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1、硅酸盐工业热工基础硅酸盐工业热工基础P2本课程主要内容本课程主要内容1.绪论绪论 2.流体力学基础及流体输送设备流体力学基础及流体输送设备 3.燃料及燃烧过程燃料及燃烧过程 4.传热过程传热过程5.干燥过程干燥过程 P31.绪论绪论 v本章主要内容本章主要内容 1.1 硅酸盐材料的定义和分类硅酸盐材料的定义和分类1.2 硅酸盐材料的共性和特点硅酸盐材料的共性和特点1.3 能源利用与硅酸盐工业节能能源利用与硅酸盐工业节能1.4 热工基础的研究内容和学习要求热工基础的研究内容和学习要求P41.绪论绪论 v1.1 硅酸盐材料的定义和分类硅酸盐材料的定义和分类v在人类发展的历史长河中，材料起着举足轻重
2、的作用，在人类发展的历史长河中，材料起着举足轻重的作用，材料是人类社会赖以生存和发展、征服自然和改造自然材料是人类社会赖以生存和发展、征服自然和改造自然的物质基础。因此，材料是社会进步的的物质基础。因此，材料是社会进步的物质基础和先导物质基础和先导，是人类社会进步的是人类社会进步的里程碑里程碑。v人类对材料的应用一直是社会文明进程的里程碑。人类对材料的应用一直是社会文明进程的里程碑。纵观纵观人类发展和材料发展的历史人类发展和材料发展的历史，可以清楚地看到，可以清楚地看到，每一种每一种重要新材料的发现和利用都会把人类支配和改造自然的重要新材料的发现和利用都会把人类支配和改造自然的能力提高到一个新
3、的水平能力提高到一个新的水平。P51.绪论绪论 v古代的石器、青铜器、铁器等的兴起和广泛利用，极大古代的石器、青铜器、铁器等的兴起和广泛利用，极大地改变了人们的生活和生产方式，对社会进步起到了关地改变了人们的生活和生产方式，对社会进步起到了关键性的推动作用，这些具体的材料键性的推动作用，这些具体的材料(石器、青铜器、铁石器、青铜器、铁器器)被历史学家作为划分某一个时代的重要标志，即石被历史学家作为划分某一个时代的重要标志，即石器时代、青铜器时代、铁器时代等。器时代、青铜器时代、铁器时代等。v人类社会可分为以下几个时代：人类社会可分为以下几个时代：石器时代：石器时代：旧石器、新石器旧石器、新石器
4、100万年以前、万年以前、1万年以前万年以前陶器时代陶器时代公元前公元前8000年左右年左右青铜器时代青铜器时代公元前公元前3000年年铁器时代铁器时代公元前公元前1000年年新材料时代：新材料时代：高分子、陶瓷、高分子、陶瓷、复合材料复合材料20世纪初开始世纪初开始P61.绪论绪论 v(一一)石器时代石器时代 Stone Age：以石头制造工具。：以石头制造工具。v旧石器时代旧石器时代早在早在100万年以前，人类开始以石头做工万年以前，人类开始以石头做工具。具。P71.绪论绪论 v新石器时代新石器时代1万年前，人类对石头进行加工万年前，人类对石头进行加工v金坛三星村新石器时代遗址金坛三星村新
5、石器时代遗址v孟津妯娌新石器时代聚落遗址孟津妯娌新石器时代聚落遗址P81.绪论绪论 v燧石燧石：神奇的石：神奇的石头，这种容易制头，这种容易制成工具的石头，成工具的石头，开始了制陶业的开始了制陶业的发展，约在八千发展，约在八千年前。年前。v陶器陶器第一种第一种人造材料人造材料v(二二)陶器时代陶器时代 Pottery Age：新石器后期，人类发明了用新石器后期，人类发明了用粘土成型，再火烧固化而制成陶器，从而进入粘土成型，再火烧固化而制成陶器，从而进入陶器时代陶器时代。P91.绪论绪论 v目前考古发现的陶器，在亚洲有中国江西省万年县大源目前考古发现的陶器，在亚洲有中国江西省万年县大源乡仙人洞的
6、陶器和日本最早的绳纹陶乡仙人洞的陶器和日本最早的绳纹陶(公元前公元前8000年左年左右右)；在欧洲，在希腊半岛发现的陶瓷约在公元前；在欧洲，在希腊半岛发现的陶瓷约在公元前6000至至5000年；在美洲大陆，已发现的陶器约在公元前年；在美洲大陆，已发现的陶器约在公元前6000年前左右。年前左右。v陶器时代是人类文明史上的重要飞跃，陶器的发明不仅陶器时代是人类文明史上的重要飞跃，陶器的发明不仅成为这一阶段的最重要的物质文明的创造，同时也成为成为这一阶段的最重要的物质文明的创造，同时也成为这一时期最重要的生产工具。这一时期最重要的生产工具。P101.绪论绪论 彩陶彩陶釉陶釉陶P111.绪论绪论 v(
