陶瓷配料的计算

陶瓷配料的计算题目MgO-Al2O3-SiO2为重要的高温陶瓷材料体系之一，在窑具、电路基板、蜂窝陶瓷等方面具有广泛用途。现利用煤矸石、工业氧化铝、菱镁矿为原料，辅以组分氧化物调节，配制分子式为Mg1.8Ca0.2Al3.85Fe0.15Si5O18的陶瓷配方，若煤矸石用量为50wt%，其余Al2O3由工业氧化铝、MgO由菱镁矿补充，配方最终由分析纯组分氧化物试剂调节至配方要求。请问配制1Kg该陶瓷粉料时，需要各种原料各多少(精确0.001)？其中，煤矸石、磷镁矿化学成分如表所示，工业氧化铝按纯物质计。表1预处理煤矸石化学组成CompositionSiO2Al2O3MgOFe2O3CaOMassfraction/wt%6030532表2磷镁矿化学组成CompositionMgCO3FeCO3CaCO3Massfraction/wt%9721解：具体计算过程如下：3.1计算陶瓷的分子量。将其分子式改写为（MgO）1.8（CaO）0.2（Al2O3）1.925（Fe2O3）0.075（SiO2）5各氧化物的相对分子质量分别为：MgO：40.3040CaO:56.0800Al2O3:101.9620Fe2O3:159.6910SiO2:60.0840陶瓷的相对分子质量为592.4350g/mol由此计算1kg该陶瓷粉料中各个氧化物所占的质量。具体结果见表3-3表3-3陶瓷熟料中各氧化物质量项目MgOCaOAl2O3Fe2O3SiO2氧化物摩尔数1.80000.20001.92500.07505.0000质量分数（%）12.24561.93233.13022.021650.7094各氧化物质量(g)122.456018.9320331.302020.2164507.09363.2计算各原料中组分含量由题意知：煤矸石用量占原料50%，故假设煤矸石用量为500g。则，由煤矸石组成可得其引入的氧化物种类及质量，结果见表3-4：表3-4煤矸石引入各氧化物质量（g）MgOCaOAl2O3Fe2O3SiO225.000010.0000150.000015.0000300.0000由此可知，仍需要氧化物的量，其汇总结果见表3-5：表3-5加煤矸石后所需各氧化物质量（g）MgOCaOAl2O3Fe2O3SiO297.45608.9320181.30205.2164207.0936假设MgO所需量全部由磷镁矿提供，所需磷镁矿的质量=97.4600×84.3142/（40.3040×0.97）=210.177g则，由磷镁矿引入的各氧化物质量见表3-6：表3-6磷镁矿引入各氧化物质量（g）MgOCaOFe2O397.45602.35521.4485则，由此可计算出需加入的各组分氧化物的质量，结果见表3-7：表3-7各组分氧化物的引入量(g)MgOCaOAl2O3Fe2O3SiO2总量0.00006.5768181.30203.7679207.0936398.7403由此得，共用原料的质量为：500+398.7403+210.1769=1108.9172则，煤矸石用量的百分含量为：(500/1108.9172)×100%=45.09%由此可知，煤矸石用量未达到要求，故调整其用量。3.3改变煤矸石用量为550g,由其引入的各氧化物的质量为：（见表3-8）表3-8煤矸石引入各氧化物质量（g）MgOCaOAl2O3Fe2O3SiO227.500011.0000165.000016.5000330.0000由此可知，仍需要氧化物的量为：（见表3-9）表3-9加煤矸石后还需各氧化物质量（g）MgOCaOAl2O3Fe2O3SiO294.95607.9320166.30203.7164177.0936所需磷镁矿的质量为204.7853g。则，由磷镁矿引入的各氧化物质量见表：表3-10磷镁矿引入各氧化物质量（g）MgO3CaOFe2O94.95602.29481.4113则，由此可计算出需加入的各组分氧化物的质量，结果见表3-11：表3-11各组分氧化物的引入量(g)MgOCaOAl2O3Fe2O3SiO2总量0.00005.6372166.30202.3050177.0936351.3379由此得，共用原料的质量为：500+204.7853+351.3379=1106.1232g则，煤矸石用量的百分含量为:(550/1106.1232)×100%=49.72%由此可知，煤矸石用量将要符合要求，故微调整其用量3.4调整煤矸石用量为553g，按以上方法算得原料总量为1105.9555g。其中煤矸石的质量分数为：（553/1105.9555）×100%=50.00%各原料的用量见表3-12.表3-12各原料用量（g）煤矸石磷镁矿工业氧化铝SiO2Fe2O3CaO553204.4618165.4020175.29362.21735.5809由此可知，配制1kg陶瓷粉料所需原料质量为：煤矸石：550g；磷镁矿：204.462g；工业氧化铝：165.402g；纯组分氧化物SiO2：175.294g；Fe2O3：2.217g;CaO:5.581g.