《无机材料科学基础》课程教学资源（PPT课件）第十四章 无机制备材料的制备

河北联合大学第五章无机材料的制备无机材料科学基础

河北联合大学 无机材料科学基础 第五章 无机材料的制备

本章主要内容和重点、难点无机材料科学基础第五章 无机材料的制备水泥的制备主要内容玻璃的制备陶瓷的制备耐火材料的制备

无机材料科学基础 第五章 无机材料的制备 本章主要内容和重点、难点 主 要 内 容 水泥的制备 玻璃的制备 陶瓷的制备 耐火材料的制备

S1水泥的制备无机材料科学基础第五章无机材料的制备主要讲授硅酸盐水泥的生产方法、制备原理和工艺过程一.生产方法水泥的生产方法可归纳为：两磨一烧硅酸盐水泥的生产分为三个阶段：石灰质原料、粘土质原料与少量校正原料经破碎后，按一定比例配合、磨细，并配合为成分合适、质量均匀的生料，称为生料的制备；生料在水泥窑内殿烧至部分熔融所得以硅酸盐为主要成分的硅酸盐水泥熟料，称为熟料熳烧：熟料加适量石膏，有时还加适量混合材料或外加剂共同磨细为水泥，称为水泥粉磨

§1 水泥的制备 主要讲授硅酸盐水泥的生产方法、制备原理和工艺过程。 一.生产方法 水泥的生产方法可归纳为：两磨一烧。 硅酸盐水泥的生产分为三个阶段：石灰质原料、粘土质 原料与少量校正原料经破碎后，按一定比例配合、磨细，并 配合为成分合适、质量均匀的生料，称为生料的制备；生料 在水泥窑内煅烧至部分熔融所得以硅酸盐为主要成分的硅酸 盐水泥熟料，称为熟料煅烧；熟料加适量石膏，有时还加适 量混合材料或外加剂共同磨细为水泥，称为水泥粉磨。 无机材料科学基础 第五章 无机材料的制备

S1水泥的制备无机材料科学基础第五章 无机材料的制备水泥工艺生产过程煤粉集尘原煤入厂石灰石破碎原料集尘VO煤堆场去转窑去分解炉煤磨中石灰石预均化堆场慧配料计量电收尘A辅原料进厂磁碎机热料库-生料均化库Precamainburnerburne回转密国辅原料堆场增湿塔冷却机原料磨石膏入厂水泥集尘水泥库碳碎银压机港口库水泥磨包装机汽车散装装船机S散装水泥船汽车袋装火车敬装

§1 水泥的制备 无机材料科学基础 第五章 无机材料的制备

81水泥的制备无机材料科学基础第五章无机材料的制备二.硅酸盐水泥熟料的烧1.生料在殿烧过程中的物理与化学变化1）干燥与脱水干燥即物料中自由水的蒸发，而脱水则是粘土矿物分解放出结晶水。粘土矿物一高岭土在500-600℃下失去结晶水，主要形成非晶质的偏高岭土，因此高岭土脱水后活性较高，其反应式为：A1,0,·2Si0,:2H,0→A1,03·2Si0,+2H,0

§1 水泥的制备 二.硅酸盐水泥熟料的煅烧 1.生料在煅烧过程中的物理与化学变化 1）干燥与脱水 干燥即物料中自由水的蒸发，而脱水则是粘土矿物分解 放出结晶水。 粘土矿物—高岭土在500-600℃下失去结晶水，主要形成 非晶质的偏高岭土，因此高岭土脱水后活性较高，其反应式 为： 无机材料科学基础 第五章 无机材料的制备 Al2O3·2SiO2·2H2O→Al2O3·2SiO2+2H2O

81水泥的制备无机材料科学基础第五章无机材料的制备2）碳酸盐分解生料中的碳酸钙在殿烧过程中发生分解放出二氧化碳其反应式如下：吸热反应CaCO3-→Ca0+CO21影响碳酸钙分解的因素：温度高，分解速度增加；窑系统的CO，分压：通风良好，CO，分压低，有利于分解：生料细度、悬浮分散程度；原料的种类和性质

§1 水泥的制备 2）碳酸盐分解 生料中的碳酸钙在煅烧过程中发生分解放出二氧化碳， 其反应式如下： 影响碳酸钙分解的因素： ◆温度高，分解速度增加； ◆窑系统的CO2分压：通风良好，CO2分压低，有利于分解； ◆生料细度、悬浮分散程度； ◆原料的种类和性质。 无机材料科学基础 第五章 无机材料的制备 CaCO3→CaO+CO2 吸热反应