7、三三)青铜器时代青铜器时代 Bronze Age：人类大量制造和使用：人类大量制造和使用第二第二种种人造材料人造材料“红铜红铜”和和“青铜青铜”。v烧制陶器过程中还原出金属铜和锡，创造了炼铜技术，烧制陶器过程中还原出金属铜和锡，创造了炼铜技术，生产出各种青铜器物，进入了青铜器时代。生产出各种青铜器物，进入了青铜器时代。v古希腊大约在公元前古希腊大约在公元前3000年以前，埃及是公元前年以前，埃及是公元前2500年年前，中国是夏代前，中国是夏代(公元前公元前2000年左右年左右)，欧洲是公元前，欧洲是公元前1800年前后进入青铜器时代。年前后进入青铜器时代。v这是人类大量利用金属的开始，是人类文
8、明发展的重要这是人类大量利用金属的开始，是人类文明发展的重要里程碑。里程碑。P121.绪论绪论 巨型司母戊鼎巨型司母戊鼎河南安阳晚商遗址河南安阳晚商遗址越王勾践宝剑越王勾践宝剑湖北江陵楚墓出土湖北江陵楚墓出土青铜：第一种合金青铜：第一种合金 P131.绪论绪论 v(三三)铁器时代铁器时代 Iron Age：人们开始使用铁来制造工具和：人们开始使用铁来制造工具和武器的时代。武器的时代。v人类制造和使用的人类制造和使用的第三种人造材料第三种人造材料铸铁铸铁，此后是钢，此后是钢铁工业的迅猛发展，成为铁工业的迅猛发展，成为18世纪产业革命的重要内容和世纪产业革命的重要内容和物质基础。冶炼青铜的基础上逐
9、渐掌握了冶炼铁的技术物质基础。冶炼青铜的基础上逐渐掌握了冶炼铁的技术之后，铁器时代就到来了。之后，铁器时代就到来了。v世界上最早使用铁器是小亚细亚的赫梯人在公元前世界上最早使用铁器是小亚细亚的赫梯人在公元前1400年左右，古希腊和古罗马开始普遍使用在公元前年左右，古希腊和古罗马开始普遍使用在公元前1000年。年。中国最早在春秋战国晋国中国最早在春秋战国晋国(大致公元前大致公元前700年年)，铁器的，铁器的广泛使用，使人类的工具制造进入了一个全新的领域，广泛使用，使人类的工具制造进入了一个全新的领域，生产力得到极大的提高。生产力得到极大的提高。P141.绪论绪论 v铁器的使用，导致了世界上一些民
10、族从原始社会发展到铁器的使用，导致了世界上一些民族从原始社会发展到奴隶社会，也推动了一些民族脱离了奴隶制的枷锁而进奴隶社会，也推动了一些民族脱离了奴隶制的枷锁而进入了封建社会。入了封建社会。战国凹形铁锄战国凹形铁锄湖南长沙砂子塘湖南长沙砂子塘湖北当阳宋代铁塔湖北当阳宋代铁塔河北沧州铁狮河北沧州铁狮P151.绪论绪论 v(三三)新材料时代新材料时代 New Material Agev人类社会发展到人类社会发展到20世纪中叶以来，科学技术突飞猛进，世纪中叶以来，科学技术突飞猛进，日新月异，新材料研制异常活跃，出现了称之为日新月异，新材料研制异常活跃，出现了称之为聚合物聚合物时代、半导体时代、先进陶
11、瓷时代和复合材料时代时代、半导体时代、先进陶瓷时代和复合材料时代等种等种种提法。种提法。v高分子时代高分子时代20世纪初，人工世纪初，人工合成高分子材料问世，如合成高分子材料问世，如1909年年的酚醛树脂的酚醛树脂(胶木胶木)，1925年的聚年的聚苯乙烯，以及苯乙烯，以及1941年的尼龙等，年的尼龙等，并发展十分迅速。如今，世界年并发展十分迅速。如今，世界年产量已超过钢。产量已超过钢。P161.绪论绪论 v陶瓷时代陶瓷时代20世纪世纪50年代后，通过一些特殊制备方法，年代后，通过一些特殊制备方法，制造出一系列先进陶瓷，由于其资源丰富、比重小、耐制造出一系列先进陶瓷，由于其资源丰富、比重小、耐高
12、温、耐磨等优点，很有发展前途，用途在不断扩展。高温、耐磨等优点，很有发展前途，用途在不断扩展。v复合材料时代复合材料时代 最具有发展前途的是复合材料，因为最具有发展前途的是复合材料，因为这类材料具有每种单质材料所不具备的性能。这类材料具有每种单质材料所不具备的性能。P171.绪论绪论 v当今，材料的种类及其繁多，各种新材料不断涌现，很当今，材料的种类及其繁多，各种新材料不断涌现，很难用一种材料来代表当今时代的特征。所以称之为难用一种材料来代表当今时代的特征。所以称之为新材料时代。新材料时代。v20世纪下半叶开始，人类历史进入新技术革命时代，材世纪下半叶开始，人类历史进入新技术革命时代，材料、能
13、源、信息一道被公认为现代文明的三大基础支持。料、能源、信息一道被公认为现代文明的三大基础支持。材料是全球新技术革命的材料是全球新技术革命的四大标志四大标志之一之一(新材料技术、新材料技术、新能源技术、信息技术、生物新能源技术、信息技术、生物工程工程技术技术)。v材料科学的发展不仅是科技进步、社会发展的物质基础，材料科学的发展不仅是科技进步、社会发展的物质基础，同时也改变着人们在社会活动中的实践方式和思维方式，同时也改变着人们在社会活动中的实践方式和思维方式，由此极大地推动社会进步。由此极大地推动社会进步。P181.绪论绪论 v新材料的特点、趋势：新材料的特点、趋势：v特点：特点：1.特殊性特殊
