玻璃配合料的制备(掌握).
玻璃配方计算和配合料制备.
实验三玻璃配方计算和配合料制备1 目的意义1.1 意义配方计算是根据原料化学成分和所制备的玻璃成分等计算各种原料的需要料。
配合料制备就是按照配方配制并加工原料，使之符合材料高温烧制要求。
配方计算和配合料制备是玻璃乃至各种无机非金属材料新品种研制和生产必不可少的工艺过程。
配方计算也是对后续玻璃熔制工艺参数的预测，配合料制备则直接影响玻璃的熔制效果和成品性能。
1.2 目的(1) 进一步掌握配方计算的方法；(2) 初步掌握配合料的制备方法和步骤；(3) 了解影响配合料均一性的因素。
2 实验原理2.1 玻璃成分的设计首先，要确定玻璃的物理化学性质及工艺性能，并依此选择能形成玻璃的氧化物系统，确定决定玻璃主要性质的氧化物，然后确定各氧化物的含量。
玻璃系统一般为三组分或四组分，其主要氧化物的总量往往要达到90％(质量)。
此外，为了改善玻璃某些性能还要适当加人一些既不使玻璃的主要性质变坏而同时使玻璃具有其他必要性质的氧化物。
因此，大部分工业玻璃都是五六个组分以上。
相图和玻璃形成区域图可作为确定玻璃成分的依据或参考。
在应用相图时，如果查阅三元相图，为使玻璃有较小的析晶倾向，或使玻璃的熔制温度降低，成分上就应当趋向于取多组分，应选取的成分应尽量接近相图的共熔点或相界线。
在应用玻璃形成区域图时，应当选择离开析晶区与玻璃形成区分界线较远的组成点，使成分具有较低的析晶倾向。
为使设计的玻璃成分能在工艺实践中实施，即能进行熔制、成型等工序，必须要加入一定量的促进熔制，调整料性的氧化物。
这些氧化物用量不多，但工艺上却不可少。
同时还要考虑选用适当的澄清剂。
在制造有色玻璃时，还须考虑基础玻璃对着色的影响。
以上各点是相互联系的，设计时要综合考虑。
当然，要确定一种优良配方不是一件简单的工作，实际上，为成功地设计一种具有实用意义，符合预定物化性质和工艺性能的玻璃成分，必须经过多次熔制实践和性能测定，对成分进行多次校正。
表2-1给出两种易熔的Na2O-CaO-SiO2系统玻璃配方，可根据自己的要求进行修改。
玻璃制作技术配方及原料
玻璃制作技术配方及原料玻璃是一种非晶态固体材料，由硅酸盐、硼酸盐、锑酸盐、氟化物等多种物质以一定比例混合制备而成。
玻璃材料广泛应用于建筑、器皿、光学、电子等领域，因其透明、坚固、耐高温等特性而受到广泛关注。
下面将介绍玻璃制作技术配方及原料。
一、玻璃制作技术配方1.硅酸盐玻璃配方:-硅石粉：55%-石灰石：25%-纯碱：15%-萤火虫石（稀土氧化物）：5%2.硼酸盐玻璃配方:-硼砂：70%-硅石粉：15%-纯碱：10%-碳酸钠：5%3.锑酸盐玻璃配方:-砷酸钾：70%-硅酸钠：20%-锑酸钠：10%4.氟化物玻璃配方:-钠氟化物：70%-氟化铝：20%-氟化镁：10%二、玻璃制作原料1.硅酸盐玻璃的原料:-硅石：主要成分为二氧化硅（SiO2），是制备硅酸盐玻璃的主要原料。
-石灰石：主要成分为氧化钙（CaO），用于调节玻璃的碱性或酸性。
-纯碱：主要成分为碳酸钠（Na2CO3），用于提高玻璃的溶解度。
-萤火虫石（稀土氧化物）：用于提高玻璃的抗辐射能力。
2.硼酸盐玻璃的原料:-硼砂：主要成分为硼酸（H3BO3），是制备硼酸盐玻璃的主要原料。
-硅石：同上。
-纯碱：同上。
-碳酸钠：同上。
3.锑酸盐玻璃的原料:-砷酸钾：主要成分为砷酸盐（As2O5），是制备锑酸盐玻璃的主要原料。
-硅酸钠：主要成分为硅酸盐（SiO2），是制备锑酸盐玻璃的主要原料。
-锑酸钠：主要成分为锑酸盐（Sb2O5），是制备锑酸盐玻璃的主要原料。
4.氟化物玻璃的原料:-钠氟化物：主要成分为氟化钠（NaF），是制备氟化物玻璃的主要原料。
-氟化铝：主要成分为氟化铝（AlF3），是制备氟化物玻璃的主要原料。
