079-无机非金属材料工艺学答案

0 绪论
1、胶凝材料及水泥的定义与分类
2、玻璃的定义、分类与通性
3、陶瓷的定义与分类
1 无机非金属材料工艺原理
1.1 原料及其预处理
1、钙质原料在无机非金属材料（水泥、陶瓷、玻璃）生产中的作用
2、粘土类原料的三种矿物组成
3、粘土的工艺性质，如粘土可塑性、粘土触变性
4、石英类原料在无机非金属材料（水泥、陶瓷、玻璃）生产中的作用
5、玻璃澄清剂的定义
6、生产中预烧工业氧化铝的作用
1.2 无机非金属材料的组成及配料计算
一、水泥熟料的组成与配料计算
1、水泥熟料四种熟料矿物的水化特性
2、阿利特、贝利特、才利特定义
3、游离氧化钙的定义与危害
4、石灰饱和系数KH的公式推导过程、计算公式及物理意义
5、硅率、铝率的计算公式与物理意义
6、熟料组成的选择及影响因素
7、影响生料易烧性的因素
二、陶瓷的组成设计及配料计算
1、陶瓷的组成：结晶物质、玻璃态物质、气孔
2、陶瓷配料的四种表示方法
3、确定陶瓷配方应注意的问题
4、根据化学组成计算瓷坯的实验式
三、水泥生料粉磨
1、立式磨的优点
四、陶瓷坯料制备
1、陶瓷坯料的分类及对不同坯料的质量要求
2、喷雾干燥造粒过程的四个影响因素
3、常用于调整陶瓷坯料性能的三种添加剂，以及对添加剂的要求
五、陶瓷坯体成型与干燥
1、陶瓷成型的定义，及选择成型方法的依据
2、逐渐成型、可塑成型与压制成型的定义与原理
3、等静压成型的定义
4、干燥过程的四个阶段。

一、名词解释可塑性：可塑性是指粘土与适量水混练后形成的泥团，在外力作用下，可塑造成各种形状而不开裂，当外力除去以后，仍能保持该形状不变的性能。

结合性：它是指粘土能结合非塑性原料形成良好的可塑泥团、有一定的干燥强度的能力离子交换性：粘土粒子由于表面层的断键和晶格内部离子的不等价置换而带电，它能吸附溶液中的异性离子，这种被吸附的离子又可被其他离子所置换。

这种性质称为粘土的离子交换性触变性：粘土泥浆或可塑泥团在静置以后变稠或凝固，当受到搅拌或振动时，粘度降低而流动性增加，再放置一段时间后又能恢复原来状态，这种性质称为触变性膨化性：粘土加水后，体积会在不同程度上有所增加，这种性质称为膨化性。

收缩：粘土和坯料的收缩实际上可分为三种：干燥收缩、烧成收缩和总收缩。

粘土经110℃干燥后，由于自由水及吸附水排出所引起的颗粒间距离减小而产生的体积收缩，称为干燥收缩。

干燥后的粘土经高温煅烧，由于脱水、分解、熔化等一系列的物理化学变化而导致的体积进一步收缩，称之为烧成收缩。

烧结温度：开口气孔率降至最低，收缩率达到最大，试样致密度最高。

此相应的温度称为完全烧结温度或简称烧结温度耐火度：耐火度是指材料在高温作用下达到特定软化程度时的温度。

二、问答题1. 粘土类原料的主要种类包括哪些？答：粘土是多种微细的矿物的混合体。

它主要是由铝硅酸盐类岩石(火成的、变质的、沉积的)如长石、伟晶花岗岩、斑岩、片麻岩等经长期风化而成。

2. 粘土类原料的化学组成与颗粒组成？答：由于粘土是含水铝硅酸盐的混合体，所以主要化学组成为SiO2、A12O3和结晶水，同时还含有少量的碱金属R2O（K2O、Na2O）与碱土金属氧化物（CaO、MgO），以及着色氧化物(Fe2O3、TiO2)等。

颗粒组成是指粘土中不同大小颗粒的百分比含量。

粘土矿物的颗粒很细，其直径一般小于1~2μm。

粘土的细颗粒（＜1μm的颗粒）愈多则可塑性愈强、干燥收缩大、干后强度高，而且烧结温度低。

材料工艺学课后思考题-答案(总32页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--第一章：概述1.什么是无机非金属材料如何分类？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。

