縮。6.燒結(jié)性能當(dāng)粘土試樣加熱到800℃以上時(shí)，體積開始劇烈收縮，氣孔率明顯減少，其對(duì)應(yīng)溫度稱為開始燒結(jié)溫度T1；溫度繼續(xù)升高，液相量增加，氣孔率降至最低，收縮率最大，其對(duì)應(yīng)溫度稱為燒結(jié)溫度T2。若繼續(xù)升溫，試樣將因液相太多而發(fā)生變形，其對(duì)應(yīng)的最低溫度稱為軟化溫度T3。T3與T2的溫度差即燒結(jié)范圍。7.耐火度

指材料在高溫作用下達(dá)到特定軟化程度時(shí)的溫度。

耐火度測(cè)定是將一定細(xì)度的原料制成一截頭三角錐，在一定的升溫制度下，測(cè)出三角錐頂端軟化下彎至錐底平面時(shí)的溫度即粘土原料的耐火度。第三節(jié)石英類原料一、種類和性質(zhì)1.種類（1）石英砂石英砂又稱硅砂，是石英巖、長(zhǎng)石等受水、碳酸酐以及溫度變化等作用，逐漸分解風(fēng)化由水流沖擊沉積而成。質(zhì)地純凈的硅砂為白色，一般硅砂因含有鐵的氧化物和有機(jī)質(zhì)，故多呈淡黃色、淺灰色或紅褐色。主要成分是SiO2，并含有少量Al2O3、K2O、Fe2O3等雜質(zhì)。（2）脈石英脈石英屬火成巖。外觀色純白，半透明，呈油脂光澤，斷口呈貝殼狀，SiO2含量高達(dá)99%，是生產(chǎn)日用細(xì)瓷、耐火硅磚的良好原料。（3）砂巖

砂巖是石英顆粒和粘性物質(zhì)在高壓下膠結(jié)而成的一種碎屑沉積巖。按膠結(jié)物不同分為粘土質(zhì)砂巖（含Al2O3較多）、長(zhǎng)石質(zhì)砂巖（含K2O較多）、鈣質(zhì)砂巖（含CaO較多）。多呈淡黃色、淡紅色，鐵染現(xiàn)象嚴(yán)重的呈紅色。（4）石英巖

石英巖是一種變質(zhì)巖。系硅質(zhì)砂巖經(jīng)變質(zhì)作用，石英顆粒再結(jié)晶的巖石。含SiO2＞97%，硬度大，不易粉碎，是制造陶瓷和高級(jí)玻璃制品的良好原料。二、石英的晶型轉(zhuǎn)化

石英的晶型變化規(guī)律可用于指導(dǎo)硅磚、陶瓷和玻璃制品的生產(chǎn)及使用。重建性轉(zhuǎn)變

-石英、

-鱗石英、

-方石英間的轉(zhuǎn)變，盡管體積變化大，但由于轉(zhuǎn)化速度慢，對(duì)制品的穩(wěn)定性影響并不大。位移性轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變速度快，較小的體積變化就可能由于不均勻應(yīng)力而引起制品開裂，影響產(chǎn)品質(zhì)量。在使用石英類制品時(shí)，可以通過控制升溫和冷卻速率，來避免體積效應(yīng)引起的開裂。第四節(jié)長(zhǎng)石類原料一、種類和性質(zhì)長(zhǎng)石是一種常見的造巖礦物，是架狀結(jié)構(gòu)的堿金屬或堿土金屬的鋁硅酸鹽。根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可將長(zhǎng)石類礦物分為四種基本類型。

二、長(zhǎng)石在陶瓷和玻璃工業(yè)中的作用三、長(zhǎng)石的代用原料

天然礦物中優(yōu)質(zhì)的長(zhǎng)石資源并不多，工業(yè)生產(chǎn)中常使用一些長(zhǎng)石的代用品。第五節(jié)其它原料一、高鋁質(zhì)原料主要用于高鋁陶瓷、高鋁質(zhì)耐火材料和高鋁水泥。1.高鋁礬土按成因分為沉積和風(fēng)化兩種類型。沉積型主要由一水硬鋁石(

-Al2O3

H2O)和一水軟鋁石（

-Al2O3

H2O）等一水型礦物組成。風(fēng)化型主要礦物為三水鋁石（Al2O3

3H2O）。2.硅線石族硅線石族礦物是由氧化鋁質(zhì)水成巖受變質(zhì)作用而形成，包括硅線石、藍(lán)晶石和紅柱石三種同質(zhì)異形體。三種礦物的化學(xué)式均為Al2O3

SiO2，理論化學(xué)組成為Al2O362.93%，SiO237.07%，但晶體結(jié)構(gòu)、陽(yáng)離子配位和物理性質(zhì)還是互有差別。二、鎂質(zhì)原料鎂質(zhì)耐火材料、鎂質(zhì)膠凝材料的主要原料，也是陶瓷和玻璃工業(yè)常用的熔劑原料之一。主要有菱鎂礦MgCO3、白云石CaMg(CO3)2、滑石Mg3[Si4O10](OH)2、透輝石CaMg[Si2O6]等。三、鐵質(zhì)原料絕大部分水泥廠需要使用氧化鐵含量大于40%的鐵質(zhì)原料，比如低品位鐵礦石、煉鐵廠尾礦、硫鐵礦渣等。四、鈉質(zhì)原料1.純堿微細(xì)白色粉末，易潮解和結(jié)塊。放置較久的純堿通常含有9%～10%的水分。質(zhì)量要求：Na2CO3＞98%；NaCl＜1%；Na2SO4＜0.1%；Fe203＜0.1%2.芒硝有無水芒硝和含水芒硝（Na2SO4

10H20）兩類。芒硝不僅可以代堿，還是常用的澄清劑。為降低其分解溫度常加入還原劑。五、含硼原料含硼原料主要提供玻璃和陶瓷工業(yè)所需要的B2O3物質(zhì)，降低陶瓷釉料的熔融溫度和高溫粘度，使釉面光滑平整。降低玻璃的膨脹系數(shù)，提高玻璃的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械性能，增加玻璃的折射率和玻璃光澤。1.硼砂硼砂學(xué)名為四硼酸鈉Na2B4O7

10H2O。加熱到60℃即脫水變?yōu)槲逅鹕?Na2B4O7

5H2O)，加熱到90℃以上變?yōu)槎鹕埃?30℃以上可繼續(xù)脫水成為一水硼砂，加熱至350～460℃則失去全部結(jié)晶水成為無水硼砂，繼續(xù)加熱至741℃就熔化成透明玻璃狀物質(zhì)。2.硼酸硼酸（H3BO3），具有特殊光澤，觸之有脂肪感覺，易熔于水，加熱至100℃則失水而部分分解變?yōu)槠鹚幔℉BO2）。在140～160℃時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)樗呐鹚幔℉2B4O7），繼續(xù)加熱則完全轉(zhuǎn)變?yōu)槿廴诘腂2O3。3.含硼礦物天然含硼礦物主要有硼鎂石2MgO

