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1、无机非金属材料工艺学一、课程介绍“无机非金属材料工艺学”是无机非金属材料工程专业的专业教育限定选修 课，是无机非金属材料工程专业学生必须掌握的基本专业知识。该课程在引导学 生掌握专业知识的同时，注重培养学生在复杂工程中的问题分析能力和设计开发 解决方案的能力，并能够在设计无机非金属材料工艺过程中考虑社会、环境和可 持续发展等问题。本课程主要介绍水泥、玻璃、陶瓷及耐火材料的工艺学知识，重点介绍硅 酸盐水泥、平板玻璃、普通陶瓷及常见耐火材料的原料选择与加工、配方设计 与计算、成型及制造方法、工艺过程及影响因素、可能造成的环境污染及解决 方法等。内容由四部分组成，第一篇水泥工艺学分为8章，第二篇玻璃
2、工艺学 分为6章，第三篇陶瓷工艺学分为5章，第四篇耐火材料工艺学分为4章，共 56学时，以期末考试+平时成绩形式结课。IntroductionInorganic Nonmetallic Materials Technology is a limited elective course in the professional education of inorganic nonmetallic materials engineering specialty. It is the basic professional knowledge that students of inorganic non
3、metallic materials engineering specialty must master. This course not only guides students to master professional knowledge, but also focuses on training students ability to analyze problems in complex engineering and to design and develop solutions. It also considers social, environmental and susta
4、inable development issues in the process of designing inorganic non-metallic materials.This course mainly introduces the technological knowledge of cement, glass, ceramics and refractories, focusing on the selection and processing of raw materials for Portland cement, flat glass, ordinary ceramics a
5、nd common refractories, formula design and calculation, forming and manufacturing methods, process and influencing factors, possible environmental pollution and solutions. The content is composed of four parts. The first one about Cement Technology is divided into eight chapters, the second one abou
6、t Glass Technology is divided into six chapters, the third one about本章教学目的：能够根据陶瓷的成型方式的不同设计不同类型的瓷釉和正确的施釉方法, 提高分析和设计能力。第4章生坯的干燥（2学时）4.1 干燥原理4.2 干燥方法4.3 干燥缺陷及原因分析本章教学要求：了解物料中水的存在状态和物料的干燥过程及影响干燥速率的因素；分 析原料制备、成型、干燥等各方面因素对干燥缺陷的形成类型及原因分析并掌握对应的解决 措施；掌握自然对流干燥、强制对流干燥、辐射式对流干燥等方法。本章教学目的：通过分析干燥环节对陶瓷制品性能的影响，提高设计