-氟化镁：主要成分为氟化镁（MgF2），是制备氟化物玻璃的主要原料。
以上是几种常见的玻璃制作技术配方及原料。
由于玻璃可以根据不同的配方和原料加工出多种不同类型的玻璃，如钢化玻璃、绝缘玻璃、光学玻璃等，所以实际配方和原料的组成可能会有所不同。
在实际生产过程中，还需要根据具体需要进行调整和改良。
玻璃配合料的制备
钠的用量为： 0.23×6=1.38kg
硝酸钠的化学成分Na2O
36.50%，由硝酸钠引入的Na2O为
1.38×0.3635=0.502
相应地应当减去纯碱用量为(0.502×100) / 57.8 = 0.87 纯碱用量为9.78-0.87=8.91
⑹ 计算辅助原料及挥发损失的补充－2
碎玻璃用量
粉料用量
500×30%=150kg
500-150=350kg
增大倍数=350/117.71=2.973
（8）计算每副配合料中原料的用量
500kg配合料中各原料的粉料用量 = 熔制100kg玻璃中各原料用量×增大系数。每 付配合料中： 石英粉的用量为 方解石的用量为 长石粉的用量为 氧化锌的用量为 硼砂的用量为 萤石的用量为 纯碱的用量为 51.4×2.973=156.38kg 3.63×2.973=14.75kg 27.1×2.973=80.87kg 2.00×2.973=5.98kg 19.14×2.973=56.90kg 11.7×2.973=3.51kg 9.02×2.973=26.79kg 1.38×2.973=4.1kg 0.23×2.973=.0.08kg
粉碎
三、配合料制备工艺——过筛
供料，成形大尺寸制品或压制成形时，有析晶可能。 (4)料滴温度
料滴温度=2.63(S-A)+S (5-4-3) 根据上述实验和测试结果，确定上述组成作为新玻璃
的组成。
二、配合料计算
配合料计算是指根据设计配方计算配合料中各种原料
的用量。
（1）将摩尔分数转换为质量分数； （2）采用预算法、联立方程式法计算出熔化100kg玻璃所需的各种 原料的用量； （3）算出每副配合料（即500kg/1000kg）中各种原料的用量
玻璃配料系统的精度控制
玻璃配合料的制备是玻璃生产的第一道工序，生产出合格、优质、量足的配合料供应大窑，达到成分正确、均匀、生产连续稳定，保障整个玻璃生产能够实现优质高产。
在配合料制备过程中，有七八种原料进行称量、混合、输送和窑内投料，一旦出现差错，对玻璃生产的影响难以在短时间内进行清除，造成的损失会是难以估计的，所以说配合料的制备对玻璃生产线是非常重要的，玻璃生产稳定中原料是第一稳。
1配料系统玻璃配料是依据玻璃制品要求的性能和生产工艺技术特点，结合本厂原料的具体情况，制定合理的玻璃配方和配料方案，对各种原料按配方要求进行称量和混合的过程。
每种原料由各自的称量系统进行精确称量，然后通过皮带输送至混合机，混合后再由皮带、提升机等传输设备输送到窑头料仓。
配料系统由料仓系统、给料系统、称重系统、混合系统、输送系统和控制与通讯系统组成。
其中给料系统、称重系统和控制与通讯系统为关键的配料系统机构。
具体的配料系统工艺流程：目前玻璃企业设计的配料系统普遍是排库装置，每种原料有单独的称量系统，包括原料料仓、振打设备、（给）加料设备、电子秤（包括传感器、称斗）和排料设备，对于瓶罐玻璃配料系统中含有多种用料比较少的原料来说，则需要两种或以上料累计加入一个电子秤内进行称量。
运行时配料系统首先要逆流程设备启动，然后电子秤对各种原料按配方的数值设置进行加料称量，各称都称量好后，如果满足混合机开、空、卸料门关和集料皮带开的状态下，电子秤即进入排料周期，将称量好的各种原料按工艺设置的排料顺序卸到称斗下面的集料皮带上，通过皮带将料送入混合机。
