无机非金属材料工学 第4版PDF电子书下载

绪论 1

第一篇 生产过程原理与设备 5

1 概述 5

1.1 无机非金属材料生产过程的共性与个性 5

1.1.1 无机非金属材料生产过程的共性 5

1.1.2 无机非金属材料生产过程的个性 7

1.2 无机非金属材料的几种典型生产工艺流程 9

1.2.1 水泥生产工艺流程 9

1.2.2 玻璃生产工艺流程 10

1.2.3 陶瓷生产工艺流程 11

习题 11

参考文献 11

2 原料与燃料 13

2.1 钙质原料 13

2.1.1 天然钙质原料的种类和性质 13

2.1.2 天然钙质原料在生产中的作用及其品质要求 14

2.1.3 钙质工业废渣 14

2.2 黏土类原料 15

2.2.1 黏土的成因与分类 15

2.2.2 黏土的组成 16

2.2.3 黏土的工艺性质 17

2.2.4 黏土质工业废渣 18

2.3 石英类原料 19

2.3.1 石英类原料的种类和应用 19

2.3.2 石英的晶型转化 20

2.4 长石类原料 21

2.4.1 长石的种类和性质 21

2.4.2 长石在陶瓷和玻璃工业中的作用 21

2.4.3 长石的替代原料 22

2.5 其他原料 22

2.5.1 高铝质原料 22

2.5.2 镁质原料 23

2.5.3 铁质原料 24

2.5.4 Na2O质原料 24

2.5.5 含硼原料 24

2.5.6 辅助性原料 25

2.6 燃料 27

2.6.1 燃料的概念与分类 27

2.6.2 燃料组成及其换算 27

2.6.3 发热量与标准燃料 29

2.6.4 燃料品种与燃烧技术发展 30

习题 33

参考文献 33

3 粉粒体制备 35

3.1 粉碎概论 35

3.1.1 粉碎的定义与分类 35

3.1.2 物料的硬度、脆性及强度 35

3.1.3 易碎性（易磨性） 36

3.1.4 粉碎的施力方式 36

3.1.5 粉碎比 37

3.2 破碎 37

3.2.1 破碎机械分类与适用性 37

3.2.2 颚式破碎机 38

3.2.3 圆锥式破碎机 38

3.2.4 锤式破碎机 39

3.2.5 反击式破碎机 40

3.3 粉磨 40

3.3.1 粉磨机械 40

3.3.2 球磨机 40

3.3.3 辊压机 43

3.3.4 辊筒磨 43

3.3.5 辊式磨 44

3.4 超细粉碎 46

3.4.1 超细粉碎机械分类 46

3.4.2 超细粉碎机械 47

3.5 分级 50

3.5.1 分级机械分类 50

3.5.2 分级机性能评价 50

3.5.3 筛分分级 51

3.5.4 流体分级 52

3.6 粉磨系统比较 54

3.6.1 辊压机与球磨机组成的粉磨系统 54

3.6.2 辊式磨粉磨系统 55

3.6.3 降低粉碎能耗的工艺措施 56

习题 57

参考文献 57

4 输送、混合与均化 58

4.1 气力输送系统 58

4.1.1 气力输送分类与特性 58

4.1.2 气力输送系统 59

4.2 连续输送机械 64

4.2.1 胶带输送机 64

4.2.2 螺旋输送机 64

4.2.3 斗式提升机 65

4.2.4 链式输送机 66

4.2.5 振动输送机 67

4.3 供料与给料装置 68

4.4 混合 70

4.4.1 混合状态的表征 70

4.4.2 混合机类型 71

4.4.3 间歇式混合机 72

4.4.4 连续混合机 72

4.4.5 气力混合机 72

4.4.6 混合机的选择 73

4.5 均化 73

4.5.1 原料与燃料的预均化堆场 73

4.5.2 生料的均化 75

习题 77

参考文献 77

5 熔化和相变 79

5.1 熔化 79

5.1.1 概述 79

5.1.2 熔化设备——熔窑 80

5.1.3 玻璃池窑中的热传递与玻璃液流动 82

5.1.4 玻璃的熔制过程 83

5.1.5 配合料的加热反应 84

5.2 熔体和玻璃体的相变 86

5.2.1 熔体和玻璃体的成核与晶体生长过程 86

5.2.2 玻璃的分相 89

5.2.3 微晶玻璃 91

5.2.4 熔铸耐火材料的晶化 94

5.2.5 结晶窑（晶化窑） 94

习题 100

参考文献 100

6 成型 101

6.1 概述 101

6.2 浆料的成型 101

6.2.1 混凝土浆体的密实成型 102

6.2.2 陶瓷注浆成型 103

6.3 玻璃熔体的成型与退火 107

6.3.1 玻璃的主要成型性质 107

6.3.2 成型制度的制定 108