7、、分析能力。第5章陶瓷的烧成（4学时）5.1 一次烧成与二次烧成5.2 烧成过程的物理化学变化5.3 陶瓷窑炉5.4 烧成制度5.5 烧成缺陷及原因分析本章教学要求：了解陶瓷烧成过程中可能产生的缺陷类型、形成原因及陶瓷窑炉；理解 陶瓷的膨成机理、不同温度阶段陶瓷所发生的热效应变化；掌握：一次烧成与二次烧成（三 次烧成）的特点、烧成过程的物理化学变化及烧成制度。本章教学目的:通过分析陶瓷烧结工艺过程和成瓷机理，设计不同类型陶瓷的制备工艺， 为专业课程设计奠定基础。第四篇耐火材料工艺学（8学时）第1章耐火材料基础（2学时）1.1 耐火材料的概念及分类1.2 耐火材料的结构和组成本章教学要求：了解耐
8、火材料的分类依据及种类；理解耐火材料的成分、结构与性能之 间的关系；掌握耐火材料的定义、结构和组成。本章教学目的：通过掌握耐火材料的定义、性能、结构、组成等，拓展无机非金属材料 工学基础知识。第2章耐火材料的性质（2学时）2.1 耐火材料的宏观性质2.2 耐火材料的力学性质2.3 耐火材料的热学及电学性质第四节耐火材料的使用性质本章教学要求：了解耐火材料的热学及电学性质；理解耐火材料的力学性质；掌握耐 火材料的宏观性质和使用性质。本章教学目的：通过掌握耐火材料的性质，提高工程设计过程中分析问题的能力。第3章 普通耐火材料的生产及应用（3学时）3.1 硅质耐火材料3.2 铝质耐火材料3.3 镁质
9、耐火材料3.4 碳质耐火材料3.5 含钻质耐火材料3.6 不定形耐火材料本章教学要求：了解各种耐火材料的生产工艺；理解各种耐火材料的组成、结构与性能 的关系；掌握各种耐火材料的性质。本章教学目的：通过了解耐火材料制备工艺，掌握耐火材料的性质，提高工程设计过程 中分析问题和解决问题的能力。第4章 特种耐火材料（1学时）4.1 碳化物耐火材料4.2 氮化物耐火材料本章教学要求：了解特种耐火材料的生产工艺；理解特种耐火材料的性能：掌握特种 耐火材料的分类和用途。本章教学目的：通过特种耐火材料相关知识的了解.，提高材料综合使用能力。课程内容及教学方式对课程目标的支撑关系序 号课程内容（对应章名称）教学
10、方式支持课程 目标1硅酸盐水泥熟料矿物组成及配料计算；玻璃生产的原料及配合料的计算；陶究原料及配料的计算；耐火材料基础。以课堂讲授为主，结合课堂、课外作业12原料的破碎、均化及粉磨；硅酸盐水泥的水化和硬化； 硅酸盐水泥的性能及化学侵蚀； 玻璃的性质；玻璃的成型及退火；陶瓷坏料的制备及成型；陶瓷釉料的制备及施釉：陶瓷生坯的干燥； 耐火材料的性质；以课堂讲授为主，结合课堂、课外作业， 并观看相关工厂生产线录像、动画等23硅酸盐水泥国家标准及生产； 硅酸盐水泥熟料的煨烧： 玻璃熔制的工艺过程； 陶瓷的烧成；普通耐火材料的生产及应用。以课堂讲授为主，结合课堂、课外作业， 并观看相关工厂生产线录像、动画
11、等34掺混合材料的水泥； 特性水泥和专用水泥； 玻璃工业的环境保护； 建筑玻璃及深加工； 特种耐火材料。以课堂讲授为主，结合课堂、课外作业46、考核要求、考核方式及成绩评定标准（I）课程考核成绩由期末考试（70%）、平时作业（20%）和课堂表现（10%）三部分组 成。（2）期末考试以闭卷形式，按授课学时比例抽题，采用统一评分标准，公正、公平、公开。(3)课堂作业和课堂表现评价，分优秀、良好、一般、合格及不合格5个等级记载，期末 采用加权累计的方法计分。(4)最终课程考核成绩采用百分制，满分10()分，60分为及格。考核方式、内容、评分标准与课程目标的对应关系课程目标评价依据考核方式考核内容评分
