i TRƢỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN SINH VIÊN HOÀNG THỊ YẾN ANH MÃ SV 1562010004 PHÂN LOẠI VÀ ỨNG DỤNG TRONG ĐỜI SỐNG CỦA VẬT LIỆU CHỊU NHIỆT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÓ[.]
TRƢỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨC KHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊN SINH VIÊN: HOÀNG THỊ YẾN ANH MÃ SV: 1562010004 PHÂN LOẠI VÀ ỨNG DỤNG TRONG ĐỜI SỐNG CỦA VẬT LIỆU CHỊU NHIỆT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP NGÀNH: ĐẠI HỌC SƢ PHẠM HÓA HỌC GVHD: ThS Lê Thị Thùy Dung i LỜI CẢM ƠN Khóa luận tốt nghiệp sản phẩm nghiên cứu khoa học đầu tay sinh viên, trình học tập rèn luyện trƣờng đại học Chính thế, việc hồn thành khóa luận địi hỏi nhiều cơng sức, chun tâm, nhiệt huyết nhƣ thời gian ngƣời viết Tuy nhiên, yếu tố không nhỏ tạo nên “sản phẩm trí tuệ” hƣớng dẫn, giúp đỡ giáo viên hƣớng dẫn, thầy cô Trƣớc hết, em xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc tới cô Lê Thị Thùy Dung, ngƣời trực tiếp hƣớng dẫn em q trình làm khóa luận Khơng gợi ý hƣớng dẫn em trình tìm hiểu, đọc tài liệu lựa chọn đề tài, cô cịn tận tình bảo em kĩ phân tích, khai thác tài liệu để có lập luận phù hợp với nội dung khóa luận Hơn nữa, cịn nhiệt tình việc đơn thúc q trình viết khóa luận, đọc đƣa lời nhận xét, góp ý để em hồn thành luận văn cách tốt Bên cạnh đó, em xin gửi đến thầy cô giáo công tác, giảng dạy khoa Khoa học Tự nhiên, trƣờng Đại học Hồng Đức lòng biết ơn sâu sắc kiến thức kĩ mà thầy cô truyền đạt cho em suốt trình học tập rèn luyện trƣờng học Em xin cảm ơn thầy Đỗ Văn Lợi, thầy Ngô Xuân Lƣơng lời khuyên răn, bảo suốt năm học Em xin cảm ơn cô Trịnh Thị Huấn, ngƣời truyền cho cảm hứng nghiên cứu vật liệu chịu nhiệt, đặc biệt lĩnh vực vật liệu vô Em xin cảm ơn đến tất thầy cô khoa Khoa học Tự nhiên giúp đỡ em nhiều mặt tài liệu nhƣ đóng góp ý kiến cho việc hồn thành khóa luận em Với vốn kiến thức cịn hạn hẹp thời gian thực khóa luận cịn hạn chế nên sai sót điều khơng thể tránh khỏi, em mong nhận đƣợc góp ý, ý kiến phê bình q thầy khoa Đó hành trang quý giá giúp em hoàn thiện kiến thức sau Em trân trọng cảm ơn! Sinh viên thực đề tài Hoàng Thị Yến Anh ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC iii DANH MỤC HÌNH ẢNH vi DANH MỤC VIẾT TẮT vii DANH MỤC BẢNG vii PHẦN 1:MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài: Mục đích: Nhiệm vụ: Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu: Phƣơng pháp nghiên cứu: 5.1 Lý thuyết: 5.2 Thực tiễn: Cấu trúc khóa luận PHẦN 2: NỘI DUNG CHƢƠNG 1: YÊU CẦU VÀ PHÂN LOẠI VẬT LIỆU CHỊU NHIỆT 1.1 Khái niệm 1.2 Phân loại 1.2.1 Yêu cầu 2.2.2 Phân loại[3] 2.2.2.1 Theo chất hóa lí ngun liệu ban đầu vật liệu chịu nhiệt đƣợc chia thành nhóm: 2.2.2.2 Theo độ chịu lửa đƣợc chia làm ba loại: 2.2.2.3 Theo hình dạng kích thƣớc: 2.2.2.4 Theo phƣơng pháp tạo hình gồm: 2.2.2.5 Theo đặc tính gia cơng nhiệt: 2.2.2.6 Theo đặc tính xốp chia sản phẩm CHƢƠNG 2: TÍNH CHẤT CỦA VẬT LIỆU CHỊU NHIỆT 