各种原料进入混合机后按工艺设置的混合时间进行干混合，按工艺设置要求的加水量向混合机内加水进行湿混合，到达设定的混合时间后混合机开始开料门卸料，混合料全部卸完后通过皮带和提升机设备送入窑头料仓，同时混合料卸完料后经过一定的延时，电子秤开始下一个加料周期。
如果碎玻璃不参与混合机混合，在混合机下面皮带上还有一台碎玻璃称，将加料称量好的碎玻璃随混合机卸出的料一同排出来进入窑头料仓，这样就完成了一个料的配料周期。
玻璃原料及配合料制备
• 第一步：先进行粗算，即假定玻璃中全部 SiO2和Al2O3均由硅砂和砂岩引入，CaO和 MgO均由白云石和菱镁石引入，Na2O由纯 碱和芒硝引入。在进行粗算时，可选择含氧 化物种类最少，或用量最多的原料开始计算。 • 第二步：进行校正。例如，在进行粗算时， 在硅砂和砂岩用量中没有考虑其他原料引入 的SiO2和Al2O3所以应进行校正。 • 第三步：把计算结果换算成实际配料单。
• 它们的品种与用途虽各不相同，但它们的生 产工艺却有相近的生产流程。
• 玻璃生产流程：
• 成分设计→原料加工→配合料制备→ 坩埚窑熔化或池窑熔化→成型→一次 制品→退火窑退火→缺陷检验→一次 制品→深加工→检验→二次制品
2.1 玻璃原料
• 原料的选择
• 原料的选择与配合料的制备是玻璃生产工艺 的重要组成部分，它直接影响制品的产量、 质量与成本。因此，能否获得优质高产的配 合料对后续的熔制工艺和成型工艺的关系极 大。
（3）根据生产条件使设计的玻璃能适应熔制、 成型、加工等工序的实际要求。 （4）所设计的玻璃应当价格低廉，原料易于获 得。
2、设计与确定玻璃组成的步骤
（1）列出设计玻璃的性能要求 （2）拟定玻璃的组成 （3）实验、测试、确定组成
2.2.3 配合料的计算
• 配合料的计算是以玻璃的重量百分组成和 原料的化学成分为基础，计算出熔化100kg 玻璃所需的各种原料的用量，然后再算出 每付配合料，即500kg或1000kg玻璃配合料 的各种原料用量。如果玻璃是以分子百分 组成或分子式表示则应将分子百分组成或 分子式首先换算为重量百分组成。
• 按混合机的结构不同可分为：转动式、盘式、 桨叶式三类，相应的混合机有鼓形混合机、 强制式混合机、桨叶式混合机。
4、配合料的输送与贮存
浮法玻璃配合料制备过程控制
３ 秤的种类
秤的种类一般分为台秤、自动秤和电子秤３ 种。前２种由于称量精度提不高基本已被淘汰，而 电子秤是玻璃行业目前必不可少的称量工具。随着 电子器件的发展，使用纯电子式的玻璃配料秤愈来 愈广泛地取代了机械秤。电子秤附有电子计算机控 制、打印装置、屏幕显示等，提高了称量精度。
２９
全国性建材科技期刊——《玻璃》 ２０１０年 第３期 总第２２２期
２ 原料称量
在连续化玻璃生产中，原料的配料称量，计量 准确、称量无误是十分关键的，人们在所用原料化 学成分的分析与调整，配料计算以及各原料的加工 等方面都花了不少人力与物力，力求使玻璃的化学 成分基本上恒定或波动在允许范围内，如果各种原 料的称量不合乎要求或者称量失误，很容易使上述 多方面的努力白费，而且造成重大质量事故，产生 废品。在玻璃配料中称量看似十分简单实际上它是 玻璃制备的一个极为重要的环节。
湿混的目的是原料粒子经湿润后再继续混合 １．５￣２ ｍｉｎ以使配合料的成分和水分进一度均化。如 果冬季温度偏低，需要向配合料中加蒸汽，要把喷 管口伸到料层底部起到升温的作用，黏附筒壁及刮 板装置上的物料会显著减少，容易清扫混合机。
９ 配合料的输送系统
一般玻璃原料配料输送分２个阶段：①当称量 好的物料排往混合机时需要皮带输送，在这个环节 要特别注意避免和减少输送过程中的漏料现象，如 果出现应及时处理，不然容易影响混合料的均匀 性，从而影响生产产量和质量。②混合好的配合料 经混合机排出口通过皮带机、活动小车、可逆皮带 机等装置，将配合好的配合料最终送入玻璃熔窑。 窑头料仓通常安装有高料位计、底料位计、摄像头 用于检测料仓的料位，控制系统可根据料位自动对 各料仓进行布料。