12、标准评价占比 (%)1期末考试闭卷考试水泥、玻璃、陶瓷和耐火 材料的配方计算及工艺过 程中的复杂工程问题进行 分析按采分点评分，以 具体试卷的评分标 准为准20平时成绩课堂表现学生参与问题讨论的情况积极程度和正确率3课后作业学生对相关知识的掌握程 度计算方法的掌握和 结果准确度，问题 分析的正确度52期末考试闭卷考试水泥、玻璃、陶瓷和耐火 材料的组成、结构、性能 及之间的基本规律；相关 产品生产工艺和设计解决 方案的方法、技术及影响 因素；按采分点评分，以 具体试卷的评分标 准为准15平时成绩课堂表现学生参与问题讨论的情况积极程度和正确率2课后作业学生对相关知识的掌握程 度客观题回答的准确 度
13、53期末考试闭卷考试水泥、玻璃、陶瓷和耐火 材料的生产工艺过程、制 备方法和性能检测标准以 及工艺过程的影响因素。按采分点评分，以 具体试卷的评分标 准为准20平时成绩课堂表现学生参与问题讨论的情况积极程度和正确率3课后作业学生对相关知识的掌握程 度客观题回答的准确 度54期末考试闭卷考试水泥、玻璃、陶瓷和耐火 材料的生产过程对人类和 环境的影响及其解决方 法。按采分点评分，以 具体试卷的评分标 准为准15平时成绩课堂表现学生参与问题讨论的情况枳极程度和正确率2课后作业学生对相关知识的掌握程 度分析问题的准确度 及解决方案的合理 性59、其他说明无Ceramic Technology is d
14、ivided into five chapters, and the fourth one about Refractories Technology is composed of four chapters, with a total of 56 school hours, in order to conclude the course in the form of final examination and normal grades.课程基本信息二、教学大纲课程名称无机非金属材料工艺学课程编码431211英文名称Inorganic Nonnietallic Materials Techn
15、ology课程学时56课程学分3.5课程类别专业教育课程课程性质选修课开课学期第6学期课内实验学时0适用专业无机非金属材料工程开课单位无机非金属材料系选用教材曹文聪主编，普通硅酸盐工艺学，武汉理工大学出版社主要参考书王琦主编，无机非金属材料工艺学，哈尔滨工业大学出版社1、课程目标（1）通过对水泥、玻璃、陶瓷和耐火材料的配方进行计算，并根据计算结 果选择制备方法、设计工艺流程和工艺参数。能够对相关材料工艺过程中的复杂 工程问题进行分析、比较并提出解决方案。（2）系统掌握水泥、玻璃、陶瓷和耐火材料的组成、结构、性能及应用等, 分析组成、结构与性能之间的基本规律，掌握相关产品工艺设计的全流程及设计
16、/开发解决方案的方法与技术。了解影响设计目标和技术方案的各种因素；（3）掌握水泥、玻璃、陶瓷和耐火材料的生产工艺全过程以及硅酸盐水泥、 平板玻璃和传统陶瓷的制备方法和性能检测标准。并能够分析工艺过程的影响因 素，别和判断影响产品质量的关键环节和关键参数。（4）掌握水泥、玻璃、陶瓷和耐火材料的生产过程对环境的影响，能够站 在环境保护和可持续发展的角度，思考相关工程实践的可持续性，并评价其可能 对人类和环境造成的损害和隐患。课程目标与毕业要求的对应关系表可覆盖 的指标点毕业要求支撑的指标点课程目标支撑理由12341.1、1.2指标点1.3能够将相关的数学、自然科学、 工程和专 业基础知识用于无机非
17、 金属材料复杂工程问题的推演与 分析，并用于对无机非金属材料 复杂工程问题的解决方案进行比 较与综合。7通过对水泥、玻璃、陶瓷和 耐火材料的配方进行计算， 并根据计算结果选择制备 方法、设计工艺流程和工艺 参数。能够对相关材料工艺 过程中的复杂工程问题进 行分析、比较并提出解决方 案。2指标点2.1能运用数学、自然科学和工程科 学的基本原理，识别和判断材料 领域复杂工程问题的关键环节；q通过掌握水泥、玻璃、 陶瓷和耐火材料的生产 工艺全过程以及硅酸盐 水泥、平板玻璃和传统 陶究的制备方法和性能 检测标准。并能够分析 工艺过程的影响因素， 别和判断影响产品质量 的关键环节和关键参 数。指标点3.