6.3.3 吹制成型 108

6.3.4 拉制成型 109

6.3.5 浮法生产平板玻璃 110

6.4 可塑成型 113

6.4.1 可塑泥料的流变特性 114

6.4.2 挤压成型 114

6.4.3 旋坯成型 115

6.4.4 滚压成型 115

6.4.5 塑压成型 115

6.5 粉料压制成型 116

6.5.1 压制成型工艺原理 116

6.5.2 压制成型对粉料的要求 117

6.5.3 压制设备 118

6.6 粒化 119

6.6.1 转动粒化 119

6.6.2 喷雾干燥造粒 120

6.7 胶态注模成型 120

6.7.1 注凝成型工艺过程 121

6.7.2 注凝成型主要影响因素 121

6.7.3 关于凝胶固化法的选择 121

6.8 注射成型 121

6.8.1 注射成型主要工艺过程 122

6.8.2 影响注射成型工艺的主要因素 122

6.8.3 注射成型应用 122

习题 123

参考文献 123

7 脱水与干燥 124

7.1 物料的去湿方法 124

7.2 干燥的物理过程 124

7.2.1 物料与水分的结合方式 124

7.2.2 物料与结合水分的平衡关系 125

7.2.3 物料干燥过程 125

7.2.4 干燥收缩及制品变形 126

7.3 脱水设备 127

7.3.1 浓缩 127

7.3.2 过滤 128

7.4 干燥设备 130

7.4.1 干燥器的分类 130

7.4.2 干燥器的选型 130

7.4.3 干燥器 132

习题 134

参考文献 135

8 煅烧与烧成 136

8.1 概述 136

8.1.1 热量传递 136

8.1.2 质量传递 136

8.1.3 动量传递 137

8.2 水泥熟料的煅烧 137

8.2.1 水泥熟料煅烧设备的分类 137

8.2.2 悬浮预热器 138

8.2.3 分解炉 143

8.2.4 回转窑 147

8.2.5 熟料冷却机 148

8.2.6 燃烧器 150

8.2.7 余热发电 151

8.3 陶瓷的烧成 152

8.3.1 黏土、长石及石英原料在烧成过程中的变化 152

8.3.2 坯、釉在烧成过程中的物理化学变化 153

8.3.3 烧成制度的制定 155

8.3.4 陶瓷烧成设备——窑炉 157

8.3.5 特种陶瓷烧结方法简介 168

8.3.6 节能减排的燃烧技术 170

习题 172

参考文献 172

第二篇 主要品种工艺原理与性能 174

9 气硬性无机胶凝材料 174

9.1 石灰 174

9.1.1 石灰的原料及制备 174

9.1.2 生石灰的熟化和硬化 175

9.1.3 石灰的应用 175

9.2 石膏及其制品 176

9.2.1 石膏胶凝材料的生产 176

9.2.2 半水石膏的凝结与硬化 177

9.2.3 石膏的应用 177

9.3 镁质胶凝材料 179

9.3.1 镁质胶凝材料的生产 179

9.3.2 镁质胶凝材料浆的制取和硬化性能 179

9.3.3 镁质胶凝材料的应用 180

9.4 水玻璃 181

9.4.1 水玻璃的硬化 181

9.4.2 水玻璃的性质 181

9.4.3 水玻璃的用途 182

习题 182

参考文献 183

10 水泥 184

10.1 硅酸盐水泥熟料的组成 184

10.1.1 熟料化学成分及矿物组成 184

10.1.2 熟料的率值 187

10.1.3 熟料矿物组成的计算 189

10.2 硅酸盐水泥生料的配合 191

10.2.1 熟料组成设计 191

10.2.2 生料配比计算 193

10.3 硅酸盐水泥熟料的煅烧 196

10.3.1 干燥与脱水 196

10.3.2 碳酸盐分解 196

10.3.3 固相反应 197

10.3.4 熟料的绕结 198

10.3.5 熟料的冷却 200

10.3.6 其他组分的作用 201

10.3.7 熟料热耗 203

10.4 硅酸盐水泥的制成与标准 205

10.4.1 水泥混合材料 205

10.4.2 通用硅酸盐水泥定义、分类及技术要求 211

10.4.3 石灰石硅酸盐水泥 215

10.4.4 水泥的粉磨 216

10.4.5 水泥储存与均化 217

10.4.6 水泥包装与散装 218

10.5 硅酸盐水泥的水化和硬化 218

10.5.1 熟料矿物的水化 218

10.5.2 硅酸盐水泥的水化 221

10.5.3 水化速率与凝结时间的调节 222

10.5.4 水化热 223

10.5.5 体积变化 223