玻璃工艺学(第三章 原料及配合料的制备)
Na2SO4<0.1%，Fe2O3<0.1%。
天然碱有时也作为纯碱的代用原料。天然碱是干涸碱湖的 沉积盐，我国内蒙、青海等地均有出产。它常含有黄土、氯化
钠、硫酸钠和硫酸钙等杂质，而且还含有大量的结晶水。
（2）芒硝 芒硝分为天然的，无水的，含水的多种。 无水芒硝是白色或浅绿色结晶，主要成分是硫酸钠 Na2SO4，分子量为142.02，比重2.7。 对于含水芒硝（Na2SO4·10H2O），要预先熬制，以除
Na2SO4 — — — 2～3
MgSO4 — — — 0.8～1.2
CaSO4 — — — 0.6～0.9
硅砂 石灰石、 白垩 白云石 硫酸钠
0.4～0.5 0.6～1.0 — —
原料的选择原则：
原料的质量符合要求，且成分稳定； 原料易于加工处理； 成本低、能大量供应； 少用质量过轻以及对人体有害的原料； 对耐火材料的侵蚀要小。
对氢氧化铝的要求：Al2O3＞50%，Fe2O3＜0.05%。
3、引入氧化硼的原料 B2O3也是玻璃的形成氧化物，它以硼氧三角体[BO3]和硼 氧四面体[BO4]为结构组元，在硼硅酸盐玻璃中与硅氧四面 体[SiO4]共同组成结构网络。 B2O3能降低玻璃的膨胀系数，提高玻璃的热稳定性、化
学稳定性，增加玻璃的折射率，改善玻璃的光泽，提高玻璃
较小。
对含水硼砂的质量要求：B2O3＞35%，Fe2O3 ＜0.01%，SO42＜0.02%。
（3）含硼矿物 硼酸和硼砂价格都比较贵。使用天然含硼矿物，经过精 选后引入B2O3经济上较为有利。我国辽宁、吉林、青海、西藏 等省有丰富的硼矿资源。天然的含硼矿物，主要有: ① 硼 镁 石 2MgO·B2O3·H2O ， 含 B2O319.07~40.88% ，
玻璃原料及配合料制备
玻璃，X—射线防护与防辐射玻璃，人造宝石等。
2.1.1.8含硼原料
引入B2O3的原料为硼酸、硼砂和含硼矿物。 ➢ 硼酸H3BO3
硼酸加热至140~160℃后转变为四硼酸(H2B4O7)，继续加热 则完全转变为熔融的B2O3。
物理脱色剂：二氧化锰、硒、氧化钴、氧化钕和氧化镍等。
2.1.2.6乳浊剂、助溶剂、氧化与还原剂
➢ 铜化合物 胶体铜的微粒使玻璃着成红色。
3、硫、硒化合物
➢ 硒与硫化镉 单体硒的胶体粒子，使玻璃着成玫瑰红色。硒与硫化镉共用 可以制成由黄色到红色的玻璃。
➢ 锑化合物 在钠—钙玻璃中加入三氧化二锑、硫和煤粉，在熔制过程 中生成硫化钠，经过加热显色，硫化钠与三氧化二锑形成 硫化锑的胶体微粒，使玻璃着成红色。
1、化学脱色剂
➢ 硝酸钠(分解温度350℃)硝酸钾(分解温度400℃)
由于它们的分解温度低，必须与白砒和三氧化二锑共用， 脱色效果才好。
➢ 白砒和三氧化二锑
氧化作用。还能消除用硒和氧化锰脱色时，因用量过多而 形成的淡红色。
➢ 二氧化铈
用作脱色剂时能保证最好的脱色，其脱色作用基于在玻璃 熔制的温度下分解放出氧，通常与硝酸盐共同使用。
时，所需芒硝的量比纯碱多34％，相对的增加了运输和加 工储备等生产费用。
➢ 纯碱缺乏时，用芒硝引入Na2O ➢ 芒硝除引入Na2O外，还有澄清作用，因而在采用纯碱引
入Na2O 的同时，也常使用部分芒硝(2~3％)。 ➢ 芒硝能吸收水分而潮解，应储放在干燥有屋顶的堆场或库内，
并 且要经常测定其水分。
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帯7章 R 合科制备rraj
玻璃组成的设计和确定 配合料的计算 配
合料的制备
7. 1 玻璃组成的设计和碼定（熱恳） 设计
依据—I 玻璃的物理和化学性质.
