无机非金属材料工学 第5版PDF电子书下载

0绪论 1

0.1 无机非金属材料的定义与分类 1

0.2 无机非金属材料的发展简史 1

0.3 无机非金属材料的地位和作用 2

0.4 无机非金属材料工业的进展 4

0.5 无机非金属材料的展望 5

参考文献 6

上篇 生产单元与设备 9

1概述 9

1.1 无机非金属材料生产过程的“共性” 10

1.1.1 原料 10

1.1.2 粉体的制备与运输 11

1.1.3 高温加热（热处理） 11

1.1.4 成型 11

1.1.5 干燥 11

1.2 无机非金属材料生产过程的“个性” 12

1.2.1 胶凝材料类 12

1.2.2 玻璃、玻璃纤维、铸石和人工晶体类 12

1.2.3 砖瓦、陶瓷和耐火材料类 13

1.2.4 其他材料类 13

1.3 无机非金属材料的几种典型生产工艺流程 13

1.3.1 水泥生产工艺流程 13

1.3.2 陶瓷生产工艺流程 14

1.3.3 玻璃生产工艺流程 14

习题 18

参考文献 18

2原料与燃料 19

2.1 石英类原料 19

2.1.1 石英类原料的种类 19

2.1.2 石英类原料的应用 20

2.1.3 石英的晶型转化 20

2.2 黏土类原料 21

2.2.1 黏土的成因与分类 21

2.2.2 黏土的组成 22

2.2.3 黏土的工艺性质 23

2.2.4 黏土质工业固体废弃物 26

2.3 钙质原料 27

2.3.1 天然钙质原料的种类和性质 27

2.3.2 天然钙质原料在生产中的作用及其品质要求 27

2.3.3 钙质工业固体废弃物 28

2.4 长石类原料 29

2.4.1 长石的种类和性质 29

2.4.2 长石在陶瓷和玻璃工业中的作用 29

2.4.3 长石的替代原料 30

2.5 其他原料 30

2.5.1 高铝质原料 30

2.5.2 镁质原料 31

2.5.3 铁质原料 32

2.5.4 氧化钠质原料 32

2.5.5 含硼原料 33

2.5.6 含锂矿物 33

2.5.7 瓷石 34

2.5.8 绢云母 34

2.5.9 透辉石 35

2.5.10 辅助性原料 35

2.6 燃料 37

2.6.1 固体和液体燃料的组成及其换算关系 37

2.6.2 气体燃料 39

2.6.3 发热量与标准燃料 39

2.6.4 其他燃料 40

习题 42

参考文献 42

3粉粒体的制备 43

3.1 粉碎概论 43

3.1.1 粉碎的定义与分类 43

3.1.2 物料硬度、脆性与韧性及机械强度 43

3.1.3 易碎性（易磨性） 45

3.1.4 粉碎的施力方式 45

3.1.5 粉碎比 46

3.2 破碎 46

3.2.1 破碎机械分类与适用性 46

3.2.2 颚式破碎机 47

3.2.3 圆锥破碎机 48

3.2.4 锤式破碎机 49

3.2.5 反击式破碎机 49

3.3 粉磨 50

3.3.1 慢速磨机 50

3.3.2 辊压机 53

3.3.3 辊筒磨机 54

3.3.4 辊式磨机 54

3.4 超细粉碎 56

3.4.1 超细粉碎机械的分类 56

3.4.2 超细粉碎机械 57

3.5 分级 60

3.5.1 分级机的分类 60

3.5.2 分级机的性能评价 61

3.5.3 筛分分级 62

3.5.4 流体分级 63

3.6 粉磨系统比较 65

3.6.1 几种典型的粉磨系统 65

3.6.2 水泥生产粉磨系统 67

3.7 超微粉体的合成 69

3.7.1 超微粉体合成方法的分类 69

3.7.2 超微粉体合成的气相法 70

3.7.3 超微粉体合成液相法 73

3.7.4 超微粉体合成固相法 83

习题 85

参考文献 85

4输送、混合与均化 86

4.1 气力输送系统 86

4.1.1 气力输送系统的分类与特性 86

4.1.2 气力输送系统 87