10.5.6 水泥石的结构 224

10.6 掺混合材硅酸盐水泥的水化硬化 225

10.6.1 矿渣水泥的水化和硬化 225

10.6.2 火山灰水泥的水化硬化 226

10.6.3 粉煤灰水泥的水化硬化 226

10.6.4 石灰石硅酸盐水泥的水化硬化 226

10.7 硅酸盐水泥的化学侵蚀 227

10.7.1 淡水侵蚀 227

10.7.2 酸和酸性水侵蚀 227

10.7.3 硫酸盐侵蚀 228

10.7.4 含碱溶液侵蚀 229

10.7.5 提高水泥抗蚀性的措施 229

10.8 特性水泥和专用水泥 230

10.8.1 快硬和特快硬水泥 230

10.8.2 抗硫酸盐、中低热及道路水泥 233

10.8.3 膨胀和自应力水泥 235

10.8.4 油井水泥 236

10.8.5 装饰水泥 238

10.8.6 砌筑水泥 239

习题 239

参考文献 241

11 混凝土 242

11.1 概述 242

11.1.1 混凝土的定义及分类 242

11.1.2 混凝土的特点 242

11.1.3 对混凝土的基本要求 243

11.2 普通混凝土的组成材料 243

11.2.1 水泥 244

11.2.2 细骨料（砂） 244

11.2.3 粗骨料 247

11.2.4 混凝土拌合用水和养护用水 250

11.3 混凝土的主要技术性质 251

11.3.1 混凝土拌合物的和易性 251

11.3.2 混凝土的强度 254

11.3.3 混凝土的变形性能 257

11.3.4 混凝土的耐久性 260

11.4 混凝土外加剂 262

11.4.1 混凝土外加剂的分类 262

11.4.2 减水剂 263

11.4.3 常用的减水剂 264

11.4.4 引气剂 265

11.4.5 缓凝剂 265

11.4.6 速凝剂 266

11.4.7 矿物外加剂 266

11.4.8 使用外加剂的注意事项 267

11.5 混凝土配合比设计 268

11.5.1 混凝土配合比参数的确定 268

11.5.2 混凝土配合比设计的步骤 268

11.5.3 高强混凝土 271

11.5.4 混凝土配合比设计实例 272

11.6 其他品种混凝土 274

11.6.1 高性能混凝土 274

11.6.2 轻骨料混凝土 276

11.6.3 耐酸混凝土 277

11.6.4 纤维增强混凝土 277

11.6.5 聚合物混凝土 278

习题 279

参考文献 279

12 玻璃 281

12.1 概述 281

12.1.1 玻璃的种类及特性 281

12.1.2 硅酸盐玻璃的组成与结构 281

12.1.3 玻璃的结构因素与性质 282

12.1.4 主要硅酸盐玻璃制品的种类、用途 288

12.2 玻璃原料与制品加工 292

12.2.1 原料及配合料的制备 292

12.2.2 玻璃制品的加工 298

12.3 特种玻璃 306

12.3.1 特种玻璃概述 306

12.3.2 光导纤维 310

12.3.3 激光玻璃 312

12.3.4 光致变色玻璃 313

12.3.5 非线性光学玻璃 314

12.3.6 快离子导体玻璃 315

12.3.7 生物功能玻璃 316

12.3.8 多孔玻璃 318

习题 319

参考文献 319

13 陶瓷 320

13.1 绪论 320

13.1.1 陶瓷的定义与分类 320

13.1.2 陶瓷的组成、结构与性能 322

13.1.3 普通陶瓷品种 324

13.2 坯料及制备 327

13.2.1 坯用原料及其氧化物在坯中的作用 327

13.2.2 确定坯料配方的原则 328

13.2.3 坯体组成的表示方法 329

13.2.4 配料计算 329

13.2.5 坯料制备 334

13.2.6 调整坯料性能的添加剂 340

13.3 成型 341

13.3.1 选择成型方式的依据 341

13.3.2 陶瓷成型新技术 344

13.4 釉料及色料 348

13.4.1 釉的作用及分类 348

13.4.2 釉层的性质 348

13.4.3 坯釉适应性 350

13.4.4 釉料的组成与制釉原料 351

13.4.5 釉料配制原则 351

13.4.6 配料计算 352

13.4.7 釉料制备 353

13.4.8 施釉及装饰 354

13.4.9 陶瓷色釉料 357

13.5 烧成方式的选择和陶瓷产品的缺陷分析 361

13.5.1 烧成方式的选择 361

13.5.2 陶瓷的缺陷分析 362

13.6 特种陶瓷 365