B2O3

H2O，鈉硼解石（NaCaB5O9

8H2O）和硅鈣硼石[Ca2B2(SiO4)(OH)2]等。六、輔助性原料1.澄清劑凡在玻璃熔制過程中能分解產(chǎn)生氣體，或能降低玻璃粘度，促使玻璃液中氣泡排除的原料稱澄清劑。（1）氧化砷和氧化銻（2）硫酸鹽原料（3）氟化物類原料2.著色劑和脫色劑著色劑和脫色劑用于玻璃工業(yè)（1）著色劑①離子著色劑錳化合物、鈷化合物、鉻化合物②膠體著色劑金化合物、銀化合物、銅化合物③化合物著色劑硒與硫化鎘（2）脫色劑通常，脫色劑也具有較強(qiáng)的著色能力，其主要作用在于減弱鐵、鉻等氧化物對(duì)玻璃著色的影響。按作用機(jī)理分為化學(xué)脫色和物理脫色兩類。物理脫色即在材料中加入一定數(shù)量的能產(chǎn)生互補(bǔ)色的著色劑，使顏色互補(bǔ)而消色。化學(xué)脫色借助于脫色劑的氧化作用，使玻璃等被有機(jī)物沾染的黃色消除，或使著色能力強(qiáng)的低價(jià)鐵氧化物變成為著色能力較弱的三價(jià)鐵氧化物使玻璃的透光度增加。3.氧化劑和還原劑常用氧化劑有硝酸鹽、氧化鈰、As2O3、Sb2O3等。常用的還原劑有碳、酒石酸鉀、氧化錫等。4.乳濁劑使熔體降溫時(shí)析出的晶體、氣體或分散粒子出現(xiàn)折射率的差別，在光線的反射和衍射作用下，引起光線散射從而產(chǎn)生乳濁現(xiàn)象的物質(zhì)稱為乳濁劑。乳濁劑可用于生產(chǎn)乳濁玻璃，摻入陶瓷釉料中可保證釉層的覆蓋能力。

無機(jī)材料常用的乳濁劑(1)懸浮乳濁劑（陶瓷）不熔或難熔于釉中，以細(xì)粒狀態(tài)懸浮于釉層。(2)析出式乳濁劑（陶瓷）釉熔體冷卻析出微晶引起乳濁。碳、硫、磷、氟均以膠體狀態(tài)存在，使釉層乳濁。(3)膠體乳濁劑（玻璃）有氟化物（螢石、氟硅酸鈉）、磷酸鹽（磷酸鈣、骨灰、磷灰石）等。第六節(jié)燃料一、燃料的種類1.固體燃料：泥煤、褐煤、煙煤和無煙煤；2.液體燃料：汽油、煤油、柴油和重油；3.氣體燃料：天然氣、人造煤氣（液化氣和發(fā)生爐煤氣。二、燃料組成及其換算1.固體、液體燃料組成及其換算（1）元素分析法碳(C)、氫(H)、氧(O)、氮(N)，硫(S)、灰分(A)、和水分(M)。（2）工業(yè)分析法揮發(fā)份(V)、固定炭(FC)、灰分(A)及水分(M)。2.煤的基準(zhǔn)表明煤的組成時(shí)，必須指明所選用煤的基準(zhǔn)，才能確切地說明問題，常用的四個(gè)基準(zhǔn)是：（1）收到基：是指工廠實(shí)際收到的煤，即實(shí)際使用煤的組成，其下角標(biāo)為“ar”，即：Car%+Har%+Oar%+Nar%+Sar%+Aar%+Mar%=100%Var%+FCar%+Aar%+Mar%=100%（2）空氣干燥基：是指將煤樣干燥后（風(fēng)干），與大氣達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)煤。空氣干燥基的下角標(biāo)為“ad”，即：Cad%+Had%+Oad%+Nad%+Sad%+Aad%+Mad%=100%Vad%+FCad%+Aad%+Mad%=100%（3）干燥基是指絕對(duì)干燥的煤的組成，這一基準(zhǔn)可以比較穩(wěn)定地反映出成批的煤的真實(shí)組成，干燥基的線標(biāo)為“d”，即：Cd%+Hd%+Od%+Nd%+Sd%+Ad%=100%

Vd

%+FCd%+Ad

%=100%（4）干燥無灰基：是假想的無水無灰的煤的組成。它代表著煤中的可燃成分，通常用它來表征煤質(zhì)的優(yōu)劣，一般來說同一礦區(qū)的煤，其干燥無灰基組成基本相同，干燥無灰基的下角標(biāo)用“daf”表示，即：Cdaf%+Hdaf%+Odaf%+Ndaf%+Sdaf%=100%

Vdaf%+FCdaf%=100%關(guān)于燃料的組成，要特別指明是氫和硫。燃料中的氫包括可燃?xì)浜突蠚??？扇細(xì)湟步袃魵?，是指可以參與燃燒反應(yīng)的氫，化合氫則是指與燃料中氧結(jié)合成化合水的氫，化合氫不能進(jìn)行燃燒反應(yīng)，但工程上為了計(jì)算方便，在進(jìn)行燃燒計(jì)算時(shí)，所有的氫均按可燃?xì)涮幚?。煤中的硫以三種形式存在，一是有機(jī)硫，二是硫化鐵中的硫，三是硫酸鹽中的硫。前二種為可燃硫，最后一種為不可燃硫。在工程上，為計(jì)算的方便，在進(jìn)行燃燒計(jì)算時(shí)，所有的硫均按可燃硫處理。2、氣體燃料氣體燃料的主要成分是CO、H2、CH4以及其它烴類等。氣體燃料的組成一般用體積百分含量X（等于摩爾百分含量）表示。氣體燃料的基準(zhǔn)有二個(gè)，一個(gè)是“濕成分”，上角標(biāo)為V；另一個(gè)為“干成分”，上角標(biāo)為d，即：濕成分COV%+H2V%+CH4V%+CmHnV%+H2SV%+CO2V%+N2V%+O2V%+H2OV%=100%干成分COd%+H2d%+CH4d%+CmHnd%+H2Sd%+CO2d%+N2d%+O2d%=100%二者之間的換算關(guān)系為：XV=Xd

