引入Al2O3的原料
γ-Al2O3的制备(经典版)
二、γ-Al2O3的简介
氧化铝是一种重要的化工原料，主要是用于生产金属铝，其次还应用于耐火材 料、磨料、水泥、塑料、钢铁、陶瓷等领域。γ-Al2O3作为一种活性氧化铝，具备多 孔性、高分散度、高比表面积、良好的吸附性、热稳定性和表面酸性，并且通过控 制制备条件可制得不同比表面积和孔容的γ-Al2O3产品[1]。
氢氧化铝溶解后，加酸调节pH之前可以先加入20mL左右蒸馏水稀释溶液。
γ- Al2O3容易吸水，称重时要尽可能迅速。 用酒精灯加热时注意安全，不得擅自离开实验台面。 马弗炉中温度过高，要规范操作，防止灼伤。 实验完成后清洗实验仪器，并做好清洁卫生。
六、实验安排
时间 地点 项目
班级
三、实验原理
Al2O3结晶形态有8种，低 温的(<600℃) ρ-、χ-、η-、γAl2O3四种和高温几乎无定形 的δ-、•-、θ-、和α-Al2O3四种。 κ 欲制备不同晶型的氧化 铝，需先制备其相应的前驱 物氢氧化铝。制备过程的每 一个参数均对产品性质有影 响，包括溶液浓度、成胶过 程的温度、pH值、物料加入 方式、停留时间、洗涤时的 水量、温度、pH值、干燥、 成型、焙烧等。 各种Al(OH)3加热脱水时， 约在450℃形成γ-Al2O3。
三、实验原理
γ-Al2O3 的制备方法有酸法、碱法、醇铝水解法、碳化法、溶胶凝 胶法以及其他一系列方法。本实验采用碱法，用酸性物质和铝酸盐溶 液反应，得到水合氧化铝，再经过老化、洗涤、干燥、脱水活化等过 程得到γ-Al2O3 。反应式如下：
Al OH 3 OH AlO2 2 H 2O AlO2 H H 2O Al OH 3
一班
三班
二班
γ-Al2O3的制备
烧结矿al2o3
烧结矿al2o3
烧结矿（Al2O3）是一种常见的铝矿石，其主要成分为氧化铝（Al2O3）。
它是一种重要的工业原材料，在冶金、建筑材料、电子、化学等领域有着广泛的应用。
冶金方面，烧结矿是制造铝的主要原料。
通过冶炼和电解过程，可以将烧结矿转化为金属铝。
烧结矿中的氧化铝含量高，可以提供足够的铝原子，使得金属铝的纯度较高。
此外，烧结矿还含有少量的杂质，如硅、钙、镁等，这些杂质在冶炼过程中会被剥离，从而得到纯净的金属铝。
在建筑材料领域，烧结矿也有着重要的应用。
烧结矿可以与其他材料混合使用，制造出高强度、耐火性好的材料，如砖、瓦、耐火浇注料等。
烧结矿的高熔点和耐高温性能使得它成为一种理想的建筑材料，在高温环境下能够保持结构的稳定性和耐久性。
电子领域是烧结矿的另一个重要应用领域。
烧结矿中的氧化铝具有良好的绝缘性能和导热性能，使其成为电子元件的理想材料。
烧结矿可以用于制造电容器、绝缘子、封装材料等电子元件，以及用于制造高温电路和高功率电子器件。
烧结矿还可以用于化学工业。
烧结矿中的氧化铝可以作为催化剂用于化学反应中，如有机合成、催化裂化等。
同时，烧结矿还可以用于制备陶瓷材料，如陶瓷颗粒、陶瓷涂层等。
烧结矿（Al2O3）作为一种重要的铝矿石，具有广泛的应用前景。
它在冶金、建筑材料、电子、化学等领域都有着重要的作用。
通过合理利用烧结矿，我们可以获得高纯度的金属铝、高强度的建筑材料、高性能的电子元件和催化剂，以及各种陶瓷材料。
随着科技的进步和工业的发展，烧结矿的应用前景将会更加广阔。
玻璃的成分及使用的原料