14、性(超强度、超塑性、超导性等超强度、超塑性、超导性等)2.制备和生产和新技术、新工艺紧密相关制备和生产和新技术、新工艺紧密相关。3.更新换代快，式样多变。更新换代快，式样多变。4.发展和理论的关系比传统材料更密切。发展和理论的关系比传统材料更密切。v趋势：趋势：1.从均质材料到复合材料从均质材料到复合材料2.由结构材料到功能材料，多功能材料并重由结构材料到功能材料，多功能材料并重3.材料结构的尺度向越来越小的方向发展材料结构的尺度向越来越小的方向发展.4.由被动性材料到具有主动性的智能材料由被动性材料到具有主动性的智能材料5.通过仿生途径来发展新材料通过仿生途径来发展新材料P191.绪论绪论
15、v1.1.1 定义定义v什么是材料？什么是材料？What is Material?What is Material?v材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其他产材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的那些品的那些物质物质。材料是物质，但不是所有物质都可以称。材料是物质，但不是所有物质都可以称为材料。燃料和化学原料、工业化学品、食物和药物，为材料。燃料和化学原料、工业化学品、食物和药物，一般都不算是材料。材料总是和一定的用场相联系，可一般都不算是材料。材料总是和一定的用场相联系，可由一种或若干种物质构成。由一种或若干种物质构成。v简而言之，简而言之，材料材料是具有指定工作条件下
16、使用要求的形态是具有指定工作条件下使用要求的形态和物理状态的物质；或者说，材料是一种具有某种使用和物理状态的物质；或者说，材料是一种具有某种使用价值的物质，一般是固体状，也可能是液体或气体。价值的物质，一般是固体状，也可能是液体或气体。P201.绪论绪论 v什么是硅酸盐材料？什么是硅酸盐材料？v硅酸盐材料硅酸盐材料或硅酸盐制品是指以天然的硅酸盐矿物为主或硅酸盐制品是指以天然的硅酸盐矿物为主要原料，经高温处理制成的材料或制品，生产这种材料要原料，经高温处理制成的材料或制品，生产这种材料或制品的工业称硅酸盐工业。传统的硅酸盐材料是无机或制品的工业称硅酸盐工业。传统的硅酸盐材料是无机非金属材料的主要
17、构成部分。非金属材料的主要构成部分。v硅酸盐材料属无机非金属材料。硅酸盐材料属无机非金属材料。“硅酸盐硅酸盐”一词，从化一词，从化学角度出发，它是由学角度出发，它是由SiO2和金属氧化物所形成的盐类。和金属氧化物所形成的盐类。实际工作中除化学概念所涉及的领域外，还包括用不含实际工作中除化学概念所涉及的领域外，还包括用不含Si的氧化物的氧化物(单一氧化物如单一氧化物如Al2O3或复合氧化物如或复合氧化物如BeOTiO2)、氮化物、碳化物、硼化物、卤化物和碳素、氮化物、碳化物、硼化物、卤化物和碳素材料材料(如石墨如石墨)以及其他非金属单质以及其他非金属单质(如如硒硒Se)等原料经高等原料经高温处理
18、制成的材料和制品。温处理制成的材料和制品。P211.绪论绪论 v虽然它们的成分不是硅酸盐，但因制备方法与人造硅酸虽然它们的成分不是硅酸盐，但因制备方法与人造硅酸盐相同，在中国也把这些材料概括在广义的硅酸盐材料盐相同，在中国也把这些材料概括在广义的硅酸盐材料范畴之内，和国际上广义的范畴之内，和国际上广义的“陶瓷陶瓷ceramics”以及日本以及日本的的“窑业窑业”具有同一涵义。具有同一涵义。v直到直到20世纪初期，水泥、玻璃、陶瓷、耐火材料四大家世纪初期，水泥、玻璃、陶瓷、耐火材料四大家族在无机非金属材料王国中一直占有绝对的统治地位，族在无机非金属材料王国中一直占有绝对的统治地位，被统称为被统称
19、为硅酸盐材料硅酸盐材料。v近几十年来，由于工业的需要和科学技术的飞跃发展，近几十年来，由于工业的需要和科学技术的飞跃发展，新型的无机材料不断出现。硅酸盐材料组成范围广，结新型的无机材料不断出现。硅酸盐材料组成范围广，结构多种多样，具有各种优异性能，因此在工业生产和科构多种多样，具有各种优异性能，因此在工业生产和科学研究中发挥着越来越大的作用。学研究中发挥着越来越大的作用。P221.绪论绪论 v1.1.2 分分 类类v材料的特性和用途：结构材料、功能材料材料的特性和用途：结构材料、功能材料结构材料结构材料：利用力学性能：利用力学性能承受载荷承受载荷功能材料功能材料：利用特殊的物理性能：利用特殊的