2.1 Các tính chất 2.1.1 Tính chất vật lý vật liệu chịu nhiệt: iii 2.1.1.1 Đặc tính cấu trúc vật liệu chịu nhiệt: 2.1.1.2 Mật độ cƣờng độ nhiệt độ thƣờng: 2.1.1.2.1 Độ xốp 2.1.1.2.2 Độ thẩm khí k: 2.1.1.2.3 Cƣờng độ nén 10 2.1.1.2.4 Cƣờng độ chịu kéo, uốn xoắn: 10 2.1.1.2.5 Độ dẫn nhiệt, nhiệt dung riêng, độ dẫn nhiệt độ: 11 2.1.1.2.5.1 Độ dẫn nhiệt 11 2.1.1.2.5.2 Nhiệt dung riêng 11 2.1.1.2.5.3 Độ dẫn nhiệt độ 11 2.1.1.2.6 Độ chịu lửa: 11 2.1.1.2.7 Cƣờng độ xây dựng nhiệt độ cao 12 2.1.1.2.8 Độ bền nhiệt (bền xung nhiệt) 15 2.1.1.2.9 Tính ổn định thể tích nhiệt độ cao 16 2.1.1.2.10 Độ bền xỉ 16 2.2 Tính chất riêng vật liệu chịu nhiệt 17 2.2.1 Vật liệu đinat (Silicat) 17 2.2.1.1 Cơ sở hóa lý: 17 2.2.1.2 Nguyên liệu vật liệu: 18 2.2.1.3 Kỹ thuật sản xuất đinat 19 2.2.1.5 Sử dụng gạch đinat: 22 2.2.1.6 Các loại đinat khác: 23 2.2.2 Sản phẩm họ alumôsilicat: 23 2.2.2.2 Sản phẩm cao alumin 28 2.2.3 Vật liệu chịu nhiệt manhêdi 29 2.2.4 Vật liệu chịu nhiệt forstenit: 29 2.2.5 Vật liệu chịu nhiệt họ spinen 30 2.2.5.1 Vật liệu chịu nhiệt crômit 30 2.2.5.2 Vật liệu chịu nhiệt crôm- manhêdi 31 2.2.5.3 Vật liệu chịu nhiệt spinen 32 2.2.6 Vật liệu chịu nhiệt đôlômi 34 iv 2.2.6.1 Đôlômi luyện kim 34 2.2.6.2 Gạch đôlômi 35 2.2.7 Vật liệu chịu nhiệt sản xuất theo phƣơng pháp nấu chảy 36 2.2.8 Vật liệu chịu nhiệt sở graphit silicat cacbit 37 2.2.8.1 Gạch chịu nhiệt cacbon: 37 2.2.8.2 Sản phẩm samốt- graphit 41 2.2.8 Gạch chịu nhiệt cacborun (SiC) 42 2.2.9 Sản phẩm samốt thấm than 44 3.1 Trong đời sống sinh hoạt 49 3.2 Trong công nghiệp 49 CHƢƠNG 4: TÌNH HÌNH SỬ DỤNG VẬT LIỆU CHỊU NHIỆT Ở VIỆT NAM VÀ THẾ GIỚI 53 4.1 Tình hình sử dụng vật liệu chịu nhiệt giới 53 4.2 Tình hình sử dụng vật liệu chịu nhiệt nƣớc ta 54 KẾT LUẬN: 57 TÀI LIỆU KHAM KHẢO: 58 v DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình Các dạng lỗ xốp sản phẩm chịu nhiệt vi DANH MỤC BẢNG Bảng 1: Dự án quy hoạch tổng thể ngành công nghiệp vật liệu xây dựng Việt Nam đến năm 2010 định hƣớng đến năm 2020 Bảng 2: Nhiệt độ chịu lửa số vật liệu chịu nhiệt 12 Bảng 3: Nhiệt độ biến dạng dƣới tải trọng 2kg/cm2 vật liệu chịu nhiệt 13 Bảng Thành phần hóa học tính chất lý học đinat 21 Bảng Tính chất samốt cao lanh samốt thƣờng 24 Bảng Tính chất lý sản phẩm samốt 27 Bảng Tính chất lý sản phẩm bán axit 27 Bảng Tính chất gạch spinen 33 Bảng Yêu cầu để đôlômi kết khối 35 Bảng 10 Tính chất số vật liệu vơ đúc nóng chảy 37 Bảng 11 Tính chất sản phẩm cốc hóa graphit hóa 39 Bảng 12 Đặc tính gạch samốt thƣờng samốt thấm than 45 Bảng 13: Tính chất số vật liệu chịu nhiệt sở graphit cacbit silic 44 Bảng 14: Tính chất số gốm oxyt 48 vii DANH MỤC VIẾT TẮT 1.VLCN: Vật liệu chịu nhiệt ĐCL: Độ chịu lửa TCVN: định viii PHẦN 1:MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài: Vật liệu chịu nhiệt (VLCN) loại vật liệu giữ nguyên đặc tính hóa lý nhiệt độ 1580 cao Ƣu điểm VLCN vật liệu sử dụng lâu dài nhiệt độ cao, mơi trƣờng khắc nghiệt khác Vì vậy, VLCN loại vật tƣ kỹ thuật