? P-H-P两磨一烧水泥、H-P-F(或P-H-P-F)水泥制品、P-H-F玻璃类、P-F-H陶瓷类、 P:
表示粉体制备过程;H:表示热处理过程;F:表示成型过程。
第2章原料与燃料
? 粘土的主要化学成分和矿物组成是什么？
粘土的主要化学成分为SiO2、Al2O3和结晶水，还有少量的碱金属氧化物（K2O、Na2O），碱土金属氧化物（CaO、MgO），着色氧化物（Fe2O3、TiO2）等。
常见的粘土主要为高岭石类、蒙脱石类和伊利石类三大类别，还有与粘土伴生的一些非粘土矿物，如长石、云母、铁质及钛质矿物等。
? 什么是粘土的可塑性、离子交换性、触变性、膨化性、耐火度和烧结范围？
可塑性：指粘土与适量的水混炼后形成的泥团，在外力作用下，可塑造成各种形状而不开裂，当外力除去后仍能保持该形状不变的性能。
离子交换性：粘土因表面层的断键和晶格内部离子的不等价置换而带电，它能吸附溶液中的异性离子，这种被吸附的离子又可被其他离子所置换的这种性质称为粘土的离子交换性。
触变性：粘土泥浆或可塑泥团在静置以后变稠或凝固，当受到搅拌或振动时，粘度降低而流动性增加，在放置一段时间后又能恢复原来状态的性质称为触变性。
膨化性：粘土加水后体积膨胀的性质。
耐火度：指材料在高温作用下达到特定软化程度时的温度。
烧结范围：软化温度和开始烧结温度的温度差。(当粘土加热到800℃以上时，体积开始剧烈收缩，气孔率明显减小，其对应温度称为开始烧结温度T1；温度继续升高，液相量增加，气孔率降至最低，收缩率最大，其对应温度称为烧结温度T2。若继续升温，试样因液相太多而变形，其对应的最低温度称为软化温度T3。) ? 石英有晶型转变和体积变化
石英类原料在加热过程中会发生复杂的多晶转变，同时伴随体积变化，其变化情况如图：
石英的晶型变化规律有：①重建性转变：a一石英、a一鳞石英、a一方石英间的转变。此类转变体积变化大，但转化速度慢，对制品稳定性影响不大； ②位移性转变：纵向系列间的转变，如a一鳞石英、β一鳞石英和?一鳞石英之间的转变，由于转变速度快，较小的体积变化可由于不均匀应力而引起制品开裂，影响品质。
第7章脱水与干燥
? 去湿的方法可分为：机械去湿法、化学去湿法、加热(或冷冻)去湿法。
物料与水分的结合方式：化学结合水、物理化学结合水、机械结合水 ? 平衡水分：当一种物料与一定温度及湿度的空气接触时，物料势必会放出水分或吸收水
分，直到物料表面的水汽分压与空气中的水汽分压相等为止，物料的水分趋于一定值。只要空气状态不变，物料中的水分也不因和空气接触时间增长而改变，这个值就称为该物料在此空气状态下的平衡水分。代表一定空气状态下干燥的极限，在此状态下的平衡水分不能脱除。
? 自由水分：在干燥过程中能够脱除的水分，也就是物料中超出平衡水分的部分，称为自
由水分。可以干燥脱除。
? 结合水分与非结合水分：结合水分是指空气相对湿度为100%时物料的平衡水分。此时
湿含量称为最大吸湿湿含量。物料中超过此湿含量的水分称为非结合水分。 ? 结合物料干燥过程曲线，简述物料干燥过程。
整个过程可分为三个阶段：加热阶段、等速干燥阶段和降速干燥阶段。 （1）加热阶段
物料与热干燥介质接触时，热干燥介质就会传热给物料表面。此时传给物料表面的热量远大于表面水分蒸发所需要的热量，物料表面温度迅速上升，很快达到一种动态平衡，即到达等速干燥阶段。
（2）等速干燥阶段