第二章：原料和燃料1.钙质原料主要有那些分类有何品质要求常见钙质原料有石灰石、泥灰岩、白垩、硅灰石。

钙质原料的化学成分及其杂质含量对水泥生料粉磨和熟料的煅烧质量都有很大影响。

例如，未消除方镁石膨胀造成的水泥安定性不良，要求熟料中氧化镁的含量小于%，在生产过程中则必须控制石灰石的氧化镁含量小于%。

同样，对石灰石原料中的碱的含量等也有相应的限制。

2．黏土类原料如何分类？按成因可分为两类：1.原生黏土，是母岩风化崩解后在原地残留下来的黏土。

特征：质地较纯，耐火度较高，可塑性较差。

2.次生黏土：由风化、经自然力作用沉积下来的黏土层。

特征：质地不纯，可塑性较好，耐火度较差，呈色3.什么是黏土的可塑性、离子交换性、触变性、膨化性、耐火度和烧结温度范围？可塑性是指黏土与适量水混合后形成的泥团，在外力作用下可塑造乘各种形状而不开裂，当外力去除后，仍能保持该形状不变的性能。

离子交换性是指能够吸附溶液中的异性离子，这些被吸附的离子又可被其他离子所置换，这种性质成为黏土的离子交换性。

触变性是指若此时收到搅拌或者振动，则可使其黏度降低而流动性增加，在放置一段时间后又能恢复原来的状态，这种性质成为触变性。

膨化性是指黏土加水后发生体积膨胀的性质称之为膨化性。

一、名词解释玻璃形成体:玻璃形成体——能单独形成玻璃，在玻璃中能形成个子特有的网络体系的氧化物，成为玻璃的网络形成体，如SiO2、B2O3和P2O5等。

玻璃调整体: 凡不能单独生成玻璃，一般不进入网络而是处于网络之外的氧化物，称为玻璃的网络外体。

它们往往起调整玻璃一些性质的作用。

常见的有Li2O，Na2O，K2O，MgO，CaO，SrO，BaO等。

玻璃中间体: 一般不能单独形成玻璃，其作用介于网络形成体和网络外体之间的氧化物，称之为中间体，如A12O3，BeO，ZnO，Ga2O3，TiO2、PbO等。

二、问答题1、玻璃原料选择的一般原则？答：1）原料的质量，必须符合要求，而且成分稳定2）易于加工处理3）成本低，能大量供应4）少用过轻相对人体健康有害的原料5）对耐火材料的侵蚀要小2、设计玻璃组成应注意的原则？答：1）根据组成，结构和性质的关系，使设计的玻璃能满足预定的性能要求；2）根据玻璃形成图和相图，使设计的组成能够形成玻璃，析晶倾向小；3）根据生产条件使设计的玻璃能适应熔制、成形、加工等工序的实际要求；4）所设计的玻璃应当价格低廉，原料易于获得.3、试述晶子学说与无规则网络学说的异同点。

答：无规则网络学说：认为按照原子在晶体和玻璃中的作用，形成连续的三维空间网络结构，其结构单元（四面体或三面体）是相同的，但玻璃网络不如晶体网络，晶体网络是有规则、周期性重复排列；玻璃网络是不规则、非周期性的，因而它的内能大于晶体，同时带来了玻璃的各向同性和连续性。

晶子学说：硅酸盐玻璃是有无数“晶子”组成，“晶子”的化学性质取决于玻璃的化学组成，所谓“晶子”不同于一般微晶，而是带有晶格变形的有序区域，在晶子中心质点排列较有规律，愈远离中心则变形程度愈大，“晶子”分散在无定形介质中，从“晶子”部分的过渡是逐步完成的，两者间无明显界限。

