無機(jī)非金屬材料工藝學(xué)課件

1無機(jī)非金屬材料工藝原理1.1原料及其預(yù)處理

1.1.1鈣質(zhì)原料無機(jī)非金屬材料工業(yè)常使用的主要鈣質(zhì)原料有：

方解石石灰石泥灰?guī)r白堊鈣質(zhì)工業(yè)廢渣（1）鈣質(zhì)原料的種類及性質(zhì)方解石的組成與性質(zhì)

主要成分：CaCO3理論組成：CaO56%，CO244％。雜質(zhì)：有Mg、Fe、Mn(8％以下)等碳酸鹽。一般為乳白色或無色。雜質(zhì)污染時(shí)可呈陪灰、黃、紅、褐色等。玻璃光澤，性脆，硬度為3，比重2.6。分解溫度900℃以上。石灰石的組成與性質(zhì)化學(xué)成分：主要為CaO、CO2。

主要礦物:方解石，含白云石、硅質(zhì)、含鐵礦物和粘土質(zhì)雜質(zhì)，是一種具有微晶或潛晶結(jié)構(gòu)的致密巖石。

石灰石一般呈塊狀，無解理，常包含生物遺骸，結(jié)構(gòu)致密，性脆，普氏硬度8～10。有白色條痕．密度2.6～2.8g／cm3；耐壓強(qiáng)度隨結(jié)構(gòu)和孔隙率而異，在30～170MPa之間，一般為80～140MPa。分解溫度一般為800℃。在水泥生產(chǎn)中最常用。泥灰?guī)r的組成與性質(zhì)

泥灰?guī)r是由碳酸鈣和粘土物質(zhì)同時(shí)沉積所形成的均勾混合的沉積巖，是一種由石灰?guī)r向黏土過渡的巖石。泥灰?guī)r中CaO大于45％。硬度低于石灰?guī)r，耐壓強(qiáng)度通常小于100MPa。

白堊的組成與性質(zhì)

白堊由海生生物外殼與貝殼堆積而成，主要是由隱晶或無定形細(xì)粒疏松的碳酸鈣所組成的石灰?guī)r。色白、發(fā)亮的為最純，CaCO3可達(dá)90％以上。白堊易于粉磨和易燒性均較好。（2）鈣質(zhì)原料的組成與作用

鈣質(zhì)原料化學(xué)組成：CaO、CO2；少量的SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO等雜質(zhì)。主要作用是提供制成無機(jī)非金屬材料所需的CaO。水泥生產(chǎn)

在硅酸鹽水泥生產(chǎn)中，鈣質(zhì)原料是燒紙硅酸鹽水泥熟料的主要原料之一。主要提供生產(chǎn)熟料礦物所需的CaO。生產(chǎn)1t硅酸鹽水泥熟料通常需要1.2~1.3t干石灰質(zhì)原料。用于燒制硅酸鹽水泥熟料的鈣質(zhì)原料一般為石灰石和泥灰?guī)r。其中方解石的結(jié)晶粒度及石英或燧石的含量對水泥生料的易燒性影響很大。

鈣質(zhì)原料的質(zhì)量要求：名稱品位CaOMgOR2OSO3燧石或石英石灰石一級品＞48＜2.5＜1.0＜1.0＜4.0二級品45~48＜3.0＜1.0＜1.0＜4.0泥灰?guī)r35~45＜3.0＜1.2＜1.0＜4.0陶瓷生產(chǎn)玻璃生產(chǎn)

陶瓷生產(chǎn)中使用的鈣質(zhì)原料一般為方解石。在生產(chǎn)中主要起助熔作用，縮短燒成時(shí)間，增加瓷器的透明度，使坯釉結(jié)合牢固。

玻璃中的CaO主要是通過方解石、石灰石、白堊、沉淀碳酸鈣等原料來引入的，其作用為：

主要是穩(wěn)定劑，即增加玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度，但含量不宜過高，否則會使玻璃的結(jié)晶傾向增大，而且易使玻璃發(fā)脆。

CaO在高溫時(shí)，能降低玻璃的粘度，促進(jìn)玻璃的融化和澄清，但當(dāng)溫度降低時(shí)，粘度增加得很快，使成型困難。1.1.2粘土類原料

粘土是多種微細(xì)的礦物的混合體。它主要是由鋁硅酸鹽類巖石經(jīng)長期風(fēng)化而成。粘土：東北的灰色、灰黃色粘土；南方的紅壤、黃壤黃土：主要分布在西北、華北頁巖、粉砂巖：缺少粘土的山部地區(qū)河泥、湖泥：靠近江河湖海的地區(qū)

各種粘土情況千差萬別，但在一定程度上它們或多或少都有可塑性。這種性質(zhì)是指把粘土細(xì)粉加水調(diào)勻后，可以塑造成各種形狀，干燥后維持原狀不變，并且有一定強(qiáng)度。（1）粘土類原料的種類按成因分類按可塑性分類原生粘土：質(zhì)地較純，顆粒稍粗，可塑性較差，耐火度較高。次生粘土：顆粒細(xì)，雜質(zhì)多，可塑性較好，耐火度較差。高塑性粘土：分散度大，多呈疏松或板狀，如膨潤土、木節(jié)土等。低塑性粘土：分散度小，呈致密塊狀或石狀，如葉臘石、瓷石等。耐火粘土：耐火度在1580℃以上，雜質(zhì)較少，灼燒后多呈白色、灰色或淡黃色，為瓷器、耐火制品的主要原料。難熔粘土：耐火度為1350~1580℃，含易熔雜質(zhì)在10％~15％左右，可作炻器、陶器、耐酸制品、裝飾磚及瓷磚的原料。易熔粘土：耐火度在l350℃以下，含大量的各種雜質(zhì)，多用于建筑磚瓦和粗陶等制品。按耐火度分類按粘土的主要礦物

高嶺石類粘土蒙脫石類粘土伊利石類粘土水鋁英石類粘土（2）粘土類原料的組成粘土是含水鋁硅酸鹽的混合體，無固定的化學(xué)組成?；瘜W(xué)成分：SiO2、Al2O3、結(jié)晶水，同時(shí)含少量的堿金屬R2O

（K2O、Na2O）與堿土金屬氧化物（CaO、MgO），以及著色氧化物(Fe2O3、TiO2)等。

在自然界中粘土礦物很少以單礦物出現(xiàn)，經(jīng)常是數(shù)種粘土礦物共生形成的多礦物組合。根據(jù)結(jié)構(gòu)與組成的不同，工業(yè)所用粘土中的主要礦物可分為高嶺石類、蒙脫石類及伊利石類。高嶺石--最常見的粘土礦物組成：A12O3·SiO2·2H2O

晶體構(gòu)造式：A14(Si4O10)(OH)8晶體呈白色，一般是六方鱗片狀、粒狀、也有桿狀的，二次高嶺土中的粒子不規(guī)則，邊緣折斷，尺寸也小。高嶺土的吸附能力小，遇水不膨脹，可塑性和結(jié)合性較差，雜質(zhì)少，白度高，耐火度高。加熱至400~600℃會排出結(jié)晶水。蒙脫石

以蒙脫石為主要礦物的粘土叫做膨潤土。化學(xué)通式：Al2O3·4SiO2·nH2O(n通常大于2)晶體構(gòu)造式：A14（Si8O20）(OH)4·nH2O

蒙脫石呈不規(guī)則細(xì)粒狀或鱗片狀，顆粒較小，一般＜0．5微米，結(jié)晶程度差，晶體輪廓不清。顏色為白色或淡黃色。比重為2.0~2.5。

容易碎裂，顆粒微細(xì)，可塑性強(qiáng)，干燥后強(qiáng)度大，但干燥收縮也大。蒙脫石中A12O3的含量較低，又吸附了其他陽離子，雜質(zhì)較多，因此燒結(jié)溫度較低，蒙脫石的離子交換力很強(qiáng)。吸水性很強(qiáng)，吸水后體積膨脹。Montmorillon

