傳統(tǒng)無機非金屬材料簡介

1、傳統(tǒng)無機非金屬材料簡介傳統(tǒng)無機非金屬材料簡介 1 1 講解：XX2021/3/10 目錄 材料分類 常見的硅酸鹽材料的原料 傳統(tǒng)無機非金屬材料簡介 玻璃 陶瓷 2 2 講解：XX2021/3/10 材料材料 無機非金屬材料無機非金屬材料 金屬材料金屬材料 高分子材料高分子材料 傳統(tǒng)無機非金屬材料傳統(tǒng)無機非金屬材料 新型無機非金屬材料新型無機非金屬材料 硅酸鹽材料硅酸鹽材料 半導體材料、超硬半導體材料、超硬 耐高溫材料耐高溫材料 、 發(fā)光材料等發(fā)光材料等 金屬、合金金屬、合金 塑料、合成橡膠、合成纖維塑料、合成橡膠、合成纖維 3 3 講解：XX2021/3/10 二、常見硅酸鹽材料的原料 無機非

2、金屬材料是以某些元素的氧化物、碳化物、氮 化物、鹵素化合物、硼化物以及硅酸鹽、鋁酸鹽、磷 酸鹽、硼酸鹽等物質(zhì)組成的材料。 硅酸鹽材料是無機非金屬材料的主要分支之一。硅酸鹽材料是無機非金屬材料的主要分支之一。 4 4 講解：XX2021/3/10 無機非金屬材料的主角硅 5 5 講解：XX2021/3/10 日加常見含硅產(chǎn)品 陶粒砂 莫來石 漂珠 云母 石英 沸石 6 6 講解：XX2021/3/10 常見硅酸鹽材料 原料 傳統(tǒng)硅酸鹽材料通常以黏土、鉀長石、鈉長石、石英 為原料。 黏土礦物 高嶺石：Al2O3.2SiO2.2H2O 鉀長石 K2OAl2O36SiO2 鈉長石 Na2OAl2O36

3、SiO2 石英 SiO2 7 7 講解：XX2021/3/10 1、黏土 黏土是一類層狀硅酸鹽，層片由硅氧四面體和鋁氧八 面體組成。 8 8 講解：XX2021/3/10 黏土分類 按其構(gòu)成黏土的主要礦物分類 高嶺石類。屬于這一類的有高嶺石、珍珠陶土、地開石和多水高嶺 石。 蒙脫石（微晶高嶺石）類。屬于這一類的有蒙脫石、拜來石等。 伊利石（水云母）類。屬于這一類的有水云母、絹云母等。 葉臘石類。它并不屬于粘土礦物，因其某些性質(zhì)近于黏土，而劃歸 黏土之列。如福建壽山石、浙江青田等。 水鋁英石類。它不是常見的粘土礦物，而包含在其他黏土中，呈無 定形狀態(tài)存在。 9 9 講解：XX2021/3/10

4、2、鉀長石 鉀長石（K2OAl2O36SiO2）通常也稱正長石。它 具有熔點低（115020），熔融間隔時間長，熔 融粘度高等特點，廣泛應用于陶瓷坯料、陶瓷釉料、 玻璃、電瓷、研磨材料等工業(yè)部門及制鉀肥用。 莫氏硬度 1010 講解：XX2021/3/10 3、鈉長石 鈉長石主要用于制造陶瓷、肥皂、瓷磚、地 板磚、玻璃、磨料磨具等，在陶瓷上主要用 于釉料。 鈉長石特點（與鉀長石比較） 1、在高溫時對石英、粘土、莫來石的熔解快， 溶解度大。 2、熔融溫度低，透明度好。 3、熔融溫度范圍較鉀長石窄，熔體高溫粘度 較小，隨溫度的變化較快。 1111 講解：XX2021/3/10 4、石英 由二氧化硅

5、組成的礦物，化學式SiO2。純凈的 石英無色透明，因含各種雜質(zhì)，顏色各異，有以 下異種： 水晶（rock crystal):無色透明 紫水晶（amethyst):紫色透明或半透明，加熱可 脫色。 薔薇石英（rose quartz):淺玫瑰色，致密半透明。 煙水晶（smoky quartz）：顏色或褐色透明異 種。成色原因是在輻射線作用下，Si被Al代替， 是四面體產(chǎn)生順磁中心缺失引起。顏色進一步加 深就成為墨晶（black quartz） 黃水晶（citrine）：黃金色或檸檬黃色 1212 講解：XX2021/3/10 石英相變 1313 講解：XX2021/3/10 石英是天然界最常見的低