(100-H2OV)/100三、發(fā)熱量與標(biāo)準(zhǔn)燃料1.發(fā)熱量：?jiǎn)挝毁|(zhì)量(固體或液體燃料)或單位體積(氣體燃料)完全燃燒，且當(dāng)燃燒產(chǎn)物冷卻到燃燒前的溫度時(shí)，所放出的熱量。常用的單位為KJ/Kg或KJ/Nm3。2.高位發(fā)熱量Qgr：燃料完全燃燒且燃燒產(chǎn)物中的水蒸氣全部冷凝為水時(shí)所放出的熱量。3.低位發(fā)熱量Qnet：指燃料完全燃燒后，其燃燒產(chǎn)物中的水蒸氣仍為氣態(tài)時(shí)所放出的熱量。關(guān)于煤的高位熱值和低位熱值在不同基準(zhǔn)之間的換算。高位熱值可以直接利用表2-12中的換算系數(shù)進(jìn)行換算；而低位熱值換算，可以先將其轉(zhuǎn)換為高位熱值，利用表-2-12中的換算系數(shù)換算后，再轉(zhuǎn)換為低位熱值。實(shí)際轉(zhuǎn)換時(shí)，可采用更為簡(jiǎn)便的方法，即將低位熱值加上25倍的水分，然后利用表-2-12中的換算系數(shù)換算，最后再減去換算后基準(zhǔn)下的25倍水分，即為轉(zhuǎn)換后的低位熱值。例如：Qnet,ar=(Qnet,ad＋25Mad)－25Mar（3）燃料發(fā)熱量的測(cè)定和計(jì)算對(duì)于固體、液體燃料來說，已知元素分析結(jié)果時(shí)，可以用下列公式進(jìn)行計(jì)算。Qnet,ar=339Car+1030ar-109(Oar-Sar)-250Mar(kJ/kg燃料)一般，元素分析在工廠難于進(jìn)行，已知煤的工業(yè)分析結(jié)果同樣可以利用經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算方法見附錄2。對(duì)于氣體燃料，可以用下述公式計(jì)算其熱值：Qnet=126CO＋108H2＋358CH4＋590C2H4＋637C2H6＋806C3H6＋912C3H8＋1187C4H12＋1460C5H12＋232H2S(4)標(biāo)準(zhǔn)燃料不同種類的燃料其發(fā)熱量差別很大，既使同一種燃料也會(huì)因水分、灰分的不同而有所差異，為了便于統(tǒng)計(jì)和評(píng)價(jià)燃料的消耗量，人們便引進(jìn)了“標(biāo)準(zhǔn)燃料”的概念。①標(biāo)準(zhǔn)煤：是指低位發(fā)熱量（收到基）為29270kJ/kg（即7000kcal/kg）的煤。②標(biāo)準(zhǔn)油、標(biāo)準(zhǔn)氣：是指低位發(fā)熱量為41820kJ/kg（Nm3）（即10000kcal/kg（Nm3））的油或氣。四、清潔燃料清潔燃料是指各類幾乎無污染的燃料。1.柴油和煤油柴油是由C15～30的液體烴類組成的混合物，一般含碳85.5%～86.5%，含氫13.5%～14.5%和少量（1.5%以下）的其它有機(jī)化合物和金屬氧化物。煤油分為航空煤油、拖拉機(jī)煤油、燈用煤油和爐用煤油幾種。2.天然氣（NG）和液化天然氣（LNG）分為伴生氣和非伴生氣兩種。天然氣以甲烷為主要成分，伴有其它氣態(tài)烴類C1～6。要經(jīng)過脫水、脫硫、分離等工序后才能成為商品天然氣。減壓后直接送到用戶，即NG；液化后貯備使用即LNG。3.液化石油氣（LPG）煉制石油的副產(chǎn)品，組成以丙烷和丁烷為主。4.油制氣由石油原油或其加工產(chǎn)品經(jīng)熱裂解或催化裂解或部分氧化或加氫裂解而制得的氣態(tài)燃料稱為油制氣。5.煤制氣是指焦?fàn)t煤氣、水煤氣及發(fā)生爐煤氣等由煤制成的人造氣體燃料。焦?fàn)t煤氣是指煤在煤氣爐中制焦炭時(shí)的氣體產(chǎn)物，主要成分為：H2、CH4、CO、N2和少量CmHn、O2等。水煤氣是將水蒸氣與灼熱焦炭中的碳反應(yīng)制成的燃?xì)猓簹獾睦碚摻M成（體積百分比）為CO50%、H250%。發(fā)生爐煤氣是將氣化劑（空氣、水蒸氣、氧等）連續(xù)通入煤氣發(fā)生爐內(nèi)使之與其中的煤發(fā)生反應(yīng)生成的煤氣。主要成分是CO，其次是H2。第三章粉粒體制備無機(jī)非金屬材料在生產(chǎn)過程中,一般都需要將原料制備成粉粒體,一般這些粉粒體采用粉碎的方法制備,只有少數(shù)超微粉體采用合成法制備。第一節(jié)粉碎概論一、粉碎的定義與分類定義—以外力克服固體物料質(zhì)點(diǎn)間內(nèi)聚力而使物料幾何尺寸減小的過程。通常情況下，將毫米及以上尺寸的顆粒劃分為粒體，數(shù)百微米及以下尺寸的顆粒劃分為粉體。為達(dá)到適宜的經(jīng)濟(jì)入磨粒度，粉碎作業(yè)只能分段進(jìn)行?？蓪⒎鬯榉譃槠扑?、粉磨和超細(xì)粉碎。尺寸較大的稱為塊體；毫米及以上尺寸的顆粒劃分為粒體；數(shù)百微米及一下尺寸的顆粒劃分為粉體。破碎大都獲得的是粒體，粉磨獲得的是粉體。二物料的硬度、脆性與強(qiáng)度1.硬度固體物料的堅(jiān)硬程度用莫氏硬度指數(shù)劃分?；癁?，金剛石為10。通常7-10為硬質(zhì)物料，4-6為中等硬度物料，1-3為軟質(zhì)物料。2.脆性和韌性這是兩個(gè)對(duì)應(yīng)性質(zhì)，脆性反映物料抗沖擊力大小的特性，韌性反映物料抗斷裂阻力的特性。3.機(jī)械強(qiáng)度這里機(jī)械強(qiáng)度是指固體物料單位面積所能承受的外力，它直接影響粉碎過程和效率。通常測(cè)定靜載荷下的抗壓、抗拉、抗剪和抗彎強(qiáng)度。三、易碎性和易磨性定義—物料粉碎的難易程度對(duì)破碎講為易碎性，對(duì)粉磨講為易磨性。四、粉碎的施力方式可分為壓碎、擊碎、磨剝、彎折和劈碎（見后圖）1.壓碎——前圖3.1（a），物料受擠壓力的作用破碎，用于粗、中、細(xì)碎。適用硬質(zhì)和大塊物料。2.擊碎——前圖3.1（b），物料受沖擊作用力粉碎，用于粗、中、細(xì)碎和粉磨。適用脆性物料。3.磨剝——前圖3.1（c），物料受工作面或物料之間的摩擦力作用粉碎，用于粉磨。適用各種物料。4.彎折——前圖3.1（d），物料受彎曲力的作用粉碎，用于粗、中碎。適用于堅(jiān)硬物料。5.劈碎——前圖3.1（ｅ），物料受劈力作用粉碎，用于中、細(xì)碎。適用于韌性和脆性物料。五、粉碎比粉碎前物料尺寸與粉碎后物料尺寸的比值。對(duì)破碎作業(yè)又稱為破碎比。極限粉碎比——以顆粒平均尺寸計(jì)算。公稱破碎比——破碎機(jī)的最大進(jìn)料口寬度與其最大出料口寬度之比。平均破碎比——破碎前后物料的平均粒徑之比。平均破碎比一般低于公稱破碎比。單臺(tái)粉碎機(jī)的粉碎比為３—１０之間。單臺(tái)粉碎機(jī)的粉碎比為４０—４００之間。多級(jí)粉碎——數(shù)臺(tái)粉碎機(jī)械串聯(lián)作業(yè)。第二節(jié)、破碎一、破碎機(jī)械分類與適用性按照施力方式主要分為擠壓式和沖擊式。擠壓式包括顎式、旋回、圓錐、輥式和輥壓機(jī)。主要通過機(jī)械的固定面和活動(dòng)面對(duì)物料的相互擠壓力。沖擊式主要指錘式和反擊式破碎機(jī)。主要通過機(jī)械中高速旋轉(zhuǎn)的沖擊物擊碎物料。二、顎式破碎機(jī)根據(jù)動(dòng)顎運(yùn)動(dòng)方式，顎式破碎機(jī)分為簡(jiǎn)擺式和復(fù)擺式１.簡(jiǎn)擺式顎式破碎機(jī)——連桿產(chǎn)生上下運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)前推力板做前后運(yùn)動(dòng)。其產(chǎn)品粒度由排料口間隙調(diào)整裝置控制。２.復(fù)擺式顎式破碎機(jī)——?jiǎng)宇€的懸掛軸同時(shí)是傳動(dòng)的偏心軸。其產(chǎn)品粒度通過楔鐵調(diào)整排料口間隙控制。顎式破碎機(jī)的規(guī)格表示給料口寬度（㎜）×給料口長(zhǎng)度（㎜）三、圓錐破碎機(jī)工作原理是物料在動(dòng)錐和定錐兩個(gè)錐面間受到擠壓、彎曲和剪切作用。根據(jù)用途分為旋回破碎機(jī)和菌形圓錐破碎機(jī)。１.旋回破碎機(jī)——用于粗碎，動(dòng)錐正置，固定錐倒置，動(dòng)錐以懸掛點(diǎn)為中心做旋回運(yùn)動(dòng)，使動(dòng)錐周期性地靠近與離開固定錐，物料得以連續(xù)破碎和卸出。產(chǎn)品粒度通過升、降主軸和動(dòng)錐來調(diào)節(jié)。２、菌形圓錐破碎機(jī)——用于中、細(xì)碎，動(dòng)錐、固定錐均正置，動(dòng)錐為菌形，產(chǎn)品粒度調(diào)整固定錐的高度位置來調(diào)節(jié)。按破碎腔形狀不同分為標(biāo)準(zhǔn)型（中碎）；短頭型（細(xì)碎）；中間型（中、細(xì)碎）。菌型圓錐破碎機(jī)示意圖