20、物理性能(电、热、磁等电、热、磁等)v材料的组成：金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料的组成：金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和复合材料材料和复合材料v材料尺寸：一维、二维、三维材料尺寸：一维、二维、三维v材料内部原子排布：晶态与非晶态材料内部原子排布：晶态与非晶态v材料热力学状态：稳态与亚稳态材料热力学状态：稳态与亚稳态P231.绪论绪论 v硅酸硅酸盐盐材料主要是指由材料主要是指由SiO2及其硅酸及其硅酸盐盐化合物化合物为为主要成主要成分制成的材料，包括分制成的材料，包括陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料等。等。v1、陶瓷、陶瓷v中国是世界著名的陶瓷古国，早在八
21、千年前的新石器中国是世界著名的陶瓷古国，早在八千年前的新石器时时代，我国的先民就已代，我国的先民就已经经会制造和使用陶瓷了。陶瓷一般会制造和使用陶瓷了。陶瓷一般是由黏土、是由黏土、长长石、石英或其他原料石、石英或其他原料经经粉碎、混合、成型、粉碎、混合、成型、干燥、干燥、烧烧制而成的制品的制而成的制品的统统称。称。日用陶瓷：碗、日用陶瓷：碗、盘盘、盆、缸、砂、盆、缸、砂锅锅等等建筑陶瓷：瓷建筑陶瓷：瓷砖砖、卫卫生生洁洁具具(中国中国产量约占世界产量约占世界1/4)等等高温陶瓷：坩高温陶瓷：坩埚埚、发热发热体、体、热热交交换换器、器、热热保保护护套管等套管等耐耐蚀蚀陶瓷：酸碱的陶瓷：酸碱的储储槽
22、、容器、反槽、容器、反应应器、化工填料等器、化工填料等耐磨陶瓷：砂耐磨陶瓷：砂轮轮、砂、砂纸纸、油石、磨料等、油石、磨料等电电工陶瓷：工陶瓷：绝缘绝缘、耐、耐压压部件、部件、电电瓷等瓷等P241.绪论绪论 P251.绪论绪论 v2、水泥水泥v水泥是当前工业建设中用量最大的材料，高楼大厦、公水泥是当前工业建设中用量最大的材料，高楼大厦、公路、桥梁、隧道、机场、机床的基座等无不是用水堆积路、桥梁、隧道、机场、机床的基座等无不是用水堆积而成，目前全世界的水泥年产量达而成，目前全世界的水泥年产量达20多亿吨，中国水泥多亿吨，中国水泥年产量列世界第一年产量列世界第一(连续二十多年连续二十多年)，约占总产
23、量的一半。，约占总产量的一半。v最常用的硅酸盐水泥是由石灰石、黏土和铁矿石为原料，最常用的硅酸盐水泥是由石灰石、黏土和铁矿石为原料，按一定的比例混合并磨细形成所谓生料，经按一定的比例混合并磨细形成所谓生料，经1450的高的高温煅烧成为熟料，然后加入一定量的石膏后再次磨细即温煅烧成为熟料，然后加入一定量的石膏后再次磨细即为为水泥水泥。v“两磨一烧两磨一烧”P261.绪论绪论 v硅酸盐水泥熟料的成分一般为：硅酸盐水泥熟料的成分一般为：3CaOSiO237-60%;2CaOSiO215-37%;3CaOAl2O37-15%;4CaOAl2O3Fe2O310-18%;及少量及少量MgO。v从化学组成看
24、，水泥是以硅酸钙为主的无机材料，水泥从化学组成看，水泥是以硅酸钙为主的无机材料，水泥加水形成胶体，静置一段时间后可自动凝固形成坚硬的加水形成胶体，静置一段时间后可自动凝固形成坚硬的固体，所以也称为固体，所以也称为胶凝材料胶凝材料。v水泥和砂子、水泥和砂子、石子混合即构石子混合即构成耐压强度极成耐压强度极高的高的混凝土混凝土，如用钢筋加强如用钢筋加强即为钢筋混凝即为钢筋混凝土。土。P271.绪论绪论 v3、耐火材料耐火材料v耐火材料是能够满足高温条件下使用要求的无机非金属耐火材料是能够满足高温条件下使用要求的无机非金属材料。即高温使用时不熔解、不分解、不氧化变质，并材料。即高温使用时不熔解、不分
25、解、不氧化变质，并具有一定的牢固性，通常规定其耐火度在具有一定的牢固性，通常规定其耐火度在1580以上，以上，主要用于高温冶炼、煅烧、熔制、加热等工业炉的内衬、主要用于高温冶炼、煅烧、熔制、加热等工业炉的内衬、墙体、窗口等，在冶金工业中有突出重要的地位。墙体、窗口等，在冶金工业中有突出重要的地位。v耐火材料品种繁多，按其化学耐火材料品种繁多，按其化学-矿物组成可分为：矿物组成可分为：v1、硅质制品、硅质制品硅砖硅砖(silica brick)主要由鳞石英、方石英以及少量残余石主要由鳞石英、方石英以及少量残余石英和玻璃相组成的英和玻璃相组成的酸性耐火材料酸性耐火材料。以天然硅石为原料，外加。以天