6、溫石英，其晶體結(jié)構(gòu)為 正六面體 正六面體結(jié)正六面體結(jié) 構(gòu)構(gòu) 石英(quartz)-quartz)- 1414 講解：XX2021/3/10 石英為斜六面體結(jié)構(gòu)，在花崗巖中的石英顆粒為石 英 石英斜六面體結(jié)構(gòu)石英斜六面體結(jié)構(gòu) 石英(quartz)-quartz)- 1515 講解：XX2021/3/10 方石英方石英( (CRISTOBALITE) ) 1616 講解：XX2021/3/10 1717 講解：XX2021/3/10 三、傳統(tǒng)無機非金屬材料 水泥 玻璃 陶瓷 搪瓷 研磨材料 鑄石 輝綠巖、玄武巖、鑄石等； 多孔材料：硅藻土、蛭石、沸石、多孔硅酸鹽和 硅酸鋁等 ； 碳素材料：石墨、焦

7、炭和各種碳素制品等； 非金屬礦：石膏、云母、大理石、金剛石等 1818 講解：XX2021/3/10 玻璃 玻璃由二氧化硅和其他化學物質(zhì)熔融在一起形成的 （主要生產(chǎn)原料為：純堿、石灰石、石英）。有石英 玻璃、硅酸鹽玻璃、鈉鈣玻璃、氟化物玻璃、高溫玻 璃、耐高壓玻璃、防紫外線玻璃、防爆玻璃等。通常 指硅酸鹽玻璃。 普通玻璃的化學組成是Na2OCaO6SiO2。 1919 講解：XX2021/3/10 玻璃特性 玻璃是一種無規(guī)則結(jié)構(gòu)的非晶態(tài)固體，具有： 各向同性 無固定熔點 介穩(wěn)性 玻璃是一種亞穩(wěn)態(tài)固體材料。 漸變性可逆性 熔融狀態(tài) 固體狀態(tài)，沒有新相產(chǎn)生。 2020 講解：XX2021/3/10

8、 浮法玻璃的制造過程示意圖 2121 講解：XX2021/3/10 玻璃中各成分的作用 玻璃的組成是指其化學成分組成，反映了構(gòu)成玻璃的各種氧化物的含 量，通常用質(zhì)量分數(shù)表示。 SiO2 ：硅砂，硅石粉 降低玻璃熱膨脹系數(shù)，提高熱穩(wěn)定性、化學穩(wěn)定性、軟化溫度、硬性 機械強度 Al2O3： 硅砂，白云石 降低玻璃的結(jié)晶傾向，提高玻璃的化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性、機械強度、 硬度和折射率 Fe2O3： 硅砂，石灰石 屬于雜質(zhì)，少量可以引起玻璃著色 2222 講解：XX2021/3/10 CaO： 石灰石，白云石 能增加的化學穩(wěn)定性，在高溫時能夠降低玻璃的粘度，有利于玻璃的 澄清和融化，在溫度降低時，玻璃的

9、粘度增加，成型后必須立刻進行 退火，否則易炸裂 MgO： 白云石 可以改善玻璃的成型性能，降低結(jié)晶傾向和結(jié)晶速度，增加玻璃的高 溫粘度，提高玻璃的化學穩(wěn)定性和機械強度 Na2O：純堿，芒硝 可以降低玻璃的粘度，使玻璃易于融化，有利于降低溶質(zhì)溫度，節(jié)約 能源的作用，是最好的助熔劑。 碎玻璃 可以節(jié)約原料，加速玻璃熔制過程，節(jié)約能耗，提高融化率，有利于 澄清和均化，改善成型性能，而且保管簡便 2323 講解：XX2021/3/10 引入SiO2的原料 主要有石英砂和砂巖，約占配合料總量的70%72% 左右。 浮法玻璃生產(chǎn)中浮法玻璃生產(chǎn)中 原料粒度對質(zhì)量影響原料粒度對質(zhì)量影響 1、SiO2 2424

10、 講解：XX2021/3/10 粒度要求 最合適的顆粒直徑為0.1060.5mm。 最合適的沙粒形狀為棱角形，因為棱角形的面積大，與助 熔劑的接觸機會多，在混合、運輸過程中不易分層。 硅質(zhì)原料顆粒度的下降有利于玻璃的熔制； 但過細，除了飛料、易分層外，細粉會過早與配合料中含 鈉、鈣、鎂的物質(zhì)反應，生成密度大、黏度小的初生熔體； 顆粒表面積增大，產(chǎn)生顆粒間的靜電吸附效應，造成配合 料的團聚； 熔化過程中，反應速度快，發(fā)泡激烈，產(chǎn)生的微小氣泡部 易排除，難于澄清。 2525 講解：XX2021/3/10 引入CaO和MgO的原料 引入的CaO原料主要有白云石（CaCO3MgCO3）、 石灰石和方解

