无机非金属材料工学



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安 徽 建 筑 大 学  试 卷（ 试卷      C  ）  共    3 页    第   1  页

（2016——2017学年第  2  学期）

考试课程：无机非金属材料工学   班级： 13无机非    学号：           姓名：                

一.名词解释(5*2=10)

1.窑外分解技术  

是指将已经过悬浮预热后的水泥生料，在达到分解温度前，进入到分解炉内与进入炉内的燃料混合，在悬浮状态下迅速吸收燃料燃烧热，使生料中的碳酸钙迅速分解成氧化钙的技术。

2. 碱循环

    在水泥回转窑及预热器系统生产过程中,碱的挥发及凝聚往复循环

3.陶瓷显微结构

   指的是在各类显微镜下分辨的陶瓷中的晶相的种类,大小,数量,形状,发育程度及分布。

4.玻璃微晶学说

认为玻璃结构是一种不连续的原子集合体，即无数“微晶”分散在无定形介质中；微晶是晶格极度变形的微小有序区域，微晶的化学性质和数量取决于玻璃的组成，从微晶部分到无定形部分无明显界限。

5. 玻璃料性

指玻璃液随温度降低粘度增加的速度，料性短则硬化快，长则慢。

二. 简答题（5*6=30） 1. 硅酸盐水泥组成、熟料主要化学成分、矿物组成？ 凡是由硅酸盐水泥熟料、0%~5%石灰石或粒化高炉矿渣、适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，都称为硅酸盐水泥。 2．悬浮预热器的主要构件有哪些？分别有什么作用？ 主要构件有旋风筒和换热管道；旋风筒的作用是气固分离，换热管道的作用是承担着上下两级旋风筒间的连接和气固分离的输送任务和物料分散、均布、锁风和气固两相间的换热任务。 3. 什么是陈腐？陈腐有何作用？ 陈腐是指在对粉体进行处理之后成型之前放置一段时间的过程。 作用：使得各种组分分散更加均匀，溶剂（一般为水分）能够充分在粉体颗粒表面形成一层水膜，极大提高成型过程中的可塑性、坯体收缩均匀性和坯体的干燥强度，降低坯体干燥开裂的几率。

注：1.请命题老师用黑色的墨水工整的书写，作图准确，以保证试卷字迹清晰。2.请命题老师在试题后面留出答题空间。 3.学生不得在草稿纸上答题

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4. 混合键为何容易形成玻璃？

    三种纯键型在一定条件下都不能形成玻璃，只有混合键才能形成玻璃。因为：混合键既具有离子键易改变键角、易形成无对称变形的趋势，有利于造成玻璃的远程无序，又有共价键的方向性和饱和性，不易改变键长和键角的倾向，造成玻璃的近程有序，因此容易形成玻璃。

5. 简述玻璃的澄清原理。

（1）化学澄清机理：化学澄清剂应在较高温度下形成高压分解（蒸发压），即在熔化的配合料排气过程基本结束而熔体的粘度足够低时，即可使气泡足够大使得速度提升。

（2）物理澄清机理：根据采用的方法不同，机理也不同。

①降低的方法：设法将温度提高，达到气泡快速离开玻璃的目的；

②利用玻璃液流的作用，将尽可能的在熔体表面受到尽可能高的温度作用；

③采用机械法搅动熔体，使熔体剧烈运动，从而使熔体受热均匀、化学均匀和排气，对消除作用不大；

④通过声波或超声波将能量传到分子范围而使其产生强烈运动，从而加速熔体中气体的扩散，促使气泡核的形成，有助于熔体中的气体的排出；

⑤采用真空或加压的方法，将熔体上的压力降到极小，使气泡长大，加速气泡上升，并且还有减少熔体中气体含量的作用；⑥在使过饱和熔体排出气或避免熔体到达过饱和的方法中，使玻璃熔体析晶后再熔化一次，在析晶时可以形成大量的气泡核，而且由于溶解度条件的改变使气体排出形成气泡。

三.问答题（4*10=40)

1. 什么是水泥生料的易烧性？影响其主要因素有哪些？

指生料在规定的温度范围内，通过复杂的物理化学变化，形成熟料的难易程度。 影响生料易烧性的主要因素：①生料的潜在矿物组成：KH、SM高，生料难烧；反之易烧，但有可能结圈；SM、IM高，难烧，要求较高的烧成温度；②原料的性质和颗粒组成：原料中石英和方解石含量多，难烧，易烧性差；结晶质粗粒多，易烧性差。③生料中次要氧化物和微量元素：适量存在，有利于烧成，易烧性好，但含量过多，不利于煅烧。④生料的均匀性和生料粉磨细度：生料均匀性好，粉磨细度细，易烧性好。⑤矿化剂：掺加各种矿化剂，均可改善生料的易烧性。⑥生料的热处理：生料的易烧性差，要求烧成温度高，煅烧时间长。生料煅烧过程中升温速度快，有利于提高新生态产物的活性，易烧性好。⑦液相：生料煅烧时，液相出现温度低，数量多，液相粘度小，表面张力小，离子迁移速度大，易烧性好，有利于熟料的烧成。⑧燃煤的性质：燃煤热值高、煤灰分少、细度细，煅烧速度快，燃烧温度高，有利于熟料的烧成。⑨窑内气氛：窑内氧化气氛煅烧，有利于熟料的烧成。