1.玻璃的成分成分SiO2 Al2O3 CaO MgO Na2O K2O Fe2O3 含量72％1～3％8％4％14％少量0.1～0.3％作用构成网络，形成玻璃改善玻璃化学性能，提高其化学稳定性2.原料玻璃原料通常分为主要原料和辅助原料主要原料：（1）引入SiO2的原料SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO R2O 硅砂90～98％1～5％0.1～0.2％0.1～1％0～0.2％1～3％砂岩95～99％0.3～0.5％0.1～0.3％0.05～0.1％0.1～0.15％0.2～1.5％（2）引入Al2O3的原料SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO R2O 长石55～65％18～21％0.15～0.4％0.15～0.8％—13～16％高岭土40～60％30～40％0.15～0.45％0.15～0.8％0.05～0.5％0.1～1.35％（3）引入Na2O的原料纯碱（Na2CO3）质量要求：Na2CO3>98％；NaCl<0.1％；Fe2O3<0.1％生硝（Na2SO4）质量要求：Na2SO4>85％；CaSO4<4％；Fe2O3<0.3％；H2O<5％（4）引入CaO的原料：主要有石灰石、方解石质量要求：CaO ≥50％；Fe2O3<0.15％（5）引入MgO的原料：主要有白云石、CaCO3 、MgCO3辅助原料：1.澄清剂：在玻璃熔制过程中能分解产生气体，或能降低玻璃粘度促使玻璃液中气泡排除的原料的统称。
分为三类：（1）As2O3和Sb2O3：单独使用时仅起鼓泡作用，但与硝酸盐组合作用时在低温吸氧，在高温放氧而起澄清作用，但As2O3极毒，故少用。
（2）硫酸盐原料：主要有Na2SO4，在高温时分解逸出气体而起澄清作用。
（3）氟化物类原料：主要有萤石（CaF2）及氟硅酸钠（Na2SiF6）。
（4）NaCl：高温时挥发出NaCl蒸气。
玻璃工艺学
1、名词解释：澄清剂、物理脱色、化学脱色、乳浊剂、玻璃主要原料、玻璃辅助原料2、石英砂颗粒度和颗粒组成对玻璃生产有何影响？3、何谓澄清剂？常用的澄清剂有哪些，澄清机理如何？4、引入SiO2 、Al2O3、CaO、MgO 、Na2O常用的原料都有哪些？1. 澄清剂：向玻璃配合料或玻璃熔体中加入一种高温时自身能汽化或分解放出气体，以促进排除玻璃中的气泡的物质，称为澄清剂。
. 乳浊剂：使玻璃产生不透明的乳白色的物质，称为乳浊剂. 玻璃的主要原料：是指向玻璃中引入各种组成氧化物的原料。
玻璃的辅助原料：是指使玻璃获得某些必要的性质和加速熔制。
2. 石英砂颗粒度与颗粒组成对玻璃产生有何影响？答：颗粒粒度适中，颗粒大石会使融化困难，并常常产生结石、条纹等缺陷。
实践证明：硅砂的融化时间与其粒径成正比。
粒径粗融化时间长，粒度细时间越短，但过细的硅砂容易飞扬、结块，使配合料不易混合均匀，同时过细的硅砂常含有较多的黏土，而且由于其比表面积大，附着的有害杂质也较多。
细砂在熔制时虽然玻璃的形成阶段可以较快，但在澄清阶段却多费很多时间。
细级别含量高，其面积能增大，表面吸附和凝聚效应增大，发生成团现象。
另外，细级别越多，在贮存、运输过程中振动和成锥作用的影响，与粗级别间产生强烈的离析。
这种离析的结果，使得进入熔窑的原料化学成分处于极不稳定状态。
