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绪论1

第一篇 生产过程原理与设备6

1　概述6

1.1　无机非金属材料生产过程的共性与个性6

1.1.1 无机非金属材料生产过程的共性6

1.1.2 无机非金属材料生产过程的个性8

1.2　无机非金属材料的几种典型生产工艺流程10

1.2.1 水泥生产工艺流程10

1.2.2　玻璃生产工艺流程12

1.2.3 陶瓷生产工艺流程12

思考题14

2　原料与燃料15

2.1　钙质原料15

2.1.1 钙质原料的种类和性质15

2.1.2　钙质原料在生产中的作用及其品质要求16

2.1.3　钙质工业废渣16

2.2　粘土类原料16

2.2.1 粘土的成因与分类16

2.2.2　粘土的组成17

2.2.3　粘土的工艺性质18

2.2.4　粘土质工业废渣20

2.3　石英类原料21

2.3.1　石英类原料的种类和性质21

2.3.2 石英的晶型转化（Crystalline Modification）22

2.4　长石类原料23

2.4.1 长石的种类和性质23

2.4.2 长石在陶瓷和玻璃工业中的作用23

2.4.3 长石的代用原料24

2.5　其他原料24

2.5.1 高铝质原料24

2.5.2　镁质原料25

2.5.3　铁质原料26

2.5.4　Na2O质原料26

2.5.5　含硼原料27

2.5.6　辅助性原料27

2.6　燃料29

2.6.1　燃料的种类29

2.6.2　燃料组成及其换算29

2.6.3　发热量与标准燃料31

2.6.4　清洁燃料（洁净燃料）32

思考题34

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、脆性与强度35

3.1.3 易碎性与易磨性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 圆锥破碎机39

3.2.4　锤式破碎机41

3.2.5　反击式破碎机41

3.2.6　辊式破碎机42

3.3　粉磨43

3.3.1　粉磨机械43

3.3.2　球磨机43

3.3.3　辊式磨46

3.3.4　振动磨48

3.4　分级49

3.4.1 分级的定义与分类49

3.4.2　分级机性能评价49

3.4.3 筛分分级51

3.4.4　流体分级52

3.5　粉体的合成制备方法54

3.5.1　气相合成法54

3.5.2 固相合成法55

3.5.3　液相合成法55

思考题56

4　物料输送及混合57

4.1　气力输送57

4.1.1 气力输送装置的类型57

4.1.2 气力输送装置的主要部件58

4.1.3　空气输送斜槽61

4.2　连续输送机械62

4.2.1　胶带输送机（Belt Conveyor）62

4.2.2　螺旋输送机（Screw Conveyor）63

4.2.3　斗式提升机（Bucket Elevator）64

4.2.4　埋刮板输送机（Continuous Conveyor）65

4.2.5　振动输送机（Vibrating Conveyor）66

4.3　供料67

4.4　混合69

4.4.1　混合度69

4.4.2　混合机类型70

4.4.3　混合机理72

4.4.4　影响混合的因素72

思考题73

5　熔化和相变74

5.1　熔化74

5.1.1　概述74

5.1.2　熔化设备——熔窑75

5.1.3　玻璃池窑中的热传递与玻璃液流动77

5.2　熔体和玻璃体的相变79

5.2.1　熔体和玻璃体的成核与晶体生长过程79

5.2.2　微晶玻璃81

5.2.3　熔铸耐火材料的晶化82

5.2.4　玻璃的分相82

5.2.5 结晶窑85

思考题86

6　成型87

6.1　概述87

6.2　流变学基本知识87

6.2.1　三种基本变形及三种理想体的流变模型87

6.2.2　胀流性液体与假塑性液体88

6.2.3　流变模型与本构方程89

6.2.4 流动曲线、应力曲线和应变曲线90

6.2.5　徐变曲线和松弛曲线91

6.2.6　触变性与反触变性92

6.3　浆料的成型92

6.3.1 混凝土浆体的密实成型92

6.3.2 陶瓷注浆成型94

6.4　玻璃熔体的成型与退火97

6.4.1　玻璃的主要成型性质97

6.4.2　成型制度的制定98

6.4.3 吹制成型（Blow Process）99

6.4.4 拉制成型（Drawing Process）100

6.4.5　浮法生产平板玻璃101

6.5　可塑成型105

6.5.1 可塑泥料的流变特性105

6.5.2　挤压成型106

6.5.3 旋坯成型106

6.5.4　滚压成型106

6.5.5 塑压成型107

6.6　粉料压制成型107

6.6.1 压制成型工艺原理107

6.6.2　压制成型对粉料的要求108