Betonite伊利石：一種云母類礦物晶體構(gòu)造式：K2(AI,Fe,Mg)4(Si,A1)8O20(OH)4·nH2O。結(jié)構(gòu)上，伊利石和蒙脫石相似。

電子顯微顯微圖像一般呈帶有尖角的片狀。也有呈邊界圓滑的片狀及板條狀。一般可塑性差、干后強(qiáng)度低，干燥收縮小、燒結(jié)溫度低，一般在800℃左右開始燒結(jié)，完全燒結(jié)在1000~1150℃。粘土的顆粒組成

顆粒組成是指粘土中含有不同大小顆粒的百分比含量。粘土礦物直徑一般小于1~2微米。顆粒組成對工藝性質(zhì)的影響如下：

粘土的細(xì)顆粒(＜1um的顆粒)愈多則可塑性愈強(qiáng)、干燥收縮大、干后強(qiáng)度高，而且燒結(jié)溫度低。片狀結(jié)構(gòu)比桿狀結(jié)構(gòu)的顆粒堆積致密、塑性大、強(qiáng)度高。結(jié)晶程度差的顆粒可塑性也大。

測定粘土顆粒大小的方法有顯微鏡，電子顯微鏡，水簸法，混濁計(jì)法，吸附法等。最常用的方法是篩分析(0.06mm以上)與沉降法(1~50um)。（3）粘土的工藝性質(zhì)

粘土原料的工藝性質(zhì)主要取決于其化學(xué)、礦物與顆粒組成；粘土的工藝性質(zhì)是工業(yè)生產(chǎn)中合理選擇粘土原料的重要指標(biāo)。

可塑性結(jié)合性離子交換性觸變性膨化性收縮燒結(jié)溫度與燒結(jié)范圍耐火度可塑性

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。粘土坯料與可塑性的關(guān)系

塑性限度(塑限)

液性限度(液限)

塑性指數(shù)相應(yīng)含水率結(jié)合性結(jié)合性：它是指粘土能結(jié)合非塑性原料形成良好的可塑泥團(tuán)、有一定的干燥強(qiáng)度的能力。結(jié)合性與可塑性的關(guān)系：一般情況下，可塑性強(qiáng)的粘土，其結(jié)合性也大。粘土的結(jié)合性的檢測：通常以能夠形成可塑泥團(tuán)時(shí)所加入標(biāo)準(zhǔn)石英砂(顆粒組成為：0.25~0.15毫米

70％，0.15~0.09毫米30％)的數(shù)量及干后抗折強(qiáng)度來反映。離子交換性離子交換性：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。這種性質(zhì)稱為粘土的離子交換性。離子交換能力的表述：離子交換能力的大小可用離子交換容量，即pH＝7時(shí)每100克干粘土所吸附的陽離子或陰離子的毫摩爾數(shù)來表示。影響因素：與粘土的種類、帶電機(jī)理、結(jié)晶度和分散度等因素有關(guān)，且對粘土泥料的各種工藝性質(zhì)有一定的影響。觸變性觸變性：粘土泥漿或可塑泥團(tuán)在靜置以后變稠或凝固，當(dāng)受到攪拌或振動時(shí)，粘度降低而流動性增加，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。觸變性的表述：—厚化度。泥漿厚化度指泥漿放置30min

和30s后相對粘度之比。泥漿厚化度=

30min/

30s可塑性泥團(tuán)的厚化度：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)。泥團(tuán)厚化度=（Pn–Po）/Po式中Po—泥團(tuán)開始承受的負(fù)荷，克；

Pn—經(jīng)過一定時(shí)間后，球體或錐體壓入相同深度時(shí)泥團(tuán)承受的負(fù)荷，克。

在水分不變動的情況下，粘土泥料的觸變性隨時(shí)間的變化是不均勻的；開始時(shí)粘度增加較快，以后變化緩慢。在一定的含水量范圍內(nèi)，觸變性出現(xiàn)最大值。產(chǎn)生觸變性的原因:

顆粒表面荷電是粘土產(chǎn)生觸變性的主要原因。此外——影響粘土顆粒電荷的各種因素，如礦物組成、顆粒大小和形狀、水分含量、電解質(zhì)種類與用量，以及泥漿(或可塑泥料)的溫度等也會對泥漿的觸變性產(chǎn)生影響。膨化性膨化性：粘土加水后，體積會在不同程度上有所增加，這種性質(zhì)稱為膨化性。產(chǎn)生膨化的原因：粘土顆粒層間吸水膨脹和顆粒表面水膜形成所致。膨化性能：通常用膨脹容來反映粘土的膨化性能。它是指粘土在水溶液中吸水膨脹后，單位重量(克)所占的體積(厘米3)。收縮粘土和坯料的收縮分三種：

干燥收縮、燒成收縮和總收縮。干燥收縮：粘土經(jīng)110℃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。

燒成收縮：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。線收縮S1可按下式計(jì)算：

S1=（Lo–L1）/Lo

100%

式中：Lo——試樣的原始長度；

L1——試樣干燥后或燒成后的長度。體積收縮Sv可用下式計(jì)算：

Sv=（V0–V1）/V0

100%

式中：V0——試樣的原始體積；

V1——試樣干燥后或燒成后的體積。

粘土試樣的總收縮St與干燥線收縮Sld與燒成線收縮Slf之間的數(shù)學(xué)關(guān)系如下：

Slf=（St–Sld）/（100-Sld

）

100%

測定收縮是研制模型及制作生坯尺寸放尺的依據(jù)。

燒結(jié)溫度與燒結(jié)范圍粘土加熱過程氣孔率和收縮率的變化

1—?dú)饪茁剩?—收縮率T1—開始燒結(jié)溫度T2—完全燒結(jié)溫度T3—軟化溫度燒結(jié)范圍：是指完全燒結(jié)溫度T2與軟化溫度T3之間的溫度范圍。耐火度耐火度：是指材料在高溫作用下達(dá)到特定軟化程度時(shí)的溫度。它反映了材料抵抗高溫作用的性能。粘土的耐火度主要取決于化學(xué)組成。耐火度的測定

圖1-1-3三角錐彎倒情況1-三角錐原貌2-三角錐頂點(diǎn)與底面接觸

3-三角錐彎倒過大（4）粘土質(zhì)工業(yè)廢渣

某些工業(yè)廢渣（如：赤泥、粉煤灰、煤矸石等）其化學(xué)成分與粘土相近，因此，它們可代替天然粘土作硅酸鹽工業(yè)生產(chǎn)的原料。

使用工業(yè)渣時(shí)要注意其成分的的波動。名稱主要來源化學(xué)成分

用途石煤

煤礦生產(chǎn)廢渣以SiO2、Al2O3為主，少量Fe2O3、CaO1.代替粘土配料；2.經(jīng)煅燒處理后作混合材；3.作沸騰燃燒室燃料，其渣作水泥混合材。煤矸石

低碳煤赤泥燒結(jié)法從礬土中提取氧化鋁時(shí)所排出的赤色廢渣與水泥熟料化學(xué)成分相比，Al2O3和Fe2O3含量高，CaO含量低可作濕法生產(chǎn)的粘土質(zhì)原料。粉煤灰煤粉燃燒后粉狀灰燼

以SiO2、Al2O3為主1.作混合材料；2.代替部分或全部粘土參與配料。爐渣

鍋爐煤灰渣（5）粘土原料的作用在硅酸鹽水泥生產(chǎn)中的作用

粘土主要提供生成熟料礦物所需的SiO2、Al2O3以及Fe2O3等成分。通常生產(chǎn)1t水泥熟料需要0.3~0.4t粘土質(zhì)原料。

粘土質(zhì)原料的SiO2與Al2O3和Fe2O3之和之比為2.5~3.5；通常粘土應(yīng)盡量不含碎石、卵石；應(yīng)控制粘土中的堿含量；粘土中氧化鎂含量應(yīng)小于3%；粘土的工藝性能對水泥生產(chǎn)影響較大。在陶瓷生產(chǎn)中的作用