3. 澄清剂：向玻璃配合料或玻璃熔体中加入一种高温时自身能汽化或分解放出气体，以促进排除玻璃中的气泡的物质，称为澄清剂。
答：化学澄清机理是化学澄清剂应在较高温度下形成高分解压（蒸发压）即在熔化的配合料排气过程基本结束而熔体的黏度足够低时，即可使气泡足够大是的速度上升。
物理澄清的机理要根据所采用的方法不同而机理也不同：①降低的方法，人们根据需要与可能总要设法将温度升高，既可以加大澄清气体的分压，使气泡长大；又可以降低熔体飞黏度以使气泡上升，使气泡能快速的从玻璃中逸出，总之是达到气泡快速离开玻璃的目的。
玻璃工艺学12-13原料和配合料制备
结 晶 水 10
32-35.4 ℃
35.4℃以上
玻璃工艺学
7
1
15
注意：需要保持纯碱库干燥、通风，否则很容易吸水结块， 受热时 又放出水分时配和料成糊状，另外，低温时， 若纯碱本身比 较潮湿，吸附有结晶水，则配料时可 用蒸汽或热水处理，将 结晶水析出，并保持在 35.4℃以上，否则纯碱会迅速地吸 收水分成结晶水 时配合料胶结，阻碍配合料的输送。
（3） 、引入氧化锂的原料
I、性质作用：网络外体、断网并强烈助熔（桥氧多时），积 聚（非桥氧多时），少量引入时降低析晶能力， 过多则增加析晶能力； II、应用：在电气玻璃、微晶玻璃含量约为3-4%，一般玻璃 中可 引入0.1-0.5%. III、原料：碳酸锂、含锂矿物。
碳酸锂：无色或白色结晶，较纯净，价高。 含锂矿物： 锂云母：淡紫色、灰色、白色的宽片和小鳞片成； 易溶，含铁量低，是较好原料。 锂辉石（Li2O· 2O3· Al 4SiO2)：白色或淡绿色菱形晶 体较难熔。
NaCl<2%、Fe2O3<0.3%、H2O<5%
玻璃工艺学
粒度要求：一般 0.1-0.5mm占90-95%
19
硝酸钠和氢氧化钠
I、硝酸钠：
无色或淡黄色六角形结晶，能吸湿潮解，可溶； 可作氧化剂（如用于铅玻璃）、低温澄清剂和脱色剂， 代替部分碳酸钠提高气体率；侵蚀性较大
质量要求：NaNO3 >98%、 NaCl<1%、Fe2O3<0.01%
芒硝
性状：无水芒硝 白色或浅绿，助熔性好，熔化温度 884 ℃， 沸点1430 ℃，分解温度高 （1120-1220 ℃），需要 加入本身重量的 4%的还原剂（如煤粉，焦碳），能吸收水 分，另外芒硝又是一种高温澄清剂。 挥发：Na2O挥发约6%（纯碱的两倍左右） 但是，因为： １）热耗大，难分解； ２）侵蚀性大（包括芒硝蒸汽、硝水）；
氧化铝的工艺流程
氧化铝的工艺流程氧化铝（Al2O3）是一种重要的无机化合物，广泛应用于陶瓷、磨料、耐火材料等工业领域。
以下是氧化铝的工艺流程。
首先，氧化铝的原料主要是铝矾土（Al2O3·nH2O）。
将铝矾土经过筛分、破碎等预处理工序，去除其中的杂质和石英等掺杂物，得到纯净的铝矾土粉末。
接下来，将铝矾土与酸溶液进行浸提反应。
通常使用硫酸（H2SO4）作为溶液，将铝矾土与稀硫酸反应，生成硫酸铝（Al2(SO4)3）。
这一步是将Al2O3从矿石中分离出来的关键过程。
该反应在酸解釜中进行，加热、搅拌，使溶解反应更加充分。
然后，将稀硫酸溶液进行中和反应。
通过加入适量的碱溶液（如氢氧化钠、氢氧化铵等），将硫酸铝溶液中的铝离子与碱反应，生成沉淀。
经过过滤、洗涤等处理，得到含有氧化铝的湿沉淀。