6.6.3　压制设备109

6.7　粒化110

6.7.1　转动粒化111

6.7.2　喷雾干燥造粒111

思考题112

7　脱水与干燥113

7.1　物料的去湿方法113

7.2　干燥的物理过程113

7.2.1　物料与水分的结合方式113

7.2.2　物料与结合水分的平衡关系114

7.2.3　物料干燥过程114

7.2.4　干燥收缩及制品变形115

7.3　脱水设备116

7.3.1 浓缩116

7.3.2　过滤117

7.4　干燥设备118

7.4.1　干燥器的分类118

7.4.2　干燥器的选择118

7.4.3　干燥器119

7.4.4　干燥技术的新发展122

思考题122

8　煅烧与烧成123

8.1　概述123

8.1.1 热量传递（Heat Transfer）123

8.1.2　质量传递（Mass Transfer）123

8.1.3　动量传递（Momentum Transfer）124

8.2　水泥熟料的煅烧124

8.2.1 水泥熟料的形成124

8.2.2　水泥熟料煅烧设备的分类124

8.2.3 悬浮预热器（Suspension Preheater）125

8.2.4　分解炉130

8.2.5 回转窑135

8.2.6 熟料冷却机（Clinker Cooler）137

8.3　陶瓷的烧成139

8.3.1　坯、釉在烧成过程中的物理化学变化139

8.3.2　烧成制度的制定141

8.3.3 陶瓷烧成设备——窑炉143

思考题154

第二篇 主要品种工艺原理与性能156

9　气硬性无机胶凝材料156

9.1　石灰156

9.1.1　石灰的原料及制备156

9.1.2　生石灰的熟化和硬化157

9.1.3 石灰的应用157

9.2　石膏及其制品158

9.2.1　石膏胶凝材料的生产158

9.2.2　半水石膏的凝结与硬化158

9.2.3　建筑石膏的性质和技术要求159

9.2.4　建筑石膏的应用160

9.3　镁质胶凝材料160

9.3.1　镁质胶凝材料的生产160

9.3.2　镁质胶凝材料浆的制取和硬化性能161

9.3.3　镁质胶凝材料的应用162

9.4　水玻璃162

9.4.1　水玻璃的硬化162

9.4.2　水玻璃的性质163

9.4.3　水玻璃的用途163

思考题163

10　水泥164

10.1　硅酸盐水泥熟料的组成164

10.1.1 熟料化学成分及矿物组成164

10.1.2　熟料的率值167

10.1.3　熟料矿物组成的计算170

10.2　硅酸盐水泥生料的配合172

10.2.1　熟料组成设计172

10.2.2　生料配比计算174

10.3　硅酸盐水泥熟料的煅烧177

10.3.1　干燥与脱水177

10.3.2　碳酸盐分解177

10.3.3 固相反应178

10.3.4　熟料的烧结179

10.3.5　熟料的冷却181

10.3.6　其他组分的作用182

10.3.7　熟料热耗184

10.4 硅酸盐水泥的制成186

10.4.1　水泥混合材料187

10.4.2　通用硅酸盐水泥定义、分类及技术要求190

10.4.3　石灰石硅酸盐水泥194

10.4.4　水泥粉磨的工艺过程195

10.4.5 影响水泥粉磨产、质量的因素195

10.4.6　水泥储存与均化196

10.4.7　水泥包装与散装197

10.5　硅酸盐水泥的水化和硬化197

10.5.1　熟料矿物的水化197

10.5.2　硅酸盐水泥的水化200

10.5.3　水化速率与凝结时间的调节201

10.5.4　水化热202

10.5.5　体积变化203

10.5.6　水泥石的结构203

10.6　掺混合材料的硅酸盐水泥的水化和硬化204

10.6.1 矿渣水泥的水化和硬化204

10.6.2 火山灰水泥的水化和硬化205

10.6.3　粉煤灰水泥的水化和硬化206

10.6.4　石灰石硅酸盐水泥的水化和硬化206

10.7　硅酸盐水泥的化学侵蚀206

10.7.1 淡水侵蚀207

10.7.2　酸和酸性水侵蚀207

10.7.3　硫酸盐侵蚀208

10.7.4　含碱溶液侵蚀209

10.7.5　提高水泥抗蚀性的措施209

10.8　特性水泥和专用水泥210

10.8.1　快硬和特快硬水泥210

10.8.2　抗硫酸盐、中低热及道路水泥213

10.8.3　膨胀和自应力水泥216

10.8.4 油井水泥217

10.8.5　装饰水泥218

10.8.6　砌筑水泥219

思考题220

11　混凝土223

11.1　概述223

11.1.1 混凝土的定义及分类223

11.1.2　混凝土的特点223

11.1.3　对混凝土的基本要求224

11.2　普通混凝土的组成材料224

11.2.1 水泥225

11.2.2　细骨料226

11.2.3　粗骨料228

11.2.4　混凝土拌和用水和养护用水232