粘土的可塑性、結(jié)合性，調(diào)水后成為軟泥，能塑造成形，燒后變得致密堅(jiān)硬的性能，構(gòu)成了陶瓷生產(chǎn)的工藝基礎(chǔ)，賦予陶瓷以成形性能與燒成性能，以及一定的使用性能。因而粘土是陶瓷生產(chǎn)的基礎(chǔ)原料。

游離石英的影響；含鐵礦物的影響；碳酸鹽礦物和硫酸鹽礦物的影響；含堿礦物的影響。淘洗除去淘洗、電磁選礦除鐵在玻璃生產(chǎn)中的作用質(zhì)地較純的高嶺土可用于制造無堿玻璃、儀器玻璃。1.1.3石英類原料

石英是自然界中構(gòu)成地殼的主要成分。部分以硅酸鹽化合物狀態(tài)存在，構(gòu)成各種礦物巖石。另一部分則以獨(dú)立狀態(tài)存在，成為單獨(dú)的礦物實(shí)體。雖然它們的化學(xué)成分相同，均為SiO2，但由于造巖成礦的條件不同，而有許多種狀態(tài)和同質(zhì)異形體；又由于成礦之后所經(jīng)歷的地質(zhì)作用不同，而呈現(xiàn)出多種狀態(tài)。對于硅酸鹽工業(yè)，石英是不可缺少的基本原料。水晶脈石英石英巖(硅石)砂巖石英砂硅砂

水晶：最純的石英晶體稱為水晶。不作硅酸鹽原料使用。

脈石英：SiO2含量高（SiO2>99%），雜質(zhì)少。

石英巖(硅石)：石英巖含有一定量的雜質(zhì)，SiO2含量為97%左右。

砂巖：是由粘土或其它物質(zhì)膠結(jié)細(xì)粒二氧化硅晶體的水成巖石稱為砂巖。SiO2含量<95%。

石英砂：石英砂又稱硅砂，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。

硅砂：是理想的玻璃工業(yè)原料?，旇В?）石英的組成

石英化學(xué)成分為SiO2，少量雜質(zhì)成分，如A12O3、Fe2O3、CaO、MgO、TiO2等。這些夾雜礦物主要有碳酸鹽(白云石、方解石、菱鎂礦等)、長石、金紅石、板鐵礦、云母、鐵的氧化物等。此外，尚有一些微量的液態(tài)和氣態(tài)包裹物。（3）石英在加熱過程中的晶型轉(zhuǎn)變

石英是由[SiO4]4-互相以頂點(diǎn)連接而成的三維空間架狀結(jié)構(gòu)。

以共價(jià)鍵連接，空隙很小其他離子不易侵入網(wǎng)穴中，致使晶體純凈，硬度與強(qiáng)度高，熔融溫度也高。

二氧化硅有許多結(jié)晶型態(tài)和一個(gè)玻璃態(tài)。

按照[SiO4]4-的連接方式，石英有三種存在狀態(tài)：

870℃以下：石英

1713℃以下：方石英

1470℃以下：鱗石英

超過1713℃變?yōu)槿廴趹B(tài)石英最常見的晶態(tài)是：α-石英、β-石英；α-鱗石英、β-鱗石英、γ-鱗石英；α-方石英、β-方石英。α-石英α-鱗石英α-方石英熔體β-石英β-鱗石英β-方石英γ-鱗石英870℃16.0%1470℃4.7%1713℃0.1%573℃0.82%163℃0.2%180℃~270℃2.8%117℃0.2%石英晶型和體積變化情況掌握石英的晶型轉(zhuǎn)化規(guī)律對于指導(dǎo)生產(chǎn)具有重要的實(shí)際意義。（4）石英原料的作用水泥生產(chǎn)中的作用

在硅酸鹽水泥生產(chǎn)中，當(dāng)氧化硅含量不足時(shí)，需摻加硅質(zhì)校正原料。常用的有砂巖、河砂、粉砂巖等。一般要求硅質(zhì)校正原料的氧化硅含量為70~90%。陶瓷生產(chǎn)中的作用

燒成過程中，二氧化硅的體積膨脹起著補(bǔ)償坯體收縮的作用。高溫下石英部分地溶解于液相中，增加熔體的粘度，而未溶解的石英顆粒構(gòu)成坯體的骨架，減少變形的可能。由于石英屬瘠性原料，因而可減少坯體的干燥收縮和縮短干燥時(shí)間。脈石英的二氧化硅含量高，雜質(zhì)少，是生產(chǎn)日用細(xì)瓷的良好原料。雜質(zhì)少的石英巖通常是制造一般陶瓷制品的良好原料。無定形的非晶質(zhì)SiO2，如外觀為致密塊狀或鐘乳狀的蛋白石，由硅藻的遺骸沉積所形成的硅藻土(含水SiO2)等，可作多孔陶瓷原料使用。鵝卵石如用作陶瓷原料，則應(yīng)視SiO2含量高低與雜質(zhì)含量多少，粉碎的難易程度決定。質(zhì)量好的燧石也可作陶瓷原料。陶瓷生產(chǎn)中使用石英原料的技術(shù)要求：Fe2O3+TiO2應(yīng)小于0.5%，SiO2應(yīng)大于97%。對石英砂，除成分外，要求粒度一般應(yīng)在0.25~0.5mm之間，SiO2不小于95%，F(xiàn)e2O3+TiO2應(yīng)小于1%，高嶺土與氧化鈣含量應(yīng)小于2%。玻璃生產(chǎn)中的作用

二氧化硅是重要的玻璃形成氧化物，以硅氧四面體[SiO4]的結(jié)構(gòu)組元形成不規(guī)則的連續(xù)網(wǎng)絡(luò)，成為玻璃的骨架。石英砂、砂巖、石英巖和石英是引入SiO2的原料。在日用玻璃中的用量較多，約占配合料重量的60～70％以上。影響因素：

玻璃中二氧化硅的含量；石英砂的主要成分；石英砂顆粒度與顆粒組成；礦物組成；硬度影響。1.1.4長石類原料

長石是一族礦物的總稱，是架狀硅酸鹽結(jié)構(gòu)。化學(xué)成分為不含水的堿金屬與堿土金屬鋁硅酸鹽，主要是鉀、鈉、鈣和少量含鋇的鋁硅酸鹽，有時(shí)含有微量的銫、銣、鍶等金屬離子。鈣長石鈉長石鉀長石鋇長石（1）長石的種類與性質(zhì)長石互溶系列最重要礦物正長石：指解理面交角為90o(正角)的長石，屬單斜晶系，成分上是鉀長石或鉀鈉長石。斜長石：鈉長石與鈣長石的互熔物，一般含鈣長石在10％以下的稱為鈉長石，含鈉長石在10％以下的稱為鈣長石，這中間比例的互熔物統(tǒng)稱為斜長石。斜長石外觀為白色或淺灰色，比重2.62~2.76，硬度為

6。（2）長石類原料的應(yīng)用

長石類礦物是玻璃和陶瓷工業(yè)的主要原料之一，硅酸鹽水泥生產(chǎn)中不用此類原料。在陶瓷生產(chǎn)中的作用

作為熔劑物質(zhì)，降低陶瓷產(chǎn)品的燒成溫度；與石英等原料高溫熔化后所形成的玻璃態(tài)物質(zhì)是釉層的主要成分；高溫下生成的長石玻璃能熔解粘土及長石原料，在液相中Al2O3和SiO2互相作用，促進(jìn)莫來石晶體的形成和長大；長石熔化后形成的液相能填充坯體孔隙，增大致密度，提高產(chǎn)品的機(jī)械強(qiáng)度透光性和介電性能；長石為瘠性原料，可提高坯體的干燥速度。陶瓷生產(chǎn)中長石的代用原料長石代用原料偉晶花崗巖：由石英與長石組成的礦物；石英成分波動較大。霞石正長巖：主要為長石類及霞石的固溶體。產(chǎn)品不易變形、熱穩(wěn)定性好。但含鐵量往往較多。酸性玻璃熔巖：主要由玻璃質(zhì)組成，含SiO2較多，堿金屬氧化物含量較高，鐵和鈦等著色氧化物較少。含鋰礦物：主要有鋰輝石、鋰云母、透鋰長石、磷鋁鋰石等。陶瓷生產(chǎn)中使用長石的技術(shù)要求K2O+Na2O總量不小于11%，其中K2O∶Na2O應(yīng)大于3，