4.2 连续输送机械 93

4.2.1 胶带输送机 93

4.2.2 螺旋输送机 94

4.2.3 斗式提升机 95

4.2.4 链式输送机 96

4.2.5 振动输送机 98

4.3 供料与给料装置 99

4.4 混合 100

4.4.1 混合状态的表征 101

4.4.2 混合机的类型 101

4.4.3 间歇式混合机 102

4.4.4 连续式混合机 103

4.4.5 气力式混合机 103

4.4.6 混合机的选择 104

4.5 均化 104

4.5.1 原料与燃料的预均化堆场 104

4.5.2 生料的均化 106

习题 109

参考文献 109

5熔化与相变 110

5.1 熔化 110

5.1.1 概述 110

5.1.2 熔窑 112

5.1.3 玻璃池窑中的热传递与玻璃液流动 114

5.1.4 玻璃的熔制过程 115

5.1.5 配合料的加热反应 116

5.2 相变 119

5.2.1 熔体和玻璃体的晶核形成与晶体生长过程 119

5.2.2 玻璃的分相 122

5.2.3 微晶玻璃 126

5.2.4 熔铸耐火材料的晶化 130

5.2.5 结晶窑 130

习题 131

参考文献 131

6成型 132

6.1 浆料的成型 132

6.1.1 混凝土浆体的密实成型 132

6.1.2 陶瓷注浆成型 134

6.2 玻璃熔体的成型与退火 138

6.2.1 玻璃熔体的主要成型性质 138

6.2.2 成型制度 139

6.2.3 吹制成型 140

6.2.4 拉制成型 141

6.2.5 浮法生产平板玻璃 142

6.2.6 玻璃的退火处理 145

6.3 可塑成型 147

6.3.1 可塑泥料的流变特性 147

6.3.2 挤压成型 148

6.3.3 旋坯成型 149

6.3.4 滚压成型 149

6.3.5 塑压成型 149

6.4 粉料压制成型 150

6.4.1 压制成型的工艺原理 150

6.4.2 压制成型对粉料的要求 151

6.5 陶瓷成型新技术 152

6.5.1 胶态成型 152

6.5.2 注射成型 154

6.5.3 离心沉积成型 156

6.5.4 电泳沉积成型 156

6.5.5 无模成型 157

6.5.6 自反应喷射成型 157

6.5.7 压滤成型 158

6.5.8 喷吹成型 159

6.5.9 浸渍成型 159

6.5.10 电弧喷涂成型 159

6.5.11 爆炸烧结成型 160

习题 161

参考文献 161

7脱水与干燥 162

7.1 物料的去湿方法 162

7.2 干燥的物理过程 162

7.2.1 物料与水分的结合形式 162

7.2.2 物料与结合水分的平衡关系 163

7.2.3 物料干燥过程 163

7.2.4 干燥收缩及制品变形 164

7.3 脱水设备 165

7.3.1 浓缩 165

7.3.2 过滤 167

7.4 干燥设备 169

7.4.1 干燥方法与干燥器的选型 169

7.4.2 干燥器 170

习题 173

参考文献 174

8煅烧与烧成 175

8.1 水泥熟料的煅烧 175

8.1.1 水泥熟料煅烧设备的分类 175

8.1.2 悬浮预热器 177

8.1.3 分解炉 181

8.1.4 回转窑 191

8.1.5 水泥熟料冷却机 193

8.1.6 燃烧器 194

8.1.7 增湿塔 196

8.1.8 余热发电 197

8.2 陶瓷的烧成 198

8.2.1 黏土、长石和石英原料在烧成过程中的变化 198

8.2.2 坯和釉在烧成过程中的物理化学变化 199

8.2.3 烧成制度的制定 201

8.2.4 陶瓷烧成设备——窑炉 203

8.2.5 先进陶瓷的烧结方法简介 214

8.2.6 节能减排的燃烧技术 218

习题 220

参考文献 221

9大气污染与防治 223