湿沉淀经过脱水干燥处理，可得到氧化铝的粉末。
干燥过程通常使用高温烘干炉进行，将湿沉淀加热至适当的温度，脱除其中的水分。
接着，粉末经过细磨处理，将颗粒尺寸进一步缩小。
细磨可以采用湿法磨机或者球磨机，通过研磨和混合作用，使氧化铝粉末的粒径更加均匀细小。
最后，对细磨后的氧化铝粉末进行煅烧处理，使其晶体结构发生改变，并提高其物理和化学性能。
煅烧温度通常在1000℃以上，持续时间可根据需要进行调整。
经过以上工艺流程，我们可以得到高纯度、细小颗粒、优良性能的氧化铝粉末。
氧化铝粉末在后续的加工过程中，可以通过压制、烧结等方法得到所需的陶瓷、磨料等产品。
总之，氧化铝的工艺流程主要包括原料处理、溶解、沉淀、干燥、研磨和煅烧等步骤。
每个步骤都需要精确控制条件和质量，以确保最终得到优质的氧化铝产品。
《陶瓷原料准备工》复习题
《陶瓷原料准备工》复习题《陶瓷原料准备工》复习题一、选择题1、按照陶瓷概念和用途，我们可将陶瓷制品分为以下两大类。
A、结构陶瓷和功能陶瓷B、陶器和瓷器C、传统陶瓷和新型陶瓷D、日用陶瓷和工业陶瓷2、我国陶瓷内陶器发展到瓷器的过程中，还经历了以下一个阶段。
A、带釉陶瓷B、原始瓷器C、青白瓷D、炻器3、青花和釉里红是我国代在景德镇瓷区首先烧制成的。
A、唐代B、宋代C、元代D、明代4、细瓷器的吸水率一般是。
A、<3% B、<12% C、<1% D、<0.5%5、炻器的吸水率一般是。
A、<3% B、<12% C、<1% D、<5%6、功能陶瓷是具有以下功能的陶瓷材料。
A、电、光、声功能B、耐磨、耐热、高强度、低膨胀C、生物、化学功能D、电、磁、光、声热及生物、化学7、传统陶瓷是以下几种陶瓷材料的通称。
A、粗陶、精陶、瓷器B、日用陶瓷、工业陶瓷C、陶器、炻器和瓷器D、日用的陶瓷、建筑卫生陶瓷8、官、哥、定、钧、汝五大名窑是我国代的重要的瓷工业成就。
A、宋代B、明代C、唐代D、元代9、我国在已经能烧制Fe2O3含量少，胎体致密的青瓷。
A、汉代 B、东汉晚期 C、唐代 D、隋代10、半导体陶瓷、压电陶瓷、铁氧体材料是。
A、结构陶瓷 B、氧化物陶瓷 C、功能陶瓷 D、非氧化物陶瓷11、母岩风化崩解后在原地残留下来的粘土是。
A、次生粘土B、沉积粘土 C、原生粘土 D、高岭土12、膨润土、木节土、球土是。
A、硬质粘土B、低可塑性粘土C、高可塑性粘土D、高岭土13、粘土主要矿物类型有以下三种能。
A、高岭土、膨润土、绢云母B、高岭土、膨润土、白云母C、多水高岭、蒙脱石、伊利石D、高岭石、蒙脱石、伊利石14、粘土原料中主要杂质矿物除碳酸盐及硫酸盐类，铁和钛的化合物，有机质外，还有。
A、长石B、石英C、石英和母岩残渣D、碱石15、影响粘土烧结的主要因素是粘土是。
A、颗粒组成B、化学组成C、颗粒组成和化学组成D、化学组成和矿物组成16、生产日用陶瓷一般选用含钾长石较多的钾钠长石。
氢氧化铝制氧化铝
氢氧化铝制氧化铝
氢氧化铝一般指Al2O3，又称氧化铝，是用氢氧化铝为原料，通过化学反应制成的物质。
它具有良好的绝缘性能和耐磨损性，广泛应用于工业领域，可以作为助熔剂或添加剂
使用。
人们经常使用熔融的氢氧化铝制备氧化铝材料。
氢氧化铝制氧化铝的制备一般采用湿法合成，通常包括水法法、碱水熔法和无水溶剂
法等。
水法：首先将氢氧化铝和水混合，然后混合溶液中加入离子交换剂和辅助离子源，并