1-動(dòng)錐；2-定錐；3-球面座四、錘式破碎機(jī)錘式破碎機(jī)工作原理是帶有錘頭的轉(zhuǎn)子，通過高速旋轉(zhuǎn)使錘子沖擊物料進(jìn)行。該類破碎機(jī)種類多，分類也多。常用的是單轉(zhuǎn)子、多排、鉸接、不可逆式。單轉(zhuǎn)子錘式破碎機(jī)

１-電機(jī)；2-聯(lián)軸器；3-軸承部；4-主軸；5-圓盤；6-銷軸；7-軸套；8-錘子；9-飛輪；10-進(jìn)料口；11-機(jī)殼；12-襯板；13-篩板。雙轉(zhuǎn)子錘式破碎機(jī)

1-弓形篦籃；2-篦條；3-錘子；4-掛錘體；

5-篦條篩；6-機(jī)殼；7-方軸;8-馬鞍狀砧座五、反擊式破碎機(jī)反擊式破碎機(jī)是錘式破碎機(jī)的改進(jìn)型，二者結(jié)構(gòu)上非常相似，都屬?zèng)_擊型破碎機(jī)。反擊式破碎機(jī)也利用高速轉(zhuǎn)子和錘頭工作，但其錘頭和轉(zhuǎn)子的連接采用剛性方式?？衫棉D(zhuǎn)子整體的慣性來沖擊物料，使物料不僅遭受破碎而且獲得很高的彈射速度。反擊板與錘頭之間的間隙大小決定了產(chǎn)品粒度。反擊式破碎機(jī)與錘式破碎機(jī)相比，破碎空間較大，且具有選擇破碎機(jī)制。反擊式破碎機(jī)的破碎機(jī)構(gòu)

1-轉(zhuǎn)子；2-板錘；3-懸掛螺栓；4-第二反擊板；

5-第一反擊板；6-鏈幕；7-入料口；8-機(jī)殼六、輥式破碎機(jī)用于中、細(xì)碎作業(yè)。有單輥、雙輥、三輥和四輥；分為光面和齒面。1、雙輥破碎機(jī)——由固定和可動(dòng)輥之間的間隙控制粒度，由彈簧控制可動(dòng)輥。2.輥壓機(jī)又稱擠壓磨，外形相似于輥式破碎機(jī)，但是與輥式破碎機(jī)有很大差異。由于輥?zhàn)拥木薮髩毫?，使顆粒內(nèi)部產(chǎn)生大量裂紋和應(yīng)力，使其易于進(jìn)一步粉碎。第三節(jié)、粉碎一、粉磨機(jī)械（粉磨作業(yè)最常用的是球蘑機(jī)和輥式磨）二、球磨機(jī)1.分類與特性球磨機(jī)優(yōu)點(diǎn)：①對(duì)物料適應(yīng)性強(qiáng)，可滿足大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的需求；②粉碎比大，可達(dá)300以上，且易于調(diào)整產(chǎn)品粒度；③既可濕法作業(yè)，又能干法作業(yè)，還可干燥、粉磨、混合操作并行；④結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單堅(jiān)固，操作可靠，維修管理簡(jiǎn)單，能長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行；⑤密封性好，可負(fù)壓操作。球磨機(jī)缺點(diǎn)：①功耗大，粉碎效率低，其有效功僅占2%左右；②體型龐大，有些大型球磨機(jī)總質(zhì)量達(dá)幾百噸，一次投資巨大；③需配備昂貴的減速系統(tǒng)；④研磨體、內(nèi)襯金屬耗量大，工作時(shí)噪音大。