相同点：（1）最小的结构单元是[SiO4]四面体；（2）玻璃具有近程有序、远程无序的结构特点；不同点：两种学说强调的内容不同。

一、名词解释澄清剂：凡在玻璃熔制过程中能分解产生气体，或能降低玻璃粘度，促进排除玻璃液中气泡的物质称为澄清剂。

常用的澄清剂有氧化砷和氧化锑、硫酸盐类、氟化物类等。

着色剂: 使物质着色的物质，称为物质的着色剂。

着色剂的作用，是使物质对光线产生选择性吸收，显出一定的颜色。

陶瓷、玻璃、水泥均使用着色剂。

在玻璃生产中，根据着色剂在玻璃中呈现的状态不同，分为离子着色剂，胶态着色剂和硫硒化物着色剂三类。

乳浊剂: 使熔体降温时析出的晶体、气体或分散粒子出现折射率的差别，在光线的反射和衍射作用下，引起光线散射从而产生乳浊现象的物质称为乳浊剂。

乳浊剂可用于生产乳浊玻璃，掺入陶瓷釉料中可保证釉层的覆盖能力。

助熔剂: 能促使玻璃熔制过程加速的原料称为助熔剂（或加速剂）。

有效的助熔剂为氟化合物、硼化合物、钡化合物和硝酸盐等。

二、问答题1. 氧化锂和氧化钠在玻璃生产中的作用？答：氧化锂Li2O，分子量29.9。

Li2O是网络外体氧化物。

它在玻璃中的作用，比Na2O 和K2O特殊。

当O／Si小时，主要为断键作用，助熔作用强烈，是强助熔剂。

锂的离子半径小钠钾的离子半径，当O／Si比大时，主要为积聚作用。

Li2O代替Na2O或K2O使玻璃的膨胀系数降低，结晶倾向变小，过量Li2O又使结晶倾向增加。

在一般玻璃中，引入少量Li2O (0.1~0.5％)，可以降低玻璃的熔制温度，提高玻璃的产量和质量Na2O是普通玻璃的主要组分之一。

它是网络外体氧化物，钠离子(Na+)居于玻璃结构网络的空穴中。

Na2O能提供游离氧使玻璃结构中的O／Si比值增加，发生断键，因而可以降低玻璃的粘度，使玻璃易于熔融，是玻璃良好的助熔剂。

Na2O增加玻璃的热膨胀系数，降低玻璃的热稳定性、化学稳定性和机械强度，所以不能引入过多，一般不超过18％。

2. 在制备无机非金属材料所需要的其他原料中，使玻璃料性变长和变短的氧化物分别有哪些？答：MgO在钠钙硅酸盐玻璃中是网络体外氧化物。

《无机非金属材料工学》思考题绪论（2学时）一、基本概念1、无机非金属材料的定义2、无机非金属材料的分类二、判断题1、所有无机非金属材料都具有高熔点、高硬度、耐腐蚀、耐磨损、高强度和良好的抗氧化性等基本属性。

（）2、日用陶瓷、卫生陶瓷、建筑陶瓷和搪瓷属于传统无机非金属材料，而化工陶瓷和电瓷属于新型无机非金属材料。

（）3、新型无机非金属材料和传统无机非金属材料划分的根本依据是二者的原料不同。

（）三、思考题第一篇生产过程原理概述（1学时）一、基本概念二、判断题1、无机非金属材料的大宗产品，如水泥、玻璃、砖瓦、陶瓷、耐火材料的原料大多来自储量丰富的天然非金属矿物，如石英砂、粘土、长石、氧化铝、氧化锆、石灰石、白云石、硅灰石和碳化硅等。

（）2、无机非金属材料的原料大多来自天然的矿物，一般是经过配料后进行各种热处理或成型、煅烧。

（）3、水泥的生产过程可以用P-H-P来表示；而水泥的使用，即混凝土的制备则是一个单独的成型过程P。

（）4、玻璃和铸石的生产过程可以表示为P-H-F。

（）三、思考题1、无机非金属材料生产过程的共性是指什么？2、水泥、陶瓷、玻璃和耐火材料的生产过程有什么异同？第一篇生产过程原理第一章原料（4学时）一、基本概念1、陶瓷原料标准化2、粘土3、粘土的可塑性、塑性指数和塑性指标4、粘土的离子交换性、离子交换容量5、触变性、厚化系数6、粘土的干燥收缩、烧成收缩、总收缩7、烧结温度、烧结范围8、膨化性、膨胀容二、判断题1、原料是材料生产的基础，其作用主要是为产品结构、组成及性能提供合适的化学成分和加工处理过程所需的各种工艺性能。

