无机非金属类生态环境材料ppt课件.ppt

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1、第七章无机非金属类生态环境材料1内容7.1概述7.2无机非金属材料的生态化改造7.3无机非金属材料零排放与零废弃制备科学技术7.4生态建材27.1概论一、无机非金属材料的分类、特点及其生态化改造的重点及难点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，是除高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。3材料品种示例传统无机非金属材料水泥和其他胶凝材料硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、石灰、石膏等陶瓷粘土质、长石质、滑石质和骨灰质陶瓷等耐火材料硅质、硅酸盐质、高铝质、镁质、铬镁质等玻璃

2、硅酸盐、硼酸盐、氧化物、硫化物和卤素化合物玻璃等搪瓷钢片、铸铁、铝和铜胎等铸石辉绿石、玄武岩、铸石等研磨材料氧化硅、氧化铝、碳化硅等多孔材料硅藻土、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粘土、石棉、石膏、云母、大理石、水晶和金刚石等新型无机非金属材料高频绝缘材料氧化铝、氧化铍、滑石、镁橄榄石质陶瓷、石英玻璃和微晶玻璃等铁电和压电材料钛酸钡系、锆钛酸铅系材料等磁性材料锰-锌、镍-锌、锰-镁、锂-锰等铁氧体、磁记录和磁泡材料等导体陶瓷钠、锂、氧离子的快离子导体和碳化硅等半导体陶瓷钛酸钡、氧化锌、氧化锡、氧化钒、氧化锆等

3、过渡金属元素氧化物系材料等光学材料钇铝石榴石激光材料，氧化铝、氧化钇透明材料和石英系或多组分玻璃的光导纤维等高温结构陶瓷高温氧化物、碳化物、氮化物及硼化物等难熔化合物超硬材料碳化钛、人造金刚石和立方氮化硼等人工晶体铌酸锂、钽酸锂、砷化镓、氟金云母等生物陶瓷长石质齿材、氧化铝、磷酸盐骨材和酶的载体等无机复合材料陶瓷基、金属基、碳素基的复合材料无机非金属材料的分类4二、制备无机非金属材料的原料及其生态化改造对策地壳中硅酸盐和铝硅酸盐占明显优势，它们和其他一些氧化物矿物是制备无机非金属材料的最主要原料。传统无机非金属材料原料大多直接取自天然矿物，就原

4、料而言环境负荷低。采用地壳中含量最为丰富的氧化铝、氧化硅和生物圈、大气圈中含量丰富并能够再循环的碳、氮为主要原料，应是无机非金属材料原料生态化的首选。5三、无机非金属材料的生产工艺及其生态化改造对策普通无机非金属材料的生产工艺通常都要经过以下工序：粉料制备、成型、高温烧成和后处理。对所有的原料，作为共同的特点，高温烧成乃是最重要的工序。无机非金属材料环境负荷最大的工艺环节是高温过程和粉碎过程，总体而言，采用以电为热源的连续式加热工艺和闭路粉碎工艺具有较小的能耗和污染。61．水泥2．耐火材料1）原料煅烧2）原料加工3）烧成玻璃硅酸盐玻璃是以石英砂

5、、石灰石、纯碱等为主要原料，经高温熔制、成型、热处理、冷加工等工序制成。74．陶瓷（传统陶瓷与先进陶瓷）1）粉体制备2）陶瓷成型3）陶瓷烧结4）陶瓷加工5．碳素材料1）碳／碳复合材料的浸渍碳化法2）碳／碳复合材料的气相渗积法6．无机涂层通过特定工艺将无机非金属材料附着于基体材料表面制成膜状材料，起到保护、装饰和特殊功能的作用，可以充分发挥膜与基体材料各自的优势。涂层工艺按涂层组元被涂到基体表面以前的形态分为气相法、液相法和固相法三种。8四、无机非金属类生态环境材料设计思想对于无机非金属材料，由于加工的困难性，通常材料和产品是同时完成的，材料即是

6、产品，产品即是材料，二者不可分割。9由于无机非金属材料的固有特点，MLCA和PLCA是统一的，并贯穿于材料（产品）的设计、制造、使用等整个寿命周期中。107.2无机非金属材料的生态化改造一、传统无机非金属材料面临的主要生态环境问题1）使用性能与环境协调性的矛盾突出2）制备过程中能耗高3）很难再循环利用4）固体废弃物难处理5）有毒有害添加剂和排放物问题6）土地资源占用和消耗量大、破坏严重11二、无机非金属材料原料的生态化设计1）高纯化与复合化2）天然原料与合成原料三、无机非金属材料的结构、性能设计和长寿命化改造1．性能设计1）长寿命化性能设计的原

7、则（1）以服役条件、失效分析为依据。（2）将成分设计和结构设计相结合。122）高温性能设计（1）高温强度、抗蠕变性能设计（2）热震抗力设计（3）抗氧化设计133）强度、韧性、抗疲劳性能设计外加应力材料断裂强度外加应力强度因子材料断裂韧性应力腐蚀指数（疲劳指数）4）耐腐蚀、磨损性能设计142．结构设计1）晶粒设计（1）晶粒尺寸（2）晶粒形状2）晶界设计3）多相复合设计（1）原位自生复相结构（2）纳米复合结构（3）纤维、晶须复合结构（4）智能自修复结构153．无机非金属材料长寿命化的典型设计—陶瓷涂层在一种材料表面形成另一种材料的涂层1）锅炉传热管

8、陶瓷涂层2）飞机发动机的陶瓷绝热涂层16四、与应用有关的无机非金属材料生态化改造和宏观结构设计陶瓷的切断抗力陶瓷的正断抗力金属的正断抗力金属的切断抗力