11.3　混凝土的主要技术性质233

11.3.1 混凝土拌合物的和易性233

11.3.2　混凝土的强度236

11.3.3 混凝土的变形性能239

11.3.4　混凝土的耐久性242

11.4　混凝土外加剂244

11.4.1 混凝土外加剂分类244

11.4.2　减水剂245

11.4.3 引气剂247

11.4.4　缓凝剂247

11.4.5　速凝剂248

11.4.6　使用外加剂的注意事项248

11.5　混凝土配合比设计249

11.5.1 混凝土配合比参数的确定249

11.5.2　混凝土配合比设计的步骤249

11.5.3 混凝土配合比设计实例252

11.6　其他品种混凝土254

11.6.1 高性能混凝土（HPC,High Performance Concrete）254

11.6.2 轻骨料混凝土（Light Weight Aggregate Concrete）255

11.6.3 耐酸混凝土（Acid-Resistance Concrete）257

11.6.4 纤维增强混凝土（Fiber Reinforced Concrete,FRC）257

11.6.5 聚合物混凝土（Concrete-Polymer Material）258

思考题259

12 玻璃260

12.1　概述260

12.1.1　玻璃的种类及特性260

12.1.2　硅酸盐玻璃的组成与结构260

12.1.3　玻璃的结构因素与性质261

12.1.4 主要硅酸盐玻璃制品的种类、用途268

12.2 玻璃原料与制品加工273

12.2.1 原料及配合料的制备273

12.2.2 玻璃制品的加工280

12.3 特种玻璃288

12.3.1 特种玻璃概述289

12.3.2 光导纤维293

12.3.3 激光玻璃296

12.3.4 光致变色玻璃296

12.3.5 非线性光学玻璃297

12.3.6 快离子导体玻璃298

12.3.7 生物功能玻璃300

12.3.8 多孔玻璃301

思考题303

13 陶瓷304

13.1 概述304

13.1.1 陶瓷的定义与分类304

13.1.2 陶瓷的组成、结构与性能306

13.1.3 普通陶瓷品种308

13.2 坯料及制备312

13.2.1 坯用原料及其氧化物在坯中的作用312

13.2.2 确定坯料配方的原则313

13.2.3 坯体组成的表示方法313

13.2.4 配料计算314

13.2.5 坯料制备320

13.2.6 调整坯料性能的添加剂324

13.3 成型326

13.4 釉料及色料328

13.4.1 釉的作用及分类328

13.4.2 釉层的性质329

13.4.3 坯釉适应性331

13.4.4 釉料的组成与制釉原料332

13.4.5 釉料配制原则334

13.4.6 配料计算334

13.4.7 釉料制备339

13.4.8 施釉340

13.4.9 陶瓷色釉料341

13.5 烧成方式的选择和陶瓷产品的缺陷分析345

13.5.1 烧成方式的选择345

13.5.2 陶瓷的缺陷分析346

13.6 特种陶瓷349

13.6.1 结构陶瓷350

13.6.2 功能陶瓷354

思考题363

14 耐火材料365

14.1 概述365

14.1.1 耐火材料的定义和分类365

14.1.2 耐火材料的组成与性质365

14.1.3 耐火材料生产工艺过程367

14.1.4 耐火材料的应用领域368

14.2 硅酸铝质耐火材料369

14.2.1 硅酸铝质耐火材料生产的物理化学基础369

14.2.2 粘土质耐火材料370

14.2.3 高铝质耐火材料（High-Alumina Refractory）370

14.3 硅质耐火材料371

14.3.1 硅质耐火材料生产的物理化学原理371

14.3.2 硅砖的生产工艺要点372

14.3.3 白泡石砖（天然硅砖）372

14.3.4 石英玻璃制品373

14.4 镁质耐火材料373

14.4.1 镁质耐火材料生产的物化基础373

14.4.2 镁质耐火材料的主要品种及生产376

14.4.3 镁质耐火材料的应用377

14.5 熔铸耐火材料378

14.5.1 熔铸莫来石耐火材料（Fused Cast Mullite Refractory）378

14.5.2 熔铸锆刚玉耐火材料（Fused Cast Zirconia-Alumina Refractory）378

14.5.3 熔铸高铝耐火材料（Fused Cast High Alumina Refractory）378

14.6 轻质耐火材料379

14.6.1 轻质耐火材料的生产方法379

14.6.2 几种主要轻质耐火材料的性能380

14.6.3 耐火纤维382

14.6.4 氧化铝、氧化锆空心球及其制品384

14.7 不定形耐火材料385

14.7.1 浇注耐火材料386

