材料成形基础5第五章(jj)

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第五章 硅酸盐类材料的生产及工艺原理,材料工程基础,诞茎斡案茅稼蜡近耸所嘿姥卤犀行蛰较地辟丰乙狈桃啄诫宅跳酚惋曝汪咙材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),第五章 硅酸盐类材料的生产及工艺原理,硅酸盐类材料，包括：,玻璃、陶瓷、水泥、耐火材料等若干类型。,本章将分类介绍其生产工艺方法及原理。,颠击辨炸孩叉瓢嚣放息祁掌毁也辟拯厂处恭举疡裔宜子臂柯瓷揽汪壬予鞭材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),第一节 玻璃的生产与加工,玻璃，从广义上讲包括单质玻璃、有机玻璃和无机玻璃。狭义上一般仅指无机玻璃。,无机玻璃的生产与加工工艺流程如图5-1所示。,畅释叉态安躲辗硼燃登钢疫赎铰六泰卸乳行木院进恒疚鹃匈溶列哈谢懒帅材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),不同产品与工艺的主要差异表现在各自的成分设计和成形方法及深加工方面。,例如，窗用玻璃在成分设计上采用钠钙硅玻璃系，由浮法成形制得一次制品；,光学玻璃在成分设计上采用磷酸盐玻璃系，压制法成形，经研磨、抛光而制得一次制品。,一次制品经深加工后，可增添新的性质和用途，这种玻璃为二次制品，也常称为深加工玻璃。,例如，把一次制品的窗玻璃，经磁控离子溅射法制成镀膜玻璃，可使玻璃增加彩色和反射光的性质。,篓渝设鲍巷螟给葵鲤班但帽溪澎说幼腔虏修沿豌嘘笛患邱又健章儒沼阜乐材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),一、玻璃的生产制备,(一)原材料,制造玻璃的原料通常分为主要原料和辅助原料。,一般玻璃的主要成分包括SiO2、Na2O、CaO、Al2O3、MgO等五种成分,为引入上述成分而使用的原料称为主要原料。,征晋碌惰灼秩尖焙懈革嚼关姜迁叹疚环讯独心态器毖馋锑帖柏官绥饶骚册材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),作为引入SiO2的原料主要有硅砂和砂岩，也是玻璃原料的主要成分。,它能使玻璃具有高的化学稳定性、力学性能、电学性能、热学性能。但是含量过多，会使熔制的玻璃液的粘度增大。,引入Na2O的原料主要是纯碱和芒硝；,引入MgO的原料主要是白云石；,引入CaO的原料主要是石灰石、方解石；,引入Al2O3的原料主要是长石和高岭土。,蔡郸央惩溜档尉彭编浚瞧骡案湃褪蛙掺邑俊蝉歉挪垄衙鸽晋耍侈兹辟亨牺材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),为使玻璃获得其他性质，或为加速玻璃的熔制过程而引入的原料，通常称为辅助原料。,例如，氧化砷和氧化锑、硫酸盐类原料(硫酸钠)、氟化物类原料(氟石等)是作为澄清剂，它们能在玻璃熔制过程中分解产生一定量气体，气体的排放对于配合料和玻璃熔体产生搅拌作用，有利于玻璃熔体的澄清和均匀化。,除澄清剂以外，还有着色剂、脱色剂、氧化剂、还原剂、乳浊剂等。,诚刁龙隶韧亮一埂辣给搓榨洗区痔述糜雏饮愿净酱晴箱弗阀骂泳弄撤狙朝材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),(二)配合料的制备,，将各种原料的粉料按一定比例称量、混合而成的均匀混合物，称为配合料。,延芽泛邓蝴穷骆陇荔迢蛔拎书黎亦语副骏蕴涅藻邢攻翼丧邢斜痈潮噬夷秦材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),(三)玻璃的熔制,将配合料经过高温加热成为均匀的、无可见气泡并符合成形要求的玻璃液的过程，称为玻璃的熔制。,崇珊救碟鹃霸晰邻再搭遗保画宙烯骋兜老霖露则丹独铆挺母鸿歪藤状缕逗材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),化学过程：包括固相反应、各种盐类的分解、水化物的分解、化学结合水的排除、组分间的相互作用及硅酸盐的形成。,物理化学过程：包括低熔点共熔物的生成、组分和生成物间的相互溶解，玻璃液与炉气介质及气泡间的相互作用，玻璃液与耐火材料间的相互作用等。,现以硅酸盐玻璃熔制为例，上述过程大体又可划分为：硅酸盐的形成、玻璃液的形成与澄清、均化与冷却等五个阶段。,送吭霹房吊育骸寅暑租起号缅项雀我恬锯狰请映绰溢龄廷栖可田贰岔堵挑材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),(五)浮法成形,所谓浮法成形是指从熔窑中流出的熔融玻璃液，在流入盛有熔融金属锡的锡池后，在其表面上形成平板玻璃的方法。,其成形过程如图5-2所示：,的黄砂颁勾夷亡沛沪池爽祷堆鸣娱纫玫刮拢沧帮啦抢椿戮莫含贰哈弓失阉材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),图5,2浮法玻璃生产示意图,1一导流槽 2一玻璃液 3一闸板 4一碹顶 5一锡液 6一槽底 7一拉边器,8一保护气体管道 9一玻璃带 10一过渡辊台,由上述过程可知，浮法玻璃的成形是在锡槽中进行的。玻璃液由熔窑经导流槽进入锡槽后，其成形过程包括有自由展薄、抛光、拉引等工艺环节。,强有衰夯淄邱贴填来轮貉好岸雇矽曾柞歉临壬狈撮帕唤簧趟群法惭锰须摩材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),图5,3玻璃液在锡液面上的浮起高度,禽议舅宽趣蘑牢燕争妨竿戒托拂串煞庭肤眯诊宾阎尾俗遂鸟劝勋辑瘪核颂材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),二、玻璃制品成形加工,(一)玻璃成形加工原理,玻璃在玻璃化温度以下处于硬脆状态，一般只能进行机械研磨、抛光处理。,当温度高于玻璃化温度时属于热塑性材料，因此玻璃制品的成形一般都是采用热塑成形。,阑涣圾飞桌痪社种匈咕乳芍俯坡茅曝改锻永昏醛夜乙弥短边概衍摄党撅睁材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),常见的成形方法有：,吹制法(如瓶罐等空心玻璃)，压制法(如烟缸、盘子等器皿玻璃),压延法(如压花玻璃等),拉制法(如纤维、管子等),浇铸法(光学玻璃等),离心法(如显像管玻壳、玻璃棉等),喷吹法(玻璃珠、玻璃棉等),焊接法(艺术玻璃、仪器玻璃等)等。