18、1掌握面向工程设计和产品开发全 周期全流程设计/开发解决方案的 基本方法与技术，了解影响设计 目标和技术方案的各种因素；4通过系统掌握水泥、玻 璃、陶瓷和耐火材料的 组成、结构、性能及应 用等，分析组成、结构 与性能之间的基本规 律，掌握相关产品工艺 设计的全流程及设计/ 开发解决方案的方法与 技术。了解影响设计目 标和技术方案的各种因 素；7.1指标点7.2能够站在环境保护和可持续发展 的角度，思考无机非金属材料工 程实践的可持续性，评价产品周 期中可能对人类和环境造成的损 害和隐患。7掌握水泥、玻璃、陶瓷和耐 火材料的生产过程对环境 的影响，能够站在环境保护 和可持续发展的角度，思考 相关
19、工程实践的可持续性， 并评价其可能对人类和环 境造成的损害和隐患。2 .教学要求无机非金属材料工艺学是无机非金属材料工程专业学生必须掌握的基本专 业知识，是本专业学生认识实习、专业课程设计、生产实习和毕业设计等实践教 学环节的基础，也是学生毕业进一步学习或参加与本专业相关的工作的基础。通 过学习本课程可以使学生在掌握专业知识的同时，提高问题分析能力和设计开发 解决方案的能力，并能够在设计无机非金属材料工艺过程中考虑社会、环境和可 持续发展等问题。同时，通过课程学习，让学生了解传统无机非金属材料是国家 基础建设的基本材料，关乎民生和社会发展。要想做好社会主义建设的接班人不 但要有良知与社会责任感
20、，具有创新精神、实要有过硬的专业知识材料更好的服 务社会。在专业课程的讲授过程中紧密的与实际生活相结合，使学生能够结合实 际生活掌握专业知识，既可以提高学生对课程内容的兴趣又可以使学生具有责任 感和使命感，从更好的完成课程目标。3 .预备知识或先修课程要求学习本课程要求掌握先修课程“材料科学基础”、“材料工程基础”、“材料性 能与表征”、“材料研究方法与测试技术”、“粉体工程与设备”、“无机材料材料物 理化学”等的相关内容。4 .教学方式课程的教学方式采用多媒体（PPT和动画等）结合板书的方式，教师讲授与 课堂讨论、课堂作业等相结合。以学生为中心，根据学生预习和作业完成情况 教师做重点讲解和正
21、确引导。5 .课程教学内容及学时分配绪论（1学时）介绍课程主要内容、目的、任务、意义，所需前期课程，理论教学与实践安排，参考书 及资料等。重点介绍普通硅酸盐材料测的国内外现状，发展历史及相关基本概念等。第一篇水泥工艺学（17学时）第1章 硅酸盐水泥国家标准及生产（1学时）1.1 硅酸盐水泥的国家标准1.2 硅酸盐水泥生产本章教学要求：了解硅酸盐水泥的国家标准和生产工艺过程，掌握：胶凝材料、水泥的 定义和分类本章教学目的：结合水泥的国家标准和生产过程，了解在水泥制备工艺设计过程中应综合考虑产品质量、社会、环境、安全、健康等诸多因素第2章硅酸盐水泥熟料矿物组成及配料计算（4学时）2.1 硅酸盐水泥