81水泥的制备无机材料科学基础 第五章无机材料的制备3）固相反应在碳酸钙分解的同时，石灰质和粘土质组分间，通过质点的相互扩散，进行固相反应，过程如下：0~800℃Ca0·Al203、Ca0·Fe203、与2Ca0·Si02（C,S）开始形成800~900℃开始形成12Ca0·7A103900~1100℃2Ca0·Al,0·Si0,（C,AS）形成后又分解。开始形成3Ca0·Al,0（C,A）和4Ca0·Al,0,·Fe,0,（CAF)。1100~1200℃大量形成C.A和CAF，CS含量达到最大值

§1 水泥的制备 3）固相反应 在碳酸钙分解的同时，石灰质和粘土质组分间，通过质 点的相互扩散，进行固相反应，过程如下： 无机材料科学基础 第五章 无机材料的制备 0~800℃ CaO·Al2O3、CaO·Fe2O3、与2CaO·SiO2 （C2S）开始形成 800~900℃ 开始形成12CaO·7Al2O3。 900~1100℃ 2CaO·Al2O3 ·SiO2(C2AS)形成后又分解。开 始形成3CaO·Al2O3(C3A)和 4CaO·Al2O3 ·Fe2O3(C4AF)。 1100~1200℃ 大量形成C3A和C4AF,C2S含量达到最大值

S1水泥的制备无机材料科学基础第五章无机材料的制备固相反应一般包含相界面上的反应和物质迁移两个过程。提高质点的迁移速率、颗粒粒度的控制（窄分布，避免少量大颗粒的存在）：生料的混合均匀，可以增大各组分间接触，也有利于加速固相反应；矿化剂的引入可以加速固相反应。4）液相和熟料的烧结通常水泥熟料在出现液相以前，硅酸三钙不会大量生成。到达最低共熔温度（约1250℃）后，开始出现液相。液相主要由氧化铁、氧化铝、氧化钙所组成，还会有氧化镁、碱等其它组分

§1 水泥的制备 固相反应一般包含相界面上的反应和物质迁移两个过程 。提高质点的迁移速率、颗粒粒度的控制（窄分布，避免少 量大颗粒的存在）；生料的混合均匀，可以增大各组分间接 触，也有利于加速固相反应；矿化剂的引入可以加速固相反 应。 4）液相和熟料的烧结 通常水泥熟料在出现液相以前，硅酸三钙不会大量生成 。到达最低共熔温度（约1250℃）后，开始出现液相。液相 主要由氧化铁、氧化铝、氧化钙所组成，还会有氧化镁、碱 等其它组分。 无机材料科学基础 第五章 无机材料的制备

S1水泥的制备无机材料科学基础第五章无机材料的制备在高温液相作用下，水泥熟料逐渐烧结，并伴随着体积收缩。同时，硅酸二钙与游离氧化钙都逐步溶解于液相中，以钙离子扩散与硅酸根离子、硅酸二钙反应，形成硅酸盐水泥的主要矿物硅酸三钙。反应式如下：C,S+CaO→（液相）C,S随着温度升高和时间的延长，液相量增加，液相粘度减少，氧化钙、硅酸二钙不断溶解、扩散，硅酸三钙晶核不断形成，并使小晶体逐渐发育长大，得到发育良好的阿利特晶体，完成熟料的烧结过程

§1 水泥的制备 在高温液相作用下，水泥熟料逐渐烧结，并伴随着体积 收缩。同时，硅酸二钙与游离氧化钙都逐步溶解于液相中， 以钙离子扩散与硅酸根离子、硅酸二钙反应，形成硅酸盐水 泥的主要矿物硅酸三钙。反应式如下： 随着温度升高和时间的延长，液相量增加，液相粘度减 少，氧化钙、硅酸二钙不断溶解、扩散，硅酸三钙晶核不断 形成，并使小晶体逐渐发育长大，得到发育良好的阿利特晶 体，完成熟料的烧结过程。 无机材料科学基础 第五章 无机材料的制备 C2S+CaO→（液相）C3S

81水泥的制备无机材料科学基础第五章无机材料的制备熟料烧结形成阿利特的过程，与液相形成温度、液相量、液相性质以及氧化钙、硅酸二钙溶解于液相的溶解速度、离子扩散速度等各种因素有关1.最低共熔温度组分的性质和数目都影响系统的最低共熔温度矿化剂与其他微量元素如氧化钒、氧化锌等将影响最低共熔温度。2.液相量液相量不仅与组分的性质，而且与组分的含量、熟料烧结温度等有关

§1 水泥的制备 熟料烧结形成阿利特的过程，与液相形成温度、液相 量、液相性质以及氧化钙、硅酸二钙溶解于液相的溶解速度 、离子扩散速度等各种因素有关。 1.最低共熔温度 组分的性质和数目都影响系统的最低共熔温度。 矿化剂与其他微量元素如氧化钒、氧化锌等将影响最低 共熔温度。 2.液相量 液相量不仅与组分的性质，而且与组分的含量、熟料烧 结温度等有关。 无机材料科学基础 第五章 无机材料的制备