7.1 7.2 7.3 玻璃组成的表示 以组成玻璃的化合物的质童分数
依据
7.2 艮舍料的计募（MXt ）
以玻璃的组成和＞5^料的化学成分为基础，
计算出熔化100kg 玻璃液所需各种原料的 用量，再算出每副配合料中，即500kg 或 1000kg 玻璃配合料各种原料的用童・ 方法预算法和联立方程式法•
・先进行粗算 •进行校正
-把计算结果换算成实际料单 参圾材P221 -225计算过程
作业 选择原料和设计浮法玻璃成分，进行配料 计
算（下次上课时间）
I 步霖
fc 令44针耳就《屮*九个X 艺泰厳
(1) 纯碱(苦硝)挥发率
指纯碱中未参与反应而挥发、飞散量与总量 饗需散料纯碱挥般量50% 纯磺用量
是一个经验值，与加料方式、熔化方法、懐制 温度、纯截的特性寻有关.一般为0,2 - 3.5%
(2) 碳粉含率
由碳粉列入的固定破与芒硝引入的N a2SO4 之比•即 碳粉X C 含詈
碳粉含率= ——X100%
芒硝X Na2SO4含量 生产上一般控制在3-5%
(3)芒硝含率
由芒对引入的Na2O 与芒硝和纯碱計入的 卿牡
一 X 100%
芒硝和纯碱引入的Na2O
一般掌握在5-8%
(4)萤石含率
由萤石引入的CaF2量与玻璃总量之比. 萤石含率H 萤石xCaF2 玻璃总量 一般在1 %以下
fc 令*Kt 耳竝翟屮*鬼个艺泰厳
X 100%
fc令*i针耳竝《申*九水X艺泰厳(5 )碎玻璃掺入率
指配合料中碎玻璃用量与配合料量之比
碎玻璃量
配合料的质量要求原料的运输和贮存原
料的加工处理配合料的称量配合料的泯合
配合料的输送与贮存配合料的质量检验与
粒化
碎玻璃樓入”生料量5玻璃童50%
一般控制在25-30%
7. 3 配令料的制备(喪如)
7.3.1
7.3.2
7.3.3
7,3.4
7,3.5
7.3.6
7,3.7
配合料的质■要求 必须具有正确性和稳定性 具有
一定的水份：用水润溟配合莉，加水童 随颗粒不同而不同.越细加水量越多.纯緘 配合料加水量3 - 5%,芒硝配合料加水量5 - 7%・ 水温＞359,否则，Na2C03将转化为
Na2C03.7H20t»Na2C03-10H20, 使配
合料产生胶结作用•
要有一定的颗粒组成：可减少配合料的分层 和提高泯合质量.纯緘的颗粒度应比石英大 一个筛号.
7,3」配合料的质■要求
4 具有一定的气体率：易于清和均化.一般
钠钙硅玻璃的气体率为16-20%.
血逸出气体量
P 体军 -------------- X 100%
配合料
5 必须渦合均匀：配合料混合不均匀，会使玻璃
产生结石、条纹，气泊等缺陷，易熔物较多的 还会侵蚀耐火材料.
卜-般玻璃制品对配合料均匀度要求 水不滚枷允
许误差小于士 0/1% 酸不溶物:允许误差小于± 0J% 含瑕量；允许误差小于士 0.6% 水分：允许误差小于土 0.6%
7.3,1 注意
7.3.2原料的运输和贮存
1 原料的运输
-原料在运输■进厂前，要经过有关部门的化验和鉴定.