在此阶段中，物料温度不再上升，传给物料的热量完全用来蒸发水分。由于物料中含水分量较大，物料内部水分容易扩散到表面，而物料内部水分移动速度能适应物料表面水分汽化速度。物料表面的温度也维持不变，此时的传热速率及水分汽化速度维持不变。
（3）降速干燥阶段
待物料所含水分低于某一限度时，内部向表面传递的水分少，表面蒸发的水分多，表面不再维持湿润，向外界蒸发的水分也逐渐减少，干燥速率逐渐下降，这一阶段称为降速干燥阶段。固相反应:固体与固体间发生化学反应生成新固体产物的过程。
第8章锻烧与烧成
? 烧结和固相反应的共同点和区别：
由于固态分子(或原子)的相互吸引，通过加热，使粉末体产生颗粒粘结、经过物质迁移使粉末体产生强度并导致致密化和再结晶的过程称为烧结。
固相反应：固体与固体间发生化学反应生成新固体产物的过程。（反应只能在界面上进行反应物浓度不很重要，均相动力学不适用）
均在低于材料熔点或熔融温度下进行，自始至终至少有一相是固态。固相反应至少量组元参加；烧结可以单组元，也可两组元以上，但不发生化学反应。 ? 烧成和煅烧：
通常将初步密集定形的粉块(生坯)经高温烧结成产品的过程称为烧成。将尚未成型的物料经过高温合成某些矿物或使矿物分解获得某些中间产物的过程称为锻烧。
? 水泥熟料的锻烧过程：石灰石、粘土质和少量铁质原料，按比例(约75:20:5)配合，经过
粉磨、均化制成生料。生料喂入水泥窑系统内，经烘干、预热、预锻烧(包括预分解)、最后锻烧成熟料的过程。 ? 干法回转窑--新型干法窑，以悬浮预热和预分解技术为核心（带悬浮预热器和预分解炉） ? 悬浮预热器的构成及功能
悬浮预热器中物料悬浮在热气流中，传热速度极快，传热效率很高。同时生料粉与燃料在悬浮态下，均匀混合，燃料燃烧热及时传给物料，使之迅速分解。因此传热、传质迅速，大幅度提高了生产效率和热效率。
构成：旋风式悬浮预热器由4个旋风筒串联组成。为了提高收尘效率，最上一级做成双筒，其余三级均为单筒。旋风筒间由气体管道组成，每个旋风筒与相连接的管道形成一级预
热器，旋风筒的卸料口设有灰阀，主要其密封和卸料作用。
流程：生料首先喂入第II级旋风筒的排风管道内，粉状颗粒被来自该级的热气流吹散，在管道内进行热交换，然后由第I级旋风筒把气体和物料颗粒分离，收下的生料经卸料管进入第III级旋风筒的上升管道内进行第二次热交换，再经第II级旋风筒分离，这样依次经过4级旋风分离器而进入回转窑内进行锻烧，预热器排出的废气经增湿塔，收尘器由排风机排入大气。
? 旋风筒功能：气固两相充分分散均布、迅速换热、高效分离三个功能。旋风筒的主要任
务在于气固分离。
? 预分解技术是水泥工业发展史上的一次重大技术突破。
? 分解炉是一个燃料燃烧、热量交换和分解反应同时进行的热工设备。 ? 回转窑内可划分为几个反应带，各反应带的主要反应如何？
回转窑可划分为6个反应带：
（1）干燥带 干燥带物料温度为20-150℃，气体温度为200-400℃。含有大量水分的生料浆入窑后，被热气流加热，温度逐渐升高，水分开始缓慢蒸发，当物料达到一定温度时，水分迅速蒸发，直到约150℃，水分全部蒸发，物料离开干燥带进入预热带。
（2）预热带 预热带温度为150-750℃，气体温度为400-1000℃。离开干燥带的物料温度上升很快，粘土中的有机物进行干馏和分解，同时，高岭土开始脱水反应，碳酸镁的分解也开始进行。
（3）碳酸盐分解带
