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1、材 料 概 论5.2 陶瓷的生产陶瓷的概念与分类及发展历史普通陶瓷的基本制备工艺特种陶瓷生产产的基本工艺过艺过 程5.1 玻璃的生产 玻璃的发展历史(5000年，我国3000年)玻璃的生产工艺第五章 十种产品生产过程概述 *5.3 水泥的生产 5.4 黑色金属的生产*5.5 有色金属的生产5.1 玻璃的生产 玻璃的发展历史 公元1世纪纪初：古罗马罗马 人发发明用铁铁管吹制各种形状的制品 不久懂得了玻璃易加工成型并加以利用 玻璃窗、瓶和望远远 镜镜的透镜镜玻璃发发展的第1技术阶术阶 段。 1115世纪纪：制造中心威尼斯800年(1517世纪纪鼎盛期) 16世纪纪后：威尼斯玻璃工匠的秘密法、德、英
2、； 17世纪纪：欧洲玻璃厂开始煤代替木柴，玻璃工业业发发展。 18世纪纪末：玻璃制品的皇冠 捷克。捷G艺术艺术 品，从17世纪纪 活跃跃欧洲市场场。俄G艺术艺术 制品17世纪纪 也闻闻名于世。1790年：瑞士钟表匠搅拌大型均匀的光学G园板 高均匀度18世纪后期：蒸汽机发明，机械 2-流量闸板; 3-拉边辊; 4-拉边器; 5-冷却水管;6-八字砖 消除orG中热应力至允许值的热处理过程。对光学G 和某些特种G，退火要求尤为严格。G在生产过程中经受激烈的不均匀T变化热应力制品 强度和热稳定性。高温成型or热加工的制品，若不退火令其自然冷却，很可能在冷却、存放及机械加工的过程 中自行破裂。此外G制
3、品自高温自然冷却时内部的结构变化不均匀光学性质上的不均匀。可分成2个过程:5.玻璃退火内应力的减弱和消失； 防止内应力的重新产生。 G退火是在一段较长的高温加热炉(退火炉)中完成的。整个退火过程有加热均热退火区和风强制对流冷却区。6.玻璃制品的深加工 v冷加工：用机械方法改变G制品外形和表面状态，基 本方法有：研磨抛光、切割、喷砂、钻孔和切削。v表面处理：a.G光滑面or散光面的成形:控制G表面的 凹凸(器皿G化学蚀刻、灯泡毛蚀及化学抛光)；b.改变 G表面的薄层组成:表面性质新的性能(表面着色以 及用SO2、SO3处理G表面，化稳性)；c.表面涂层：镜 子镀银、表面导电G、憎水G、光学G表面
4、涂膜等。v热加工：器皿、仪器G等复杂形状和特殊要求的制品 热加工成型or制品性能及外观质量。原理与成型相 似：利用T特性及表面张力与导热系数。主要方法 有：烧口、火抛光、火焰切割or钻孔、真空成型(精密 内径G管)。还有槽沉、塑形、摊平与灯工等。特 点品 种透 光透 视光 漫 射眩 防隔 热 性 不 能 现 场 加 工安 全 性 耐急 冷、 急热 难以 切割 破碎 无 危险 即使破 碎也不 能通过 窃贼 进入 困难遮断太 阳辐射 热向外 传热 困难 不 结 露 光线漫射磨砂玻璃 胶花玻璃 蚀刻玻璃 兼防火, 光线漫射热反射玻璃 具安全性普通钢化玻璃 普通夹层玻璃 兼隔热, 有色,安全吸热钢化玻
5、璃 吸热夹层玻璃 隔热， 不结露普通中空玻璃 吸热中空玻璃 有色， 不透明彩色釉面玻璃 表5-2 平板玻璃深加工产品及性能 注：代表具有某种性能；代表某些性能较好 。 陶瓷的概念与分类及发展历史 概念与分类：国际上无统一概念，我国及一些欧洲 国家，陶瓷仅包括普通和特种陶瓷两大类，而在日本 和美国，ceramics则泛指所有无机非金属材料制品，除传统陶瓷外，还包括耐火材料、水泥、玻璃、搪瓷 等。广义的陶瓷概念是无机非金属固体材料和产品的通称。 我国陶瓷工业业的发发展概况5.2 陶瓷的生产 普通陶瓷的基本制备工艺 特种陶瓷生产产的基本工艺过艺过 程 陶瓷的概念与分类1.按制品的性能和用途：v普通陶