CaO+MgO總量不大于1.5%，F(xiàn)e2O3含量在0.6％以下為宜。夾雜礦物云母與鐵化物應(yīng)少，尤其云母呈片狀，難以粉碎，細(xì)小的鱗片狀云母分布在瓷坯中，在產(chǎn)品表面造成斑點(diǎn)和熔調(diào)。使用中要進(jìn)行選料和除鐵處理。長石的熔融溫度應(yīng)在1230℃以上，熔融溫度范圍應(yīng)不小于

30~50℃，使用時(shí)要進(jìn)行熔燒實(shí)驗(yàn)。（3）長石類原料在玻璃生產(chǎn)中的作用主要提供A12O3，同時(shí)引入K2O、Na2O、SiO2等成分，減少純堿用量。質(zhì)量較高的玻璃不用長石配料。技術(shù)要求：

A12O3>16%；Fe2O3<0.3%；

R2O（K2O+Na2O>12%。代用原料：有高嶺土、葉臘石等。其技術(shù)要求是：高嶺土：A12O3>30%；Fe2O3<0.4%；其它成分要求穩(wěn)定。葉臘石：A12O3>25%；Fe2O3<0.4%；SiO2<70%作業(yè)題水泥的定義及其基本特性；玻璃的定義及其通性；陶瓷的定義及其基本性能；鈣質(zhì)原料在無機(jī)非金屬材料加工過程中的作用；粘土類原料在無機(jī)非金屬材料加工過程中的作用；石英類原料在無機(jī)非金屬材料加工過程中的作用；長石類原料在無機(jī)非金屬材料加工過程中的作用；氧化鋰原料氧化鈉原料氧化鉀原料氧化鋇原料氧化鋅原料氧化鉛原料鎂質(zhì)原料鐵質(zhì)原料鋁質(zhì)原料含硼原料五氧化二磷原料引入氧化鈹、氧化鍶和氧化鎘的原料1.1.5其他原料引入氧化鋰的原料氧化鋰在玻璃中的作用：網(wǎng)絡(luò)外體氧化物

當(dāng)O／Si小時(shí)，斷鍵作用強(qiáng)烈，是強(qiáng)助熔劑。當(dāng)O／Si大時(shí)，主要起積聚作用。Li2O代替Na2O或K2O使玻璃的膨脹系數(shù)降低，結(jié)晶傾向變小，過量Li2O又使結(jié)晶傾向增加。在一般玻璃中，引入少量Li2O(0.1~0.5％)，可以降低玻璃的熔制溫度，提高玻璃的產(chǎn)量和質(zhì)量。

引入Li2O的原料：碳酸鋰和天然的含鋰礦物。

如鋰云母(含Li2O6％)、透鋰長石(含Li2O7~10％)、鋰輝石(含氧化鋰Li2O8%)。鋰云母（LiF·KF·Al2O3·3SiO2）易于熔化，適于做助熔劑。引入氧化鈉的原料氧化鈉在玻璃中的作用：氧化鈉Na2O是普通玻璃的主要組分之一，它是網(wǎng)絡(luò)外體氧化物，鈉離子居于玻璃結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的空穴中。

Na2O能提供游離氧使玻璃結(jié)構(gòu)中的O/Si比值增加，發(fā)生斷鍵，因而可以降低玻璃的黏度，使玻璃易于熔融，是玻璃良好的助熔劑。

Na2O增加玻璃的熱膨脹系數(shù)，降低玻璃的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度，所以不能引入過多的Na2O，一般不超過18%。

引入Na2O的原料主要為純堿和芒硝，有時(shí)也采用一部分氫氧化鈉和硝酸鈉。1、純堿（碳酸鈉）Na2CO3

純堿是引入玻璃中Na2O的主要原料，分為結(jié)晶純堿(Na2CO3·10H2O)與煅燒純堿(Na2CO3)兩類。玻璃工業(yè)中采用煅燒純堿。煅燒純堿可分為輕質(zhì)和重質(zhì)兩種。一般選重質(zhì)。

對純堿的質(zhì)量要求：Na2CO3＞98％，NaCl＜1％，Na2SO4＜0.1％，F(xiàn)e2O3＜0.1％。2、芒硝

芒硝：硫酸鈉（Na2SO4）。使用含水芒硝：要預(yù)先熬制，以除去其結(jié)晶水，再粉碎、過篩，然后使用。

無水芒硝或化學(xué)工業(yè)的副產(chǎn)品硫酸鈉(鹽餅)，884℃熔融，熱分解溫度在1120~1220℃之間。但在還原劑的作用下，其分解溫度可以降低到500~700℃，反應(yīng)速度也相應(yīng)地加快。還原劑：煤粉、焦炭粉、鋸末等。

用量不足時(shí)Na2SO4不能充分分解，會產(chǎn)生過量的“硝水”，對熔爐耐火材料侵蝕較大，使玻璃制品產(chǎn)生白色的芒硝泡。用量過多時(shí)會使玻璃中的Fe2O3還原成FeS和生成Fe2S3，與多硫化鈉形成棕色的著色團(tuán)——硫鐵化鈉，從而使玻璃著成棕色。

硝水中除Na2SO4外，還有NaCl與CaSO4。為了防止硝水的產(chǎn)生，芒硝與還原劑的組成最好保持穩(wěn)定，預(yù)先充分混合，并保持穩(wěn)定的熱工制度。在坩堝熔制中，用燒熱的耐火磚或紅磚，除去硝水。芒硝與純堿比較有以下的缺點(diǎn)：

芒硝分解溫度高，二氧化硅與硫酸鈉反應(yīng)溫度高，反應(yīng)速度慢。因此，熔制玻璃溫度高，熱耗高。芒硝蒸汽對耐火材料有強(qiáng)烈的侵蝕作用，未分解的芒硝，在玻璃液面上形成硝水，加速對耐火材料的侵蝕，使玻璃產(chǎn)生缺陷。芒硝配合料必須加入還原劑，并在還原氣氛下進(jìn)行熔制。芒硝較純堿含Na2O量低，往玻璃中引入同樣數(shù)量的Na2O

時(shí)，所需芒硝的量比純堿多34％，相對的增加了運(yùn)輸和加工儲備等生產(chǎn)費(fèi)用。

純堿缺乏時(shí)，用芒硝引入Na2O

芒硝除引入Na2O外，還有澄清作用，因而在采用純堿引入Na2O

的同時(shí)，也常使用部分芒硝(2~3％)。芒硝能吸收水分而潮解，應(yīng)儲放在干燥有屋頂?shù)亩褕龌驇靸?nèi)，并且要經(jīng)常測定其水分。芒硝的質(zhì)量要求：

Na2SO4＞85％，NaCl＜2％，CaSO4＜4％，

Fe2O3＜0.3％，H2O＜5％。3、氫氧化鈉

氫氧化鈉（NaOH），代替部分純堿引入一定量的Na2O，可濕潤配合料，降低粉塵，防止分層，縮短熔化過程。在粒化配合料中，同時(shí)用作粘結(jié)劑。4、硝酸鈉

硝酸鈉（NaNO3），熔點(diǎn)318℃，加熱至350℃，則分解放出氧。繼續(xù)加熱，則生成的亞硝酸鈉又分解放出氮和氧。在熔制鉛玻璃等需要氧化氣氛的熔制條件時(shí)，須用硝酸鈉引入一部分Na2O。此外硝酸鈉比純堿的氣體含量高，為了調(diào)節(jié)配合料的氣體率，也常用硝酸鈉來代替一部份純堿。硝酸鈉是引入Na2O的原料，也是澄清劑、脫色劑和氧化劑。硝酸鈉一般純度較高，質(zhì)量要求：NaNO3＞98％，F(xiàn)e2O3＜0.01％，NaCl＜1引入氧化鉀原料引入氧化鉀的原料，主要為鉀堿(碳酸鉀)和硝酸鉀。鉀堿（K2CO3）碳酸鉀在玻璃熔制時(shí)，K2O的揮發(fā)損失可達(dá)本身重量的12％。碳酸鉀的要求：