22、熟料的矿物组成及其结构2.2 熟料率值及矿物组成的计算2.3 熟料矿物组成的选择及配料计算本章教学要求：了解熟料矿物组成的选择依据，各种组成矿物的性能、结构和特点等; 分析水泥熟料的矿物组成与水泥性能的关系；掌握水泥熟料矿物组成的计算方法和过程； HM、SM、IM、KH等的物理意义。本章教学目的：掌握专业知识，并利用数学、化学等基础知识用于水泥熟料中的矿物组 成计算，分析其预期性能，为配方设计、生产、使用等提供依据。第3章 原料的破碎、均化及粉磨（2学时）3.1 硅酸盐水泥的原料、破碎及均化技术3.2 粉磨系统3.3 影响产品的主要因素本章教学要求：了解水泥原、燃料的破碎方法、工艺流程、粉磨流
23、程、粉磨方法、粉 磨设备等：分析影响粉磨质量及能耗因素；掌握水泥的主要原料的特性。本章教学目的：掌握专业知识，根据原料特征结合粉体工程的知识，能够在设计/开发 中为特定的水泥生产线选择合理的粉碎设备及型号。第4章硅酸盐水泥熟料的煨烧（2学时）4.1 硅酸盐水泥熟料的形成4.2 矿化剂4.3 水泥熟料在窑内的煨烧本章教学要求：了解回转窑和立窑煨烧水泥的优缺点对比；分析熟料形成过程中的热 工、物理、化学变化；掌握水泥熟料的形成过程及各阶段的影响因素。本章教学目的：掌握专业知识，能够根据水泥的质量要求和原料特征在水泥生产中设 计中合理的窑型。第5章硅酸盐水泥的水化和硬化（2学时）5.1 熟料单矿物和
24、水泥的水化5.2 硬化水泥浆体的结构本章教学要求：了解熟料单矿物和水泥水化的原因：分析水泥凝结、硬化过程和机理;掌握水泥水化和硬化过程中的物理化学变化。本章教学F1的：掌握专业知识，利用前期的基础知识（数学、物理、化学、物理化学等） 解释水泥水化过程中的物理化学变化，为水泥、混凝土等施工条件设计提供依据。第6章 硅酸盐水泥的性能及化学侵蚀（2学时）6.1 硅酸盐水泥的性能6.2 硅酸盐水泥的化学侵蚀6.3 预防侵蚀的措施本章教学要求：了解如何提高水泥的抗腐措施等；分析各种性质的溶液对水泥的化学 侵蚀作用、机理等；掌握水泥的各项性能，包括物理的和化学的性能。本章教学目的：掌握水泥的性能及抗腐性，
25、为工程施工设计和工程质量评价提供依据。第7章 掺混合材料的水泥（2学时）7.1 水泥混合材料7.2 生产及性能7.3 提高早期强度的措施本章教学要求：J解掺混合料水泥的分类、技术要求及掺混合材料的生产工艺和性能； 分析如何提高水泥早期强度：掌握水泥混合材料的定义和分类。本章教学目的：在掌握硅酸盐水泥制备工艺的前提下，结合实际应用分析掺混合料水泥 的类型及混合料的作用，指导实际应用。地8章 特性水泥和专用水泥（2学时）8.1 快硬和特快硬水泥8.2 抗硫酸、中低热、道路水泥8.3 铝率酸盐水泥8.4 膨胀和自应力水泥8.5 油井水泥8.6 装饰水泥本章教学要求：了解各种特性和专用水泥的工艺过程；
26、分析导致水泥具有特性的原因； 掌握各种水泥的特点。本章教学目的：本章内容作为专业课程设计的自由选题，能够参照普通硅酸盐水泥设计 某一特定标号、产量的特性或专用水泥相关工艺。第二篇玻璃工艺学（16学时）第1章玻璃的性质（4学时）M玻璃的概念及分类8.7 玻璃态的通性8.8 玻璃的结构8.9 玻璃的粘度8.10 璃的密度8.11 璃的热学性能及光学性能8.12 璃的化学稳定性本章教学要求：了解玻璃的性能、特点：分析各种性能的影响因素；掌握玻璃的性能与 结构之间的关系。本章教学目的：结合玻璃的结构，分析玻璃的性能特点，为玻璃生产工艺设计提供理论 依据。第2章玻璃生产的原料及配合料的计算（3学时）2.