•原料运输分厂内和厂外两科.运输时应尽童减少粉尘，不使原料彼此污染，要注意除铁.
2原料的储存
要满足一定的数量，考虑一定的储存期，
分块状、粉状、化工、有垂原料的储存.
「參曲届屛爱音I硅砂.砂岩、长石为1.8;
I各种原料务重I石灰石、白云石为1.7; 纯诚0
・9;硫酸钠1・0;
7. 3.3原料的加工处理
原料的加工处理包括破碎、粉碎.过筛等
1工艺流程
・单系统流程：各种矿物料共同使用一个破
碎、粉碎、过算系统・小型玻璃工厂
・多系统流程：每科原料各有一套破碎.粉碎、过筛系统. 大中型玻璃工厂
•混合系统：用量较多的原料单独为一个加工系统，用量小的性质相近的共用一个系统・大中
型玻璃工厂
«t«P228
7. 3. 3原料的加工处理
2原料的干燥
目的：为了介于过筛.贮存和干法配料，须将水分含
量的原料进行干燥.
-硬度高的预先煥烧，可在躱料内部产生许多裂纹，
提高破碎比；减少机械铁的引入.
砂岩発在1000C以砂
7. 3. 3原料的加工处理
破粉碎方法：
石灰石、白云石、长石、黄石常用那式破碎机粗
破，锤式破碎机进行粉碎.
化工原料用桂式破碎机或笼形砒.
4原料的过筛
方法：离心脱水、蒸汽加热，回转干燥筒，热风炉
千燥器爭.
3原料的破碎的粉碎
•破粉碎方法选择依据：依療料的粒度、硬度和需要粉碎的程度.
目的：满足一定的颍粒组成以保证配合料的均匀泯合和避免分层.
过筛设备：夭角筛、振动筛、摇筛等
I控制I硅砂:36-49孔/屋米2；
----- 砂岩、石英岩，长石：81孔/厘米2;
纯戏、芒硝、石灰石、白云石：64孔/厘米2
7. 3. 3原料的加工处理5原料的除铁
目的：保证玻靖的含铁量苻合规定要求.
方法
無理余铁筛分、淘洗：水力分级、翅声波浮
选和當选等帚用疵寂1悬社式电磁铁习化
学除彼（湿法、千法）除去石英原料中的铁
化合物.
6粉状原料的输送与料仓分层
-用溜管、皮皆机、斗式提升机竽机械设备和气力输送
设备进行输送入仓.
•加料与卸料方式会够响颗粒发生分层.
配合料的称■
要求：快速、准确.
称量方法：分别称量、累计称量・I适用于排仓
在每个粉料仓下面4殳一稅原料称量后分别钾到皮带机上送入混合机中• ：用一个称依次称量各种原料，每次累计计算重量，称后直接送入混合机•
适用于排仓和塔仓
称：自动称和台称（磅称）.精度一般为1/500
（1/1000）.要定期校正、维修.
7. 3.4
5 7. 3.5配合料的混合
1 配合料的加料顺序
石英（喷水）、长石.石灰石.白云石.纯欣 和澄清刑.脱色剂；
石英（喷水）、纯威.长石.石灰石・小料； 加料为设备容积的30-50%,混合时间2 ~ 5刑 2混合设备
重力式（鼓形混合机、滚筒式混合机）
强制式（浆叶式、艾立赫式等）
配合料的混合
小料予混合
芒硝、燃料予混合机MH80（搅拌容积80 升.混合时间1分钟）或V 型混合机.
碎玻璃的混合
依屁合机不同• 一般在配合料泯合终了将近 却料时再加入；直接加入在配合料内.
注意
选择混料机的混料时，应考虑秤量和混合 周期，一般前一付料混合时，后一付料开 始称量，可缩短配料车间的毎日工作班数
7. 3.5
7. 3,6配合料的输送与贮存
要■求■
保证生产的连续性和均衝性，避免分层结
块和飞料.
工艺布置：配料车尽量靠近烷制车间，输
送时应避免震动和减少钾料落差. 输送设备
皮带机：有分层现象，大型厂使用.
单元料：用单轨电葫芦用垂i和水平输
送.小型厂采用.
配含料贮存
用窑头料仓，＜8小时
ra评定配合枷量的标准和些?
' 配合料粒化的目的和意义何在?
7. 3-7配合料的质■检验与粒化。