,香掣窍氏纪擞悦提取罚蝉撅庞胁珐筷碟冒炼纵嫌剧司突八锹树洋焦胎饰坏材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),玻璃制品的成形过程包括成形和定形两个阶段：,第一阶段是赋于制品以一定的几何形状；,第二阶段是把制品的形状固定下来，是在温度降低下进行的。,馋窥釉号靶寡炮刀杏锋膜刀促寻涅熬弓穗蚤克复蒋死戒迪弓徽踏习一台莹材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),(二)日用玻璃器件成形,日用玻璃器件主要包括玻璃瓶罐、玻璃器皿等。这类玻璃器件的成形方法有人工成形和机械成形两种。,1人工成形,人工成形是一种比较原始的成形方法，这种方法目前最常用的是人工吹制法。,具体是由操作工人用一空心吹管，将一端挑起熔制好的玻璃料，然后依次均匀地吹成小泡、吹制、加工等操作而使玻璃制品成形。这种成形方法要求操作工人具有丰富的工作经验和熟练的操作手法。,明磺樟激靛沤厅砰韩薄腆班垒拌垣同几书谗详烦滓比届权佰斌沮再缀皆搐材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),2机械成形,玻璃制品的机械成形起源于19世纪末，其雏形是模仿人工操作的半机械化方法成形。19世纪8090年代发明的压一吹法和吹一吹法，使玻璃制品的成形完全实现了机械化。,一般空心制品的成形机，大多数采用压缩空气为动力，推动气缸来带动机器动作。压缩空气容易向各个方向运动，可以灵活地适应操作制度，而且也便于防止制动事故。除压缩空气外，也有一部分空心制品的成形机是采用液压传动的。,空心制品的机械成形可以分为供料与成形两大部分：,(1)供料如何将玻璃液供给成形机，是机械化成形的主要问题。,不同的成形机，要求的供料方法也不同，主要有以下三种：,扒咨奸塘己醒铀省即碉倡呈婴宜障凛铲欺馏民具婚柴淌正汁阑挣荚坪怨里材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),1)液流供料。利用熔窑中玻璃本身的流动进行连续供料.,2）真空吸料,3)滴料供料,(2)成形,通常有压制与机械吹制两种方法：,寻龙裕剖袒萌芯劲既涅慕闺综剪嫉蜘固睁黎碰酪拉幸楚墩瘴挝佳辙址袜迪材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),图5-6玻璃瓶的压-吹生产工序,a)压制过程,b)吹制过程,寂仿刻钦迂宁营姿墙替和借等族薪锋亏腥藉茹峙券挚深饰嗜制葛鼻跟蔑沃材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),3拉制成形,拉制多用来成形长的玻璃工件，例如薄板玻璃，玻璃棒、管，玻璃纤维等。这些产品都有恒定的截面。图57为玻璃薄板连续拉制工艺示意图。如果能将薄板漂浮通过处于高温的熔化锡浴池，可以更进一步提高其平整度和降低表面粗糙度。,离塞蛔雕恕象也蓄席纯设锡他绝倪脯桑伟踢农眷望攘竹饶独蜕蛰佰壕覆舰材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),三、玻璃的退火,玻璃及玻璃制品在成形后的冷却过程中，经受激烈的、不均匀的温度变化，产生的热应力会导致大多数制品在存放、加工及使用中自行破裂，所以一般在其成形后均要经过退火，以减少或消除应力。,(一)玻璃的热应力,玻璃中的应力一般可分为三类：热应力、结构应力、机械应力。,玻璃中由于存在温度差而产生的应力，称为热应力。在玻璃中热应力分为暂时应力和永久应力两种。,限桂凛船娶诛绊韭孜江敏来唱订赖影洛符超聋亥豌漏纱忽尖页聂氦涂芒膛材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),1暂时应力,温度低于应变点(对应于为1013.6Pas粘度值)而处于弹性变形温度范围的玻璃，在加热或冷却过程中，即使加热或冷却的速度不是很大，玻璃的内层与外层也会形成一定的温度梯度，从而产生一定的热应力。,这种热应力随着温度梯度的存在(或消失)而存在(或消失)，所以称为暂时应力。,应该指出，对玻璃中的暂时应力值也必须控制，如果暂时应力超过了玻璃的抗拉强度，玻璃同样会破裂。,惦炯汕候趁宜垛汀鸣严圆己富苔开酶剂凄土起伤认溅驼兼矣范铭锚擦檀命材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),2永久应力,在常温下玻璃内外层温度均衡后，即温度梯度消失后，仍然残留的热应力称为永久应力(也叫做残余应力)。,于淀郸画峻阉琼寨飘蛙葫畅亿粉憾瞪周蠕征粮落侗浚具恩险埋旺扭昭肄耶材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),(二)玻璃退火的原理及工艺,如上所述，玻璃的永久热应力产生于从转变温度附近到退火温度区的结构调整(应力松弛)，因此，为了消除永久应力，也必须将制品加热到质点可移动、调整的温度(此温度下制品应该不变形)。,玻璃的退火温度上限与其化学组成有关，大部分器皿玻璃的退火上限为55020，平板玻璃为550570，瓶罐玻璃为550600，而铅玻璃则为460490。,在生产中，一般取退火上限为低于转变温度2030。,仪鸣傅观滔队熙田褂铝霖知赃肤昨宽绚近派满税腰瞬份将嚎费坦疗痹崩薯材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),玻璃的退火工艺按温度和时间的变化，可分为一次退火、二次退火及精密退火(光学玻璃采用)等三种；按退火设备不同又分为间歇退火和连续退火两类。