26、然硅石为原料，外加适量矿化剂，以促进坯体中的石英转化为磷石英。在还原气适量矿化剂，以促进坯体中的石英转化为磷石英。在还原气氛下经氛下经1350-1430缓慢烧成。缓慢烧成。SiO2含量含量93以上。真密度以上。真密度2.38g/cm3。具有抗酸性渣侵蚀性能。较高的高温强度。荷重。具有抗酸性渣侵蚀性能。较高的高温强度。荷重软化开始温度软化开始温度1620-1670。在高温下长期使用不变形。在高温下长期使用不变形。P281.绪论绪论 石英制品石英制品主要是指众多以石英玻璃材料做成的产品。主主要是指众多以石英玻璃材料做成的产品。主要包括石英玻璃管、石英玻璃棒、熔凝石英玻璃管要包括石英玻璃管、石英玻璃
27、棒、熔凝石英玻璃管(炉芯管炉芯管)、熔凝石英玻璃棒、石英玻璃舟、石英玻璃坩埚等。熔凝石英玻璃棒、石英玻璃舟、石英玻璃坩埚等。其原材料取自其原材料取自SiO2纯度在纯度在99.5%以上的精制石英砂以上的精制石英砂,精选优质精选优质矿石进行复杂加工而成。矿石进行复杂加工而成。P291.绪论绪论 v2、硅酸铝质制品、硅酸铝质制品半硅砖半硅砖(semisilica brick)含氧化铝含氧化铝15%-30%、SiO2含量大于含量大于65%的硅酸铝质耐火材料。采用的主要的硅酸铝质耐火材料。采用的主要原料有叶蜡石、硅质黏土、高岭土、泡沙石和白泥等。原料有叶蜡石、硅质黏土、高岭土、泡沙石和白泥等。经成型、烧
28、成而制得。高温体积稳定。体积变化较小。经成型、烧成而制得。高温体积稳定。体积变化较小。耐热震性优良。用于玻璃熔窑、盛钢水桶、加热炉、耐热震性优良。用于玻璃熔窑、盛钢水桶、加热炉、化铁炉、炼钢平炉蓄热室等。化铁炉、炼钢平炉蓄热室等。P301.绪论绪论 黏土砖黏土砖普通黏土砖：具有规整形状的黏土耐火材普通黏土砖：具有规整形状的黏土耐火材料的总称。主要化学成分为氧化铝和二氧化硅，还含料的总称。主要化学成分为氧化铝和二氧化硅，还含有起熔剂作用的三氧化二铁、氧化钙、氧化钾、氧化有起熔剂作用的三氧化二铁、氧化钙、氧化钾、氧化钠、二氧化钛等。钠、二氧化钛等。分为普通黏土砖、多熟料黏土砖、全生料黏土砖、高分为
29、普通黏土砖、多熟料黏土砖、全生料黏土砖、高硅质黏土砖等。具有高温性能好、耐热震性较好等特硅质黏土砖等。具有高温性能好、耐热震性较好等特性，性，以硬质黏土熟料以硬质黏土熟料(全生料黏土砖为生料全生料黏土砖为生料)为原料、加入为原料、加入适量可塑性黏土，经可塑成型或半干法成型，再经烧适量可塑性黏土，经可塑成型或半干法成型，再经烧结而成。结而成。高级黏土砖：耐火度不低于高级黏土砖：耐火度不低于1699的黏土质耐火砖。的黏土质耐火砖。有普通的、耐崩裂的、耐渣蚀的三种。有普通的、耐崩裂的、耐渣蚀的三种。P311.绪论绪论 高铝砖高铝砖(high-alumina brick)氧化铝含量在氧化铝含量在48%
30、以上的一种以上的一种中性耐火材料。由矾土或其他氧化铝含量较高的原料经成型中性耐火材料。由矾土或其他氧化铝含量较高的原料经成型和煅烧而成。热稳定性高，耐火度在和煅烧而成。热稳定性高，耐火度在1770以上。抗渣性较以上。抗渣性较好。好。a、耐火度、耐火度高铝砖的耐火度比粘土砖和半硅砖的耐火度都高铝砖的耐火度比粘土砖和半硅砖的耐火度都要高，达要高，达17501790，属于高级耐火材料。，属于高级耐火材料。b、荷重软化温度、荷重软化温度因为高铝制品中因为高铝制品中Al2O3高，杂质量少，高，杂质量少，形成易熔的玻璃体少，所以荷重软化温度比粘土砖高，但因形成易熔的玻璃体少，所以荷重软化温度比粘土砖高，但
31、因莫来石结晶未形成网状组织，故荷重软化温度仍没有硅砖高。莫来石结晶未形成网状组织，故荷重软化温度仍没有硅砖高。c、抗渣性、抗渣性高铝砖中高铝砖中Al2O3较多，接近于中性耐火材料，能较多，接近于中性耐火材料，能抵抗酸性渣和碱性渣的侵蚀，由于其中含有抵抗酸性渣和碱性渣的侵蚀，由于其中含有SiO2，所以抗碱性，所以抗碱性渣的能力比抗酸性渣的能力弱些。渣的能力比抗酸性渣的能力弱些。P321.绪论绪论 刚玉砖刚玉砖(corundum brick)Al2O3的含量的含量90、以、以刚玉为主晶相的耐火材料制品。很高的常温耐压强度刚玉为主晶相的耐火材料制品。很高的常温耐压强度(可达可达340MPa)。高的荷