14.7.2 可塑耐火材料387

14.7.3 其他不定形耐火材料388

14.8 含碳质耐火材料389

14.8.1 碳素耐火材料（Carbon Refractory）389

14.8.2 石墨耐火材料（Graphite Refractory）389

14.8.3 碳化硅耐火制品390

14.9 特种耐火材料简介391

14.9.1 概述391

14.9.2 特种耐火材料与普通耐火材料的区别392

14.9.3 特种耐火材料的用途393

14.9.4 国内外特种耐火材料及发展趋势393

思考题396

15 人工晶体397

15.1 晶体的分类及应用397

15.1.1 半导体晶体（Semiconductor Crystal）398

15.1.2 压电晶体（Piezoelectric Crystal）398

15.1.3 硬质晶体（Rigid Crystal）398

15.1.4 非线性晶体（Nonlinear Optical Crystal）398

15.1.5 光学晶体（Optical Crystal）398

15.1.6 激光晶体（Laser Crystal）399

15.1.7 电光晶体（Electro-Optical Crystal）399

15.1.8 磁光晶体（Magneto-Optical Crystal）399

15.1.9 热释电晶体（Pyroelectric Crystal）399

15.1.10 铁电晶体（Ferroelectric Crystal）399

15.1.11 X射线分光晶体（X-Ray Spectroscopy Crystal）399

15.1.12 闪烁晶体（Scintillation Crystal）400

15.2 晶体生长400

15.2.1 晶体生长热力学400

15.2.2 晶体生长动力学403

15.3 晶体生长方法408

15.3.1 从熔体中生长晶体408

15.3.2 低温溶液生长410

15.3.3 高温溶液生长412

15.3.4 水热法生长415

思考题415

第三篇 环境保护416

16 大气污染及其防治416

16.1 烟尘和粉尘的污染及其防治417

16.1.1 烟尘及粉尘的危害417

16.1.2 粉尘的基本性质417

16.1.3 烟尘污染的防治419

16.1.4 粉尘污染的防治420

16.2 除尘设备422

16.2.1 沉降室422

16.2.2 惯性除尘器422

16.2.3 旋风除尘器423

16.2.4 袋式除尘器423

16.2.5 颗粒层除尘器424

16.2.6 湿式除尘器425

16.2.7 电除尘器427

16.2.8 除尘效率的计算427

16.2.9 除尘设备的适应性429

16.3 废气的污染及其防治429

16.3.1 硫氧化物的危害及其防治429

16.3.2 氮氧化物的危害及其防治431

16.3.3 碳氧化物的危害及其防治432

16.3.4 含氟废气的危害及其防治433

16.3.5 含镉废气的危害及其防治434

16.3.6 含铅废气的危害及其防治435

16.3.7 含砷废气的危害及其防治435

思考题436

17 废水污染及其处理437

17.1 概述437

17.2 含固体悬浮物废水的危害及其处理438

17.2.1 固体悬浮物的危害438

17.2.2 含固体悬浮物废水的处理438

17.3 含酚废水的危害及其处理440

17.3.1 酚的危害440

17.3.2 含酚废水的处理440

17.4 含氟废水的处理441

17.4.1 石灰-二氧化碳曝气法441

17.4.2 镁盐-石灰法441

17.5 含砷废水的处理442

17.5.1 石灰乳沉淀法442

17.5.2 石灰-铁（铝）盐沉淀法442

17.5.3 硫化物沉淀法442

17.6 含汞废水的危害及其处理443

17.6.1 汞的危害443

17.6.2 含汞废水的处理443

17.7 含铬废水的危害及其处理444

17.7.1 铬的危害444

17.7.2 含铬废水的处理444

思考题445

18 噪声及其防治446

18.1 噪声的危害446

18.1.1 噪声对人的听觉的损伤446

18.1.2 噪声对睡眠的干扰446

18.1.3 噪声对人的心理及生理的影响446

18.2 无机非金属材料工业噪声概述447

18.2.1 无机非金属材料工业噪声的分类447

18.2.2 无机非金属材料工业噪声的特征447

18.2.3 无机非金属材料工业的主要噪声源447

18.3 噪声的防治448

18.3.1 从声源上根治噪声448

18.3.2 在传播途径上降低噪声448

18.3.3 在噪声接受点进行防护450

附录1 我国陶瓷工业常用粘土的化学组成452

附录2 利用煤的工业分析结果进行发热量计算的方法456

附录3 国际原子量表457

参考文献458