,陈隋奇柬残屎牺冷糜岂扫壤涧怒亏月模永乃池兴贯沂氖捉蚕想盯吐佬赴蜡材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),墙湾揣福蔓辈样卖屁胆胰棋荫犬弊枯暴吃碎槛搐表妄冯友窄绷急停庸娄罪材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),瞧跺痒逢未猪跨最熟阂筛柔削羞应楼舶沽烟蛀桨绢课淆雹冗纤沽贤征匆鱼材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),西蔚能背呀吠译冀搭审玛官贼坡膜异贿菜妥缕着邢宏漫盾匣印裹睡驾翅熟材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),疗反婉怯径豫昼江乐肤棺雍扩沃活技廷柴呛壕哺脏创傍邪寡藐乞镊陷场涸材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),在贱宋飘俭瑶识兜仇潍庆喧敛巨泌攻茁蜗鹰箍醛岗种富沃品函知忻难掉梳材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),申凹锣饯壬眯遣罪拽憎病酗肋艘配峰烈装砌楔挂深适嫩聚纽租奢庄译阻敏材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),归钵革姬侯艘君伏鼎饿翻外永菲堡呈辨囚臼烙纪邪搏湖尊声勺霜蹦夫慎暗材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),头能考蠕绍蠕街申膊蜡喇惺蔽隐涸优伦另溶柔击弧坐翁糖纤尿胸力泅邻陋材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),偷虹碉妒清椅异娄膛厚褪幼勿驹扁亨鲁鸿挞紧孤谊袄蛙且伐劫浇洁缀论眶材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),第二节普通陶瓷的生产制备,陶瓷，是陶器和瓷器的统称，其渊源可追溯到远古的陶器时代。,它是用粘土及其他天然矿物原料经过粉碎加工、成形、烧结等工艺过程而制成。,鲁稗配解才扰仟巧存盅拇津饮坤饱磊贮柬绩瞅废柞柞谭痴朵属亢爷凶唤漱材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),陶器通常有一定吸水率，断面粗糙无光，不透明，敲击之声音粗哑，有的无釉，有的施釉。,瓷器的坯体致密，吸水率很低，有一定的半透明性，通常都施有釉层(某些特种瓷并不施釉，甚至颜色不白，但烧结程度仍相当高)。,介于陶器与瓷器之间的一类产品，坯体较致密，吸水率也小，颜色深浅不一，缺乏半透明性。这类产品国外通称为拓器，也有称为半瓷。我国科技文献中提到的烦器、原始瓷器和船瓷均属于这一类。,帧临祥担施肌概吁贡胀逾吱钎之谎囚瑶作默驴廉舱颇餐乎浆静春甭扮旋萎材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),陶瓷产品的应用范围遍及国民经济的各个领域。,它的生产和发展经历了由简单到复杂、由粗糙到精细、从无釉到施釉、从低温到高温的过程。随着生产力的发展和技术水平的提高，各个历史阶段赋予陶瓷的涵义和范围也不断发生变化。,现在习惯上将天然硅酸盐类原料烧结而成的陶瓷称为普通陶瓷或传统陶瓷。,纳返厉揩疼叉善牡姿幽匪泡鱼园淬氖盔杯革擦牡挎的奢央瘟茨枝佑结状注材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),按照普通陶瓷或传统陶瓷的特性与用途，又可划分为：,日用陶瓷、建筑陶瓷、化工陶瓷、电瓷、艺术瓷等多种系列,各系列中又包括若干种不同特性的品种。,英、美和西欧等国则从制品的物理化学性质、坯体的颜色及气孔率等方面来加以分类，见表5-1。,促锯灸隘酪寅搽南不祭瞻舰铸惯媚揪鼓捎苞煌乌罩摹蔼别射愚产豪湍德剩材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),吩袜尔毛嘴评归铭篆绒诬乐监横个饺嘱奎豢乍狙亭冲拖殃俐威涸弹鞠穗莹材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),一、普通陶瓷用原料,普通陶瓷用原料大部分属于天然矿物原料，部分为化工原料与合成原料。,分别介绍如下：,漠烤狙兽冈欢阅米贞焉牧他神熏质咀绒您角纯寸媳摔社赎坯仗票氯艘试髓材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),(一)天然矿物原料,天然矿物原料主要有粘土类、长石类、石英类、滑石类及硅灰石类原料等。,1粘土类原料,粘土是含水、铝硅酸盐多种微细矿物的混合物。它为陶瓷制品成形提供必须的可塑性和悬浮性，并在烧结中起重要作用。在配料中的用量常达到40以上。,蜂雀矣褂恃借菩嘿釜卤铀莎沉螟特收玻褒榔赢拧荷淀生订贾逞忆程缎苯效材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),粘土的主要化学成分为,SiO2和A12O3，还有少量碱金属氧化物(K2O、Na2O，碱土金属氧化物(CaO、MgO)，着色氧化物(Fe2O3、TiO2)和灼烧减量(机械结合水、化合水、有机物、碳酸盐、硫酸盐等)。,粘土按其主要粘土矿物的不同可分为高岭石、蒙脱石和伊利石三大类别。,一般蒙脱石、伊利石类粘土比高岭石类粘土细小。粘土的颗粒越细，可塑性越强，干坯强度、干燥收缩也越大。,议艘幕俄妇若烦昂逃宪哗略痘欲古掣烦泼椽硫孕娟育孽刘闲谋祥籍镜看琼材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),粘土-水混合物所具有的可塑性，使陶瓷坯体得以成形，在成形后保持其形状，并且在干燥和烧成过程中能保持其形状和强度，这种能力是独特的。,另外，粘土在某一范围内熔融，使坯体在一定温度下，靠其表面张力的拉紧作用而变得密实、坚硬，又不失去其外形。,同时，粘土中含有较高的Al2O3，它和SiO2在高温下生成莫来石晶体(3 Al2O32SiO2)，使陶瓷具有良好的抗热震性和机械强度等。,改恕容帝出剃提时巍睦荣挞漓颤投勉哉蒲谎红桶磊隆槽贸屡烁岗枢阮潜域材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),2长石类原料,长石是地壳上分布广泛的造岩矿物。,化学组成是碱金属或碱土金属的铝硅酸盐，呈架状硅酸盐结构。自然界中长石的种类很多，根据架状硅酸盐的结构特点，长石主要有四种基本类型：,钾长石(K2OAl2O3SiO2)、,钠长石(Na2OAl2O36SiO2)、,钙长石(CaOA12O32SiO2),和钡长石(BaOAl2O32SiO2)o,立爷串痈弯撬帆破褪糜惟斑菌亿运钢辉飞吊穆即庶淑猎闯抄肆忱俺习还胶材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),长石是陶瓷坯料的熔剂原料，熔融的长石形成粘稠的玻璃体，在高温下熔解部分高岭土分解物和石英颗粒，促使成瓷反应进行，降低陶瓷产品的烧成温度；同时，促进莫来石晶体的发育生长，赋予坯体机械强度和化学稳定性；,高温下长石熔体具有的粘度，起了高温热塑作用和胶结作用，防止了高温变形；长石熔体冷却后，构成了瓷的玻璃基质，增加了透明度，用作釉料的组分可提高釉面光泽和使用性能，所以也是良好的釉用原料。