传统无机非金属材料简介(谷风参考)
无机非金属材料简介
目
录
一、材料的地位及分类 二、无机非金属材料 三、无机非材料的分类 四、传统无机非材料简介 五、新型无机非材料简介 六、我国无机非金属现状 七、无机非金属材料展望
什么是材料？
材料：指为人类社会所需要并能
用于制造有用器物的质。 材料是人类赖以生存和发展的 物质基础，是人类进步的一个重要里 程碑。
（3） 环境污染严重 水泥工业每年排放 温室气体 CO2 约 5.55 亿吨、SO2 68.6 万吨、 NOx 约 206 万吨；目前其他先进 国家平均吨熟料的粉尘排放1Kg，而 我国 高达 13Kg，全国水泥生产年排放的粉尘 竟高达 1000 万吨以上
（4） 单线生产规模小，落后工艺 大量存在 以悬浮预热和预分解技 术为核心技术的“新型干法”工艺， 是目 前世界水泥工业普遍采用的 最先进的现代化水泥生产技术。
无机非金属 材料
传统无机 非金属材料 新型无机 非金属材料
材 料
金属材料 高分子材料
1.无机非金属材料 是以某些元素的 、 、 、 、 以及 、 、 、 等物质组成的材料。 2.无机非金属材料的提法是20世纪40年代以后， 随着现代科学技术的发展从 演变 而来的，是与有机高分子材料和金属材料并列的 。
新型无机非材料：
新型的无机非金属材料主要指 用氧化物、氮化物、碳化物、 硼化物、硫化物、硅化物以及 各种无机非金属化合物经特殊 的先进工艺制成的具有特殊性 质和用途的材料。例如铁电、 压电陶瓷、微晶玻璃、光导纤 维等。
其他分类方法：
按照材料中的主要成分分类，有硅酸盐、铝酸盐、钛酸盐、磷
酸盐、氧化物、氮化物、碳化物材料等； 根据材料的用途分，有日用、建筑、化工、电子、航天、通信、 生物、医学材料等； 根据材料的性质分，有胶凝、耐火、隔热、耐磨、导电、绝缘、 耐腐蚀、半导体材料等 ；根据材料的物质状态分，有晶体(单晶体、多晶体、微晶体)、 非晶体及复合材料等, 材料的外观形态分,有块状、多孔、纤维、晶须、薄膜材料等。
传统无机非金属材料简介 ppt课件
玻璃
玻璃由二氧化硅和其他化学物质熔融在一起形成的 （主要生产原料为：纯碱、石灰石、石英）。有石英 玻璃、硅酸盐玻璃、钠钙玻璃、氟化物玻璃、高温玻 璃、耐高压玻璃、防紫外线玻璃、防爆玻璃等。通常 指硅酸盐玻璃。
普通玻璃的化学组成是Na2O·CaO·6SiO2。
玻璃特性
玻璃是一种无规则结构的非晶态固体，具有：
浮法玻璃生产中 原料粒度对质量影响
1、SiO2
引入SiO2的原料 主要有石英砂和砂岩，约占配合料总量的70%～
72%左右。
粒度要求
最合适的颗粒直径为0.106~0.5mm。 最合适的沙粒形状为棱角形，因为棱角形的面积大，
与助熔剂的接触机会多，在混合、运输过程中不易分 层。 硅质原料颗粒度的下降有利于玻璃的熔制； 但过细，除了飞料、易分层外，细粉会过早与配合料 中含钠、钙、镁的物质反应，生成密度大、黏度小的 初生熔体； 颗粒表面积增大，产生颗粒间的静电吸附效应，造成 配合料的团聚； 熔化过程中，反应速度快，发泡激烈，产生的微小气 泡部易排除，难于澄清。
钠长石特点（与钾长石比较） 1、在高温时对石英、粘土、莫来石的熔解快，
溶解度大。 2、熔融温度低，透明度好。 3、熔融温度范围较钾长石窄，熔体高温粘度
较小，随温度的变化较快。
4、石英
由二氧化硅组成的矿物，化学式SiO2。纯净 的石英无色透明，因含各种杂质，颜色各异， 有以下异种：
水晶（rock crystal):无色透明 紫水晶（amethyst): 紫色透明或半透明，加
传统硅酸盐材料通常以黏土、钾长石、钠长石、石英 为原料。
黏土矿物 高岭石：Al2O3.2SiO2.2H2O …… 钾长石 K2O·Al2O3·6SiO2 钠长石 Na2O·Al2O3·6SiO2 石英 SiO2
传统无机非金属材料的定义和特点
传统无机非金属材料的定义和特点