在一定温度和条件下反应，以获得分散的Al2O3微粒。
该反应具有产物純度高、表面活性大、容易抛光和可揉成任何形状等优点，已被广泛应用于国际上的多种高级电器材料的制备。
碱水熔制：碱水熔法制备的Al2O3，是将Al2O3和NaOH溶液混合反应，或者将氢氧化铝悬浮液在Na2Al2O4溶液中反应制备。
该反应得到的Al2O3粉体具有优异的热稳定性、
耐酸性和绝缘性能，非常适合用于陶瓷制品以及航天领域等高温环境中。
无水溶剂制备：无水溶剂制备的Al2O3通常采用无水溶剂法制备，溶剂是二氧化碳与
甲烷混合物，在溶剂中混合氢氧化铝和离子源，在一定条件下反应，以获得Al2O3纳米粉。
该粉体具有良好的粒径分布，可作为高温绝缘材料使用，是高品质绝缘材料的理想原料。
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引入碱金属氧化物的原料 引入Na2O的原料：纯碱、芒硝等； 引入K2O的原料：钾碱，硝酸钾等； 引入Li2O的原料：含锂矿物。
引入碱土金属氧化物的原料 引入CaO的原料：方解石、石灰石、白垩； 引入MgO的原料：白云石、菱镁矿等； 引入BaO的原料：重晶石、硝酸钡等。
（2）陶瓷工业所用的主要原料 可塑性类原料：主要是粘土类原料； 瘠性类原料：石英类原料； 熔剂类原料：长石类原料。 （3）耐火材料工业所用的主要原料
（2）粘土的矿物组成
高岭石类（Al2O3·2SiO2·2H2O） ：最常见的粘 土矿物，由其作为主要成分的纯净粘土称为高岭 土。吸附能力小，可塑性和结合性较差，杂质少， 白度高，耐火度高。
蒙脱石类（Al2O3·4SiO2·nH2O,n>2）：遇水体积 膨胀形成胶状物，具有很强的吸附力和阳离子交 换能力，以蒙脱石为主要矿物的粘土称为膨润土， 其颗粒细小，可塑性极强，能提高坯料可塑性和 干坯强度，但杂质较多、收缩大、烧结温度低， 坯料中膨润土的用量一般为5%以下。
钾长石
高岭石
+ 8SiO2 + 4KOH
2KAlSi3O8 + H2O + CO2--→ Al2O3·2SiO2·2H2O
钾长石
高岭石
+ 4SiO2 + K2CO3
（2）粘土的分类 ①按成因分类
一次粘土：又称残留粘土或原生粘土，即母岩经风化 崩碎后就地残留下来的粘土。
特 点：质地较纯，耐火度较高，但颗粒较粗，可 塑性较差。
1、组成合格而稳定 原料的化学组成、矿物组成以及粒度组成与含
水率都应符合规定的要求。首先，原料的化学 组成应该能够提供所制造材料需要具有的主要 性能的条件。其次，原料的纯度也必须是合格 的。
原料质量要求标准化和稳定化。
2、易于加工处理 3、工艺性能合适 4、价廉而供应稳妥 5、不易扬尘而无害
二次粘土：又称沉积粘土或次生粘土，是由风化而成 的一次粘土经雨水、河川的漂流及风力作用，而迁移 在低洼的地方沉积形成的粘土层。
特 点：颗粒细小，可塑性强，耐火度在1580℃以上。 难熔粘土：耐火度在1350~1580 ℃之间。 易熔粘土：耐火度在1350 ℃以下。
硅酸铝及刚玉质耐火材料的原料：粘土、硅质粘 土、高铝矾土、工业氧化铝、烧结氧化铝等；
硅质耐火材料的原料：硅石、脉石英等； MgO – CaO系耐火材料的原料：菱镁矿、白云
石等；
（4）水泥工业所用的主要原料 石灰质原料：石灰岩、泥灰岩、白垩等； 粘土质原料：黄土、粘土、页岩等； 校正原料：铁矿石、炼铁厂尾矿等。