K2CO3＞96％，Na2O＜0.2％，KCl十K2SO4＜3.5％，水不溶物＜0.3％，水分＜3％。硝酸鉀（KNO3）硝酸鉀熔點(diǎn)334℃，繼續(xù)加熱至400℃則分解而放出氧。硝酸鉀除引入K2O外，也是氧化劑、澄清劑和脫色劑。硝酸鉀的要求：

KNO3＞98％，KCl＜1％，F(xiàn)e2O3＜0.01％。氧化鉀的作用：K2O也是網(wǎng)絡(luò)外體氧化物，它在玻璃中的作用與Na2O相似。鉀玻璃的粘度比鈉玻璃大，能降低玻璃的析晶傾向，增加玻璃的透明度和光澤等。

K2O常引入于高級器皿玻璃，晶質(zhì)玻璃，光學(xué)玻璃和技術(shù)玻璃中。鉀玻璃有較低的表面張力，硬化速度較慢，操作范圍較長，在壓制有花紋的玻璃制品中，也常引入K2O。鎂質(zhì)原料陶瓷和玻璃工業(yè)常用之作溶劑原料，水泥工業(yè)生產(chǎn)則不用。1、鎂質(zhì)原料的種類與性質(zhì)常用的天然鎂質(zhì)原料：菱鎂礦、白云礦、滑石等。

菱鎂礦，亦稱菱苦土，主要成分MgCO3。

白云礦，又叫苦灰石，分子式為CaCO3·MgCO3?；翘烊坏暮杷徭V礦物，其特征是沿一定方向解理，所以多半呈鱗片狀?；瘜W(xué)通式：3MgO·4SiO2·H2O。2、鎂質(zhì)原料的應(yīng)用與技術(shù)要求（1）陶瓷工業(yè)菱鎂礦是制造電子陶瓷、工業(yè)用鎂質(zhì)瓷的原料；白云石和方解石及滑石可用來配制釉料。（2）玻璃工業(yè)白云石和菱鎂礦是引入MgO的主要原料。MgO可以降低玻璃液的硬化速度。（3）耐火材料工業(yè)

高溫煅燒菱鎂石、白云石可獲得MgO或CaO和MgO，可用以生產(chǎn)普通鎂磚、直接結(jié)合鎂磚等以MgO為主要晶相的鎂質(zhì)耐火制品或者以CaO和MgO為主要成分的白云石耐火材料。電融菱鎂石用以制造高級鎂質(zhì)耐火材料。引入氧化鋇的原料氧化鋇BaO：由硫酸鋇和碳酸鋇引入。氧化鋇的作用：

在硅酸鹽水泥生產(chǎn)中，BaO可以穩(wěn)定β-C2S。

玻璃中，BaO也是二價(jià)的網(wǎng)絡(luò)外體氧化物。它能增加玻璃的折射率、密度、光澤和化學(xué)穩(wěn)定性；

在制造光學(xué)玻璃時(shí)，有時(shí)用硝酸鋇Ba(NO3)2，或氫氧化鋇Ba(OH)2來引入BaO。含鋇原料都有毒性，使用時(shí)應(yīng)注意。引入氧化鋅原料引入氧化鋅ZnO的原料為鋅氧粉和菱鋅礦氧化鋅的作用：ZnO主要用于光學(xué)玻璃，化學(xué)儀器玻璃，藥用玻璃，高級器皿玻璃，微晶玻璃，低熔點(diǎn)破璃，乳白玻璃和硒與硫化鎘著色的玻璃中。

氟乳濁玻璃硒鎘著色玻璃鉛玻璃一般玻璃引入氧化鉛的原料引入氧化鉛PbO的主要原料為鉛丹和密陀僧。

鉛丹(Pb3O4，紅丹)：橙紅色粉末，大于550分解放出氧。要求：Pb3O4＞95%，F(xiàn)e2O3＜0.03％，SiO2＜0.3％。鉛易被還原，必須在氧化氣氛中熔制。

密陀僧（黃丹，PbO），黃色粉末，含有Pb等雜質(zhì)，且易被還原。玻璃工業(yè)中常用紅丹。

硅酸鉛PbO·SiO2，黃色顆粒，粉塵小、雜質(zhì)少，還原傾向小，在配合料中不易結(jié)團(tuán)，揮發(fā)損失少，易于熔制等。紅丹和黃丹都是有毒原料，使用時(shí)應(yīng)當(dāng)注意。PbO的作用：PbO是玻璃中間體氧化物。

PbO能增加玻璃的比重，提高玻璃的折射率，使玻璃具有特殊的光澤，良好的電性能。鉛玻璃的高溫粘度小，熔制溫度低，易于澄清。鉛玻璃的硬度小，便于研磨拋光。在熔制時(shí)，必須在氧化條件下進(jìn)行。鉛玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性較差，但吸收輻射線能力強(qiáng)。

PbO主要用于生產(chǎn)光學(xué)玻璃，晶質(zhì)器皿玻璃，燈泡芯拄玻璃，X—射線防護(hù)與防輻射玻璃，人造寶石等。引入氧化鈹、氧化鍶和氧化鎘的原料引入氧化鈹?shù)闹饕希貉趸?、碳酸鈹、綠柱石。鈹化合物均有毒性，使用應(yīng)注意。BeO用于制造照明技術(shù)玻璃，X—射線管透射窗，透紫外線玻璃等。引入氧化鍶的原料有：碳酸鍶SrCO3、天青石SrSO4。SrO能吸收軟X—射線，用于制造電視顯象管的面板。引入氧化鎘的原料有：氧化鎘CdO，氫氧化鎘Cd(OH)2，

鎘化合物有毒性。CdO能增加玻璃中La2O3，ThO2的含量，提高玻璃的折射率，使玻璃易熔；主要用于生產(chǎn)高折射低色散的光學(xué)玻璃。鐵質(zhì)原料鐵質(zhì)原料可分為兩類：一類是天然鐵礦石；另一類是化工產(chǎn)品及其副產(chǎn)品。

在陶瓷工業(yè)生產(chǎn)中：使用氧化鐵，配置釉料。在水泥工業(yè)生產(chǎn)中：當(dāng)粘土原料中的氧化鐵含量不足時(shí)，需要使用鐵質(zhì)校正原料。滿足熟料礦物組成的要求，同時(shí)降低燒成溫度和液相粘度，促進(jìn)熟料煅燒。鐵質(zhì)原料中的氧化鐵含量應(yīng)大于40%。作用：鋁質(zhì)原料

鋁質(zhì)原料主要用以生產(chǎn)高鋁水泥、高鋁陶瓷及高鋁質(zhì)耐火材料等。常用的鋁質(zhì)原料主要有以下幾種：

鋁釩土主要成分：A12O3。礦物組成：一水鋁石α-A12O3·H2O，一水軟鋁石γ-A12O3

等一水型礦物；或三水鋁石A12O3·3H2O等。

氧化鋁與氫氧化鋁氧化鋁生物陶瓷、95氧化鋁瓷、99氧化鋁瓷，采用高純氧化鋁；在玻璃生產(chǎn)中，采用氫氧化鋁比采用氧化鋁容易熔制。

硅線石族礦物硅線石族礦物包括硅線石、藍(lán)晶石和紅柱石三種同質(zhì)異形體。其化學(xué)式均為A12O3·SiO2。含硼原料引入B2O3的原料為硼酸、硼砂和含硼礦物。

硼酸H3BO3

硼酸加熱至140~160℃后轉(zhuǎn)變?yōu)樗呐鹚?H2B4O7)，繼續(xù)加熱則完全轉(zhuǎn)變?yōu)槿廴诘腂2O3。影響B(tài)2O3揮發(fā)的因素：玻璃的組成、熔制溫度、熔爐氣氛、水分含量和熔制時(shí)間。