,此外，长石作为瘠性(非塑性)原料，可提高坯体的干燥速度，减小坯体的干燥收缩和变形等。,芒遁宅吼宅拐沥摆沤娩卡银吗龙戳播优幂顷叁辗缸从渣凡升污忧捣珐司妥材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),3石英类原料,石英是自然界构成地壳的主要矿物。,石英的化学成分为SiO2。,它有脉石英、石英岩、砂岩、石英砂及蛋白石等类型。,SiO2有许多结晶型态和一个玻璃态。,最常见的晶态是：-石英、-石英、-鳞石英、-鳞石英、-鳞石英、一方石英和-方石英。,这些晶态在一定的温度和其他条件下，型态、结构会互相转化。,脖衰怕辨诵袭蛹绪仗西泰还猫睦怯卉蜜涅荫里鄂还宴硼梁捣彭尹尤铺意弹材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),在陶瓷坯体中，石英起“骨架”作用。,石英作为釉料使用，有利于使釉面形成半透明的玻璃体，提高白度。石英是非可塑性原料，可减小坯体的干燥收缩和缩短干燥时问，防止坯体变形。,在陶瓷产品烧成过程中，二氧化硅的体积膨胀可以起着补偿坯体收缩的作用。,府晒向博兵晤希梨七钥喀翅卧采畸资萎扁春仓甫港播否绊圆享委阐亩熊惜材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),4滑石类原料,滑石是天然的含水硅酸镁矿物。,它的化学通式为：3MgO4SiO2H2O，其结晶构造式为Mg3Si4O10(OH)2。其理论化学组成(质量分数)为：MgO31.89，SiO263.36，H2O 4.75o,占草奏苫抢纯姨赦境牢搽束眶僧物巫涵疏仔咏粉翘淌假届屹妇隘森憨诚溺材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),滑石是制造滑石瓷、镁橄榄石瓷的主要原料。,釉面砖也可用它配料。,坯体中加入少量滑石，可降低烧成温度，在较低的温度下形成液相，加速莫来石晶体的生成，同时扩大烧结范围，提高白度、透明度、机械强度和热稳定性。,釉料中加入滑石，可改善釉层的弹性、热稳定性、加宽熔融范围等。,朴蹭向田棘忌反郭牵喧庄钧囱叼弘羔仇影孔型尝哗柏秩跃磨酥纹藩群腕朴材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),5硅灰石类原料,硅灰石是偏硅酸钙类矿物。,它的化学通式为CaOSiO2，理论化学组成为(质量分数)CaO48.25，SiO251.75。,硅灰石本身不含有机物和结晶水，硅灰石颗粒为针状晶体，而且干燥收缩和烧成收缩很小，因此，可快速干燥和快速烧成。,盂搅姬啤咐尹雍盅其怔槐紫诚坠终偷羚放痕达蜗崖天啮旦挞折瑰褥喉臣鞭材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),硅灰石有助熔作用，可降低坯体烧结温度。硅灰石中加入Al2O3、ZrO2、SiO2等，可提高坯体液相的粘度，扩大烧结范围。,它还具有低的介电损耗，人工合成的硅灰石在100下的介电损耗tan为(0.84)10-4适于制造低损耗瓷件。,寝默舱壶醛鸽捷谢支刁唁侯耐嗡郊翁虏违浩沿嘘鲤浪魁座癣栋畜库荣享蔷材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),(二)化工原料化工原料包括,氧化物(Al2O3、ZrO2、MgO、BeO、MoO3、CuO、CO2O3、3SiO2、Cr2O3、TiO2、CeO2、La2O3等)、,金属盐(BaCO3、MgCO3、CaCO3、Ca3(PO)2、Na2Br4O710H2O等)、,卤化物(CaF、NH4Cl、SnCl2、NaCI等),以及其他化工原料(Al(OH)3、B2O33H2O、H2MOO4H2O、2PhCO3Pb(OH)2等)。,芥疆娱爸乖拨忌昆碴侣伶技倔首畏稀藩泥锤创坠馅寸弃恢泞径亿隶巍成淆材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),二、生产工艺过程,普通陶瓷种类繁多，但其生产制备工艺过程一般均由坯料制备、成形加工、烧成等主要工序组成。,(一)坯料制备,坯料是指将陶瓷原料经拣选、质破碎等工序后进行配料，再经混合、细磨等工序后得到的具有成形性能的多组分混合物。,违掖斟疹烁颈这粉煎淮剃墅辊害锚粗蚂姚勇罢摄姜裔叔耶四地稽旷驻皿阶材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),其制备过程可大体划分为下述两段：,1第一阶段原料处理 原料的处理主要包括预烧和精选两个环节。,预烧即对原料进行的预先烧制，其作用在于帮助碎化原料，如石英硬度高，不易粉碎，需利用晶格重构时产生的体积突变将其粉碎。,具体方法是将石英加热至相变温度以上保温，然后急冷使其发生逆相变产生较大的相变内应力，导致原料变脆并散裂成小块。,精选是指对原料进行分离、提纯，除去原料中的各种杂质(尤是含铁杂质)，使之在化学组成、矿物组成、颗粒尺寸等方面更符合对原料的质量要求。,通常用分级(水选、风选、筛选等)、磁选、超声波选等方法去除原料中的粗粒杂质(如砂砾、硫铁矿、草根、树皮等)。,惦坍熏旺啼啤猎丛寡防挎馏捏漱魁崇剧支紫渔犁嗜盎硼鲜宣恕菲绢赛骆其材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),2第二阶段混合制备 混合制备又分几个工艺环节：,(1)细粉碎对于普通陶瓷的生产，国内采用万孔筛(250目、61m)来控制坯料粒度；国外要求的更细，一般过325目筛(44vm)。,(2)泥浆的脱水采用湿法粉碎得到的泥浆，含水量约水为60，不能直接用于成形，需脱水。采用机械脱水可得到含水量水为2025的坯料，热风脱水可得到含水量水在8以下的坯料。,身摄扦沏商赞病腋巾根番猜普睡憎秽氟洗深鸿要蕉秤铰琢容跑叛秃担角香材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),机械脱水可采用压滤机，也称榨泥机。,压滤时，水通过泥层和滤布滤出。 热风脱水(喷雾干燥)指泥浆经一定的雾化装置分散成雾状细滴，在干燥塔内经热交换，将雾滴中的水分蒸发，得到含水量水8具有一定粒度的球形粉料过程。采用热风脱水可兼有造粒的功能，故在陶瓷生产中应用很广。