cần thiết cho hoạt động tất ngành công nghiệp nhƣ: xi măng, thuỷ tinh, gốm sứ, sắt thép, vật liệu xây dựng, kim loại màu, Sự phát triển khoa học công nghệ VLCN, kỷ XIV, xuất lị cao, nhƣng ngành cơng nghệp sản xuất VLCN dƣới dạng gạch samốt thƣơng phẩm có Đức lần vào năm 1810, Anh vào năm 1822, Nga vào năm 1856 Một số VLCN ta thƣờng gặp nhƣ gạch chịu nhiệt, xi măng chịu nhiệt…do đóng vai trị đặc biệt cơng nghiệp nên VLCN có lịch sử phát triển lâu dài gắn liền với phát triển khoa học kĩ thuật cơng nghiệp giới Ví dụ nhƣ châu Âu, cuối kỷ XIV gạch samốt đóng thành viên từ đất sét chịu lửa bắt đầu đƣợc sản xuất nhƣng đến đến năm 1856 xây dựng nhà máy sản xuất Nga đến 1997, nƣớc ta có nhà máy sản xuất VLCN nhƣng sản xuất gach chịu lửa samốt Khảo sát nhà máy, ta thấy năm nƣớc ta có khoảng 90000 VLCN đƣợc sản xuất với tất chủng loại phần đáp ứng đƣợc nhu cầu tiêu dùng ngành công nghiệp Nhƣng với nhu cầu ngày lớn ngành cơng nghiệp lƣợng gạch chịu nhiệt nƣớc ta sản xuất nhƣ chƣa thể đáp ứng đủ Vì nên nƣớc ta năm ngành công nghiệp phải nhập từ nƣớc ngoai lƣợng gạch nhỏ Theo báo cáo xây dựng “Dự án quy hoạch tổng thể ngành công nghiệp vật liệu xây dựng Việt Nam đến năm 2010 định hƣớng đến năm 2020” ta thấy nhu cầu vật liệu chịu nhiệt phục vụ cho ngành công nghiệp nhƣ bảng sau: Bảng 1: Dự án quy hoạch tổng thể ngành công nghiệp vật liệu xây dựng Việt Nam đến năm 2010 định hƣớng đến năm 2020 Gạch chịu nhiệt samốt Gạch kiềm tính Gạch cao Alumin Đơn vị Năm 2000 Năm 2005 Năm 2010 Năm 2020 Tấn 6840 10380 14340 22200 Tấn 7500 12300 17600 28300 Tấn 5000 8200 11800 18900 Qua bảng số liệu ta thấy nhu cầu ngành công nghiệp VLCN ngày lớn nên nhiệm vụ tìm hiểu rõ phân loại ứng dụng vật liệu chịu nhiệt nhiệm vụ cấp bách, cần thiết cho ngành vật liệu chịu nhiệt nhƣ công nghệ vật liệu silicat Việt Nam bƣớc vào kỷ 21 Vì lí đó, đề tài khóa luận: “Phân loại ứng dụng đời sống vật liệu chịu nhiệt” nhằm tổng hợp lại lý thuyết ứng dụng VLCN tài liệu cần thiết, bƣớc đầu để tìm hiểu phát triển thêm ngành công nghiệp vật liệu quan trọng Mục đích: Nghiên cứu tổng quan vật liệu chịu nhiệt Nhiệm vụ: Nghiên cứu cụ thể sở lý thuyết vật liệu chịu nhiệt nhƣ: khái niệm, phân loại, tính chất, ứng dụng tình hình sử dụng vật liệu chịu nhiệt Việt Nam giới Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu: - Đối tƣợng: Phân loại ứng dụng vật liệu chịu nhiệt - Phạm vi: + Các tài liệu vật liệu vô + Các tài liệu vật liệu chịu nhiệt + Thu nhập số liệu, liệu để nghiên cứu, phân tích đánh giá ứng dụng vật liệu chịu nhiệt Sản phẩm SiC liên kết SiO2: Đƣợc sản xuất từ phối liệu chứa SiC với thành phần hạt xác định, chất hóa dẻo keo SSB Sản phẩm đƣợc nung 1350-1400 điều kiện tiếp xúc tốt với môi trƣờng nung Khi SiC bị oxy hóa tạo SiO2 có khả liên kết hạt SiC lại với SiO2 vừa liên kết hạt SiC đồng thời lấp đầy lỗ sản phẩm, tự nâng cao mật độ sản phẩm, không làm co sản phẩm nung Sản phẩm có mật độ lớn dùng 50-60% hạt thơ trung bình, 40-50% hạt mịn (kích thƣớc