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0绪论1

0.1 无机非金属材料的定义与分类1

0.2 无机非金属材料的发展简史1

0.3 无机非金属材料的地位和作用2

0.4 无机非金属材料工业的进展4

0.5 无机非金属材料的展望5

参考文献6

上篇 生产单元与设备9

1概述9

1.1 无机非金属材料生产过程的“共性”10

1.1.1 原料10

1.1.2 粉体的制备与运输11

1.1.3 高温加热（热处理）11

1.1.4 成型11

1.1.5 干燥11

1.2 无机非金属材料生产过程的“个性”12

1.2.1 胶凝材料类12

1.2.2 玻璃、玻璃纤维、铸石和人工晶体类12

1.2.3 砖瓦、陶瓷和耐火材料类13

1.2.4 其他材料类13

1.3 无机非金属材料的几种典型生产工艺流程13

1.3.1 水泥生产工艺流程13

1.3.2 陶瓷生产工艺流程14

1.3.3 玻璃生产工艺流程14

习题18

参考文献18

2原料与燃料19

2.1 石英类原料19

2.1.1 石英类原料的种类19

2.1.2 石英类原料的应用20

2.1.3 石英的晶型转化20

2.2 黏土类原料21

2.2.1 黏土的成因与分类21

2.2.2 黏土的组成22

2.2.3 黏土的工艺性质23

2.2.4 黏土质工业固体废弃物26

2.3 钙质原料27

2.3.1 天然钙质原料的种类和性质27

2.3.2 天然钙质原料在生产中的作用及其品质要求27

2.3.3 钙质工业固体废弃物28

2.4 长石类原料29

2.4.1 长石的种类和性质29

2.4.2 长石在陶瓷和玻璃工业中的作用29

2.4.3 长石的替代原料30

2.5 其他原料30

2.5.1 高铝质原料30

2.5.2 镁质原料31

2.5.3 铁质原料32

2.5.4 氧化钠质原料32

2.5.5 含硼原料33

2.5.6 含锂矿物33

2.5.7 瓷石34

2.5.8 绢云母34

2.5.9 透辉石35

2.5.10 辅助性原料35

2.6 燃料37

2.6.1 固体和液体燃料的组成及其换算关系37

2.6.2 气体燃料39

2.6.3 发热量与标准燃料39

2.6.4 其他燃料40

习题42

参考文献42

3粉粒体的制备43

3.1 粉碎概论43

3.1.1 粉碎的定义与分类43

3.1.2 物料硬度、脆性与韧性及机械强度43

3.1.3 易碎性（易磨性）45

3.1.4 粉碎的施力方式45

3.1.5 粉碎比46

3.2 破碎46

3.2.1 破碎机械分类与适用性46

3.2.2 颚式破碎机47

3.2.3 圆锥破碎机48

3.2.4 锤式破碎机49

3.2.5 反击式破碎机49

3.3 粉磨50

3.3.1 慢速磨机50

3.3.2 辊压机53

3.3.3 辊筒磨机54

3.3.4 辊式磨机54

3.4 超细粉碎56

3.4.1 超细粉碎机械的分类56

3.4.2 超细粉碎机械57

3.5 分级60

3.5.1 分级机的分类60

3.5.2 分级机的性能评价61

3.5.3 筛分分级62

3.5.4 流体分级63

3.6 粉磨系统比较65

3.6.1 几种典型的粉磨系统65

3.6.2 水泥生产粉磨系统67

3.7 超微粉体的合成69

3.7.1 超微粉体合成方法的分类69

3.7.2 超微粉体合成的气相法70

3.7.3 超微粉体合成液相法73

3.7.4 超微粉体合成固相法83

习题85

参考文献85

4输送、混合与均化86

4.1 气力输送系统86

4.1.1 气力输送系统的分类与特性86

4.1.2 气力输送系统87

4.2 连续输送机械93

4.2.1 胶带输送机93

4.2.2 螺旋输送机94

4.2.3 斗式提升机95

4.2.4 链式输送机96

4.2.5 振动输送机98

4.3 供料与给料装置99

4.4 混合100

4.4.1 混合状态的表征101

4.4.2 混合机的类型101

4.4.3 间歇式混合机102

4.4.4 连续式混合机103

4.4.5 气力式混合机103

4.4.6 混合机的选择104

4.5 均化104

4.5.1 原料与燃料的预均化堆场104

4.5.2 生料的均化106

习题109

参考文献109

5熔化与相变110

5.1 熔化110

5.1.1 概述110

5.1.2 熔窑112

5.1.3 玻璃池窑中的热传递与玻璃液流动114

5.1.4 玻璃的熔制过程115

5.1.5 配合料的加热反应116