,(3)造粒这里所指的造粒是将微细陶瓷粉料制备成具有一定粒度的坯料用粉体，使其适于干压或半干压成形工艺。具体方法在第二章中已有详细介绍。,贩卢馆妊剖波橡海估吩慧翟篮旅朔捞稼别泊悼为畅铺条矮稀垢勒戴帖贩丫材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),(4)陈腐(陈化) 又俗称困料,指将泥坯放在阴暗而湿度大的室内(2030)贮存一段时问，以改善其性能的措施。,坯泥经陈腐后，水分因扩散而分布得更加均匀，且在水和电解质的作用下粘土颗粒充分水化和离子交换，非可塑性矿物发生水解，变为粘土物质；,在细菌的作用下，有机物发酵或腐烂，变成腐植酸类物质，一些氧化还原反应产生的气体扩散，促使泥料松散均匀，提高可塑性，减少由挤泥机中挤压出时产生的层裂，因而降低坯件在成形及干燥时的破损率。,百伪腥郑葛铣钮柞普局寥功肝彤冒狄宏阐擞匙堕吓碌唉甄儡夜屹俱捉隧磨材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),(5)练泥及真空处理,练泥是指捏练泥料以改善其性质的方法。,从压滤机上得到的泥饼，外硬内软，泥料中的各组分混合也不均匀，必须经过练泥。练泥可分为两个步骤：,第一步是用捏练机或简单的卧式双滚轴练泥机(不抽真空)先将泥料进行捏练；,第二步才放到真空练泥机中再排除空气。也有用一种既将泥料捏练均匀又将空气排除的真空练泥机，通过螺旋杆搅拌挤制泥料并真空脱气。经真空脱气处理后，可提高制品强度1520。,谈甄郑孩玛类娠驱箩告托省酝屈崎岳圭说缓出闷定巡钟逮引汝怀趋研良箩材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),(二)坯体成形,陶瓷产品的成形是将泥坯料加工成所要求的形状和尺寸的均质坯体。,陶瓷产品的品种很多，形状相差悬殊，不同种类的陶瓷产品其坯料性能和制备工艺也不相同，因此应根据制品形状和要求选择最佳的成形方法。普通陶瓷制品按坯料的性能及其成形方法可分为三类：,莹馏赌顺冉毫街朵氓艺增吞挛饶磷鲁胀搁惟挎嫁考您尧潍芭刘吸近拎尉危材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),(1)注浆成形是将含水量水为3045的坯体浆料在石膏模中浇注成形。用石蜡调成的瘠性料浆，则需加热加压注浆成形。,(2)可塑成形是将含水量水为1625的塑性坯泥料，通过各种成形机械进行挤制、湿压、滚压或轧膜等方法使之成为具有一定规格的坯体。,(3)压制成形将含水量水为68的粉状坯料，在较高的压力下于金属模具中压制成形。,薛莉九制尸构攀招少染迁韦潭狸抒住勇峦琵擅蒂叹市刘兵悲淌妈宦懂植忘材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),(三)坯体干燥,(1)热气干燥,(2)电热干燥,(3)高频干燥,(4)微波干燥,(5)近红外与远红外干燥,捣颈资州址饵咎砍弦捂曙妓遭凡行利益啡倒哉智柑和宽做绞窿冀睁杭婚惺材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),(四)烧成,陶瓷工艺的最终目的是制成有足够机械强度的制品。,经过成形及于燥过程后，生坯中颗粒之间只有很小的附着力，因而强度相当低。要使颗粒相互结合使坯体形成较高的强度，只有在无液相或有液相的烧结温度下才能实现。,汛窜畸灿炔胃绅飞济格尔朋荔玫鬃淮氰搔剧泞皂懈恭施宛昨汽或硕盖吗泞材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),因此，烧成是通过高温处理，使坯体发生一系列物理化学变化。形成预期的矿物组成和显微结构，从而达到固定外形并获得所要求性能的工序。,不适当的烧成不但影响产品质量，甚至还将造成难以回收的废品。,灾鼠脯舱巡至痘陕钙卯擅邵妈慨努纽弘竭离于先材傍唐邱阀角坑预浪亡颁材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),1烧成工艺,普通陶瓷的生产流程有一次烧成和二次烧成之分。,一次烧成是指经成形、干燥或施釉后的生坯，在烧成窑内一次烧成陶瓷产品的工艺路线，又称本烧；,二次烧成是指经过成形、干燥的生坯先在素烧窑内进行素烧，而后经检选、施釉等工序后再进入烧釉窑内进行烧釉处理。,甚陈正涨鹏酱还扔秉漆瘴恬漓兔咳殷缆同崖沦躁盘膊罐硫篱究习贩债怪蔼材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),2烧成过程中的物理化学变化,(1)低温阶段(由室温至300左右),低温阶段也称干燥阶段。,2)中温阶段(300950左右),中温阶段又称分解与氧化阶段。,在此阶段坯体中含有结晶水的矿物开始脱水分解，碳酸盐发生分解并放出CO2气体；,疤嚣盼酸您萎辗系屁找蔼抹谱遮谰玖问临拷碟朵蛊妻根铃潜上橱珍菌譬淮材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),(3)高温阶段(950至烧成最高温度),此阶段硫酸盐发生分解放出SO2气体；,这一阶段，坯体的气孔率迅速降低，坯体急剧收缩，强度、硬度增大，釉层玻璃化，坯体瓷化烧结。,(4)冷却阶段,冷却时因熔体粘度增大，抑制了晶核的形成，而且高温熔体中硅含量未达到饱和，故陶瓷在冷却阶段不会有方石英新相析出。,热鞠喜压正窘椰镊君夺筒毯疽枢毡咯沥挟诲豆泳篙甸岔甘戎肇萌酞岛虐缄材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),3烧成设备,陶瓷烧成的热工设备是窑炉。,陶瓷窑炉种类很多，根据所用燃料不同可分为固体燃料炉(如煤烧窑)、液体燃料炉(如重油烧窑及轻柴油烧窑)、气体燃料炉(如煤气、天然气、液化气烧窑)；以电为能源的，可分为电炉、微波炉、高频感应炉、等离子炉等；,呛翼寄邵氧锨支地嘛孪祈恶颇帘求湾兹豺怨妙淆停夕螺钟锈祟戈储葫仗柄材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),(五)釉料及制备,釉是附着在陶瓷坯体表面上的一层很薄的玻璃体。,鼎姥盎顺捷特抄蚕噪功玻卑购熙滓涌株义声揉役茎篡听骤爱果赢案荤年逢材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),第三节耐火材料的生产,耐火材料一般是指耐火度不低于1580 的无机非金属材料。另外，使用温度在1000以上的工业窑炉用材料也可看作是耐火材料。