9.1 粉尘的污染与防治 224

9.1.1 粉尘的产生 224

9.1.2 粉尘的性质与危害 224

9.1.3 粉尘的治理技术 227

9.1.4 粉尘治理设备的工作原理 230

9.2 氮氧化合物的污染与防治 237

9.2.1 氮氧化合物的危害 237

9.2.2 氮氧化合物的产生 237

9.2.3 氮氧化合物的治理技术 238

9.3 二氧化硫的污染与防治 243

9.3.1 二氧化硫的危害 243

9.3.2 二氧化硫的产生 243

9.3.3 二氧化硫的治理技术 244

习题 252

参考文献 252

下篇 主要品种与性能 255

10水泥 255

10.1 硅酸盐水泥熟料的组成 256

10.1.1 水泥熟料的化学成分及矿物组成 256

10.1.2 水泥熟料的率值 259

10.1.3 水泥熟料的矿物组成的计算方法 262

10.2 硅酸盐水泥生料的配合 265

10.2.1 水泥熟料的配料方案设计 265

10.2.2 水泥生料的配合比的计算方法 267

10.3 硅酸盐水泥熟料的煅烧 270

10.3.1 水泥生料的干燥与脱水 270

10.3.2 碳酸盐的分解 271

10.3.3 固相反应 272

10.3.4 水泥熟料的烧结 273

10.3.5 水泥熟料的冷却 275

10.3.6 其他组分的作用 276

10.3.7 水泥熟料单位质量热耗 278

10.4 硅酸盐水泥的制成与标准 280

10.4.1 混合材料 280

10.4.2 通用硅酸盐水泥的定义、分类及技术要求 289

10.4.3 石灰石硅酸盐水泥 294

10.4.4 水泥的粉磨 295

10.4.5 水泥的储存与均化 297

10.4.6 水泥的包装与散装 297

10.5 硅酸盐水泥的水化和硬化 298

10.5.1 水泥熟料矿物的水化 298

10.5.2 硅酸盐水泥的水化 302

10.5.3 水化速率与凝结时间的调节 303

10.5.4 水化热 304

10.5.5 体积变化 304

10.5.6 水泥石的结构 305

10.6 掺有混合材料的硅酸盐水泥的水化和硬化 306

10.6.1 矿渣硅酸盐水泥的水化和硬化 306

10.6.2 火山灰质硅酸盐水泥的水化和硬化 307

10.6.3 粉煤灰硅酸盐水泥的水化和硬化 307

10.6.4 石灰石硅酸盐水泥的水化和硬化 308

10.7 硅酸盐水泥的化学侵蚀 308

10.7.1 淡水的侵蚀 308

10.7.2 酸和酸性水的侵蚀 309

10.7.3 硫酸盐的侵蚀 310

10.7.4 含碱溶液的侵蚀 310

10.7.5 提高水泥抗蚀性的措施 311

10.8 特种水泥 311

10.8.1 快硬硅酸盐水泥与特快硬硅酸盐水泥 311

10.8.2 铝酸盐水泥 314

10.8.3 抗硫酸盐、中低热及道路硅酸盐水泥 316

10.8.4 膨胀水泥和自应力水泥 320

10.8.5 油井水泥 325

10.8.6 装饰水泥 329

10.8.7 砌筑水泥 330

10.8.8 过硫石膏矿渣水泥 331

习题 332

参考文献 334

11混凝土 335

11.1 混凝土的组成材料 336

11.1.1 水泥 337

11.1.2 细集料 338

11.1.3 粗集料 341

11.1.4 混凝土拌和用水和养护用水 345

11.1.5 混凝土外加剂 346

11.1.6 矿物掺和料 352

11.2 混凝土的主要技术性质 357

11.2.1 混凝土拌和物的工作性 357

11.2.2 混凝土的强度 360

11.2.3 混凝土的形变性能 364

11.2.4 混凝土的耐久性 366

11.3 混凝土配合比设计 368

11.3.1 混凝土初步配合比计算 368

11.3.2 混凝土的试配与调整 375

11.3.3 混凝土配合比设计实例 377

