第一章概论
第一节无机非金属材料生产过程的共性与个性
无机非金属材料是三大材料之一,它不同于金属材料和有机高分子材料。而具有自身的特性。1耐高温;2化学稳定性高;3高强度、高硬度;4电绝缘性好;5韧性差。材料工学的任务就是要研究如何选择合适的原料,通过各种工艺过程、生产出符合各种要求的材料.并能达到低投入高产出、无机非金属材料生产过程具有其共性与个性。可分别介绍如下:
一、无机非金属材料生产过程的共性
(一)原料
无机非金属材料的大宗产品,如水泥、玻璃、砖瓦、陶瓷、耐火材料的原料大多来自储量丰富的非金属矿物,如石英砂(SiO2)、粘土(Al2O32SiO22H2O)、长石(K2OAl2O36SiO2等)、铝钒士(Al2O3
H2O)、石灰石CaCO3、白云石(CaCO3MgCO3)、硅灰石(CaOSiO2)、硅线石(Al2O3SiO2)等。
据统计,氧、硅、铝三者的总量占地壳中元素总量的90、其中除天然砂和软质粘土外都是比较坚硬的岩石。
(二)粉料的制备与运输
因原料大多来自天然的硬质矿物,要使其重新化合、造型,必须进行矿物的破粉碎再利用粉料配料,然后才能进行各种热处理或成型。粉体颗粒的大小、级配、形状及其均匀性往往直接影响产品的质量和产量,也决定了采用设备的性质,随着机械化和自动化水平的提高,对产品质量要求和原料的均匀性要求愈来愈高,而天然矿物往往均匀性差,当前水泥工业采取种种措施进行原料的均化,陶瓷工业则成立了许多原料公司,通过对原料进行加工,成分检验、掺和,提供标准化、系列化的粉料。因此,粉体的制备和运输在无机非金属材料的生产过程中占有重要的地位。在粉体的制度和运输过程中容易产生粉尘和噪音污染,如何防治
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f也是无机非金属材料工业着重要解决的问题。近代发展起来的特种陶瓷和玻璃要求很高的原料纯度,因此大多采用化工原料来人工合
成粉体,因而成长出一个新的学科分支粉体的合成。由于其需要很高的投入,增加了粉体的成本,所以只用于少数高性能的功能材料中。
(三)高温加热(热处理)
由于无机非金属材料工业所用原料的稳定性和耐高温性,要使它们它们相互反应生成新的高度稳定的物质或使其形成熔融体,必须要在较高的温度下进行一般都在1000℃以上,因此大部分无机非金属材料生产都有加热过程,而且是整个生产的核心过程,一般都在用耐火材料砌筑的窑炉中进行.尽管不同产品的加热方式和目的有所不同:如石灰石CaCO3的煅烧是为了使其分解,得到活性的CaO;水泥的煅烧是使石灰石和粘土等反应,合成硅r