硼砂Na2B4O7?10H2O硼砂在熔制時(shí)同時(shí)引入Na2O和B2O3，B2O3的揮發(fā)與硼酸相同。

含硼礦物天然含硼礦物主要有：硼鎂石、鈉硼解石和硅鈣硼石。B2O3的作用陶瓷工業(yè)：B2O3降低陶瓷釉料的熔融溫度和降低高溫黏度，使釉面光滑平整。

玻璃：B2O3能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，增加玻璃的折射率，改善玻璃的光澤，提高玻璃的機(jī)械性能。引入五氧化二磷的原料

引入P2O5的主要原料為磷酸鋁、磷酸納、磷酸二氫銨、磷酸鈣、骨灰等。

作用

在陶瓷中磷酸鈣、骨灰可用于燒制羥基磷灰石生物陶瓷。

磷酸鋁可用于耐火材料。

天然磷灰石是磷鋁酸鹽水泥的良好原料。

玻璃中：P2O5能提高玻璃的色散系數(shù)，和透過紫外線的能力，但降低玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性，單純的磷酸鹽玻璃極易水解。P2O5用于制造光學(xué)玻璃和透紫外線玻璃。1.1.6輔助原料

澄清劑著色劑脫色劑乳濁劑、助熔劑、氧化與還原劑澄清劑澄清劑：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，促進(jìn)排除玻璃液中氣泡的物質(zhì)稱為澄清劑。常用的澄清劑種類：

氧化砷和氧化銻硫酸鹽原料：硫酸鈉氟化物類原料：CaF2、Na2SiF6

復(fù)合澄清劑

澄清過程

通常所說的玻璃液的澄清過程是指排除玻璃液中可見氣泡中的氣體。根據(jù)以上所述的氣體平衡關(guān)系，要消除可見氣泡，有兩種途徑：

使可見氣泡上浮到液面破裂，氣體進(jìn)入爐氣中；使可見氣泡中的氣體溶解到玻璃液中。通常不可行

對于第一種方式，可見氣泡從玻璃液中上浮過程符合Stocks定律：r----氣泡的半徑v----氣泡上浮速度g----重力加速度ρ、ρ`----玻璃液和氣泡的密度η----熔融玻璃液的粘度2r2.g.(ρ-ρ`）9ηV=在等溫等壓下，使氣泡變大的兩個(gè)因素：

使多個(gè)小氣泡匯集合成一個(gè)大氣泡；但實(shí)際上氣泡間距遠(yuǎn)，加之玻液表面張力大，難以實(shí)現(xiàn)。使玻璃液中溶解的氣體滲入氣泡，使之增大。澄清劑原理：

澄清劑是指在玻璃熔化高溫階段釋放出氣體，促進(jìn)玻璃液中已有的可見氣泡長大，并加速上浮，玻璃液的澄清過程因而明顯加速的物質(zhì)。硝酸鹽分解(500℃以下開始）↓O2↑As2O3+As2O5As2O3+O2↑600-1200℃>1200℃作用過程:澄清劑原理：

著色劑定義：使物質(zhì)著色的物質(zhì)，稱為物質(zhì)的著色劑。作用：使物質(zhì)對光線產(chǎn)生選擇性吸收，顯出一定的顏色。陶瓷、水泥、玻璃均使用著色劑。

在玻璃生產(chǎn)中，根據(jù)著色劑在玻璃中呈現(xiàn)的狀態(tài)不同，分為以下幾種：著色劑離子著色劑膠態(tài)著色劑硫硒化物著色劑1、離子著色劑一、錳化合物——與鐵共用，可以獲得橙黃色到暗紅紫色的玻璃。與重鉻酸鹽共用，可以制成黑色玻璃。二、鈷化合物——它使玻璃能獲得略帶紅色的藍(lán)色，加入0.1％的一氧化鈷，可以獲得明亮的藍(lán)色。三、鎳化合物——能使鉀—鈣玻璃著成淺紅紫色，鈉—鈣玻璃著成紫色(有生成棕色的趨向)。四、銅化合物——與Cr2O3或Fe2O3共用，可制得綠色玻璃。五．鉻化合物——在還原條件下使玻璃著成綠色；在氧化條件下，使玻璃著成黃綠色；在強(qiáng)氧化條件下CrO3數(shù)量增多玻璃成為淡黃色至無色。六．釩化合物——釩的氧化物能使玻璃著成黃色(V5+)~黃綠色

(V3+)，藍(lán)色(V4+)。釩氧化物用以制造吸收紫外線和紅外線玻璃，如護(hù)目鏡等。七．鐵化合物——氧化亞鐵能將玻璃著成藍(lán)綠色；氧化鐵能將玻璃著成黃色；氧化鐵與錳的化合物，或與硫及煤粉共同使用，使玻璃著成琥珀色?！耍颉蛟谝话悴Ａе兄饕切纬闪蚧?硫鐵化鈉和硫化鐵)使玻璃著色棕色或黃色。硫必須與還原劑，如煤粉或其它含炭物質(zhì)共同使用。九．鈾化合物——鈾的氧化物使玻璃帶熒光的黃綠色或熒光綠色。用量為配合料的0.5~2％。2、膠態(tài)著色劑

金化合物在配合料中加入0.01％金，就可以制得玫瑰色的玻璃。在無鉛玻璃中，加入0.02~0.03％的金，可制得紅寶石玻璃。在鉛玻璃中，則只需加入0.015~0.02％的金，就可得同樣顏色的金紅玻璃。

銀化合物硝酸銀在熔制時(shí)能析出銀的膠體粒子，加熱顯色后使玻璃看成黃色。銅化合物膠體銅的微粒使玻璃著成紅色。3、硫、硒化合物

硒與硫化鎘單體硒的膠體粒子，使玻璃著成玫瑰紅色。硒與硫化鎘共用可以制成由黃色到紅色的玻璃。

銻化合物

在鈉—鈣玻璃中加入三氧化二銻、硫和煤粉，在熔制過程中生成硫化鈉，經(jīng)過加熱顯色，硫化鈉與三氧化二銻形成硫化銻的膠體微粒，使玻璃著成紅色。

脫色劑脫色劑化學(xué)脫色劑：借助于脫色劑的氧化作用，使玻璃被有機(jī)物沾染的黃色消除，以及使著色能力強(qiáng)的低價(jià)鐵氧化物變成為著力能力較弱的三價(jià)鐵氧化物，以便使用物理脫色法進(jìn)一步使顏色和，接近于無色，使玻璃的透光度增加。物理脫色劑：在玻璃中加入一定數(shù)量的能產(chǎn)生互補(bǔ)色的著色劑，使玻璃由于FeO、Fe2O3、Cr2O3、

TiO2所產(chǎn)生的黃綠色到藍(lán)綠色得到互補(bǔ)而消色。1、化學(xué)脫色劑

硝酸鈉(分解溫度350℃)硝酸鉀(分解溫度400℃)

由于它們的分解溫度低，必須與白砒和三氧化二銻共用，脫色效果才好。

白砒和三氧化二銻

氧化作用。還能消除用硒和氧化錳脫色時(shí)，因用量過多而形成的淡紅色。

二氧化鈰

用作脫色劑時(shí)能保證最好的脫色，其脫色作用基于在玻璃熔制的溫度下分解放出氧，通常與硝酸鹽共同使用。

鹵素化合物

如螢石、硅氰化鈉、冰晶粉以及氯化鈉形成揮發(fā)性的FeF3，或FeCl3，或成為無色的氟鐵化鈉Na3FeF6。2、物理脫色劑

物理脫色使用的一般不是一種著色劑，而是選擇適當(dāng)比例的兩種著色劑。物理脫色法可能使玻璃的色調(diào)消除，但卻使玻璃的光吸收增加，即使玻璃的透明度降低。

物理脫色法常與化學(xué)脫色法結(jié)合使用。物理脫色劑：二氧化錳、硒、氧化鈷、氧化釹和氧化鎳等。

乳濁劑、助溶劑、氧化與還原劑1、乳濁劑定義：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。作用：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。陶瓷釉料常用的乳濁劑有：