研磨體的三種基本運(yùn)動(dòng)狀況2.主要結(jié)構(gòu)球磨機(jī)基本結(jié)構(gòu)由圓柱形筒體、端蓋、軸承、傳動(dòng)大齒輪等部件組成。筒體內(nèi)裝入鋼球、鋼段和鋼棒等磨介。筒體部分由鋼板焊接而成，其兩端的端蓋和中空軸以法蘭形式連接。依靠?jī)蓚€(gè)中空軸支撐在兩個(gè)主軸承上。筒體內(nèi)裝設(shè)襯板和隔倉(cāng)板。軸承系統(tǒng)由主軸承和潤(rùn)滑、冷卻系統(tǒng)構(gòu)成。進(jìn)料及出料裝置有溜管和螺旋兩種。溜管用于濕法。傳動(dòng)系統(tǒng)邊緣傳動(dòng)、中心傳動(dòng)和無齒輪傳動(dòng)。球磨機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)

1,4,7-磨機(jī)筒體；2-小齒輪和大齒輪；3,6-電動(dòng)機(jī)；

5-減速箱；8-低速同步電機(jī)邊緣傳動(dòng)、中心傳動(dòng)和無齒輪傳動(dòng)3.主要工作參數(shù)（1）工作轉(zhuǎn)速工作轉(zhuǎn)速在很大程度上決定了研磨介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。臨界轉(zhuǎn)速——緊貼襯板的磨介剛好能隨筒體一起回轉(zhuǎn)而不產(chǎn)生拋落運(yùn)動(dòng)的最低轉(zhuǎn)速。理論適宜轉(zhuǎn)速——緊貼襯板的磨介能夠產(chǎn)生最大沖擊粉碎功的轉(zhuǎn)速。實(shí)際工作轉(zhuǎn)速的確定需要考慮許多因素。一般是臨界轉(zhuǎn)速的65%-85%。（2）磨介填充率實(shí)際磨介填充率的確定同樣需要考慮許多因素。一般在25%-45%之間。（3）磨介級(jí)配通常采用5-6級(jí)配球。三、輥式磨1.工作原理通過相對(duì)運(yùn)動(dòng)的輥輪和碾盤，施以擠壓力兼施摩擦力使物料粉碎。2.輥式磨結(jié)構(gòu)特征（1）輥輪和碾盤輥輪和碾盤是該磨的核心部分，其形狀和相互組合結(jié)構(gòu)的不同是輥式磨類型的區(qū)別所在。（2）加壓方式現(xiàn)代大中型輥式磨均采用液壓式加壓。（3）分級(jí)機(jī)3.主要工作參數(shù)（1）工作轉(zhuǎn)速輥式磨屬于中速粉磨設(shè)備。（2）輥輪壓力輥式磨是一種多級(jí)、循環(huán)式粉碎，實(shí)際工作壓力未達(dá)到臨界值，一般為10-35KPa。（3）風(fēng)量與風(fēng)速烘干用風(fēng)量正比于磨機(jī)的處理能力，風(fēng)速直接影響粉磨與分級(jí)。對(duì)于筒體截面風(fēng)速必須滿足磨機(jī)最低風(fēng)量要求，一般不低于正常風(fēng)量的70%。第四節(jié)、分級(jí)1、定義與分類定義——對(duì)不同粒徑組成的顆粒，按尺寸大小進(jìn)行不同粒度級(jí)別分離的過程。分級(jí)可分為篩分分級(jí)和流體分級(jí)。流體分級(jí)又分為氣力分級(jí)（干式）；液體分級(jí)（濕式）。開路系統(tǒng)無分級(jí)設(shè)備，物料從磨機(jī)中出來后即為產(chǎn)品。流程簡(jiǎn)單，設(shè)備少，操作簡(jiǎn)便，基建投資少。容易產(chǎn)生過粉磨，粉磨效率低，電耗高，產(chǎn)量低。閉路系統(tǒng)有分級(jí)設(shè)備，出磨物料須經(jīng)分級(jí)設(shè)備分選，合格細(xì)粉為產(chǎn)品，粗粉返回磨內(nèi)重磨。消除過粉磨現(xiàn)象，調(diào)控產(chǎn)品粒度，提高效率和產(chǎn)量。流程復(fù)雜，設(shè)備多，投資大。循環(huán)負(fù)荷示意圖

在閉路系統(tǒng)中，分級(jí)機(jī)的回料量T與成品量Q之比，以百分?jǐn)?shù)計(jì)稱為循環(huán)負(fù)荷率K，循環(huán)負(fù)荷率一般在50%～300%。2.篩分分級(jí)利用具有一定尺寸的孔徑或縫隙的篩面進(jìn)行固體顆粒的分級(jí)。分為干法和濕法作業(yè)。（1）篩面（2）篩分效率及影響因素篩分效率——實(shí)際得到的篩下產(chǎn)品質(zhì)量與給入篩子的物料中所含粒徑小于篩孔尺寸的物料量之比。（3）篩分設(shè)備物料運(yùn)動(dòng)方向與篩面垂直的振動(dòng)篩；進(jìn)行旋回運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)篩。第四章物料輸送及混合第一節(jié)氣力輸送一、氣力輸送裝置的類型主要有吸送式、壓送式和混合式。1.吸送式將大氣吸入輸料管形成氣流，并將物料混入其中輸送。分為低真空式和高真空式。低真空式的負(fù)壓在-0.01MPa之內(nèi)；高真空式的負(fù)壓可達(dá)-0.05MPa。將大氣吸入輸料管形成氣流，并將物料混入其中輸送。起始端揚(yáng)塵小，給料口可以敞開；由于是負(fù)壓輸送，設(shè)備之間沒有物料和空氣向外泄露現(xiàn)象；輸送量和輸送距離均較小，風(fēng)機(jī)裝在系統(tǒng)的后端。2.壓送式分為低壓式和高壓式低壓式采用鼓風(fēng)機(jī)類為壓氣機(jī)，風(fēng)壓為20MP以下。高壓式采用往復(fù)式空氣壓縮機(jī)，風(fēng)壓可達(dá)70MP。利用壓氣機(jī)排出的氣流通過輸送管道時(shí)，再混入物料進(jìn)行輸送的裝置。輸送壓力大、輸送量大、輸送距離長(zhǎng)，能保持一定的適應(yīng)性；由于正壓輸送給料器要求保持密封，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。3.混合式是吸送式和壓送式的串聯(lián)組合裝置，應(yīng)用較少。2.氣力輸送裝置的主要部件（1）給料裝置①吸嘴供料器利用管內(nèi)真空度進(jìn)行作業(yè)，多用于負(fù)壓輸送系統(tǒng)?？梢詮膸滋幭蛞惶幑┝稀＂诨剞D(zhuǎn)式給料器