5.2 相变119

5.2.1 熔体和玻璃体的晶核形成与晶体生长过程119

5.2.2 玻璃的分相122

5.2.3 微晶玻璃126

5.2.4 熔铸耐火材料的晶化130

5.2.5 结晶窑130

习题131

参考文献131

6成型132

6.1 浆料的成型132

6.1.1 混凝土浆体的密实成型132

6.1.2 陶瓷注浆成型134

6.2 玻璃熔体的成型与退火138

6.2.1 玻璃熔体的主要成型性质138

6.2.2 成型制度139

6.2.3 吹制成型140

6.2.4 拉制成型141

6.2.5 浮法生产平板玻璃142

6.2.6 玻璃的退火处理145

6.3 可塑成型147

6.3.1 可塑泥料的流变特性147

6.3.2 挤压成型148

6.3.3 旋坯成型149

6.3.4 滚压成型149

6.3.5 塑压成型149

6.4 粉料压制成型150

6.4.1 压制成型的工艺原理150

6.4.2 压制成型对粉料的要求151

6.5 陶瓷成型新技术152

6.5.1 胶态成型152

6.5.2 注射成型154

6.5.3 离心沉积成型156

6.5.4 电泳沉积成型156

6.5.5 无模成型157

6.5.6 自反应喷射成型157

6.5.7 压滤成型158

6.5.8 喷吹成型159

6.5.9 浸渍成型159

6.5.10 电弧喷涂成型159

6.5.11 爆炸烧结成型160

习题161

参考文献161

7脱水与干燥162

7.1 物料的去湿方法162

7.2 干燥的物理过程162

7.2.1 物料与水分的结合形式162

7.2.2 物料与结合水分的平衡关系163

7.2.3 物料干燥过程163

7.2.4 干燥收缩及制品变形164

7.3 脱水设备165

7.3.1 浓缩165

7.3.2 过滤167

7.4 干燥设备169

7.4.1 干燥方法与干燥器的选型169

7.4.2 干燥器170

习题173

参考文献174

8煅烧与烧成175

8.1 水泥熟料的煅烧175

8.1.1 水泥熟料煅烧设备的分类175

8.1.2 悬浮预热器177

8.1.3 分解炉181

8.1.4 回转窑191

8.1.5 水泥熟料冷却机193

8.1.6 燃烧器194

8.1.7 增湿塔196

8.1.8 余热发电197

8.2 陶瓷的烧成198

8.2.1 黏土、长石和石英原料在烧成过程中的变化198

8.2.2 坯和釉在烧成过程中的物理化学变化199

8.2.3 烧成制度的制定201

8.2.4 陶瓷烧成设备——窑炉203

8.2.5 先进陶瓷的烧结方法简介214

8.2.6 节能减排的燃烧技术218

习题220

参考文献221

9大气污染与防治223

9.1 粉尘的污染与防治224

9.1.1 粉尘的产生224

9.1.2 粉尘的性质与危害224

9.1.3 粉尘的治理技术227

9.1.4 粉尘治理设备的工作原理230

9.2 氮氧化合物的污染与防治237

9.2.1 氮氧化合物的危害237

9.2.2 氮氧化合物的产生237

9.2.3 氮氧化合物的治理技术238

9.3 二氧化硫的污染与防治243

9.3.1 二氧化硫的危害243

9.3.2 二氧化硫的产生243

9.3.3 二氧化硫的治理技术244

习题252

参考文献252

下篇 主要品种与性能255

10水泥255

10.1 硅酸盐水泥熟料的组成256

10.1.1 水泥熟料的化学成分及矿物组成256

10.1.2 水泥熟料的率值259

10.1.3 水泥熟料的矿物组成的计算方法262

10.2 硅酸盐水泥生料的配合265

10.2.1 水泥熟料的配料方案设计265

10.2.2 水泥生料的配合比的计算方法267

10.3 硅酸盐水泥熟料的煅烧270

10.3.1 水泥生料的干燥与脱水270

10.3.2 碳酸盐的分解271

10.3.3 固相反应272

10.3.4 水泥熟料的烧结273

10.3.5 水泥熟料的冷却275

10.3.6 其他组分的作用276

10.3.7 水泥熟料单位质量热耗278

10.4 硅酸盐水泥的制成与标准280

10.4.1 混合材料280

10.4.2 通用硅酸盐水泥的定义、分类及技术要求289

10.4.3 石灰石硅酸盐水泥294

10.4.4 水泥的粉磨295

10.4.5 水泥的储存与均化297

10.4.6 水泥的包装与散装297

10.5 硅酸盐水泥的水化和硬化298

10.5.1 水泥熟料矿物的水化298

10.5.2 硅酸盐水泥的水化302

10.5.3 水化速率与凝结时间的调节303