6、瓷：生活和生产中最常见和使用的传统陶瓷，又可分为：日用(包括艺术陈设)、建筑卫生、化工、化学瓷、电 瓷及其他工业用陶瓷。这类陶瓷制品所用的原料基本 相同，生产工艺技术亦相近。v特种陶瓷：新型、精细or精密陶瓷，指普通陶瓷以外的 广义陶瓷概念中所涉及的陶瓷材料和制品，用于各种现代工业和尖端科学技术，按性能及用途又可分为： 结构材料用陶瓷：耐磨损、高强度、耐热、耐热冲击 、硬质、高刚性、低热膨胀性和隔热等结构材料； 功能陶瓷：电磁功能、光电功能和生物化学功能等陶瓷制品和材料，还有核陶瓷材料和其他功能材料等。v瓷器:已烧结，致密基本不吸水，有一定透明性，敲之声 音清脆，断面有贝壳状光泽，按需施各种釉
7、。可再分成： 细瓷：日用细瓷(长石瓷、绢云母瓷、骨灰瓷等)、美术瓷 、高压电瓷、高频装置瓷等； 特种陶瓷：高铝质瓷、压电、磁性、金属陶瓷等。v介于陶与瓷之间的一类国际上通称炻器：半瓷质，日用炻器、卫生陶瓷、化工陶瓷、低压电瓷、地砖、锦砖、青瓷等。2.按坯体结构所标志的坯体致密度的不同： v陶器:未烧结or部分烧结、有一定吸水率、断面粗糙无光 、不透明、敲之声音粗哑、有无釉和施釉。可进一步分为: 粗陶器：盆、罐、砖瓦、各种陶管等； 精陶器：日用精陶、美术陶器、釉面砖等。 我国陶瓷工业的发展概况“china”据考证是中国景德镇在宋朝前的古名昌南镇的音译。陶器(瓷器)距今800010000年前，是人
8、类最早的手工业制品，标志着开始从游牧生活转向定居务农生活。我国陶器起源于何时?随着新石器时代文化遗址的不断发现 而众说纷纭，目前，最早的陶器在北方和南方都有发现，大都 是泥质和夹砂红陶、灰陶和夹炭黑陶。 陶器新石器晚期已发展到以彩陶(既仰韶文化距今6400年)和黑陶(即龙山文化公元前2000年青铜时代)为特色的史前文化(3500年前)。“陶瓷的发展过程”，李家治等曾科学地指出：我国陶瓷发展史上有： v3个重大突破：原料的选择和精制、窑炉的改进及烧成温 度的提高、釉的发现和使用； v3个重要阶段：陶器原始瓷器瓷器。5.2.2 普通陶瓷的基本制备工艺 普通陶瓷材料的基本生产工艺过程见图5-4。 第
9、五章 十种产品生产过程概述 1.主要原料2.配料3.坯料的制备4.陶瓷的成型 5.生坯的干燥 6.施釉、装饰饰7.烧烧成 8.烧烧后冷加工各种制品的生产工艺过程不尽相同，基本上可分为： 一次烧成：工艺简单，设备投资小，生产周期短，但工 艺难度较大； 二次烧成：坯体先经一次素烧，再施釉入窑烧成，国内 外多用于一些高档瓷器及精陶制品。硬质原料拣选粉碎混练成型煅烧软质原料风化除杂配料干燥(施釉、装饰)(烧后加工)检验包装素烧拣选(施釉、装饰)釉料制备图5-4普通陶瓷生产 基本工艺过程图 普通陶瓷生产所用的主要原料1). 可塑性的粘土类：日用细瓷用量4060%，在陶器和 炻瓷中还可；釉面砖40%，除软
10、质粘土外，还采用大量叶蜡石、硬质高岭土等硬质粘土。 2). 非可塑性的石英类：坯体主要组分之一，脉石英、砂岩、石英岩、石英砂、硅藻土、燧石等。作用可概括为A.天然原料：制品多晶结构原料及生产工艺过程，如：高岭土or粘土莫来石晶相；石英石英晶相；长石、 滑石等熔剂原料结构中产生玻璃相。利用可塑性及 非可塑性成型性能及干燥和烧成收缩较好的工艺性能去适应陶瓷烧成。 普通陶瓷生产所用的主要原料1).是瘠性原料，可调节泥料的可塑性，坯体的干燥收缩，缩短干燥时间并防止坯体变形；2).烧成时，加热膨胀可部分补偿坯体收缩，高温时部 分地溶解于液相中熔体 ，未溶解的石英颗粒构成坯体的骨架，可防止坯体发生变形和开