分解带物料温度为750-1000℃，气体温度为1000-1400℃。物料进入分解带后，烧失量开始明显减少，化合二氧化硅开始明显增加，这表明同时进行碳酸钙分解和固相反应，由于碳酸钙分解反应吸收大量的热量，所以物料升温较慢，同时由于分解后放出大量的CO2气体，使粉状物料处于流态，物料运动速度较快，由于此带所需热量最多，物料运动速度又快，要完成分解任务，就需要一段长的距离，所以分解带占回转窑长度比例较大。
（4）放热反应带
放热反应带物料温度为1000-1300℃，气体温度为1400-1600℃。由于碳酸盐分解产生大量的氧化钙，它和其他氧化物进一步反应发生固相反应，形成熟料矿物，并放出一定热量，故取名为“放热反应带”。因反应放热，再加上火焰的传热，使得物料温度迅速上升，所以该带长度占全窑长度的比例很小。在1250-1300℃，氧化钙反射出强烈光辉，而碳酸钙分解带物料显得发暗，从窑头看去能观察到明暗的界限-“黑影”。
（5）烧成带
该带物料温度为1300-1450-1300℃。物料直接受火焰加热，自进入该带起开始出现液相，一直到1450℃，液相量继续增加，同时，游离氧化钙被迅速吸收，水泥熟料烧成。
由于C3S的生成速度随着温度的升高而激增，因此烧成带必须保持较高的温度。在不损害窑皮的情况下，适当提高该带的温度，可以促进熟料的迅速形成，提高熟料的产、质量。烧成带还要有一定的长度，主要使物料在烧成温度下持续一段时间，使生成C3S的化学反应尽量完全，使熟料中游离氧化钙的含量最少。
（6）冷却带
在冷却带中熟料温度由出烧成带的1300℃左右开始下降，液相凝固成为坚固的灰黑色颗粒，进入冷却机内再进一步冷却。 ? 回转窑的功能：1.燃料燃烧功能;2.热交换功能;3.化学反应功能;4.物料输送功能;5.降解利
用废弃物功能。 ? 陶瓷的烧成：1低温预热阶段(常温至300℃左右). 2氧化分解阶段(300-950 ℃) 3高温
玻化成瓷阶段(从950℃到最高烧成温度) 4冷却阶段 ? 烧成制度包括温度制度、气氛制度和压力制度。 ? 试述氧化还原气氛及还原气氛的作用与控制方法。
（1）氧化气氛的作用与控制
在水分排除阶段、氧化分解阶段，一般需要氧化气氛。它的主要作用有两个：?将前一阶段沉积在坯体上的碳素和坯体中有机物及碳素烧尽。?将硫化铁氧化。
为使碳素烧尽，空气过剩系数α值和升温时间要适当。实践证明，用氧化焰烧成的瓷器，在瓷化阶段如α值过高，容易造成釉面光泽不好，甚至造成高火部位坯体起泡。
（2）还原气氛的作用与控制
还原气氛主要有一下作用：?含Fe2O3较高的原料，可以避免Fe2O3在高温时分解并放出氧，致使坯体发泡。在低于Fe2O3分解的温度下，即完成了还原反应，避免了析氧发泡。?FeO与SiO2等形成亚铁硅酸盐，呈淡青的色调，使瓷器具有白如玉的特点。
影响还原气氛的主要介质是O2，其次是CO和CO2。还原阶段应尽可能使O2得百分浓度小于1%或接近于零，空气过剩系数宜小于1；CO的浓度可根据坯料组成控制在2%-7%之间。O2含量高于1%，即使增加CO的含量，还原效果也不好，而CO含量过高，烟气过浓，釉表面就会发生沉碳，碳粒在釉熔融以后烧成就会产生针孔等缺陷，在O2含量接近于零而CO含量不高时，延长还原时间，有利于提高坯、釉质量。
? 辊道窑属连续性生产的隧道式窑炉，分为三带：预热带、烧成带、冷却带。 ? 在我国日用陶瓷生产中，为什么北方常采用烧氧化焰而南方烧还原焰?