27、1 选择原料的标准2.2 主要原料与辅助原料2.3 原料、配合料的要求及制备2.4 配合料的计算本章教学要求：了解玻璃原料、配合料的要求及制备，包括破碎、粉磨及混合等过程中 的技术要求等；分析玻璃的主要原料与辅助原料的类型、成分、结构及其在玻璃加工、性能 等方面的作用；掌握玻璃配方计算方法和过程。在以玻璃主要原料的基础上根据玻璃的性能 要求调整玻璃的原料及配比。本章教学目的：学会根据原料特征设计计算玻璃配方，提高产品设计/开发能力。第3章玻璃熔制的工艺过程（3学时）3.1 玻璃的熔制过程3.2 影响玻璃熔制过程的因素3.3 玻璃熔窑本章教学要求：了解生产各种玻璃的熔窑类型、特点及作用；分析玻璃
28、熔制过程中的物 理、化学及热效应变化；掌握玻璃的熔制过程中，影响玻璃的固相反应、澄清、均化等的因 素及如何控制玻璃的质量。本章教学目的：通过掌握玻璃熔制过程中的作用和变化，准确设计玻璃工艺及条件，提高分析问题和解决问题的能力。第4章玻璃的成型及退火（2学时）4.1 玻璃成型工艺4.2 玻璃成型的方法4.3 玻璃的缺陷4.4 玻璃的应力及退火本章教学要求：了解玻璃的缺陷类型、形成原因、对玻璃的危害、如何消除等；理解玻 璃的应力类型、玻璃的退火目的、方法、工艺过程等：掌握玻璃成型方法类型、成型工艺、 特点及影响玻璃成型的因素等。本章教学目的：通过掌握玻璃的成型和退火工艺过程及影响因素，提高产品工艺
29、设计能 力。第5章玻璃工业的环境保护（2学时）5.1 大气污染5.2 废水污染5.3 噪声污染本章教学要求：了解玻璃生产过程中的噪声污染及控制方法：分析玻璃生产过程中的废 水污染及控制方法；掌握玻璃生产过程中的大气污染及控制措施。本章教学目的：通过掌握玻璃声过程中的污染及解决方案，控制污染，提高环境保护与 可持续发展意识和能力。第6章建筑玻璃及深加工（2学时）6.1 玻璃马赛克6.2 微晶玻璃6.3 钢化玻璃6.4 夹层玻璃与中空玻璃6.5 镀摸玻璃6.6 新型玻璃本章教学要求：了解新型玻璃的性能特点、加工工艺及影响因素等；分析镀摸玻璃、微 晶玻璃的技术方法类型、特点及工艺；掌握钢化玻璃、玻璃
30、马赛克的性能特点、加工工艺及 影响因素。本章教学目的：了解玻璃的深加工方法、工艺特点和应用领域等，为专业课程设计奠定基础。第三篇 陶瓷工艺学（14学时）第1章原料及配料的计算（4学时）1.1 陶瓷的概念及分类1.2 原料1.3 确定配方的依据1.4 坯釉料的表示方法1.5 配料的计算本章教学要求：了解陶瓷原料选择及配料依据：分析粘土、石英、长石等陶瓷原料的工 艺性能及其在陶瓷中的作用；掌握：坯、釉料配方计算方法和过程；特别是根据陶瓷的化学 组成或坯、釉式计算示性矿物组成并最终换算成原料配比的全过程。本章教学目的：利用前期所学的数学、结晶学基础等知识对陶在的示性矿物进计算，进 而对陶瓷的配方进行
31、合理设计。丰富学生工程知识，提高问题分析能力。第2章坏料的制备及成型（2学时）2.1 可塑料的制备及成型2.2 注浆料的制备及成型2.3 压制粉料的制备及成型本章教学要求：了解可塑泥的流变性特征及影响坯料可塑性的因索；理解注浆成型的工 艺原理和影响因素；掌握压制成型的工艺原理、工艺性质和加压制度、坯体成型操作对坯体 质量的影响及压制成型常见缺陷及产生原因。本章教学目的：通过对比分析不同成型方式对物料的要求及工艺原理，设计不同的成型 工艺，提高设计、分析能力。第3章釉料的制备及施釉（2学时）3.1 釉料的分类3.2 釉层的形成3.3 釉层的性质3.4 釉料的制备及施釉3.5 陶瓷装饰本章教学要求：了解陶瓷的装饰方法、工艺过程：理解釉层加热、冷却过程中的物理、化学及热效应变化；掌握坯釉中间层及釉层的性质与施釉方法。