传统无机非金属材料是指不含金属元素的材料，通常主要由非金属元素的化合物构成。
其特点如下：
1. 化学性质稳定：传统无机非金属材料具有较高的化学稳定性，不易被常见的酸、碱、有机溶剂侵蚀，能够在各种环境下长期稳定使用。
2. 机械性能差：相对于金属材料，传统无机非金属材料的强度和韧性较低，通常具有脆性。
这也意味着在应力作用下容易发生断裂。
3. 热物性稳定：传统无机非金属材料具有良好的热稳定性，在高温环境下，能够保持相对稳定的化学和物理性质。
4. 电绝缘性：无机非金属材料通常是优良的电绝缘材料，对电流具有很好的绝缘性能。
5. 导热性能差：相对于金属材料，传统无机非金属材料的导热性能较差，导热系数低。
6. 可透明性：某些传统无机非金属材料，如玻璃和陶瓷，具有较好的透明性能，对可见光具有较高的透射性。
7. 多样性：传统无机非金属材料种类繁多，包括陶瓷、玻璃、石墨、硅酸盐、氮化硅、氧化铝等，可根据不同的需求选择合适的材料。
高中化学中的无机非金属材料介绍
高中化学中的无机非金属材料介绍在我们的日常生活中，无机非金属材料无处不在，从建筑材料到电子设备，从医疗用品到航天航空领域，都能看到它们的身影。
而在高中化学的学习中，了解无机非金属材料的性质、特点和应用，对于我们深入理解化学知识、拓展科学视野具有重要意义。
首先，让我们来认识一下什么是无机非金属材料。
简单来说，无机非金属材料是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。
这些材料一般具有耐高温、耐腐蚀、硬度高、绝缘性好等优良性能。
在众多的无机非金属材料中，陶瓷是一种历史悠久且应用广泛的材料。
陶瓷主要由黏土等天然矿物原料经过高温烧制而成。
传统的陶瓷制品如碗、盘、花瓶等，大家都非常熟悉。
而现代陶瓷则在性能和用途上有了极大的拓展。
例如，工程陶瓷具有高强度、高硬度、耐高温等特点，被广泛应用于机械制造、航空航天等领域。
陶瓷刀具就是工程陶瓷的一种应用，它比传统的金属刀具更加锋利、耐用，能够在高速切削中保持良好的性能。
玻璃也是我们常见的无机非金属材料之一。
玻璃通常是由石英砂、纯碱、石灰石等原料在高温下熔融后冷却而成。
普通的窗户玻璃、玻璃杯等就是常见的玻璃制品。
而特种玻璃，如钢化玻璃、夹层玻璃、防弹玻璃等，则具有更高的强度和安全性，被广泛应用于建筑和交通工具等领域。
此外，光学玻璃在光学仪器中起着关键作用，能够保证光线的准确传输和成像质量。
水泥是建筑行业中不可或缺的无机非金属材料。
它是由石灰石、黏土等原料经过煅烧、磨细等工艺制成。
水泥与水混合后会发生化学反应，逐渐硬化形成坚固的结构体。
在现代建筑中，水泥被广泛用于建造房屋、桥梁、道路等基础设施。
硅材料在现代科技中占据着极其重要的地位。
硅是半导体材料的代表，广泛应用于电子工业。
我们使用的电脑芯片、手机芯片等都是由硅制成的。
通过对硅进行掺杂等工艺处理，可以改变其电学性能，实现对电流的控制和信号的处理。
碳材料也是一类重要的无机非金属材料。
无机非金属材料知识点总结
无机非金属材料知识点总结无机非金属材料是指那些由非金属元素组成的材料。
与有机材料相比，无机非金属材料具有独特的性质和广泛的应用领域。
本文将对无机非金属材料的知识点进行总结。
一、常见的无机非金属材料及其性质1. 硅(Si)：硅是地壳中最丰富的元素之一，常见的硅材料有硅石、石英等。
硅具有高熔点、高硬度、耐酸碱等性质，广泛用于电子、光学、建筑等领域。
2. 氧化物：氧化物是由氧元素和其他非金属元素组成的化合物。
常见的氧化物有氧化铝、氧化锌等。
氧化物具有高熔点、高硬度、绝缘性等性质，被广泛应用于陶瓷、涂料、电子器件等领域。
3. 硝酸盐：硝酸盐是由金属离子和硝酸根离子组成的化合物。
常见的硝酸盐有硝酸钠、硝酸铜等。
硝酸盐具有较高的溶解度、较好的导电性和光学性质，被广泛应用于化肥、炸药、玻璃等领域。