4.2 天然矿物原料
一、粘土类原料 粘土是自然界中硅酸盐岩石（主要是长石）经
过长期风化作用而形成的一种疏松的或呈胶状致 密的土状或致密块状矿物，是一种或多种含水铝 硅酸盐矿物的混合体。
1、粘土的成因和分类 （1）粘土的成因
各种富含硅酸盐矿物的岩石经风化、水解、热 液蚀等作用都可以变成粘土。
4 KAlSi3O8+ 6H2O --→ 2(Al2O3·2SiO2·2H2O)
（3）离子交换性 离子交换性：粘土颗粒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 相同电荷的离子所置换，这种性质称为粘土的 离子交换性。
交换容量：PH=7时100克干粘土所吸附能交换 的阳（或阴）离子的物质的量。
（4）触变性
2、整体原料的综合分类 （1）天然的无机非金属矿物原料
硅质的、长石类铝硅质的、云母类铝硅质的、粘 土类铝硅质的、高铝质的、钙质的、镁质的、其 他等。
（2）化工原料（合成原料） 氧化铝、氧化锆、莫来石、碳化硅、氮化硅、钛 酸钡、碳化硼、赛伦等。
（3）工业固体废物 各类尾矿、粉煤灰、钢渣、炉渣等。
二、原料的选择
力作用最初出现裂纹时应力与应变的乘积。
强塑性粘土：指数>15 指标>3.6 中塑性粘土：指数7~15 指标2.5~3.6 弱塑性粘土：指数1~7 指标<2.5 非塑性粘土：指数<1 （2）结合性 结合性是指粘土结合瘠性原料后仍可形成可塑泥 料并具有一定干坯强度的能力。一般可塑性强的 粘土其结合力也大。
本章主要内容：
4.1 概述 4.2 天然矿物原料 4.3 原料的加工处理 重点：各种原料的性能特点。 难点：无
4.1 概述
一、原料的分类 1、原料的传统分类 （1）玻璃工业所用的主要原料 引入酸性氧化物的原料
引入SiO2的原料：石英砂、砂岩、石英岩等； 引入B2O3的原料：硼酸、硼砂等； 引入Al2O3的原料：长石、高岭土、叶腊石等； 引入P2O5的原料：磷酸钠、磷酸钙等。
③按可塑性分类 高塑性粘土：颗粒较细，水中易分散，可塑性 好，呈疏松状。如：膨润土、 木节土。 低塑性粘土：水中不易分散，较坚硬，可塑性 较小，呈致密块状。如：叶腊石、 瓷石。
2、粘土的组成
（1）粘土的化学组成
主要成分是SiO2，Al2O3和结晶水，同时含 有少量碱金属氧化物(K2O，Na2O)；碱土金属 氧化物(CaO，MgO)；着色氧化物(Fe2O3， TiO2) 等。
伊利石类（K2O·3Al2O3·6SiO2·2H2O·nH2O）： 又称水云母，一般可塑性低，干燥后强度小，干
燥收缩小，烧结温度较低，一般在800℃左右开 始烧结，完全烧结温度在1000～1150℃。
（3）粘土的颗粒组成
粘土的颗粒组成是指粘土中含有不同大小颗粒 的百分含量。粘土矿物颗粒较细，一般直径在 2µm以下。蒙脱石、伊利石类粘土的颗粒比高岭 石类粘土细小。粘土颗粒越细，可塑性越强，干 坯强度、干燥收缩也越大。
3、粘土的工艺性能
（1）可塑性
可塑性：是指粘土与适量水混练后形成的泥 团，在外力作用下，可塑造成各种形状而不 开裂，当外力除去以后仍能保持该形状不变 的性能。
可塑性指数：粘土的液性限度（由塑性态进 入流动态的最高含水量）与塑性限度（由固 体态进入塑性态的最低含水量）之间的差值。
可塑性指标：指在工作水分下，泥料受外