我国北方制瓷原料大多采用二次高岭土与耐火粘土，含铁较少而含氧化钛、有机物较多，坯体粘性和吸附性较强，适宜用氧化气氛烧成。
南方制瓷原料大多采用原生高岭土和瓷石，含铁量较多而含氧化钛、有机物较少，粘性和吸附性较小，适宜用还原气氛烧成。
第九章气硬性无机胶凝材料
? 胶凝材料：能够将散粒材料(如砂和石子)或块状材料(如砖和石块)粘结为一个整体，并
经过自身的一系列物理、化学作用后具有一定机械强度的物质。 ? 气硬性胶凝材料：只能在空气中硬化，也只能在空气中保持或继续发展其强度的胶凝材 料。适合：地上和干燥环境。（如石膏、石灰、镁质胶凝材料、水玻璃）
水硬性胶凝材料：指不仅能在空气中硬化，而且能更好地在水中硬化，并保持和继续发展其强度的胶凝材料。 适宜：既适宜于地上，也可用于地下和水中环境。（如各种水泥） ? 水玻璃：由碱金属氧化物和二氧化硅结合而成的能溶于水的一种金属硅酸盐物质。
第10章水泥
? 水泥：加入适量水后可形成塑性浆体，既能在空气中硬化又能在水中硬化，并能将砂、
石等材料牢固地胶结在一起的细粉状水硬性凝胶材料，通称为水泥。 ? 硅酸盐水泥熟料定义：
由主要含CaO、Si02、Al203、Fe203的原料，按适当比例磨细成细粉烧至部分熔融所得以硅酸钙为主要矿物成分的水硬性胶凝物质称为硅酸盐水泥熟料，简称熟料。 ? 硅酸盐水泥熟料主要由CaO、Si02、Al203、Fe203四种氧化物组成。
? 主要有四种矿物：C3S、C2S、C3A、C4AF。此外，还有少量的游离氧化钙、方镁石、含碱矿物及玻璃体。
? 按其用途和性能可分为：通用水泥、专用水泥和特性水泥三大类。 ? 水泥熟料各矿物具有什么性能？
（1）硅酸三钙
在硅酸盐水泥熟料中，通常不以纯的C3S形式存在，总含有少量MgO、Al2O3、Fe2O3等，形成固溶体，称为阿利特或A矿。
纯C3S为白色，密度为3.14g/cm3，其晶体截面为六角形或棱柱形。C3S凝结时间正常，水化较快，放热较多，早期强度高且后期强度增进率较大。28d强度可达1年强度的70%~80%，其28d强度和1年强度在四种矿物中均最高。但C3S的水化热较高，抗水性较差。熟料形成时，硅酸三钙是四种矿物中最后生成的。
（2）硅酸二钙
在熟料中并不是以纯C2S的形式存在，而是与少量MgO、Al2O3、Fe2O3、R2O等氧化物形成固溶体，通常称为贝利特或B矿。
贝利特水化反应较慢，28d仅水化20%左右；凝结硬化缓慢，早期强度较低，但后期强度增长率较高，在1年后可赶上阿利特；贝利特的水化热较小，抗水性较好。
（3）中间相 ①铝酸三钙
C3A水化迅速，放热多，凝结很快，若不加石膏等缓凝剂，易使水泥急凝、硬化快，强度3d内就发挥出来，但绝对值不高，以后几乎不增长，甚至倒缩；干缩变形大，抗硫酸盐性能差。
②铁相固溶体
铁铝酸四钙的水化速度早期介于铝酸三钙和硅酸三钙之间，但随后的发展不如硅酸三钙。早期强度类似于铝酸三钙，后期还能不断增长，类似硅酸二钙。抗冲击性能和抗硫酸性能好，水化热较铝酸三钙低，但含C4AF高的熟料难磨。在道路水泥和抗硫酸盐水泥中，铁铝酸四钙的含量高为好。
③玻璃体
在玻璃体中，质点排列无序，组成也不定。其主要成分为Al2O3、Fe2O3、CaO，还有少量MgO和碱等。
C3A、C4AF作用：在锻烧过程中熔融形成液相，为溶剂矿物，可以促进硅酸三钙的顺
利形成。
（4）游离氧化钙和方镁石
游离氧化钙水化生成氧化钙体积增加97.9%，在硬化的水泥浆体中造成局部膨胀应力。随着游离氧化钙含量的增加，首先是抗折强度降低，进而引起3d以后强度倒缩，严重时引起安定性不良。因此，在熟料煅烧中要严格控制游离氧化钙含量。
方镁石：指游离状态的MgO晶体。它以三种形式存在于熟料中：①溶解于C3A、C3S中形成固溶体；②溶于玻璃体中；③以游离态的方镁石形式存在。前两种形式的MgO含量约为熟料的2%，它们对硬化水泥浆体无破坏作用。以方镁石形式存在时，由于其水化速度很慢，要0.5~1年后才明显开始水化，而且水化生成氢氧化镁，体积膨胀148%，因此，也会导致安定性不良。在生产中应尽量采取快冷措施，减小方镁石的晶体尺寸。
? 石灰饱和系数KH：熟料中全部氧化硅生成硅酸钙(C3S+C2S）所需的氧化钙含量与全
部生成C3S所需的氧化钙含量的比值，也即表示熟料中氧化硅被氧化钙饱和形成硅酸三钙的程度。