11.4 特种混凝土 381

11.4.1 轻集料混凝土 381

11.4.2 多孔混凝土 382

11.4.3 水玻璃耐酸混凝土 383

11.4.4 大体积混凝土 383

11.4.5 纤维增强混凝土 384

11.4.6 聚合物混凝土 385

习题 386

参考文献 388

12玻璃 389

12.1 玻璃的通性 389

12.2 玻璃的分类 390

12.2.1 普通工业玻璃的分类 390

12.2.2 特种玻璃的分类 392

12.3 硅酸盐玻璃的组成、结构与性质 396

12.3.1 硅酸盐玻璃的组成 396

12.3.2 玻璃的结构 398

12.3.3 玻璃的性质 400

12.4 普通玻璃配合料的制备 409

12.4.1 玻璃组成的设计与确定 409

12.4.2 玻璃配合料的计算 409

12.4.3 玻璃配合料的制备要求 414

12.4.4 玻璃的着色 416

12.5 玻璃体的缺陷 421

12.5.1 气泡 421

12.5.2 结石 422

12.6 玻璃制品的加工 423

12.6.1 玻璃的冷加工 423

12.6.2 玻璃的热加工 423

12.6.3 玻璃的表面处理 424

12.7 玻璃的品种 425

12.7.1 平板玻璃 425

12.7.2 深加工玻璃 427

12.7.3 其他建筑玻璃 439

12.7.4 特种玻璃 441

习题 455

参考文献 455

13陶瓷 456

13.1 绪论 456

13.1.1 陶瓷的定义与分类 456

13.1.2 陶瓷的组成、结构与性能 459

13.1.3 普通陶瓷品种 460

13.2 陶瓷坯料及其制备 465

13.2.1 陶瓷坯体所用原料及其氧化物在坯体中的作用 465

13.2.2 确定陶瓷坯料配方的原则 467

13.2.3 陶瓷坯体组成的表示方法 467

13.2.4 陶瓷坯体的配料计算 468

13.2.5 坯料的制备 474

13.2.6 调整坯料性能的添加剂 479

13.3 成型 480

13.4 釉料及色料 484

13.4.1 釉的作用及分类 484

13.4.2 釉层的性质 485

13.4.3 坯-釉适应性 487

13.4.4 釉料的组成与制釉原料 488

13.5 烧成方式的选择与陶瓷产品的缺陷分析 500

13.5.1 烧成方式的选择 500

13.5.2 陶瓷产品的缺陷分析 501

13.6 特种陶瓷 505

13.6.1 结构陶瓷 505

13.6.2 功能陶瓷 520

习题 539

参考文献 540

14耐火材料 542

14.1 概述 542

14.1.1 耐火材料的分类 542

14.1.2 耐火材料的组成与性质 543

14.1.3 耐火材料的生产工艺过程 545

14.2 硅酸铝质耐火材料 549

14.2.1 硅酸铝质耐火材料生产的物理化学原理 549

14.2.2 黏土质耐火材料 550

14.2.3 高铝质耐火材料 550

14.2.4 硅线石族矿物及其应用 551

14.3 硅质耐火材料 552

14.3.1 硅质耐火材料生产的物理化学原理 552

14.3.2 硅砖的生产工艺要点 553

14.4 碱性耐火材料 554

14.4.1 镁质耐火材料 554

14.4.2 镁质耐火材料的结合相 556

14.4.3 碱性耐火材料的主要品种及应用 557

14.5 氧化物-碳复合耐火材料 559

14.5.1 碳与氧化物反应的热力学原理 559

14.5.2 结合剂 560

14.5.3 碳复合耐火材料的主要品种 561

14.6 熔铸耐火材料 562

14.6.1 Al2 O3-ZrO2-SiO2系统熔铸耐火材料制品 563

14.6.2 Al2 O熔铸耐火材料 563

14.6.3 ZrO2熔铸耐火制品 564

14.7 不定形耐火材料 564

14.7.1 不定形耐火材料的结合剂 564