32、重软化开始温度。高的荷重软化开始温度(1700)。很好的化学稳定性，对酸性或碱性渣、金属以及玻璃很好的化学稳定性，对酸性或碱性渣、金属以及玻璃液等均有较强的抵抗能力。液等均有较强的抵抗能力。热震稳定性与其组织结构有关，致密制品的耐侵蚀性热震稳定性与其组织结构有关，致密制品的耐侵蚀性能良好，但热震稳定性较差。能良好，但热震稳定性较差。分为烧结刚玉砖和电熔刚玉砖两种。可分别用烧结氧分为烧结刚玉砖和电熔刚玉砖两种。可分别用烧结氧化铝和电熔刚玉作原料或化铝和电熔刚玉作原料或Al2O3/SiO2比高的矾土熟料比高的矾土熟料与烧结氧化铝配合，采用烧结法制成。也可用磷酸或与烧结氧化铝配合，采用烧结法制成。也
33、可用磷酸或其他黏结剂制成不烧刚玉砖。主要用于炼铁高炉和高其他黏结剂制成不烧刚玉砖。主要用于炼铁高炉和高炉热风炉、炼钢炉外精炼炉、滑动水器、玻璃熔窑以炉热风炉、炼钢炉外精炼炉、滑动水器、玻璃熔窑以及石油化工工业炉等。及石油化工工业炉等。P331.绪论绪论 v3、镁质和白云石质制品、镁质和白云石质制品镁砖镁砖(magnesite brick)MgO含量在含量在90%以上、以以上、以方镁石为主晶相的碱性耐火材料。方镁石为主晶相的碱性耐火材料。一般可分为烧结镁砖一般可分为烧结镁砖(又称烧成镁砖又称烧成镁砖)和化学结合镁砖和化学结合镁砖(又称不烧镁砖又称不烧镁砖)两大类。纯度和烧成温度高的镁砖，两大类。
34、纯度和烧成温度高的镁砖，由于方镁石晶粒直接接触，称为直接结合镁砖；用电由于方镁石晶粒直接接触，称为直接结合镁砖；用电熔镁砂为原料制成的砖称为电熔再结合镁砖。熔镁砂为原料制成的砖称为电熔再结合镁砖。镁砖有较高的耐火度，很好的耐碱性渣性能，荷重软镁砖有较高的耐火度，很好的耐碱性渣性能，荷重软化开始温度高，但抗热震性能差。烧结镁砖以制砖镁化开始温度高，但抗热震性能差。烧结镁砖以制砖镁砖为原料，经粉碎、配料、混练、成型后，在砖为原料，经粉碎、配料、混练、成型后，在1550-1600的高温下烧成，高纯制品的烧成温度在的高温下烧成，高纯制品的烧成温度在1750以上。不烧镁砖是在镁砂中加入适当的化学结以上。
35、不烧镁砖是在镁砂中加入适当的化学结合剂，经混炼、成型、干燥而制成。合剂，经混炼、成型、干燥而制成。P341.绪论绪论 镁铝砖镁铝砖(magnesia-alumina brick)用镁砂和少量工用镁砂和少量工业氧化铝或矾土为原料烧制而成的一种碱性耐火材料。业氧化铝或矾土为原料烧制而成的一种碱性耐火材料。热稳定性比镁砖好，耐火度在热稳定性比镁砖好，耐火度在1580以上。能耐碱性以上。能耐碱性熔渣的侵蚀。熔渣的侵蚀。制品中制品中MgO含量为含量为85%左右，氧化铝含量为左右，氧化铝含量为5%-10%，以方镁石为主晶相、镁铝尖晶石为次晶相，以方镁石为主晶相、镁铝尖晶石为次晶相(作为主作为主要结合相要结
36、合相)的碱性耐火材料。显气孔率一般为的碱性耐火材料。显气孔率一般为15-18%。热膨胀系数为热膨胀系数为10.610-6/。抗热震性比相应的镁砖。抗热震性比相应的镁砖好。由于基质中分布有熔点较高的镁铝尖晶石，其高好。由于基质中分布有熔点较高的镁铝尖晶石，其高温强度较高，荷重软化开始温度在温强度较高，荷重软化开始温度在1580以上。抗渣以上。抗渣性也较好。性也较好。一般以优质烧结镁砂为粒状料，加入按一定比例配合一般以优质烧结镁砂为粒状料，加入按一定比例配合的镁砂同生矾土或轻烧矾土熟料或工业氧化铝组成的的镁砂同生矾土或轻烧矾土熟料或工业氧化铝组成的细粉，经混炼、成型和烧成而制得。细粉，经混炼、成型
37、和烧成而制得。P351.绪论绪论 镁铬砖镁铬砖以以MgO和和Cr2O3)为主要成分，方镁石和为主要成分，方镁石和尖晶石为主要矿物组分的耐火材料制品。这类砖耐火尖晶石为主要矿物组分的耐火材料制品。这类砖耐火度高，高温强度大，抗碱性渣侵蚀性强，热稳定性优度高，高温强度大，抗碱性渣侵蚀性强，热稳定性优良，对酸性渣也有一定的适应性。良，对酸性渣也有一定的适应性。制造镁铬砖的主要原制造镁铬砖的主要原料是烧结镁砂和铬铁料是烧结镁砂和铬铁矿。镁砂原料的纯度矿。镁砂原料的纯度要尽可能高，铬铁矿要尽可能高，铬铁矿化学成分的要求为：化学成分的要求为：Cr2O330-45，CaO不大于不大于1.0-1.5。P361