10.5.4 水化热304

10.5.5 体积变化304

10.5.6 水泥石的结构305

10.6 掺有混合材料的硅酸盐水泥的水化和硬化306

10.6.1 矿渣硅酸盐水泥的水化和硬化306

10.6.2 火山灰质硅酸盐水泥的水化和硬化307

10.6.3 粉煤灰硅酸盐水泥的水化和硬化307

10.6.4 石灰石硅酸盐水泥的水化和硬化308

10.7 硅酸盐水泥的化学侵蚀308

10.7.1 淡水的侵蚀308

10.7.2 酸和酸性水的侵蚀309

10.7.3 硫酸盐的侵蚀310

10.7.4 含碱溶液的侵蚀310

10.7.5 提高水泥抗蚀性的措施311

10.8 特种水泥311

10.8.1 快硬硅酸盐水泥与特快硬硅酸盐水泥311

10.8.2 铝酸盐水泥314

10.8.3 抗硫酸盐、中低热及道路硅酸盐水泥316

10.8.4 膨胀水泥和自应力水泥320

10.8.5 油井水泥325

10.8.6 装饰水泥329

10.8.7 砌筑水泥330

10.8.8 过硫石膏矿渣水泥331

习题332

参考文献334

11混凝土335

11.1 混凝土的组成材料336

11.1.1 水泥337

11.1.2 细集料338

11.1.3 粗集料341

11.1.4 混凝土拌和用水和养护用水345

11.1.5 混凝土外加剂346

11.1.6 矿物掺和料352

11.2 混凝土的主要技术性质357

11.2.1 混凝土拌和物的工作性357

11.2.2 混凝土的强度360

11.2.3 混凝土的形变性能364

11.2.4 混凝土的耐久性366

11.3 混凝土配合比设计368

11.3.1 混凝土初步配合比计算368

11.3.2 混凝土的试配与调整375

11.3.3 混凝土配合比设计实例377

11.4 特种混凝土381

11.4.1 轻集料混凝土381

11.4.2 多孔混凝土382

11.4.3 水玻璃耐酸混凝土383

11.4.4 大体积混凝土383

11.4.5 纤维增强混凝土384

11.4.6 聚合物混凝土385

习题386

参考文献388

12玻璃389

12.1 玻璃的通性389

12.2 玻璃的分类390

12.2.1 普通工业玻璃的分类390

12.2.2 特种玻璃的分类392

12.3 硅酸盐玻璃的组成、结构与性质396

12.3.1 硅酸盐玻璃的组成396

12.3.2 玻璃的结构398

12.3.3 玻璃的性质400

12.4 普通玻璃配合料的制备409

12.4.1 玻璃组成的设计与确定409

12.4.2 玻璃配合料的计算409

12.4.3 玻璃配合料的制备要求414

12.4.4 玻璃的着色416

12.5 玻璃体的缺陷421

12.5.1 气泡421

12.5.2 结石422

12.6 玻璃制品的加工423

12.6.1 玻璃的冷加工423

12.6.2 玻璃的热加工423

12.6.3 玻璃的表面处理424

12.7 玻璃的品种425

12.7.1 平板玻璃425

12.7.2 深加工玻璃427

12.7.3 其他建筑玻璃439

12.7.4 特种玻璃441

习题455

参考文献455

13陶瓷456

13.1 绪论456

13.1.1 陶瓷的定义与分类456

13.1.2 陶瓷的组成、结构与性能459

13.1.3 普通陶瓷品种460

13.2 陶瓷坯料及其制备465

13.2.1 陶瓷坯体所用原料及其氧化物在坯体中的作用465

13.2.2 确定陶瓷坯料配方的原则467

13.2.3 陶瓷坯体组成的表示方法467

13.2.4 陶瓷坯体的配料计算468

13.2.5 坯料的制备474

13.2.6 调整坯料性能的添加剂479

13.3 成型480

13.4 釉料及色料484

13.4.1 釉的作用及分类484

13.4.2 釉层的性质485

13.4.3 坯-釉适应性487

13.4.4 釉料的组成与制釉原料488

13.5 烧成方式的选择与陶瓷产品的缺陷分析500

13.5.1 烧成方式的选择500

13.5.2 陶瓷产品的缺陷分析501

13.6 特种陶瓷505

13.6.1 结构陶瓷505

13.6.2 功能陶瓷520

习题539

参考文献540

14耐火材料542

14.1 概述542

14.1.1 耐火材料的分类542

14.1.2 耐火材料的组成与性质543

14.1.3 耐火材料的生产工艺过程545

14.2 硅酸铝质耐火材料549

14.2.1 硅酸铝质耐火材料生产的物理化学原理549

14.2.2 黏土质耐火材料550