（）2、陶瓷工业中使用的原料品种繁多，可分为天然原料及化工原料，前者是天然岩石或矿物，后者是人工合成的物质。

（）3、影响陶瓷产品性能、质量的因素很多，归纳起来可以分为两类：一类是与原料质量有关的因素；另一类是与生产过程有关的因素。

前者是影响产品性能和质量的内因；后者是影响产品性能和质量的内因，是根本的因素。

一、名词解释1. 胶凝材料凡能在物理、化学作用下，从浆体变成坚固的石状体，并能胶结其它物料而具有一定机械强度的物质，统称为胶凝材料，又称胶结料。

2. 水硬性胶凝材料既能在水中硬化，又能在空气中硬化的胶凝材料称为水硬性胶凝材料，如各种水泥等。

3.水泥凡细磨成粉末状，加入适量水后成为塑性浆体，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，并能将砂、石等散粒或纤维材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料，统称为水泥。

4.陶瓷陶瓷是以无机非金属天然矿物或化工产品为原料，经原料处理、成型、干燥、烧成等工序制成的产品。

是陶器和瓷器的总称。

5. 玻璃玻璃是由熔融物冷却、硬化而得到的非晶态固体。

其内能和构性熵高于相应的晶体，其结构为短程有序，长程无序。

二、问答题1. 典型无机非金属材料具有哪些特性？—具有复杂的晶体结构—没有自由电子—高熔点—高硬度—较好的耐化学腐蚀能力—绝大多数是绝缘体—制成薄膜时大多是透明的—一般具有低导热性—大多数情况下变形微小2. 无机非金属材料生产过程中的共性与个性有哪些？（1）原料无机非金属材料生产是以铝硅酸盐（粘土、长石等）原料、硅质（石英砂等）原料、石灰质原料、铝质原料等为主。

主要提供CaO、SiO2、Al2O3、Na2O等。

但对于不同的材料，其化学组成是不同的，因此，对原料及其品位的要求也不尽相同。

（2）原料的破碎无机非金属材料生产所用的主要原料，绝大多数是质地坚硬的大块状物料。

为了均化、烘干、配料等工艺过程的需要进行破碎。

（3）粉体制备粉体制备对大多数无机非金属材料来说是必要的加工环节之一。

粉体具有较高的比表面积、一定的形状及一定范围的颗粒级配，同时在粉体制备过程中，物料得到进一步均化，这些因素对产品的产量、质量有着极为重要的影响。

陶瓷配合料、水泥生料及水泥制成均需要制备粉体。

陶瓷通常采用湿法制备粉体（泥浆）；水泥生料既有湿法又有干法，水泥则必须采用干法制备。

但对于玻璃则例外，由于玻璃热加工的方式有别与其它无机非金属材料，因此，一般情况下玻璃生产无须制备粉体。

1、名词解释
煅烧：将物料经过高温，合成某些矿物或使矿物分解获得某些中间产物的
过程。

烧成 :烧成通常是指将初步密集定形的粉块(生坯)经高温烧结成产品的过程。

其实质是将粉料集合体变成致密的、具有足够强度的烧结体，如砖瓦、陶瓷、耐火材等。

熔化：熔化亦称熔炼。

是指将配合料投入耐火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。

它是制造玻璃、铸石、熔铸耐火材料、人工晶体等无机非金属材料的主要工艺过程。

二、问答题
1、一般无机非金属材料在热加工中经历的过程？
1）燃料煅烧
2）物料或坯体加热
3）自由水分的蒸发
4）分解反应
5）固相反应
6）或烧成、或熔化
7）冷却
2、无机非金属材料一般的热加工方法有哪几种？请指出各方法适用加工的材料？
1：旋风烧成法与沸腾烧成法
这两种方法主要用于煅烧水泥或石灰。

2：热压烧成
热压成法用于陶瓷的生产。

3：微波煅烧
烧出了具有各种优良性能的陶瓷制品。

4：其它煅烧或烧成方法。

问答题1、影响水泥生料粉磨效率的因素有哪些？①粉磨物料的性质②助磨剂③粉磨产品的细度④设备流程。

设备越大产量越高⑤研磨体。

研磨体的形状、大小、装填量、级配以及补充等⑥干法磨机通风⑦干法磨水冷却⑧磨机的操作2、硅酸盐水泥生产应如何控制生料细度？为什么？答：通常以筛析法用200μm和80μm方孔筛的筛余来表示生料的细度。