依靠葉片轉(zhuǎn)動(dòng)控制物料，可連續(xù)作業(yè)③倉(cāng)式泵

以充氣罐為給料裝置。

有上送料式；下送料式；流化態(tài)式。

有單倉(cāng)泵和雙倉(cāng)泵。

單倉(cāng)泵為周期性工作

雙倉(cāng)泵能連續(xù)供料。栓流輸送泵氣力輸送管道中隨著氣流速度由大到小變化，顆粒在管道中的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可分為懸浮流、底密流、疏密流、停滯流、部分流、栓塞流。若給予一定條件變堵塞管道的料段為連續(xù)的料栓就成為栓流輸送。（２）輸送管道及管件最短距離、減少?gòu)澒堋⒐鼙诠饣?。分離器和除塵器實(shí)際上分離器也屬于除塵設(shè)備。有重力分離式、離心分離式和過濾分離式。第二節(jié)連續(xù)輸送機(jī)械膠帶輸送機(jī)螺旋輸送機(jī)斗式提升機(jī)埋刮板輸送機(jī)振動(dòng)輸送機(jī)各類連續(xù)輸送機(jī)械第三節(jié)供料供料應(yīng)滿足下列要求：1、具有均勻而恒定的流量；

2、給料流量便于在一定的幅度內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)，最好能夠采用自動(dòng)化控制系統(tǒng)；3、料流形狀（寬度與厚度）能符合生產(chǎn)工藝要求，且可隨意調(diào)整；4、加料機(jī)件磨損小，不易沾料；5、揚(yáng)料小，不漏料。供料機(jī)械（見教科書）第四節(jié)混合１.混合度２.混合機(jī)類型（見教科書）（１）間歇機(jī)械①重力式（旋轉(zhuǎn)型）②強(qiáng)制式（固定型）（２）氣力（３）連續(xù)３.混合機(jī)理（１）對(duì)流（２）擴(kuò)散（３）剪切４.影響混合的因素（１）固體粒子性質(zhì)（２）混合機(jī)性質(zhì)（３）運(yùn)轉(zhuǎn)條件第五章熔化和相變第一節(jié)熔化一、概述熔化是制造玻璃、鑄石、熔鑄耐火材料、人工晶體等無機(jī)非金屬材料的主要工藝過程。也稱熔煉。熔化——將配合料投入耐火材料砌筑的熔窯中，經(jīng)高溫加熱，得到無固體顆粒、符合成型要求的各種單相連續(xù)熔融體的過程。無機(jī)非金屬材料的熔化是一個(gè)非常復(fù)雜的過程。其共同點(diǎn)是配合料（粉末或塊體）在熔窯中通過熱量傳遞、質(zhì)量傳遞和動(dòng)量傳遞，完成一系列物理的、化學(xué)的和物理化學(xué)的過程。熔化的熱量為燃料的燃燒或電熱效應(yīng)。影響熔化過程的因素。熱量傳遞、質(zhì)量傳遞和動(dòng)量傳遞簡(jiǎn)稱“三傳”。是無機(jī)非金屬材料熔化過程中必不可少的過程。固體物料熔制過程的物理化學(xué)反應(yīng)

物理過程化學(xué)過程物理化學(xué)過程1、粉料加熱2、大氣吸附水的排除3、組分的熔化4、多晶轉(zhuǎn)變5、個(gè)別組分的揮發(fā)1、固相反應(yīng)2、鹽類分解3、水化物分解4、化學(xué)結(jié)合水排除5、各組分相互作用并形成均勻液相的反應(yīng)1、各組分的相互溶解2、生成低溫共熔物3、熔體與窯中氣體介質(zhì)之間的相互作用，熔體中氣體的排除4、熔體與耐火材料相互作用5、不均體的擴(kuò)散，熔體的均化冷卻二、熔化設(shè)備——熔窯熔窯有：池窯和坩堝窯兩大類。1、池窯在池窯中，熔制的各階段是沿窯的縱長(zhǎng)方向形成未熔化的、半熔化的和完全熔化的玻璃液運(yùn)動(dòng)路線。也就是說，池窯內(nèi)玻璃熔制是在同一時(shí)間不同空間進(jìn)行的。從目前大型化、規(guī)?；⑦B續(xù)化（節(jié)約資源）的要求則主要以池窯作業(yè)為主。2、坩堝窯坩堝窯的玻璃熔制是間歇進(jìn)行的。玻璃熔制是在不同時(shí)間相同空間進(jìn)行的。熔制溫度和時(shí)間彼此相關(guān)。三、玻璃池窯中的熱傳遞與玻璃液流動(dòng)配合料在窯爐中進(jìn)行熔化時(shí)，存在各種形式的熱傳遞。池窯內(nèi)的熱傳遞是一個(gè)綜合的傳熱過程。溫差是熱傳遞的動(dòng)力熱量從高溫部位傳向低溫部位四、熔窯耐火材料及與熔體的相互作用玻璃工業(yè)中，玻璃窯爐長(zhǎng)期在1000—1600℃高溫下工作,其壽命主要來源于耐火材料的質(zhì)量。玻璃液對(duì)耐火材料的侵蝕過程是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)過程。玻璃液對(duì)耐火材料的侵蝕分為：①水平方向侵蝕（沖刷線侵蝕）②垂直方向侵蝕（穿孔氣泡及金屬滴穿孔）向上形成的侵蝕稱氣泡穿孔氣泡穿孔，向下形成的侵蝕稱金屬滴穿孔。第二節(jié)玻璃的熔化與成形玻璃生產(chǎn)基本分五個(gè)過程：一、硅酸鹽形成過程（300—1200℃

）配合料各組分在加熱過程中經(jīng)過一系列的物理化學(xué)和化學(xué)變化，主要的固相反應(yīng)結(jié)束，大部分氣態(tài)產(chǎn)物從配合料中逸出。有單組分反應(yīng)（多晶轉(zhuǎn)化、鹽類分解、析出結(jié)晶水和化學(xué)結(jié)合水）多組分反應(yīng)（形成硅酸鹽和復(fù)鹽）氧化還原反應(yīng)在這一階段結(jié)束時(shí)，配合料變成由硅酸鹽和二氧化硅組成的不透明燒結(jié)物。硅酸鹽形成階段在800—900℃基本完成。玻璃熔制過程中的物理化學(xué)變化發(fā)生多晶轉(zhuǎn)變的有：石英、碳酸鋇、芒硝、重晶石等；發(fā)生分解的有：純堿、碳酸鉀、石灰石、白云石、硝酸鈉、硝酸鉀、硝酸鋇、硼酸、鉛丹等；不管是多晶轉(zhuǎn)變還是分解最后都以熔化形式存在于玻璃液中。二、玻璃液的形成（1200—1400℃