4. 硫化物：硫化物是由硫元素和其他非金属元素组成的化合物。
常见的硫化物有硫化镉、硫化铜等。
硫化物具有较低的熔点、良好的导电性和磁性，被广泛应用于电池、光电子器件等领域。
二、无机非金属材料的应用领域1. 电子领域：无机非金属材料在电子领域具有重要的应用价值。
硅材料在集成电路和太阳能电池中被广泛使用，氧化锌材料在发光二极管和薄膜晶体管中具有重要作用。
2. 光学领域：无机非金属材料在光学领域有着广泛的应用。
氧化铝材料被用作高透明度的窗户和镜片，硅材料被用作光纤和光学器件的基底。
3. 材料领域：无机非金属材料在材料领域有着多样的应用。
硫化物材料具有良好的导电性和磁性，被用于制作电池和磁性材料。
硅酸盐材料具有较好的耐热性和化学稳定性，被广泛应用于陶瓷、建筑和玻璃制造等领域。
4. 环境领域：无机非金属材料在环境领域有着重要的作用。
氧化物材料被用作催化剂和吸附剂，用于处理废气和废水。
硅材料被用作光催化剂，可以将光能转化为化学能，用于净化空气和水资源。
三、无机非金属材料的研究与发展趋势1. 纳米材料：随着纳米技术的发展，研究纳米级无机非金属材料成为热点。
传统无机非金属材料
传统无机非金属材料无机非金属材料是一类在自然界中广泛存在的材料，它们具有多种不同的物理和化学性质，广泛应用于工业、建筑、电子、化工等领域。
传统无机非金属材料主要包括陶瓷材料、玻璃材料、水泥材料和复合材料等。
这些材料在人类社会的发展进程中发挥着重要的作用，对于推动科技进步和改善人类生活水平起到了重要的作用。
陶瓷材料是一类以氧化铝、硅酸盐等为主要成分的材料，具有高温稳定性、耐腐蚀性和良好的绝缘性能。
陶瓷材料在电子、航空航天、医疗器械等领域有着广泛的应用。
例如，氧化铝陶瓷被广泛应用于高温炉具、绝缘子、研磨材料等方面，而硅酸盐陶瓷则被用于制作陶瓷器皿、建筑材料等。
玻璃材料是一类以二氧化硅、氧化钠、氧化钙等为主要成分的无机非金属材料，具有透明、硬度高、化学稳定性好等特点。
玻璃材料广泛应用于建筑、家居、光学仪器等领域。
例如，建筑中的玻璃幕墙、玻璃窗等；家居中的玻璃杯、玻璃器皿等；光学仪器中的光学镜片、光学棱镜等。
水泥材料是一类以石灰石、粘土等为主要原料，经过研磨、混合、煅烧等工艺制成的无机非金属材料，具有硬化、抗压、抗拉等特点。
水泥材料广泛应用于建筑、道路、水利等领域。
例如，建筑中的水泥混凝土、水泥砖、水泥瓦等；道路中的水泥路面、水泥护坡等；水利中的水泥管道、水泥堤坝等。
复合材料是一类由两种或两种以上的材料组成的材料，具有优良的综合性能。
复合材料广泛应用于航空航天、汽车、体育器材等领域。
例如，碳纤维复合材料被广泛应用于飞机、汽车等轻量化领域；玻璃钢复合材料被用于制作船舶、储罐等。
总的来说，传统无机非金属材料在人类社会的发展进程中发挥着重要的作用，它们的应用领域非常广泛，对于推动科技进步和改善人类生活水平起到了重要的作用。
随着科技的不断发展，无机非金属材料的种类和性能将会不断得到改善和提升，为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。
传统无机非金属材料
配料计算：根据原料的化学成分和物理性质进行配料计算
混合与成型：将原料混合均匀后，采用成型设备制成所需形状的耐火材料
烧成与冷却：将成型后的耐火材料进行烧成和冷却处理，以获得所需的物理和化学性能
陶瓷的性能特点
耐高温：陶瓷材料具有较高的熔点和化学稳定性，能够在高温下保持优良的性能。
硬度高：陶瓷材料具有较高的硬度，能够承受较大的压力和磨损。
耐久性好：水泥材料具有较好的耐久性，能够抵抗自然环境中的侵蚀和破坏。
耐火性差：水泥的耐火性较差，容易受到高温的影响而失去强度。
抗渗性差：水泥的抗渗性较差，容易受到水分和化学物质的侵蚀。
耐腐蚀性差：水泥的耐腐蚀性较差，容易受到低温的影响而失去强度。
无机非金属材料具有高硬度、高耐磨耗性、高熔点等特性，被广泛应用于建筑、机械、电子等领域。