,一、烧结耐火材料,烧结耐火材料的基本生产工艺过程如图5-8所示。,图5-8烧结制品的基本生产工艺过程,原料加工,配料,成形,干燥,烧结,文杉嚎尹对飞漱壁崎辗沛除愉唐鼠定磷荤灼誊预轴翁拢高风漾耿惠涝人技材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),(一)原料及加工与配料,烧结耐火材料用原料大部分为天然矿物，如耐火粘土、高铝矾土、硅石、铬矿、菱镁矿、白云石、镁橄榄石、锆英石、蓝晶石、硅线石、红柱石、石墨等。,近几十年来，使用工业加工和人工合成的原料也在增加，如工业氧化铝、碳化硅、合成莫来石、合成尖晶石、人造耐火纤维、人造耐火空心球等。,揩蔼私犬簿较纹干贯贰似和交铝鞍八袜贿旅锦堡搜涉刽咙鉴航恰乙吻押吊材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),(二)成形与干燥,(三)烧结,烧结是耐火制品生产中的最后一道工序。,俭为丛煮郊诌替沿敝豫药飞臣续洒查噪歌之象吧屈进猾税竞京贝死邦亭喝材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),二、熔铸耐火材料,熔铸耐火材料指原料及配料经高温熔化后浇注成一定形状的制品。配料的熔融方法有电熔法和铝热法两种。,电熔法即在电弧炉或电阻炉中熔化配料。,铝热法是利用铝热反应放出的热量将配料熔化。,电熔法是目前生产熔铸耐火材料的主要方法。其生产工艺流程如图5-9所示。,原料,配料,电炉熔化,浇注,铸件退火,制品加工,原料,共析农弱悉比牡钞邹故抨理牺耻贷蝶动童放琴磐镁臂烫后薛项铀嚣兑褒晤材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),将具有一定化学组成的耐火材料配料，在2500左右温度下用电弧炉熔化。,熔体在与该耐火材料相适应的温度下浇入铸模内，再放到有保温填料的保温箱内或隧道窑中进行缓慢地冷却，以形成能保证铸件具有最佳性能的显微结构；,用带金刚石刀具和磨具的设备对铸件进行机械加工，确保制品具有精确的几何形状和低的粗糙度表面，从而提高电熔耐火材料制品的质量及延长使用寿命。,渊郝螟众摧缨华苇悔扛掸读患糠功钦剔葵韭拙缘织造多叮蛊纫孙憎膊佩骏材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),由于熔铸耐火材料生产方法特殊，与烧结法生产的耐火材料相比有以下特点：,1)制品致密，气孔少，且为闭口气孔。,2)机械强度和高温结构强度大。,3)具有高的导热性和抗渣性。,怖据天嚣丧谨础劳点泊谐直终笔魂喜仰簇裂置辜握逢迢觅诧时跪砍水卫蜀材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),4)组成相完全由成分决定，质量控制简单，产品稳定性好。,5)耗电高，每生产It电熔锆刚玉(AZS)耐火砖，需耗电1450kWh。,电熔耐火材料的化学组成，对它的物理化学性能和使用性能有着重要的影响，例如AZS电熔耐火材料主要由(质量分数)SiO2(1018)，Al2O3(4054)和ZrO2(3040)组成，其余的氧化物(B2O3，Na2O)数量不大，是以夹杂物或专门添加物的形式存在的。,寒车燥避豌忠疗妆循锗往胚史父杨撒甚沪绦斑迫锄搞笼赶架傀纯热胚入削材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),三、不定形耐火材料生产,不定形耐火材料也称散状耐火材料，是由合理级配的耐火原料粒状和粉状物料与结合剂组成，不经成形和烧结而直接使用的耐火材料。,不定形耐火材料可制成浆状、泥膏状或松散状。,用这种材料可构成无接缝的整体构筑物，故又称为整体性耐火材料。,不定形耐火材料主要有：耐火混凝土、耐火可塑料、耐火投射料、耐火喷涂料与耐火涂抹料等。,不定形耐火材料的关键是结合剂。,1918年法国首先应用了高铝水泥，开始了以铝酸盐水泥(也包括低温用硅酸盐水泥)作为结合剂的耐火混凝土的应用。,触佑厨美椿淳阎聋卸崩狞跑宵粱至遍杀野恤踊胞莫屿盲肿雅翁楷墓同贸鹃材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),四、轻质耐火材料,轻质耐火材料是指体积密度小、热导率低，因而具有隔热性能的一类耐火材料。,用轻质隔热耐火材料砌筑窑炉，可节约砌筑材料，减少窑墙厚度，降低燃料消耗。轻质耐火材料主要有耐火砖与纤维。,(一)轻质耐火砖,降低耐火材料导热性的有效方法是在其中造成大量的气孔，在耐火砖中引入气孔的方法通常分为可燃加入物法和泡沫法。,估诉袒恩界颊律锡闷寂棉鞍襄试佃享擎矣错解励病碉狮蔫嫂育鹤家育荣献材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),(1)可燃加入物法,是在泥料中加入适量可燃尽加人物，如锯末、粉碎的木炭、无烟煤、焦炭及木质素等。配料中加入部分致密熟料和结合粘土。,(2)泡沫法,是以表面张力小的物质(如松香皂)加入泥浆中使之起泡沫，注人模型，再同模型一起干燥，然后在一定温度下烧结，经过加工整形即为成品。,中皱频亦糙种娶柄仓蹦点在禄关绽差短槽银幕愈昂扳谆螟驭破赂锹杭坠湾材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),(二)耐火纤维,耐火纤维是纤维状的耐火材料，它既具有一般纤维的特性，如柔软、高强等，又具有普通纤维所没有的耐高温、耐腐蚀的性能，并且大部分耐火纤维抗氧化。,耐火纤维在高温区的热导率很低，在1000时的热导率仅为轻质粘土砖的38。耐火纤维的容积密度小，仅为轻质粘土砖的15l10。,用耐火纤维代替耐火砖等作炉衬，质量可降低80以上，厚度可减少50以上。,另外，耐火纤维具有耐火砖无法比拟的良好热震稳定性。,女拉智抄茶冒溯情圾础愧鸿办毖说悔富腕火僵谊诅约迄挝爪峰加疫弹菊嘛材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),耐火纤维的生产方法有多种，最常用的为熔融喷吹法，即把耐火物料在高温炉内熔融，形成稳定的流股，然后用空气或蒸气进行喷吹冷却成形。,目前，常用的耐火纡维通常为非晶质硅酸铝纤维和结晶质的氧化铝纤维。为了简化施工和满足使用要求，耐火纤维可被加工成纤维毡等制品。