13.6.1 结构陶瓷 365

13.6.2 功能陶瓷 370

习题 382

参考文献 383

14 耐火材料 385

14.1 概述 385

14.1.1 耐火材料的定义和分类 385

14.1.2 耐火材料的组成与性质 386

14.1.3 耐火材料生产工艺过程 388

14.2 硅酸铝质耐火材料 389

14.2.1 硅酸铝质耐火材料生产的物理化学基础 389

14.2.2 黏土质耐火材料 390

14.2.3 高铝质耐火材料 391

14.2.4 硅线石族矿物及其应用 392

14.3 硅质耐火材料 392

14.3.1 硅质耐火材料生产的物理化学原理 392

14.3.2 硅砖的生产工艺要点 393

14.4 碱性耐火材料 394

14.4.1 镁质耐火材料 394

14.4.2 镁质耐火材料的结合相 396

14.4.3 碱性耐火材料的主要品种及应用 397

14.5 氧化物-碳复合耐火材料 398

14.5.1 碳-氧化物反应热力学基础 398

14.5.2 结合剂 399

14.5.3 碳复合耐火材料主要品种 399

14.6 熔铸耐火材料 401

14.6.1 铝锆硅系熔铸耐火材料制品 401

14.6.2 熔铸氧化铝耐火材料 402

14.6.3 熔铸ZrO2耐火制品 402

14.7 不定形耐火材料 402

14.7.1 不定形耐火材料分类 402

14.7.2 不定形耐火材料的结合剂 404

14.7.3 典型浇注料品种及应用 405

14.8 隔热耐火材料 406

14.8.1 隔热耐火材料分类 406

14.8.2 多孔隔热耐火制品 406

14.8.3 耐火纤维 407

14.8.4 氧化铝、氧化锆空心球及其制品 409

14.8.5 其他隔热耐火材料 410

14.9 特种耐火材料简介 410

14.9.1 概述 410

14.9.2 氧化物材料 410

14.9.3 非氧化物及其复合耐火材料 410

14.10 耐火材料在无机非金属材料工业中的应用 412

14.10.1 概述 412

14.10.2 耐火材料在水泥工业中的应用 412

14.10.3 耐火材料在玻璃工业中的应用 413

14.10.4 耐火材料在陶瓷工业中的应用 414

习题 416

参考文献 416

15 人工晶体 417

15.1 人工晶体的分类及应用 417

15.1.1 半导体晶体 418

15.1.2 功能晶体 418

15.1.3 光子晶体 420

15.2 晶体生长 420

15.2.1 晶体生长热力学 420

15.2.2 晶体生长动力学 422

15.3 晶体生长方法 424

15.3.1 熔体生长 425

15.3.2 低温溶液生长 427

15.3.3 高温溶液生长 428

15.3.4 气相生长 431

15.3.5 固相生长法 433

15.3.6 光子晶体制备方法 433

习题 435

参考文献 435

第三篇 环境污染防治 436

16 大气污染及其防治 436

16.1 粉尘的性质与危害 436

16.1.1 粉尘的基本性质 437

16.1.2 粉尘的危害 438

16.2 除尘设备 438

16.2.1 除尘设备的性能 438

16.2.2 主要除尘设备 441

16.3 废气的污染及其防治 443

16.3.1 硫氧化物的危害及其防治 444

16.3.2 氮氧化物的危害及其防治 446

16.3.3 碳氧化物的危害及其防治 448

16.3.4 其他废气的危害及其防治 449

习题 450

参考文献 450

17 废水污染及其处理 451

17.1 概述 451

17.2 无机非金属材料工业废水的处理方法 451

17.2.1 常用的物理处理方法 452

17.2.2 常用的生物处理方法 454

习题 457

参考文献 457

18 噪声及其防治 458

18.1 噪声的物理量 458

18.2 无机非金属材料工业噪声概况 458

18.2.1 无机非金属材料工业噪声的分类 458

18.2.2 无机非金属材料工业噪声的特征 459

18.2.3 无机非金属材料工业的主要噪声源 459

18.3 无机非金属材料工业噪声防治 460

18.3.1 无机非金属材料工业噪声防治要求 460

18.3.2 无机非金属材料工业噪声污染防治途径 460

习题 463

参考文献 464

附录1 我国陶瓷工业常用黏土的化学组成 465

附录2 利用煤的工业分析结果进行发热量计算的方法 469

附录3 国际原子量表 470