14.7.2 典型浇注料的品种及应用 566

14.7.3 其他不定形耐火材料 567

14.8 隔热耐火材料 568

14.8.1 隔热耐火材料的分类 568

14.8.2 隔热耐火材料的制造方法 569

14.8.3 隔热耐火制品的种类 569

14.8.4 耐火纤维 570

14.8.5 Al2O3和ZrO2空心球及其制品 571

14.9 特种耐火材料 572

14.9.1 概述 572

14.9.2 氧化物耐火材料 572

14.9.3 非氧化物及其复合耐火材料 573

14.10 耐火材料在无机非金属材料工业中的应用 575

14.10.1 耐火材料在水泥工业中的应用 575

14.10.2 耐火材料在玻璃工业中的应用 577

14.10.3 耐火材料在陶瓷工业中的应用 578

习题 579

参考文献 580

15人工晶体材料 581

15.1 人工晶体材料的分类及应用 581

15.1.1 半导体晶体 582

15.1.2 压电晶体 582

15.1.3 硬质晶体 582

15.1.4 光学晶体 583

15.1.5 非线性光学晶体 583

15.1.6 激光晶体 583

15.1.7 电光晶体 583

15.1.8 磁光晶体 584

15.1.9 热释电晶体 584

15.1.10 铁电晶体 585

15.1.11 X射线分光晶体 585

15.1.12 闪烁晶体 585

15.2 晶体生长 585

15.2.1 晶体生长热力学 585

15.2.2 晶体生长动力学 588

15.3 晶体的生长方法 590

15.3.1 熔体生长法 591

15.3.2 低温溶液生长法 593

15.3.3 高温溶液生长法 595

15.3.4 气相生长法 598

15.3.5 固相生长法 601

习题 601

参考文献 602

16碳材料 603

16.1 碳材料的结构与性能 603

16.1.1 碳的生成 603

16.1.2 碳的形态 605

16.1.3 石墨和炭的晶体结构 607

16.1.4 炭的石墨化 609

16.1.5 碳材料的性能 612

16.2 炭和石墨材料 614

16.2.1 炭和石墨材料的生产用原料 614

16.2.2 炭和石墨材料的生产工艺 614

16.2.3 炭和石墨材料的品种及应用 616

16.3 碳纤维 616

16.3.1 碳纤维的种类 617

16.3.2 碳纤维的制备 617

16.3.3 碳纤维的结构 619

16.3.4 碳纤维的性能 620

16.4 金刚石薄膜 621

16.4.1 金刚石薄膜的合成 621

16.4.2 金刚石薄膜的性质 621

16.4.3 金刚石薄膜的应用 622

16.5 石墨层间化合物 622

16.5.1 石墨层间化合物的结构特征及分类 623

16.5.2 石墨层间化合物的合成原理及方法 623

16.6 碳-碳复合材料 625

16.6.1 碳-碳复合材料的组成与结构 625

16.6.2 碳-碳复合材料的制备 625

16.6.3 碳-碳复合材料的性能特点 626

16.6.4 碳-碳复合材料的防氧化 627

16.7 富勒烯 628

16.7.1 富勒烯的结构 628

16.7.2 富勒烯的性质 629

16.7.3 富勒烯的制备 631

16.8 碳纳米管 631

16.8.1 碳纳米管的结构 632

16.8.2 碳纳米管的性能 633

16.8.3 碳纳米管的制备方法 634

16.9 石墨烯 635

16.9.1 石墨烯的结构 635

16.9.2 石墨烯的性能 636

16.9.3 石墨烯的制备方法 636

习题 639

参考文献 639

附录 640

附录1 利用煤的工业分析结果进行发热量计算的方法 640

附录2 常用相对原子质量（Ar） 641

附录3 常用相对化学式质量（Mr） 642