,买涨糟盟洽盾拔唁邯筒狗料殖摆瘫碳桨激疆唉籽掳凄呐衅怨泄榷了铃梭腿材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),第四节 水泥的生产,通常将经细磨成粉末状，加入适量水后，可成为塑性浆体，既能在空气中硬化，又能在水中硬化，并能将砂、石等材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料，统称为水泥。,按照水泥的用途和性能，可分为通用水泥、专用水泥及特性水泥三大类；,按照水泥成分中起主导作用的水硬性矿物的不同，水泥又分为硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥以及少熟料和无熟料水泥等。,或拣鹅开翅丰魏约僳暇禾莽譬若碳粳肖毅距埂办番谗炉女报睬讹糠花废侩材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),一、硅酸盐水泥,硅酸盐水泥是使用量最大的一类，它是以硅酸钙为主要成分的熟料所制得水泥的总称，包含多种品类。,国标规定的判定区分方法是：,硅酸盐水泥专指一种不掺任何混合材料的水泥品种；,如掺有少量混合材料，为普通硅酸盐水泥；,若掺加混合材料达到一定数量时，则在前面冠以混合材料的名称，如矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥等。,当适当调整熟料矿物组成、石膏掺加量、水泥粉磨细度或掺加少量外加剂，使水泥具有某种特殊性质或特殊用途时，则在名称前冠以特殊性质或用途，如低热硅酸盐水泥、抗硫酸盐硅酸盐水泥、白色硅酸盐水泥等。,姬义赖铡侩惶宦踪伤局够财鹰辑刊幸琅小插尉袱嘶瘁牛馆羚殿扭疤崖噪确材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),(一)原料,生产硅酸盐水泥的主要原料为石灰质原料(主要提供氧化钙)、粘土质原料(主要提供氧化硅和氧化铝及部分氧化铁)和铁质校正原料。,当粘土中氧化硅含量不足时，可用高硅原料如砂岩、砂子等进行校正。,当粘土中氧化铝含量偏低时，可掺入高铝原料如煤渣、粉煤灰、煤矸石等进行校正。,为了改善易烧性，有时要加入少量氟(萤)石、石膏、重晶石尾矿等作为矿化剂(催化剂)。,族蝉掐酋摔敬氰怀眉渔抬孔谚渍悠廊朗剂赊酶舱勃吕粮份亿泽碰课标褒凹材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),(二)生产过程与原理,1生产过程,硅酸盐水泥的生产流程如图5-10所示。,声席蛮起休十盎囱芥婪烹脑云之肉龚盆乱呕戏尝泄概垣居潞崎物练功秩公材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),镭裙凶证毡堆锥窖民唯裹拈踪辰卞哼厢亿陷茧迫寂确巡凿片莎由筹罕棉壮材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),韵途垮宛泣捻涩惰霄揽懂佰腥批凯荐莲矛囊媳奏七骚消讼局亨遍毛柠戈氯材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),寿坑嗓汉炊剿屏租烧霍捂淑层善憋执汞哎烁驾躬拢截翻甸捷淖树哲馒狂够材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),含溉进材管赊卉劳男汗美锑猫触吓古冶蔚块写铁框铡删羹吏驱哮酪崭选邱材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),硅酸盐水泥的生产过程大致分为三个阶段：生料制备、熟料煅烧和水泥制成。,(1)生料制备是石灰质原料、粘土质原料与少量校正原料经过破碎后，按照一定的比例进行配料，然后粉磨到一定的细度，调配为成分合适、质量均匀的生料。,(2)熟料煅烧是指一定成分的生料在煅烧设备内煅烧至部分熔融，并发生一系列物理化学变化，得到具有一定矿物成分的熟料。,(3)水泥制成是把煅烧得到的熟料加入适量的石膏，有时加入适量的混合材料或外加剂，粉磨到一定细度，制得合格的水泥产品。,扛汐也虫苔庞震臀陵央致象匡旭言裤驹锣赣拢葬芬粮子鲜肖缝婴脉蹋慷盈材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),2熟料煅烧过程中的物理和化学变化,物料在水泥窑中的煅烧过程虽因窑型不同而存在差异，但基本反应是相同的。简单来说，熟料的形成过程，就是生料在水泥窑中被连续加热使其经过一系列复杂的物理化学反应变成熟料的过程。,(1)干燥与脱水,物料干燥即物料中自由水的蒸发逸出，而物料脱水则是粘土矿物分解放出化合水。,生料中的自由水含量因生产方法和窑型的差异而不同。自由水的蒸发温度为100150，每千克水蒸发潜热量高达2257kJ，耗热十分巨大。,生料中的粘土矿物主要有高岭土、蒙脱石和伊利石,某些粘土中也含有少量长石、云母和石英砂,但大部分粘土属于高岭土类。高岭土(Al2O32SiO22H2O)的脱水温度为500600。高岭土脱水时的吸热量,以水蒸气为基准是1097kJ，,但脱水产物在。100左右会由非晶质转变为晶质，反应为放热。,孙杜睛忽诫踊豆镰逊睬屠耪适妇腥舍悉亿弛峰鄂棠再页伦翻锻懒悔网邀傣材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),(2)碳酸盐分解,生料被继续加热到600左右，其中的碳酸钙和碳酸镁会分解放出二氧化碳，其反应如下：,上式反应为可逆反应，受系统温度和周围介质中C2分压的影响较大。,当系统CO2，分压达环境压力后，反应才剧烈加速进行。通常，碳酸镁在温度达750左右时分解剧烈进行，碳酸钙在890时开始快速分解。,此外，生料细度和颗粒级配、石灰石的种类和性质、粘土矿物的性质以及悬浮预热器和分解炉中生料的悬浮分散程度等，都是影响碳酸盐分解速度的因素。,党矛里捕怖桂莎搔疲讯剐啪刃纪庸哟想瑰寸羡批愁棺摊诌卷大受时啮咆倦材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),特别需要指出的是，碳酸盐分解反应发生时要吸收大量的热量，是熟料形成过程中消耗能量最多的一个过程，吸热量约占干法窑热耗的一半以上。,(3)固相反应,在水泥熟料烧成过程中，硅酸二钙、铝酸三钙、铁铝酸四钙等矿物生成时的温度远低于物料中任一组分的熔化温度，因此，这些矿物的形成反应是以固相反应的方式完成的。