无机非金属材料的分类
传统无机非金属材料：水泥、玻璃、陶瓷等
新型无机非金属材料：功能陶瓷、功能玻璃、新型碳材料等
传统无机非金属材料与新型无机非金属材料的区别
无机非金属材料的应用领域
无机非金属材料的应用领域
建筑材料：如水泥、玻璃、陶瓷等
玻璃的制备工艺
原料选择与配料
熔制过程
玻璃成型
玻璃退火与淬火
水泥的制备工艺
添加标题
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生产过程：破碎、配料、均化、煅烧、冷却、粉磨等
原料：石灰石、粘土、铁矿粉等
生产设备：立窑、回转窑、磨机等
生产工艺流程：原材料准备、配料、生料制备、熟料煅烧、水泥粉磨等
耐火材料的制备工艺
原料选择：根据耐火度要求选择合适的原料
陶瓷案例分析：以陶瓷刀具为例，介绍其性能特点、应用领域及市场前景。
传统无机非金属材料简介
A
玻璃特性
玻璃是一种无规则结构的非晶态固体，具有：
各向同性
无固定熔点
介稳性
玻璃是一种亚稳态固体材料。
渐变性可逆性
熔融状态
固体状态，没有新相产生。
20
A
浮法玻璃的制造过程示意图
21
玻璃中各成分的作用
玻璃的组成是指其化学成分组成，反映了构成玻璃的各 种氧化物的含量，通常用质量分数表示。
A
传统无机非金属材料简介
1
A
目录
材料分类 常见的硅酸盐材料的原料 传统无机非金属材料简介 玻璃 陶瓷
2
一、 材料的分类
A
无机非金属材料 材料
传统无机非金属材料
—— 硅酸盐材料
新型无机非金属材料
—— 半导体材料、超硬 耐高温材料 、 发光材料等
金属材料 —— 金属、合金
高分子材料 —— 塑料、合成橡胶、合成纤维
A
2、CaO和MgO
引入CaO和MgO的原料 引入的CaO原料主要有白云石（CaCO3·MgCO3以，又以用白云石为主，
CaO不足部分用石灰石或方解石补充。
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A
粒度的要求
过细的白云石颗粒会吸附在较大的硅质颗粒周围， 阻碍砂粒参与反应；
钠长石特点（与钾长石比较） 1、在高温时对石英、粘土、莫来石的熔解快，
溶解度大。 2、熔融温度低，透明度好。 3、熔融温度范围较钾长石窄，熔体高温粘度
较小，随温度的变化较快。
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A
4、石英
由二氧化硅组成的矿物，化学式SiO2。纯净 的石英无色透明，因含各种杂质，颜色各异， 有以下异种：
水晶（rock crystal):无色透明 紫水晶（amethyst): 紫色透明或半透明，加
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经验学习
黏土分类
按其构成黏土的主要矿物分类 ①高岭石类。属于这一类的有高岭石、珍珠陶土、地开石和多水高岭 石。 ②蒙脱石（微晶高岭石）类。属于这一类的有蒙脱石、拜来石等。 ③伊利石（水云母）类。属于这一类的有水云母、绢云母等。 ④叶腊石类。它并不属于粘土矿物，因其某些性质近于黏土，而划归 黏土之列。如福建寿山石、浙江青田等。 ⑤水铝英石类。它不是常见的粘土矿物，而包含在其他黏土中，呈无 定形状态存在。
紫水晶（amethyst): 紫色透明或半透明，加热可 脱色。
蔷薇石英（rose quartz):浅玫瑰色，致密半透明。
烟水晶（smoky quartz）：颜色或褐色透明异种。 成色原因是在辐射线作用下，Si被Al代替，是四
面体产生顺磁中心缺失引起。颜色进一步加深就 成为墨晶（black quartz）
普通玻璃的化学组成是Na2O·CaO·6SiO2。
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经验学习
