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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