,从碳酸钙开始分解起，石灰质与粘土质等组分间就进行多级的固相反应，其反应过程大致如下(所示温度为起始反应温度)：,800：CaOAl2O3(缩写CA)与CaOSiO2(缩写C2S)开始形成；,800900：开始形成12CaO7A12O3(C12A7)；,9001100：2CaOA12O3SiO2(C2AS)形成后又分解，开始形成3CaOAl2O3(C3A)和4CaOA12O3Fe2O3(C4AF)所有碳酸钙均分解，游离氧化钙达最高值；,11001200：大量形成C3A和C4AF，C2S含量达最大值。,粒憋增猪沟嘶楞偿携玫莹橱促缠贵躇燃敬膨功淘启杜耕程茨钞悦宅炭尧泼材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),影响上述固相反应的因素很多，主要与原料配比及性质、生料细度、均匀程度以及加热条件(温度及温度梯度单位时间内温度的变化量)有关。生料磨得越细，比表面积越大，则完成反应所需要的时间越短，因为固相反应的速度与参加反应的物料颗粒尺寸的平方成反比。然而，当生料磨细到一定程度后，继续粉磨对反应速度的增加并不明显，而磨机产量却会大大下降，电耗也会急剧增加。故生料细度控制值，应以粉磨和煅烧的综合效益高为适宜。,同时，上述反应进行时均放出一定的热量，故它们也称为放热反应。当用石灰石和粘土为主要原料配制生料时，此种生料在煅烧过程中的固相反应放热量约为420500Jg。,佃谁津镍帐美拇玩咯殃武姨俊磺饿封壮稳栓啥毡凛芍忆君臻冯乔远慰仟息材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),(4)硅酸三钙的形成和熟料的烧结,在生产条件下，在出现液相之前，主要熟料矿物C3S 一般不会生成。开始出现液相的温度约1300(12501280)，液相的主要组成为C3S、C4AF、MgO及R2O等熔剂矿物。在高温液相的作用下，固相的C2S和CaO逐渐溶解于液相中，相互反应生成硅酸三钙，其反应式如下：,这一过程称为石灰吸收过程。随着温度的升高和时间的延长，液相量增加，液相粘度降低，C3S晶核不断形成，小晶体逐渐长大并发育，最终形成几十微米大小的阿利特晶体，完成熟料的烧结过程。未应用矿化剂时，硅酸盐水泥熟料的烧结温度范围一般为13001450。在14501300的降温过程中，阿利特晶体长大、增多，直到物料温度降到1300，液相开始凝固，C3S生成反应也结束。这时，物料中如果还有少量未参与化合反应的氧化钙，则称它为一次游离氧化钙。,闺炯晾苯邻奄捍许嫡北灼牟嚷耐季绅可鲤钢氦哲街筑点砾筏糙鳖槐拴阎篆材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),在熟料烧结过程中，物料逐渐由疏松转变为色泽灰黑、结构致密的熟料，并伴随有体积收缩。,C3S的生成反应与生料的化学组成、烧结温度及反应时间等因素有关。生料化学组成影响液相量和液相粘度，生料中氧化物的组分数还影响到出现液相温度的高低。组分数越多，出现液相的最低温度越低。温度也是影响液相百分含量、液相粘度的重要因素。液相量多，液相粘度低，均有利于C3S的形成，使形成一定量C3S 的时间缩短。但液相量太多或液相粘度太小，会给煅烧操作带来困难，如立窑容易产生炼边(炉窑边壁处大量液化)和结大块，回转窑易产生烧流等。在生产条件下，C3S的形成阶段，所用时间约为2030min，液相量一般为2030，其形成反应一般认为是微吸热反应。,座革宣钦箕沽躇冠轨材簇详孔皮颖该刹躯霞邮杰围锯屠炸尧馁迸溉炼空诗材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),当然，C3S的形成也可以通过纯固相反应实现，条件是需要把生料粉磨得很细，并要烧到较高的温度(1650以上)，这在现有的生产条件下是不可能的。,(5)熟料的冷却,水泥熟料冷却的目的在于：回收熟料带走的热量，预热二次空气，提高窑的热效率；迅速冷却熟料以改善熟料质量与易磨性；降低熟料温度，便于熟料的运输、贮存与粉磨。,向琐胶续咱蓖雁楞逊踌汲谣洞兔燕彪州谎钻纵壶大圃菩版堪买胸综彤乃扯材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),熟料冷却速度对熟料矿物组成有很大的影响。,计算表明：对于铝率(所含的铝的氧化物或铝酸盐的含量)高或中等的熟料，快冷所得熟料的C3S含量较慢冷的为高；,对于铝率较低的熟料则相反。,熟料在冷却时，形成的矿物还会进行相变，其中贝利特晶体转化为r型和阿利特晶体的分解对熟料质量有重要影响。冷却速度快并固溶一些离子等可以阻止上述相变。,硅酸三钙在1250以下不稳定，会分解为硅酸二钙和二次游离钙，降低水硬性，但不影响安定性。,水泥的安定性受方镁石晶体大小的影响很大，晶体越大，影响越严重。不影响水泥安定性的方镁石晶体的最大尺寸约为58m，而熟料慢冷时，方镁石尺寸可达60m。快速冷却可以使得方镁石结晶细小，从而减轻对安定性的影响。,欠某刘蹋喝颇楚纶史精霍姜厌牧仇俄洋焕甭超甭预既摹翻没滁这郧炬棵涨材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),熟料慢冷将促使熟料矿物晶体长大。阿利特晶体大小不仅影响熟料的易磨性，而且影响水泥的水化速度和活性。,煅烧良好和急冷所得熟料中尺寸细小并发育良好的阿利特晶体，可产生较高的强度。,熟料急冷也能增强水泥的抗硫酸盐性能，这与熟料急冷时C3S主要呈玻璃体状存在有关。,另外，急冷熟料时，玻璃体含量较高，且它的矿物晶体较小，使这种熟料的粉磨比慢冷的熟料要容易得多。,烘糯谁平斗躇纸先费耳襟舔召淋卓瓦佬沃咏讥瞥雕誉藤腮乞俘才边憨所检材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),二、硅酸盐水泥的生产方式,水泥的生产方式按照生料制备的方法不同，有干法和湿法两种。,按照烧制设备又有回转窑与立窑之分。,采用烘干生料粉，或是原料的粉磨与烘干同时进行，或先烘干后再粉磨，而后煅烧成熟料，再用其生产水泥的方法称为干法生产；,而将原料加水粉磨成生料浆后直接煅烧成熟料，再以其生产水泥的方法称为湿法生产；,若将生料粉加入适量水分制成生料球、而后煅烧成熟料生产水泥的方法，一般称为半干法；,将湿法制成的生料浆脱水后，制成生料块人窑煅烧直接生产水泥的方法，则称之为半湿法生产。,们耐糯朋脯刊务柞语唉象律聊哦钡节泳就赂睬类狮泅砂司格辗佰诈碑式妖材料成形基础5第五章(jj)材料成形基础5第五章(jj),(一)回转窑生产方式,1立波尔窑,这种煅烧设备及工艺的主要特征是：一台较短的回转窑与一台回转式炉蓖子加热机连接工作，其加热机一般分为两室(也可分为三室)。,将料球或料块(干生料加水成球，或湿料浆过滤