懸浮乳濁劑——不熔于或難熔于釉中，以細(xì)粒狀態(tài)懸浮于釉層。如SnO2，CeO2，ZrO2，Sb2O3等。

析出式乳濁劑——使釉熔體冷卻時(shí)析出微晶而引起乳濁。如Zr(SiO4)、TiO2等。

膠體乳濁劑——碳、硫、磷、氟均以膠體狀態(tài)存在，促使釉層乳濁。玻璃工業(yè)用乳濁劑：玻璃工業(yè)還必須考慮透光性，因此，乳濁劑的選擇與釉料有所不同。常用的乳濁劑有氟化物(螢石、氟硅酸鈉)、磷酸鹽(磷酸鈣、骨灰、磷灰石)等。2、助熔劑

定義：能促使玻璃熔制過程加速的原料稱為助熔劑。種類：有效的助熔劑為氟化合物、硼化合物、鋇化合物和硝酸鹽等。3、氧化與還原劑在玻璃熔制時(shí)，能分解放出氧的原料，稱為氧化劑；反之，能奪取氧的原料，稱為還原劑。它們能給出氧化性或還原性的熔制條件。

常用的氧化劑有：硝酸鹽、三氧化二砷、氧化鈰等。

常用的還原劑有：碳(煤粉、焦碳粉、木炭、木屑)、酒石酸鉀(KO7H5O6)、錫粉及其化合物(氧化亞錫、二氯化錫)、金屬銻粉、金屬鋁粉等。1.1.7玻璃生產(chǎn)中碎玻璃的作用與使用使用碎玻璃配料時(shí)，應(yīng)注意以下情況：

二次揮發(fā)二次積累易在熔制后的玻璃液內(nèi)部留下明顯的線痕。重熔后的玻璃液具有還原性質(zhì)。加入碎玻璃多時(shí)就難于澄清。碎玻璃在配合料中的比例與粒度對熔化時(shí)間的影響。對以變價(jià)元素為基礎(chǔ)的顏色玻璃會引起色澤的變化。1.1.8稀土元素氧化物的應(yīng)用

稀土元素氧化物在玻璃質(zhì)材料中的應(yīng)用最為廣泛。

在玻璃工業(yè)中應(yīng)用的都是較純的稀土元素氧化物(La2O3)，很少直接使用它們的礦物。絕大多數(shù)的稀土元素氧化物都可用來制造坡璃。1．磨光介質(zhì)

CeO2可用作玻璃拋光粉。2．著色劑和脫色劑3．澄清劑和乳濁劑

CeO2兼有澄清劑作用，它優(yōu)于As2O3的澄清作用。常用CeO2來生產(chǎn)乳化搪瓷。4．光學(xué)玻璃

La2O3增加光學(xué)玻璃的折射率。Pr2O3和Nd2O3在可見光區(qū)域具有特征吸收峰，可用來制造濾光玻璃。在稀土氧化物中使用得最多的是La2O3。5．特種玻璃

稀土氧化物是制造激光玻璃的重要材料。另外，在一定磁力條件下，玻璃中某些成雙的稀土離子能彼此轉(zhuǎn)換能量，這種能量轉(zhuǎn)換有力地提高了Yb3+的冷光強(qiáng)度。

由于鈰化合物具有防止透明玻璃在高能射線照射下不變色，但由于鈰化合物使玻璃著成棕色，因而它的加入量限于0.2~0.5范圍內(nèi)。氧化銥對紫外線具有不透性。稀土元素氧化物對玻璃的磁光性質(zhì)有獨(dú)特的影響。1.1.9原料的預(yù)處理

在無機(jī)非金屬材料工業(yè)生產(chǎn)中，為了后續(xù)工序的順利進(jìn)行，應(yīng)對所采用的原、燃料進(jìn)行必要的預(yù)處理。這其中主要包括：

預(yù)燒破碎干燥篩分除鐵

預(yù)燒在玻璃生產(chǎn)中在陶瓷工業(yè)中

氧化鋁的預(yù)燒二氧化鈦的預(yù)燒滑石的預(yù)燒在水泥生產(chǎn)中

對于玻璃生產(chǎn)

預(yù)燒后的原料砂巖或石英巖，用顎式破碎機(jī)與反擊式破碎機(jī)；或反擊式破碎機(jī)，或顎式破碎機(jī)與濕輪碾配合，直接粉碎砂巖或石英巖。結(jié)塊純堿、芒硝用籠形碾或錘式破碎機(jī)粉碎。

破碎

對于陶瓷產(chǎn)品

由于陶瓷產(chǎn)品的性質(zhì)要求，粉碎設(shè)備的金屬部分最好不與原料直接接觸(如用花崗巖或隧石作輪碾機(jī)的磨盤和碾輪，作球磨機(jī)的內(nèi)襯和磨球等)，或者要采用措施多次除鐵，以保證原料和坯料的純度。

破碎天然原料時(shí)，通常先經(jīng)粗碎，最后進(jìn)入細(xì)碎設(shè)備磨到坯料要求的細(xì)度。

硅酸鹽水泥生產(chǎn)中在硅酸鹽水泥生產(chǎn)中，幾乎所有的原材料都要破碎：

石灰石破碎一般主要采用顎式破碎機(jī)、反擊式破碎機(jī)、反擊錘式破碎機(jī)等；粘土破碎主要采用對輥破碎機(jī)、反擊式破碎機(jī)；煤一般采用錘式破碎機(jī)；石膏一般采用顎式破碎機(jī)。

干燥

為了控制水分，保證配料的準(zhǔn)確、原料的儲存，以及后續(xù)工序的順利進(jìn)行。

干燥的方法主要有兩種，即自然干燥與強(qiáng)制干燥。一般以強(qiáng)制干燥為主。

原材料的水分主要來自三個(gè)方面：一是天然水—來自開采；二是在運(yùn)輸與堆放過程中雨雪的侵襲；三是在原料加工過程中添加的水。

篩分篩分有干篩和濕篩兩種。干篩的篩分效率主要取決于物料濕度、物料相對于篩網(wǎng)的運(yùn)動形式以及物料層厚度。濕篩的篩分效果主要取決于料漿的稠度和粘度。原料的篩分主要用于陶瓷和玻璃生產(chǎn)。在陶瓷生產(chǎn)中篩分有以下作用：1．使原料顆粒適合于下一制造工序的需要。2．及時(shí)篩去已符合細(xì)度要求的顆粒，使粗粒獲得充分粉碎的機(jī)會，可提高設(shè)備的粉碎效率。3．確定顆粒的大小及其比例，并限制原料或坯料中組(允許的)

顆粒的含量，因而可以提高成品的品質(zhì)。在玻璃生產(chǎn)中

石英砂和各種原料粉碎后，經(jīng)過篩分分離，使其具有一定的顆粒組成，以保證配合料均勻混合和避免分層。

除鐵

原料中含鐵雜質(zhì)可分為金屬鐵，氧化鐵與合鐵礦物。這些含鐵雜質(zhì)或者來自原礦，或者來自制備過程中設(shè)備的磨耗。

陶瓷坯料中混有鐵質(zhì)將使制品的外觀質(zhì)量受到影響，如降低白度與半透明性，也會產(chǎn)生斑點(diǎn)。玻璃原料中鐵雜質(zhì)。它不但對生產(chǎn)工藝帶來不良影響，而且使玻璃著成黃綠色，降低透明度。其中尤以硅質(zhì)原料的影響為最大。除鐵方法化學(xué)除鐵法物理除鐵法濕法：把原料在鹽酸和硫酸溶液中侵蝕干法：在700℃以上的高溫下，通入氯化氫氣體，使原料中的鐵轉(zhuǎn)為FeCl3而揮發(fā)除去。篩分淘洗水力分離超聲波浮選磁選1.2.1無機(jī)非金屬材料的組成1.2無機(jī)非金屬材料的組成及配料計(jì)算