11、石、白堊(CaCO3)等； 由于需要引入MgO，所以，又以用白云石為主， CaO不足部分用石灰石或方解石補充。 2、CaO和MgO 2626 講解：XX2021/3/10 粒度的要求 過細的白云石顆粒會吸附在較大的硅質(zhì)顆粒周圍， 阻礙砂粒參與反應； 較粗的石灰石顆粒在硅酸鹽反應初期不被初生相 所潤濕，在1200以上則急速分解，CaO和 MgO能很快參加反應，使生成物的黏度迅速下 降，加之分解氣體的攪拌作用，有利于玻璃的澄 清和均化； 少量白云石細粉不影響玻璃澄清質(zhì)量； 15%左右的0.150.08mm白云石細粉，能提 高玻璃的熔化和澄清質(zhì)量 2727 講解：XX2021/3/10 引入Al2O

12、3的原料 常用的長石分為鉀長石（K2OAl2O36SiO2）和鈉長 石 (Na2OAl2O36SiO2)； 由于混堿效應和鉀能改善玻璃的光澤，現(xiàn)在玻璃企業(yè) 一般側(cè)重于使用鉀長石； 3、Al2O3 隨著長石顆粒尺寸的下降，玻璃的熔制和澄清質(zhì)量會 變好，但0.08mm以下會使玻璃的澄清質(zhì)量變差。 2828 講解：XX2021/3/10 引入Na2O的原料 純堿、芒硝 A.純堿 (Na2CO3) 分為結(jié)晶純堿(Na2CO310H2O)和煅燒純堿(Na2CO3)， 玻璃工業(yè)采用煅燒純堿。 煅燒純堿分為輕質(zhì)堿和重質(zhì)堿 輕質(zhì)堿的假密度為0.11g/cm3。顆粒細小 （50%，0.1250.42mm粒級 0

13、.1mm粒級占90%以上，飛揚和分層傾向較小，有 利于混合均勻。 Na2O 2929 講解：XX2021/3/10 陶瓷陶瓷 3030 講解：XX2021/3/10 陶瓷 陶瓷包括陶器和瓷器，是指用可塑性制瓷粘土和瓷石礦做 胎體，用長石和石英等原料制釉，并且通過成型、干燥、 燒制而成的制品。 陶瓷的基本化學成分都是硅酸鹽，大致分為陶器，炻器和 瓷器。 1)陶器：10%吸水率3%坯體未被?；虿；潭炔?， 結(jié)構(gòu)不致密，斷面粗糙，敲擊聲沉 濁。 （內(nèi)墻磚屬于這類） 2)炻（ sh ）器：3%吸水率0.5%，?；潭燃捌渌?理性能介于陶質(zhì)和瓷質(zhì)之間。 （外墻磚、紫砂等屬于這 類） 3)瓷器：吸水率

14、0.5%，?；潭雀?，結(jié)構(gòu)致密、細膩， 斷面呈石狀，敲擊聲清脆。 3131 講解：XX2021/3/10 元青花鬼谷子下山元青花鬼谷子下山 20052005年拍賣年拍賣2.32.3億億 3232 講解：XX2021/3/10 陶土 陶土是陶器原料。礦物成分復雜，主要由高嶺石、水 白云母、蒙脫石、石英和長石組成。顆粒大小不一致， 常含砂粒、粉砂和粘土等。具吸水性和吸附性，加水 后有可塑性。顏色不純，往往帶有黃、灰等色，因而 僅用于陶器制造。 含二 氧化硅65.18-71.86%，三氧化二鋁15.02- 17.99%，三氧化二鐵3.27-6.61%，氧化鈣 0.75- 1.68%，氧化鎂0.89-2.07%，燒失量4.19-6.20%。 陶土主要用作燒制外墻、地磚、陶器具等。 3333 講解：XX2021/3/10 瓷土 瓷土又稱高嶺土、白陶土、陽土、主要成分是硅酸鋁 水合(A12O3.2SIO2.2H2O)。 高嶺土是一 種重要的非金屬礦產(chǎn)，與云母、石英、 碳酸鈣并稱為四大非金屬礦。 純粹瓷土的成分是：SiO2 46.51%,Al2O3 39.54%,H2