2. 水泥熟料三率值对煅烧及其性能有什么影响？ 硅率（SM）：熟料中氧化硅与氧化铝、氧化铁之和的质量百分数的比值。表示熟料中硅酸盐矿物与熔剂矿物的比例。控制SiO2与Ai3O2和Fe3O2相对含量, 达到控制C3S和C2S与C3A和C4AF相对含量和液相量。如果熟料中硅率过高，则煅烧时由于液相数量少而使得锻炼困难，特别使氧化硅含量低而氧化硅含量高时，熟料中含有较多硅酸二钙，易与粉化；硅率过低，则熟料中硅酸盐矿物较少，会影响水泥的强度，且由于液相过多，易出现结大块，结炉瘤等现象，影响窑的操作。     铝率（IM）：熟料中氧化铝与氧化铁质量百分数的比值。表示熟料溶剂矿物中铝酸三钙与铁铝酸四钙的比例。控制Al3O2与Fe3O2相对含量, 达到控制C3A与C4AF相对含量和液相粘度。铝率高，熟料中铝酸三钙多，铁铝酸四钙少，高温液相粘度大，物料难烧；铝率低，高温液相粘度小，液相中质点易于扩散，对硅酸三钙形成有利，但窑内易结大块，不利于窑的操作。     石灰饱和系数（KH）：熟料中全部SiO2生成硅酸钙（C2S和C3S）所需的CaO含量与SiO2全部生成C3S所需CaO最大含量的比值，即表示熟料中SiO2被CaO饱和形成C3S的程度。控制CaO与其他氧化物相对含量，达到控制C3S与C2S相对含量。KH越大，则硅酸盐矿物中的C3S的比例越高，熟料质量（主要为强度）越好，故提高KH有利于提高水泥质量。KH过高，熟料煅烧困难，保温时间长，否则会出现游离CaO，同时窑的产量低，热耗高，窑衬工作条件恶化。   3. 陶瓷如何做到透明化？ 1.原料的纯度必须很高； 2.原料的结构必须是光学异向性比较小的晶体； 3.生产工艺必须使光的散射减低到最小。

注：1.请命题老师用黑色的墨水工整的书写，作图准确，以保证试卷字迹清晰。2.请命题老师在试题后面留出答题空间。 3.学生不得在草稿纸上答题

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4. 分相结构对玻璃的性质有何影响？举例说明分相的应用？

影响: ①与迁移有关的性质—第一类性质：由离子的迁移特性决定的性质，如电阻率、化学稳定性等对玻璃的分相结构十分敏感。若性质较差的相以连通结构的形式存在，玻璃的性质将明显变坏，若性质较差的相呈孤立液滴状分布于性质较好的连续基相中，则能保持较好的性质。

②对析晶的影响：有利于析晶。A为成核提供界面；B分相导致其中的一相比均匀母相具有较大的质点迁移率，这有利于晶核的形成和长大。C分相使成核剂浓集于其中的一相，从而促进晶核的形成。D分相使其中的一相或两相更加接近某种晶体的组成，这有利于结晶。

③对光学性质的影响：A使玻璃的透光率下降；分相产生的相界面使光线发生散射，导致透光率下降，严重时，会产生乳浊现象。B影响玻璃的颜色；分相过程中，过渡元素几乎全部集中在微相液滴中。这种选择性富集可以用来发展有色玻璃、激光玻璃、光敏玻璃和光色玻璃等。

    应用：①制作多孔玻璃、高硅氧玻璃；②制作Pyrex glass；③提高玻璃或瓷釉的乳浊度；④利用分相促进析晶，制成微晶玻璃；⑤利用多次分相制作铁瓷釉；⑥利用AgCl析晶制成析晶玻璃。

 

4. 计算题(1*20=20)

    1. 已知某瓷坯的化学式如下表所示：

组成	SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	MgO	K2O	Na2O	灼减	总计
%	63.37	24.87	0.81	1.15	0.32	2.05	1.	5.54	100

    求该瓷坯的实验式。

	2.已知某厂熟料化学成分为：                                                                                                SiO2	Al2O3	Fe2O3	CaO	ƒ-CaO
24%	7%	4%	%	1%

 试计算熟料的率值三个率值及矿物组成。

SM=24/（7+4）=2.18

IM=7/4=1.75

KH=（-1.65*7-0.35*4）/2.8*24=0.76

注：1.请命题老师用黑色的墨水工整的书写，作图准确，以保证试卷字迹清晰。2.请命题老师在试题后面留出答题空间。 3.学生不得在草稿纸上答题