元素周期表中的絕大多數(shù)元素的氧化物或單質(zhì)都可以組成無機(jī)非金屬材料，但組成材料的性質(zhì)卻明顯不同。由此，選擇不同的氧化物或單質(zhì)，可以制得不同的無機(jī)非金屬材料。CaO—SiO2—Al2O3K2O—SiO2—Al2O3系統(tǒng)

Na2O—CaO—SiO2系統(tǒng)其他體系

硅酸三鈣C3S

硅酸二鈣C2S

鋁酸三鈣C3A

鋁酸一鈣CA

二鋁酸一鈣CA2

七鋁酸十二鈣C12A7

鈣鋁黃長石C2AS

六鋁酸一鈣CA6一、CaO—SiO2—Al2O3系統(tǒng)

硅酸三鈣C3S

純C3S只在2065~1250℃溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定。隨著溫度的降低，C3S在不同溫度下存在多晶轉(zhuǎn)變。硅酸三鈣可以固溶少量的其它氧化物，將影響它的反應(yīng)能力和晶型。硅酸三鈣加水調(diào)和后，初凝≥45min，終凝≤12h。

水化較快。硅酸三鈣可產(chǎn)生較高的強(qiáng)度，且強(qiáng)度發(fā)展比較快，早期強(qiáng)度較高，且強(qiáng)度增進(jìn)率較大，28d強(qiáng)度可以達(dá)到一年強(qiáng)度的70~80%。硅酸三鈣水化熱較高，抗水性較差。硅酸三鈣固溶體晶體尺寸和發(fā)育程度會影響其反應(yīng)能力。硅酸三鈣的合成：在CaO—SiO2二元系統(tǒng)中：1800℃，幾分鐘；

1650℃，1h，C3S基本形成，游離CaO1％左右；

1450℃，1h，只有少量C3S生成。

硅酸三鈣單礦物在1450℃合成時(shí)，需要多次重復(fù)粉磨再燃燒。如有足夠的熔劑(液相)存在，就可使C2S在液相中吸收CaO，比較迅速地形成硅酸三鈣。

硅酸二鈣C2S

純C2S在1450℃下，進(jìn)行下列多晶轉(zhuǎn)變：C2S由β型轉(zhuǎn)變?yōu)棣眯?，體積膨脹10%而導(dǎo)致物料粉化。γ型C2S水硬性微弱

硅酸二鈣可固溶其它少量氧化物。固溶的氧化物不同，同一晶型的硅酸二鈣與水反應(yīng)后所得的強(qiáng)度不同。純硅酸二鈣色潔白當(dāng)有氧化鐵時(shí)呈棕黃色。硅酸二鈣固溶體與水反應(yīng)速度較慢，28天僅有20%左右反應(yīng)。

凝結(jié)硬化較慢，早期強(qiáng)度低，但后期強(qiáng)度增進(jìn)率較高，一年后可趕上或超過硅酸三鈣固溶體。硅酸二鈣固溶體的水化熱較小，耐水性好。

等軸晶系，可固溶部分其他氧化物，呈多晶形態(tài)。在偏光鏡下，無色透明。在反光鏡下，快冷呈點(diǎn)滴狀，慢冷呈矩形或柱狀。反光能力弱，呈暗灰色。

水化迅速，放熱多，凝結(jié)很快，如不加緩凝劑，就會急凝。

硬化很快，它的強(qiáng)度3天內(nèi)就大部分發(fā)揮出來，故早期強(qiáng)度較高，但絕對值不高，以后幾乎不再增長，甚至倒縮。干縮變形大，抗硫酸鹽性能差。鋁酸三鈣C3A

鋁酸一鈣CA二鋁酸一鈣CA2七鋁酸十二鈣C12A7鈣鋁黃長石C2AS六鋁酸一鈣CA6Fe2O3？鐵鋁酸四鈣C4AF

斜方晶系，常呈棱柱狀和圓粒狀晶體。

密度為3770Kg／m3。在偏光鏡下，具有從淺褐到深褐的多色性，二軸晶，負(fù)光性，光軸角中等。在反光鏡下，由于反射能力強(qiáng)，雖亮白色，故在硅酸鹽水泥熟料中又稱白色中間相。

鐵鋁酸四鈣的水化速度在早期介于鋁酸三鈣與硅酸三鈣之間，但隨后的發(fā)展不如硅酸三鈣。早期強(qiáng)度類似于鋁酸三鈣，而后期還能不斷增長，類似于硅酸二鈣。鐵鋁酸四鈣的抗沖擊性能和抗硫酸鹽性能較好，水化熱較鋁酸三鈣低。

四種礦物性能比較28d內(nèi)絕對強(qiáng)度：C3S＞C4AF＞C3A＞C2S水化速度：C3A＞C4AF＞C3S＞C2S水化熱：C3A＞C3S＞C4AF＞C2S二、K2O—SiO2—Al2O3系統(tǒng)主要礦物有：莫來石二氧化硅剛玉長石液相三、Na2O—CaO—SiO2系統(tǒng)組成位于低共熔點(diǎn)或界線上的熔體中，每種晶體的析晶能力都低。同時(shí)，這些組成的配料熔化溫度一般比較低，這對玻璃的熔制是有利的。1.2.2無機(jī)非金屬材料的組成設(shè)計(jì)及配料計(jì)算一、硅酸鹽水泥的組成設(shè)計(jì)1.

硅酸鹽水泥對礦物組成的要求

硅酸鹽水泥是一種水硬性膠凝材料，因此水泥熟料礦物必須具備：

良好的與水反應(yīng)的能力相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度與良好的耐久性反應(yīng)速度可以滿足生產(chǎn)的要求

對硅酸鹽水泥而言，最符合硅酸鹽水泥性質(zhì)要求的礦物組成是硅酸三鈣和硅酸二鈣。3C2SykC2SC3SC3AC3SC3A2.硅酸鹽水泥組成礦物的選擇硅酸鹽水泥熟料由C2S、C3S、C3A、C4AF四種礦物組成。均以固溶體的形式存在。A礦——在硅酸鹽水泥熟料中固溶了其它少量氧化物的C3S

稱為阿利特（Alite），又稱為A礦；在反光顯微鏡下為黑色多角形顆粒B礦——C2S固溶體稱為貝利特（Belite），又稱為B礦；

在反光顯微鏡下呈圓粒狀，快冷常具有黑白交叉雙晶條紋；慢冷常具有黑白平行雙晶條紋。C礦——固溶了其它少量氧化物的C4AF稱為才利特

（Celite），又稱為C礦；

在偏光顯微鏡下反光能力強(qiáng)，一般稱為白

色中間相。黑色中間相——C3A固溶體。

在偏光顯微鏡下反光能力弱，一般稱為黑

色中間相。

C3A和C4AF在煅燒中的作用

鐵鋁酸四鈣和鋁酸三鈣在煅燒過程中熔融成液相，又稱熔劑礦物，可以促進(jìn)硅酸三鈣的順利形成。

如果物料中熔劑礦物過少，易生燒，氧化鈣不易被吸收完全，導(dǎo)致熟料中游離氧化鈣增加，影響熟料質(zhì)量，降低窯的產(chǎn)量，增加燃料消耗。如果熔劑礦物過多，在立窯內(nèi)易結(jié)大塊，結(jié)爐瘤；在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)易結(jié)大塊，甚至結(jié)圈等。

液相的粘度，隨C3A／C4AF比而增減。粘度的影響？3.硅酸鹽水泥的組成設(shè)計(jì)

硅酸鹽水泥中含有C3S、C2S、C3A、C4AF四種礦物，相應(yīng)的組成氧化物為CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3。因?yàn)镕e2O3含量較低，可以合并入Al2O3一并考慮，C4AF則相應(yīng)計(jì)入C3A，這樣可以用CaO-Al2O3-Fe2O3三元系統(tǒng)來表示硅酸鹽水泥的配料組成。CaO62%~67%SiO220%~24%Al2O3+Fe2O36.5%~13%C3S50%~60%C2S20%C3A+C4AF22%4.熟料中其他物質(zhì)及其作用

玻璃體

工廠中，通