11、裂；3).改善瓷器的白度和透光度；4).SiO2是釉料中玻璃质的主要组分，釉中石英的含量可釉的T熔融温度及，并釉的，同时还可赋予釉以较高的机械强度、硬度、耐磨性及耐化学侵蚀性。3).长石类：最常用的熔剂性原料(坯料、釉料、色料)，陶瓷 de三大原料之一。 第五章 十种产品生产过程概述 4).其他矿物原料： 滑石、蛇纹石镁的含水硅酸盐矿物镁质瓷、釉面砖、地砖、炻器、耐酸陶器、匣钵等； 硅灰石和透辉石坯体烧成后的弯曲变形及产品尺寸公差小。 骨灰、磷灰石骨灰瓷50， Ca3(PO4)2的主要来源。 碳酸盐类矿物除碱金属矿物外常用的熔剂原料。 叶蜡石尺寸精确、热稳定性好的产品，日用细瓷及釉面砖等 工业
12、废渣及废料：近十几年来采用较多高炉矿渣、磷矿渣、萤石 矿渣等。除釉面砖、墙地砖外，还卫生和日用陶瓷。一些建材厂用部分煤矸石、粉煤灰代替昂贵的叶蜡石成本。 C.原料的预处理：硬质原料的水洗，软质原料(软质粘土)的风化、淘洗or拣选尽量清除有害杂质，原料纯度，保证质量。 第五章 十种产品生产过程概述 B.化工原料：釉的乳浊剂、助熔剂ZnO、SnO2、CeO2、Pb3O4、H3BO3(硼酸)、Na2B4O710H2O(硼砂)、Na2CO3、CaCO3、KNO3等和着色剂(多为化合物)等，坯料加工过程中有时也少量加入作助剂。2.配料 使用要求和性能不同，制品烧结程度差异大，加上各地原料 组成和工艺性能
13、差别，不同产品坯料组成也不同。第五章 十种产品生产过程概述 长石质瓷： “长石石英高岭土”三组分系统，长石为熔剂，国内外日用陶瓷普遍采用。 绢云母质瓷： “绢云母石英高岭土”三组分系统瓷，绢云母为熔剂，我国传统的日用瓷质之一。磷酸盐质瓷：骨灰瓷， “磷酸盐高岭土石英长石”系统瓷，磷酸钙作熔剂。滑石瓷： “滑石粘土长石”高级日用器皿及高频电绝缘陶瓷。表5-3列出了这4种陶瓷的主要化学组成。表5-3 普通陶瓷的化学组成 类别 化学组成（wt%） SiO2 Al2O3 R2O+RO P2O5 硬质 瓷 长石瓷 6575 1925 46.5 绢云母瓷 6070 2230 4.57 软质 瓷 骨灰瓷 2
14、8.737 13.217.8 2733 18.621.2 滑石瓷 6366 714 1514 锦砖 6473 1624 4.58.7 玻化砖 6574 1519.5 610.5 第五章 十种产品生产过程概述 坯料原料经粉碎和适当的加工后能满足成型工艺要求的均匀混合物。按成型方法不同分为： (1)可塑料：含水约18%25%； (2)干压料：3%7%干压料，8%15%半干压料； (3)注浆料：含水28%35% 。由完全不具可塑性的瘠性原料配成的坯料，往往需要加入一些有机塑化剂后才能成型。 3种坯料的制备原料细碎。细碎工艺有干法(轮碾式磨机or称雷蒙磨机)和湿法(球磨机)2种。各制品对坯料的细 度要
15、求也不同，一般均0.050.07mm。 3.坯料的制备 可塑成型是最常见的1种方法，典型的可塑坯料制备流程: 挑选配料喷雾干燥石英、长石类硬质料中破(轮碾机or雷蒙机)粗碎(颚破)软质粘土硬质粘土洗涤、挑选、预烧过筛、除铁挑选粗碎(颚破)中破(轮碾机)湿球磨过筛、除铁陈腐初练真空练泥浆池搅拌混合过滤过筛、除铁可塑成型注浆坯料的制备：含水量尽量低，流动性、悬浮性与 稳定性、均匀性等良好。应用最广的2种基本流程:B.球磨、压滤、泥段化浆工艺：真空练泥前同可塑坯料，特 点是用制好的塑性坯料化浆制得，泥浆稳定性较好: 原料精选球磨振动过筛浆池除铁过筛压滤粗 练陈腐(3d)真空练泥泥段入搅拌池化浆过筛除铁 泥浆池备用注浆。陈腐水份分布均匀，粘土颗粒裂解完全，气体，流动性和可注性，坯体强度，含水量及烧成缺陷 。 A.球磨化浆工艺：细碎前的工序和可塑坯料大致相同。经 球磨(研磨、混合、化浆)直接制备，不需压滤等工序，较基 本和简单的，但泥浆稳定性不够好： 经粗碎、中碎的硬质和软质料球磨搅拌池过滤除铁 浆桶注浆成型；第五