）硅酸鹽燒結(jié)物和剩余的二氧化硅互相溶解和擴(kuò)散，由不透明的半熔融燒結(jié)物變?yōu)橥该鞯牟Ａб?，不再含有未反?yīng)的配合料顆粒。此時(shí)，玻璃液中含有大量氣泡。實(shí)際過程中，硅酸鹽形成階段結(jié)束之前，玻璃形成階段即已開始，兩個(gè)階段沒有明顯的界限。硅酸鹽形成約需3—4分鐘。玻璃形成約需28—29分鐘。熔制過程中與玻璃形成速度有關(guān)的因素：熔制溫度；玻璃成分；石英顆粒大?。皇㈩w粒的溶解和擴(kuò)散。二氧化硅與堿金屬的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)比值越小，玻璃形成時(shí)間愈短。石英顆粒越小，玻璃形成速度愈快。石英顆粒的溶解和擴(kuò)散越快，玻璃形成速度愈快。三、玻璃的澄清（1400—1500℃

）由于玻璃形成過程中因熱分解反應(yīng)析出大量氣體，這些氣體產(chǎn)生的氣泡使得玻璃液混濁。玻璃的澄清是降低熔體黏度，排除可見氣泡的過程。此過程玻璃液黏度約為10Pa.s。在澄清過程中玻璃液內(nèi)溶解的氣體、氣泡中的氣體及窯內(nèi)氣體空間的平衡關(guān)系決定氣體在各相中的分壓。9、黏土的工藝性質(zhì)主要針對(duì)哪一類無機(jī)非金屬材料的生產(chǎn)？為什么？09.1班竇玉斌2009010710、為什么早期的無機(jī)非金屬材料稱之為硅酸鹽材料09.1班孫志強(qiáng)2009010911、

固體物料的堅(jiān)硬程度用莫氏硬度劃分。請(qǐng)分別列出1到10度所表征的相應(yīng)礦物。09.2班何帥2009010612氣力輸送裝置一般輸送何類物料，斗式提升機(jī)一般輸送何類物料？09.2班李威2009010813、解釋配合料的均勻度和加料方式影響熔化過程的原因。09.1班張龍2009011614、玻璃生產(chǎn)的五個(gè)過程分別是什么？其溫度大致為多少？09.1班張斌2000911815、在澄清過程中，氣泡以何種方式排除？氣泡能否漂浮的決定因素是什么。

09.2班暴加惠2009011316、玻璃液中的氣體分壓扮演者什么角色？09.2班凌亞俊20090117氣體由分壓較高的相進(jìn)入分壓較低的相在澄清過程中，氣泡的排除，按兩種方式同時(shí)進(jìn)行。玻璃液中氣泡內(nèi)氣體的分壓越低，則氣泡中氣體增長(zhǎng)的速度也越大，氣泡增大由液內(nèi)上升到液面破裂。玻璃液中氣泡內(nèi)氣體的分壓越低氣泡將變小，甚至完全溶解于玻璃液中而消失。氣泡的大小和玻璃液的黏度是氣泡能否漂浮的決定因素。

四、玻璃液的均化玻璃液的均化過程在玻璃形成時(shí)即以開始。在澄清過程后期與澄清一起進(jìn)行和完成。均化作用就是在玻璃液中消除條紋和其他不均體，使玻璃各部分在化學(xué)組成上達(dá)到預(yù)期的均勻一致。促進(jìn)均化的主要因素有：由熔體的濃度差引起分子擴(kuò)散；表面張力；玻璃液對(duì)流。這三個(gè)因素均受熔體溫度和黏度的制約。五、玻璃液的冷卻玻璃液的冷卻是為了將玻璃液的黏度增高到成形制度所需的溫度范圍。冷卻階段影響產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)量的兩個(gè)因素：玻璃液的熱均勻性；是否產(chǎn)生二次氣泡。玻璃熔制過程除水晶玻璃等特殊玻璃外，玻璃的組成為多組分。在熔制過程中，各組分并不按各自固有的反應(yīng)和現(xiàn)象變化，它們常因各組分的相互作用復(fù)雜起來，同時(shí)發(fā)生其他變化。實(shí)用玻璃的配合料一般都是三組分以上的混合物。實(shí)際上在玻璃的制造和生產(chǎn)過程中幾乎使用了元素周期表中的各元素。三組分配合料的硅酸鹽和玻璃形成普通鈉鈣硅玻璃的三組分配合料在加熱過程中的基本反應(yīng)變化如下。配合料（通常稱純堿配合料）SiO2+Na2CO3+CaCO3

（1）加熱到100-120℃時(shí)，配合料水分蒸發(fā)。（2）低于600℃時(shí)，由于固相反應(yīng)碳酸鈉-碳酸鈣的復(fù)鹽升生成（熔點(diǎn)813℃）。Na2CO3+CaCO3→CaNa2(CO3)2（3）575℃發(fā)生石英的多晶轉(zhuǎn)變，伴隨體積變化產(chǎn)生裂紋，有利于硅酸鹽的形成。

β-石英→←α-石英

（4）到600℃左右時(shí)，CO2開始逸出，它是由先前生成的復(fù)鹽CaNa2(CO3)2與SiO2作用的結(jié)果。這個(gè)反應(yīng)是在600℃-830℃范圍內(nèi)進(jìn)行的。

CaNa2(CO3)2+2SiO2→Na2SiO3+CaSiO3+2CO2↑（5）在720℃-900℃碳酸鈉和二氧化硅反應(yīng)。

SiO2+Na2CO3→Na2SiO3+CO2↑（6）在740℃-800℃CaNa2(CO3)2-Na2CO3低溫共熔物形成和熔化，與SiO2開始作用。CaNa2(CO3)2+Na2CO3+SiO2→2Na2SiO3+CaSiO3+3CO2↑（7）813℃時(shí)，CaNa2(CO3)2復(fù)鹽熔融。（8）855℃時(shí)，Na2CO3熔融。（9）到912℃和960℃時(shí)，CaCO3和CaNa2(CO3)2相繼分解。