38、.绪论绪论 白云石砖白云石砖(dolomite brick)由煅烧过的白云石砂制由煅烧过的白云石砂制成的耐火材料制品。通常含成的耐火材料制品。通常含CaO40以上，以上，MgO35以上，还含有少量的以上，还含有少量的SiO2、Al2O3、Fe2O3等杂质。等杂质。天然白云石的天然白云石的CaO/MgO比波动较大，若砖中的比波动较大，若砖中的CaO/MgO比小于比小于1.39，则称为，则称为镁质白云石砖镁质白云石砖。白云石砖按生产工艺可分为：焦油白云石砖按生产工艺可分为：焦油(沥青沥青)结合不烧砖、结合不烧砖、轻烧油浸砖和烧成油浸砖。白云石砖含游离轻烧油浸砖和烧成油浸砖。白云石砖含游离CaO，在
39、，在空气中易于水化崩裂，不宜长期存放。空气中易于水化崩裂，不宜长期存放。原料白云石是碳酸钙和碳酸镁的复盐，分子式为原料白云石是碳酸钙和碳酸镁的复盐，分子式为CaCO3MgCO3，六方晶系，比重，六方晶系，比重2.802.99，莫氏，莫氏硬度硬度3.54.5，理论组成为，理论组成为 CaO30.41、MgO21.87、CO247.72，CaO/MgO比为比为1.39。P371.绪论绪论 v4、碳质制品、碳质制品炭砖炭砖(carbon refractory)由焦炭或热处理过的无由焦炭或热处理过的无烟煤与煤焦油等在还原焰中烧成的一种中性耐火材料。烟煤与煤焦油等在还原焰中烧成的一种中性耐火材料。含碳约
40、含碳约88%-90%。具有高的热稳定性、耐火度、导。具有高的热稳定性、耐火度、导热性和导电性。能抗熔融金属和熔渣的侵蚀，但易被热性和导电性。能抗熔融金属和熔渣的侵蚀，但易被氧化。主要用于熔融金属与炉的砌筑体接触的地方。氧化。主要用于熔融金属与炉的砌筑体接触的地方。P381.绪论绪论 石墨黏土制品石墨黏土制品石墨耐火材料石墨耐火材料graphite refractory以石墨为主要以石墨为主要成分的耐火材料。有的也将以石墨和黏土为主要原料成分的耐火材料。有的也将以石墨和黏土为主要原料而制成的耐火制品列入此类，按黏土和石墨的含量分而制成的耐火制品列入此类，按黏土和石墨的含量分别称为别称为黏土石墨制
41、品黏土石墨制品(石墨含量多石墨含量多)和和石墨黏土制品石墨黏土制品(黏黏土含量多土含量多)。石墨制品也可以用碳质耐火材料在电阻炉中经石墨制品也可以用碳质耐火材料在电阻炉中经25002800保温，使之石墨化而制成。保温，使之石墨化而制成。石墨制品可用作化学工业的反应槽和高压釜内衬。石石墨制品可用作化学工业的反应槽和高压釜内衬。石墨块在电解金属镁、镍等工业中可用作电极材料。还墨块在电解金属镁、镍等工业中可用作电极材料。还大量用于制作耐腐蚀热交换器及砌筑高温炉。大量用于制作耐腐蚀热交换器及砌筑高温炉。黏土石墨制品，可用作坩埚、塞头和水口砖等。黏土石墨制品，可用作坩埚、塞头和水口砖等。P391.绪论绪
42、论 v5、锆质制品、锆质制品v锆英石锆英石(Zircon Products，ZrSiO4)用于耐火材料用于耐火材料(称为锆称为锆酸盐火砖、如锆钢玉砖等酸盐火砖、如锆钢玉砖等)，铸型用砂，铸型用砂(精型用砂精型用砂(精密铸精密铸件砂型件砂型)，陶瓷及搪瓷器具，此外也用于金属，陶瓷及搪瓷器具，此外也用于金属(海绵锆海绵锆)、合金、玻璃以及化合物合金、玻璃以及化合物(二氧化锆、氯氧化锆、锆酸钠、二氧化锆、氯氧化锆、锆酸钠、氟锆酸钾、硫酸锆等氟锆酸钾、硫酸锆等)。v锆英砂锆英砂(锆英石锆英石)多与钛铁矿、金红石、独居石、磷钇矿多与钛铁矿、金红石、独居石、磷钇矿等共生于海滨砂中，经水选、电选、磁选等选矿
43、工艺分等共生于海滨砂中，经水选、电选、磁选等选矿工艺分选后而得到。选后而得到。v纯净的锆英砂为无色透明的晶体，常因产地不同、含杂纯净的锆英砂为无色透明的晶体，常因产地不同、含杂质的种类与数量不同而染成黄、橙、红、褐等色，硬度质的种类与数量不同而染成黄、橙、红、褐等色，硬度7.8，比重，比重4.6-4.71，折射率，折射率1.93-2.01，熔点为，熔点为2550。P401.绪论绪论 v锆英石用于耐火材料锆英石用于耐火材料(称锆质耐火材料，如锆刚玉砖，称锆质耐火材料，如锆刚玉砖，锆质耐火纤维锆质耐火纤维)，铸造行业铸型用砂，铸造行业铸型用砂(精密铸件型砂精密铸件型砂)，精，精密搪瓷器具，此外也用
44、于玻璃、金属密搪瓷器具，此外也用于玻璃、金属(海绵锆海绵锆)以及锆化以及锆化合物合物(二氧化锆、氯氧化锆、锆酸钠、氟锆酸钾、硫酸二氧化锆、氯氧化锆、锆酸钠、氟锆酸钾、硫酸锆等锆等)的生产中。的生产中。v锆英石特征：一般晶形较好，成正方形短柱状，少数呈锆英石特征：一般晶形较好，成正方形短柱状，少数呈长柱状晶体、双锥晶体，也有简单的柱状及复杂的柱状长柱状晶体、双锥晶体，也有简单的柱状及复杂的柱状和不规则之粒状等，颜色为白色、淡黄色、黄色、粉红和不规则之粒状等，颜色为白色、淡黄色、黄色、粉红色，以白色透明居多，条痕无色、金属光泽，半透明，色，以白色透明居多，条痕无色、金属光泽，半透明，大部分在荧光灯