玻璃特性
玻璃是一种无规则结构的非晶态固体，具有： 各向同性 无固定熔点 介稳性 玻璃是一种亚稳态固体材料。 渐变性可逆性 熔融状态 固体状态，没有新相产生。
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浮法玻璃的制造过程示意图
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玻璃中各成分的作用
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经验学习
2、钾长石
钾长石（K2O·Al2O3·6SiO2）通常也称正长石。它具 有熔点低（1150±20℃），熔融间隔时间长，熔融 粘度高等特点，广泛应用于陶瓷坯料、陶瓷釉料、 玻璃、电瓷、研磨材料等工业部门及制钾肥用。
莫氏硬度
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经验学习
3、钠长石
钠长石主要用于制造陶瓷、肥皂、瓷砖、地 板砖、玻璃、磨料磨具等，在陶瓷上主要用 于釉料。
黄水晶（citrine）： 黄金色或柠檬黄色
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经验学习
石英相变
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石英(quartz)- α
Α石英是天然界最常见的低温石英，其晶体结构为 正六面体
经验学习
正六面体结构
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经验学习
石英(quartz)- β
β石英为斜六面体结构，在花岗岩中的石英颗粒为β石 英
β石英斜六面体结构
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经验学习
方石英(CRISTOBALITE)
钠长石特点（与钾长石比较） 1、在高温时对石英、粘土、莫来石的熔解快，
溶解度大。 2、熔融温度低，透明度好。 3、熔融温度范围较钾长石窄，熔体高温粘度
较小，随温度的变化较快。
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4、石英
经验学习
由二氧化硅组成的矿物，化学式SiO2。纯净的石
英无色透明，因含各种杂质，颜色各异，有以下 异种：
水晶（rock crystal):无色透明
玻璃的组成是指其化学成分组成，反映了构成玻璃的各种氧化物的含 量，通常用质量分数表示。
SiO2 ：硅砂，硅石粉 降低玻璃热膨胀系数，提高热稳定性、化学稳定性、软化温度、硬性
机械强度
Al2O3： 硅砂，白云石 降低玻璃的结晶倾向，提高玻璃的化学稳定性和热稳定性、机械强度、
硬度和折射率
Fe2O3： 硅砂，石灰石 属于杂质，少量可以引起玻璃着色
3
经验学习
二、常见硅酸盐材料的原料
无机非金属材料是以某些元素的氧化物、碳化物、 氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、 磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。
硅酸盐材料是无机非金属材料的主要分支之一。。
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经验学习
无机非金属材料的主角——硅
陶粒砂 莫来石 漂珠 云母 石英 沸石
Na2O：纯碱，芒硝 可以降低玻璃的粘度，使玻璃易于融化，有利于降低溶质温度，节约 能源的作用，是最好的助熔剂。
碎玻璃 可以节约原料，加速玻璃熔制过程，节约能耗，提高融化率，有利于 澄清和均化，改善成型性能，而且保管简便