14.2.3 高铝质耐火材料550

14.2.4 硅线石族矿物及其应用551

14.3 硅质耐火材料552

14.3.1 硅质耐火材料生产的物理化学原理552

14.3.2 硅砖的生产工艺要点553

14.4 碱性耐火材料554

14.4.1 镁质耐火材料554

14.4.2 镁质耐火材料的结合相556

14.4.3 碱性耐火材料的主要品种及应用557

14.5 氧化物-碳复合耐火材料559

14.5.1 碳与氧化物反应的热力学原理559

14.5.2 结合剂560

14.5.3 碳复合耐火材料的主要品种561

14.6 熔铸耐火材料562

14.6.1 Al2 O3-ZrO2-SiO2系统熔铸耐火材料制品563

14.6.2 Al2 O熔铸耐火材料563

14.6.3 ZrO2熔铸耐火制品564

14.7 不定形耐火材料564

14.7.1 不定形耐火材料的结合剂564

14.7.2 典型浇注料的品种及应用566

14.7.3 其他不定形耐火材料567

14.8 隔热耐火材料568

14.8.1 隔热耐火材料的分类568

14.8.2 隔热耐火材料的制造方法569

14.8.3 隔热耐火制品的种类569

14.8.4 耐火纤维570

14.8.5 Al2O3和ZrO2空心球及其制品571

14.9 特种耐火材料572

14.9.1 概述572

14.9.2 氧化物耐火材料572

14.9.3 非氧化物及其复合耐火材料573

14.10 耐火材料在无机非金属材料工业中的应用575

14.10.1 耐火材料在水泥工业中的应用575

14.10.2 耐火材料在玻璃工业中的应用577

14.10.3 耐火材料在陶瓷工业中的应用578

习题579

参考文献580

15人工晶体材料581

15.1 人工晶体材料的分类及应用581

15.1.1 半导体晶体582

15.1.2 压电晶体582

15.1.3 硬质晶体582

15.1.4 光学晶体583

15.1.5 非线性光学晶体583

15.1.6 激光晶体583

15.1.7 电光晶体583

15.1.8 磁光晶体584

15.1.9 热释电晶体584

15.1.10 铁电晶体585

15.1.11 X射线分光晶体585

15.1.12 闪烁晶体585

15.2 晶体生长585

15.2.1 晶体生长热力学585

15.2.2 晶体生长动力学588

15.3 晶体的生长方法590

15.3.1 熔体生长法591

15.3.2 低温溶液生长法593

15.3.3 高温溶液生长法595

15.3.4 气相生长法598

15.3.5 固相生长法601

习题601

参考文献602

16碳材料603

16.1 碳材料的结构与性能603

16.1.1 碳的生成603

16.1.2 碳的形态605

16.1.3 石墨和炭的晶体结构607

16.1.4 炭的石墨化609

16.1.5 碳材料的性能612

16.2 炭和石墨材料614

16.2.1 炭和石墨材料的生产用原料614

16.2.2 炭和石墨材料的生产工艺614

16.2.3 炭和石墨材料的品种及应用616

16.3 碳纤维616

16.3.1 碳纤维的种类617

16.3.2 碳纤维的制备617

16.3.3 碳纤维的结构619

16.3.4 碳纤维的性能620

16.4 金刚石薄膜621

16.4.1 金刚石薄膜的合成621

16.4.2 金刚石薄膜的性质621

16.4.3 金刚石薄膜的应用622

16.5 石墨层间化合物622

16.5.1 石墨层间化合物的结构特征及分类623

16.5.2 石墨层间化合物的合成原理及方法623

16.6 碳-碳复合材料625

16.6.1 碳-碳复合材料的组成与结构625

16.6.2 碳-碳复合材料的制备625

16.6.3 碳-碳复合材料的性能特点626

16.6.4 碳-碳复合材料的防氧化627

16.7 富勒烯628

16.7.1 富勒烯的结构628

16.7.2 富勒烯的性质629

16.7.3 富勒烯的制备631

16.8 碳纳米管631

16.8.1 碳纳米管的结构632

16.8.2 碳纳米管的性能633

16.8.3 碳纳米管的制备方法634

16.9 石墨烯635

16.9.1 石墨烯的结构635

16.9.2 石墨烯的性能636

16.9.3 石墨烯的制备方法636

习题639

参考文献639

附录640

附录1 利用煤的工业分析结果进行发热量计算的方法640

附录2 常用相对原子质量（Ar）641

附录3 常用相对化学式质量（Mr）642