CaCO3→CaO+CO2↑CaNa2(CO3)2→Na2+CaO+2CO2↑（10）約1010℃時(shí)，CaO+SiO2→CaSiO3。（11）在1200-1300℃時(shí)，形成玻璃，并且進(jìn)行熔體的均化。以上的反應(yīng)過程是在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)按步分段，從低溫逐漸升溫的情況下進(jìn)行的?？梢钥闯鋈M分配合料加熱反應(yīng)的情況，基本上是單組分和兩組分混合物加熱變化的綜合。實(shí)際上在工廠中配合料一開始就投入高溫區(qū)域，配合料各層加熱的非?？?，反應(yīng)進(jìn)行得非常迅速。硅酸鹽形成和玻璃形成的基本過程大致為：（1）配合料加熱時(shí)，開始主要是固相之間的反應(yīng)，有大量氣泡逸出。（2）之后開始出現(xiàn)少量的液相，一般是形成低溫共熔物，如CaNa2(CO3)2-Na2CO3，CaF2-CaSO4等，這可以促進(jìn)配合料的熔化，反應(yīng)很快轉(zhuǎn)向固相與液相之間進(jìn)行。（3）液相不斷擴(kuò)大，配合料的基本反應(yīng)大體完成，變成了由硅酸鹽和游離二氧化硅組成的不透明的燒結(jié)物，硅酸鹽形成過程基本結(jié)束。（4）過剩的石英顆粒溶解于熔體中，液相不斷擴(kuò)大，直到全部固相轉(zhuǎn)化為玻璃液相，成為有大量可見氣泡和不均勻體的透明玻璃液。（5）當(dāng)固相完全轉(zhuǎn)化為液相后，熔化階段即告完成。玻璃熔制過程動(dòng)力學(xué)雖然不少人對(duì)玻璃熔制過程動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究，但由于整個(gè)熔制過程的復(fù)雜性，因此至今仍沒有一個(gè)以系統(tǒng)理論完整地描述熔制過程的動(dòng)力學(xué)方程。硅酸鹽形成動(dòng)力學(xué)氧化物在硅酸鹽形成過程中反應(yīng)速率的圖示表述。見后隨溫度升高，反應(yīng)速率隨著提高，這是由于熔體的溫度升高導(dǎo)致熔體中各組分的自由能增加和質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)速率加快，前者增加了反應(yīng)的可能性，后者增加了分子間的碰撞概率。當(dāng)溫度不變時(shí)，反應(yīng)速率隨時(shí)間的延長(zhǎng)而減慢。這是由于反應(yīng)物相互反應(yīng)、反應(yīng)物濃度逐漸變小、反應(yīng)物分子間的碰撞概率減少造成的。在外部條件不變時(shí)，隨著反應(yīng)物的減少，反應(yīng)速率逐漸減慢。玻璃形成動(dòng)力學(xué)在硅酸鹽形成階段生成的硅酸鈉、硅酸鈣、硅酸鋁及反應(yīng)剩余的大量二氧化硅相互溶解和擴(kuò)散，由不透明的半熔燒結(jié)物轉(zhuǎn)變?yōu)橥该鞯牟Ａб?，稱為玻璃形成階段。由于石英砂粒的溶解和擴(kuò)散速率比各種硅酸鹽的溶解和擴(kuò)散速率慢得多，所以玻璃形成過程的速率實(shí)際上取決于石英砂粒的溶解和擴(kuò)散速率。石英砂粒的溶擴(kuò)過程分為兩步（1）石英砂粒表面發(fā)生溶解，后溶解的二氧化硅向外擴(kuò)散。（2）隨著石英砂粒的逐漸溶解，熔融物中的二氧化硅含量越來越高，玻璃液的粘度也隨之增加，溶解的二氧化硅就越難擴(kuò)散，導(dǎo)致石英砂粒溶解速率減慢。玻璃澄清均化動(dòng)力學(xué)玻璃液澄清動(dòng)力學(xué)玻璃液的澄清過程是指排除可見氣泡的過程，從形式上看，這過程是一個(gè)簡(jiǎn)單的物理過程，但實(shí)際上它是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)過程。首先是氣泡中的氣體、玻璃熔窯內(nèi)的氣體與玻璃中物理溶解和化學(xué)結(jié)合的氣體間建立平衡。然后可見氣泡漂浮于玻璃液表面消除。平衡過程包括：a.氣體從過飽和的玻璃液中分離出來進(jìn)入氣泡和爐氣中；b.氣泡中所含氣體分離出來進(jìn)入爐氣和溶解于玻璃液中；c.氣體從爐氣中擴(kuò)散到玻璃液中。氣體間的轉(zhuǎn)化與平衡與玻璃液的組成、熔制溫度、爐氣的組成與壓力，氣泡中的氣體分壓與種類以及氣體在玻璃液中的擴(kuò)散速率等因素有關(guān)。（1）熔制溫度氣體在玻璃液中的溶解度隨著溫度的升高而降低，影響著氣體間的平衡轉(zhuǎn)化。CO2大部分呈化學(xué)結(jié)合狀態(tài)，以各種碳酸鹽形式存在于玻璃液中，只有部分CO2呈溶解狀態(tài)和游離氣態(tài)存在。其反應(yīng)式為：M2CO3+SiO2→←M2O·SiO2+CO2該平衡式隨溫度升高，反應(yīng)向生成CO2方向進(jìn)行，生成的CO2溶解于玻璃液中，當(dāng)CO2在玻璃液中的溶解度達(dá)到飽和時(shí)，玻璃液中就出現(xiàn)CO2氣泡。（2）氣體在各相中的分壓通常氣體由分壓較高的相進(jìn)入分壓較低的相。溶解于玻璃液中的氣體的分壓大于氣泡內(nèi)同中氣體的分壓時(shí)，則氣泡就要從四周玻璃液中吸收氣體，氣泡變大；氣泡內(nèi)的氣體分壓大于玻璃液中溶解氣體的分壓時(shí)，氣泡內(nèi)的氣體將不斷溶解而使氣泡變小，甚至完全溶解，氣泡消失。氣泡中含有氣體的種類愈多，則每種氣體的分壓就愈小，從而吸收玻璃液中溶解氣體的能力就愈強(qiáng)，氣泡增大上浮，氣體排除就較容易。（3）氣泡中氣體種類由道爾頓分壓定律知，當(dāng)玻璃液中的A氣體進(jìn)入有B氣體的氣泡時(shí)，氣泡總壓將增加，氣泡內(nèi)B氣體分壓將減小，氣泡將從四周玻璃液中吸收B氣體直到氣泡內(nèi)B氣體分壓與玻璃液中B氣體分壓相等為止。B氣體進(jìn)入氣泡，又使氣泡總壓增加，氣泡內(nèi)A氣體的分壓又將減小，氣泡從四周玻璃液中吸收A氣體，這樣循環(huán)的結(jié)果，將加快氣泡的長(zhǎng)大，此過程直到長(zhǎng)大的氣泡漂浮于玻璃液面消失為止。玻璃液的澄清動(dòng)力學(xué)與以下因素密切相關(guān)。一、玻璃液的粘度

氣泡的上升速率與粘度成反比，粘度與玻璃液成分、玻璃