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经验学习
浮法玻璃生产中 原料粒度对质量影响
1、SiO2
引入SiO2的原料 主要有石英砂和砂岩，约占配合料总量的70%～72%
经验学习
传统无机非金属材料简介
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经验学习
目录
材料分类 常见的硅酸盐材料的原料 传统无机非金属材料简介 玻璃 陶瓷
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一、 材料的分类
经验学习
无机非金属材料 材料
传统无机非金属材料
—— 硅酸盐材料
新型无机非金属材料
—— 半导体材料、超硬 耐高温材料 、 发光材料等
金属材料 —— 金属、合金
高分子材料 —— 塑料、合成橡胶、合成纤维
料的团聚； 熔化过程中，反应速度快，发泡激烈，产生的微小气泡部
易排除，难于澄清。
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经验学习
2、CaO和MgO
引入CaO和MgO的原料 引入的CaO原料主要有白云石（CaCO3·MgCO3）、石
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经验学习
CaO： 石灰石，白云石 能增加的化学稳定性，在高温时能够降低玻璃的粘度，有利于玻璃的 澄清和融化，在温度降低时，玻璃的粘度增加，成型后必须立刻进行 退火，否则易炸裂
MgO： 白云石 可以改善玻璃的成型性能，降低结晶倾向和结晶速度，增加玻璃的高 温粘度，提高玻璃的化学稳定性和机械强度
左右。
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经验学习
粒度要求
最合适的颗粒直径为0.106~0.5mm。 最合适的沙粒形状为棱角形，因为棱角形的面积大，与助
熔剂的接触机会多，在混合、运输过程中不易分层。 硅质原料颗粒度的下降有利于玻璃的熔制； 但过细，除了飞料、易分层外，细粉会过早与配合料中含
钠、钙、镁的物质反应，生成密度大、黏度小的初生熔体； 颗粒表面积增大，产生颗粒间的静电吸附效应，造成配合
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常见硅酸盐材料 原料
经验学习
传统硅酸盐材料通常以黏土、钾长石、钠长石、石 英为原料。
黏土矿物
高岭石：Al2O3.2SiO2.2H2O
……
钾长石
K2O·Al2O3·6SiO2
钠长石
Na2O·Al2O3·6SiO2
石英
SiO2
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经验学习
1、黏土
黏土是一类层状硅酸盐，层片由硅氧四面体和铝氧 八面体组成。
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经验学习
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三、传统无机非金属材料
经验学习
水泥
玻璃
陶瓷
搪瓷
研磨材料
铸 石 辉绿岩、玄武岩、铸石等；
多孔材料：硅藻土、蛭石、沸石、多孔硅酸盐和 硅酸铝等 ；
碳素材料：石墨、焦炭和各种碳素制品等；
非金属矿：石膏、云母、大理石、金刚石等
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经验学习
玻璃
玻璃由二氧化硅和其他化学物质熔融在一起形成的 （主要生产原料为：纯碱、石灰石、石英）。有石 英玻璃、硅酸盐玻璃、钠钙玻璃、氟化物玻璃、高 温玻璃、耐高压玻璃、防紫外线玻璃、防爆玻璃等。 通常指硅酸盐玻璃。