45、下发黄光，部分不发光。大部分在荧光灯下发黄光，部分不发光。v仿钻仿钻P411.绪论绪论 v4、玻璃玻璃v玻璃是硅酸玻璃是硅酸盐盐家族中的又一个古老而家族中的又一个古老而辉辉煌的成煌的成员员。早在。早在3500年前，古埃及人就年前，古埃及人就创创造了玻璃，造了玻璃，这这是西方古代文明是西方古代文明的象征之一。中国平板玻璃的象征之一。中国平板玻璃产产量占世界量占世界产产量量约约1/4。平。平板玻璃板玻璃产产量已量已经连续经连续近二十年位居世界第一。近二十年位居世界第一。v玻璃的定义玻璃的定义：一种较为透明的液体物质，在熔融时形成：一种较为透明的液体物质，在熔融时形成连续网络结构，冷却过程中粘度逐渐
46、增大并硬化而不结连续网络结构，冷却过程中粘度逐渐增大并硬化而不结晶的硅酸盐类非金属材料。晶的硅酸盐类非金属材料。v广义：凡熔融体通过一定方式冷却而成的无定形体，因广义：凡熔融体通过一定方式冷却而成的无定形体，因粘度的不断增加而具有固体的机械性质和一定结构特征粘度的不断增加而具有固体的机械性质和一定结构特征者，不管其化学组成和固化温度范围如何，都称为者，不管其化学组成和固化温度范围如何，都称为玻璃玻璃P421.绪论绪论 v玻璃的历史玻璃的历史v玻璃最初由火山喷出的酸性岩凝固而得。约公元前玻璃最初由火山喷出的酸性岩凝固而得。约公元前3700年前，年前，古埃及人已制出玻璃装饰品和简单玻璃器皿，当古埃
47、及人已制出玻璃装饰品和简单玻璃器皿，当时只有有色玻璃，约公元前时只有有色玻璃，约公元前1000 年前，中国制造出无年前，中国制造出无色玻璃。公元色玻璃。公元12世纪，出现了商品玻璃，并开始成为工世纪，出现了商品玻璃，并开始成为工业材料。业材料。18世纪，为适应研制望远镜的需要，制出光学世纪，为适应研制望远镜的需要，制出光学玻璃。玻璃。1873年，比利时首先制出平板玻璃。年，比利时首先制出平板玻璃。1906年，美年，美国制出平板玻璃引上机。此后，随着玻璃生产的工业化国制出平板玻璃引上机。此后，随着玻璃生产的工业化和规模化，各种用途和各种性能的玻璃相继问世。现代，和规模化，各种用途和各种性能的玻璃
48、相继问世。现代，玻璃已成为日常生活、生产和科学技术领域的重要材料。玻璃已成为日常生活、生产和科学技术领域的重要材料。P431.绪论绪论 v3000多年前，一艘欧洲腓尼基人的商船，满载着晶体矿多年前，一艘欧洲腓尼基人的商船，满载着晶体矿物物“天然苏打天然苏打”，航行在地中海沿岸的贝鲁斯河上。由，航行在地中海沿岸的贝鲁斯河上。由于海水落潮，商船搁浅，船员便登上沙滩，抬来大锅，于海水落潮，商船搁浅，船员便登上沙滩，抬来大锅，搬来木柴，并用几块搬来木柴，并用几块“天然苏打天然苏打”作为大锅的支架，在作为大锅的支架，在沙滩上做起饭来。吃完饭，开始涨潮了。他们正准备收沙滩上做起饭来。吃完饭，开始涨潮了。他
49、们正准备收拾一下继续航行时，突然有人发现锅下面的沙地上有一拾一下继续航行时，突然有人发现锅下面的沙地上有一些晶莹明亮、闪闪发光的东西！些晶莹明亮、闪闪发光的东西！v这些闪光的东西，是天然苏打，在火焰的作用下，与沙这些闪光的东西，是天然苏打，在火焰的作用下，与沙滩上的石英砂发生化学反应而产生的晶体，这就是最早滩上的石英砂发生化学反应而产生的晶体，这就是最早的玻璃。后来腓尼基人把石英砂和天然苏打和在一起，的玻璃。后来腓尼基人把石英砂和天然苏打和在一起，然后用一种特制的炉子熔化，制成玻璃球，使腓尼基人然后用一种特制的炉子熔化，制成玻璃球，使腓尼基人发了一笔大财。发了一笔大财。P441.绪论绪论 v大
50、约在大约在4世纪，罗马人开始把玻璃应用在门窗上。世纪，罗马人开始把玻璃应用在门窗上。v到到1291年，意大利的玻璃制造技术已经非常发达。年，意大利的玻璃制造技术已经非常发达。“我我国的玻璃制造技术决不能泄漏出去，把所有的制造玻璃国的玻璃制造技术决不能泄漏出去，把所有的制造玻璃的工匠都集中在一起生产玻璃！的工匠都集中在一起生产玻璃！”就这样，意大利的玻就这样，意大利的玻璃工匠都被送到一个与世隔绝的孤岛上生产玻璃，他们璃工匠都被送到一个与世隔绝的孤岛上生产玻璃，他们在一生当中不准离开这座孤岛。在一生当中不准离开这座孤岛。v1688年，一名叫纳夫的人发明了制作大块玻璃的工艺，年，一名叫纳夫的人发明了