按过去生产经验，通常考虑到生料反应速度和磨机产量、电耗的综合经济效果、生料细度以80μm筛余10％左右为宜。

但如按粗粒含量(200μm筛余)作为主要指标，试验研究和生产实践表明：用棒球磨生产生料时，由于产品粒度较均匀，粗粒含量较少。

80μm筛余可适当放宽到12~16%，甚至可达20%以上，但200μm筛余应小1.5%；有的工厂200μm筛余达2~3%，80μm筛余则控制在16%以下。

生料粉磨细度影响燃烧时熟料的形成速度。

生料磨得愈细，其比表面积愈大．生料在窑内的反应，如碳酸钙分解、固相反应、固液相反应等速度愈快，愈有利于游离氧化钙的吸收。

但随着粉磨细度的降低，磨机产量愈低，粉磨电耗愈高。

需要指出的是，由于粉磨产品的粒度是不均匀的、有粒度较粗的粗粒，有较小的颗粒以及微粒，当微细颗粒和较小颗粒反应已经结束、而较粗颗粒尚未反应完毕；特别是石英和方解石颗粒，它反应速度较慢且又难磨，因此应控制生料中的粗粒含量。

3、常见的干法生料粉磨系统有哪些？各有什么特点？答：干法生料粉磨系统，应对含有水分的原料进行烘干。

物料是经过单独烘干设备烘干后入磨的，因而粉磨系统可以组成开路或闭路生产。

随着干法生产技术的发展，特别是悬浮预热器窑和窑外分解窑的出现和发展，为充分利用窑的废气余热作生料磨烘干原料的热源。

并简化生产工艺过程(原料水分含量不高时，可以节省单独的烘干机)，提高粉磨效率。

近年来大都发展为同时烘干兼粉磨的系统(闭路生产)。

烘干兼粉磨系统，是将烘干和粉磨两者结合在一起。

同时在磨机内完成；也可以将闭路系统中选粉机等设备同时用于烘干过程；有的还在磨前增设预烘干装置或预破碎兼烘干机组以扩大对原料含水分的适用范围，并提高烘干与粉磨效率。

无机非金属材料工学_南京工业大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.耐火材料成型坯料制备工序主要包括（）。

答案:配料_混合_困料2.耐火材料是由（）两部分构成的非匀质体。

答案:固相和气孔3.下列特点中不属于轻质耐火材料的是（）。

答案:低热震性4.可作为不定形耐火材料结合剂的物质很多，下列（）属于热硬性结合剂。

答案:磷酸二氢铝5.以下含碳耐火材料中，（）的抗渣性最好。

答案:碳砖6.硅酸盐水泥熟料是以和粘土为主要原料。

答案:石灰石7.硅酸三钙的水化阶段分为：初始水解期、诱导期、、衰减期和稳定期。

答案:加速期8.无机胶凝材料包括气硬性胶凝材料和________？答案:水硬性胶凝材料9.硅酸盐水泥硬化体中的主要水化产物有：C-S-H凝胶、氢氧化钙、________和AFm。

答案:AFt##%_YZPRLFH_%##AFT##%_YZPRLFH_%##钙钒石10.镁白云石砖属于半稳定性质的白云石耐火材料，含一定数量的游离（），具有较强的抗渣性，高的荷重软化温度和较高的高温机械强度。

答案:CaO11.根据Al2O3-SiO2相图，从Al2O3和SiO2低共熔点组成到Al2O3含量为（）范围内的原料，不能作为耐火材料使用。

答案:15%12.以下措施中，（）不能提高耐火材料的抗渣性。

答案:降低耐火材料致密度13.中国黑色冶金行业标准YB/T 370-1995规定荷重软化温度测试样品压缩（）时的变形温度定义为试样的荷重软化开始温度。

答案:0.6%14.耐火材料的（）实质上是表征其抵抗高温热负荷作用的同时，还受其他化学、物理化学及力学作用而不易损坏的性能。

答案:高温使用性能15.耐火材料（）的性质、数量、分布和结合状态直接决定制品的性质。

答案:主晶相16.通用水泥除了硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、复合硅酸盐水泥外，还有___________和___________？答案:普通硅酸盐水泥##%_YZPRLFH_%##矿渣硅酸盐水泥17.熟料烧成后慢冷有利于熟料矿物晶体长大对水泥强度有利。