Đang tải... (xem toàn văn)
Microsoft Word BCaoTKet DT moiKhoaN58 08 doc Céng hoµx∙héichñnghÜaViÖtnam Béc«ngnghiÖp ViÖnkhoahäcvµc«ngnghÖMá LuyÖnkim b¸oc¸o tængkÕt§ÒTµICÊPBé Tªn®Òtµi Nghiªncøunhuémmµuthuûtinhb»ngc«ng nghÖnhiÖt®éc[.]
Cộng hoàxhộichủnghĩaViệtnam Bộcôngnghiệp ViệnkhoahọcvàcôngnghệMỏ-Luyệnkim báocáo tổngkếtĐềTàICấPBộ Tênđềtài: Nghiêncứunhuộmmàuthuỷtinhbằngcông nghệnhiệtđộcao MÃsốđềtài:n58 Chủnhiệmđềtài:NguyễnXuânKhoa Phụtráchđơnvị:DơngVănLơng Ngày tháng năm2008 Thủtrởngcơquanchủtrì 7352 19/5/2009 BáocáotổngkếtđềtàiN58 Nhữngngờithựchiệnchính TT Họvàtên Cơquan Họcvị,chuy NguyễnXuânKhoa ênmôn Tiếnsĩ,silicát ViệnKhoahọcvàCôngnghệMỏLuyệnkim ĐỗVănNhợng KS.cơkhí ViệnKhoahọcvàCôngnghệMỏLuyệnkim NguyễnCảnhLập KS.silicát ViệnKhoahọcvàCôngnghệMỏ-Luyệnkim CơsởSXthủytinhCảnhLập Mụclục Mởđầu Chơng1.Tổngquan 1.1 Tình hìnhnghiêncứuvàsảnxuấttrongvàngoàinớc 1.2 Cơsởlýthuyết Chơng Phơngphápnghiêncứu vàcôngtác chuẩnbị 2.1 Phơngphápnghiêncứu 2.2 Mẫunghiên cứu 2.3 Nguyên liệu, hoá chấtnghiên cứu 2.4 Thiếtbịnghiêncứu 2.5 Côngtácphântích Chơng Nộidung kếtquả nghiên cứu 3.1 Nội dung nghiêncứu 3.1.1 Sơđồcông nghệ 3.1.2 Nghiêncứucôngnghệnhuộmmàuchothuỷtinh 17 17 17 17 22 23 24 24 24 25 3.1.2.1 Nghiêncứuảnhhởngcủathành phầnchấttạo màuvàphơn gphápthaotác 25 3.1.2.2 Nghiênc ứ u ả n h hởngc ủ a c c t h ô n g sèk ü thtc « n g n gh Ư tớ i ch ất lợngmàu nhuộm 27 3.1.2.3 Nghiêncứuảnhhởngcủathủytinhnền(phôi)tớichấtl ợngmà u nhuộm 29 3.1.2.4 Kếtquảphântích,đocácthôngsốkỹthuật 33 3.2 Kếtquảnghiêncứu 34 Chơng Định hớng áp dụng kếtquảnghiên cứu 40 Chơng Kếtluận Tài liệu thamkhảo Phụ lục 41 42 44 DanhmụcBảngbiểu Bảng1.Chấtlợngnguyênvậtliệuthínghiệm Bảng2.Thànhphầntạomàuvàngcủacácmẫuthuốcthínghiệm.B ả ng 3.Th ànhphầntạomàuđỏcủacácmẫuthuốcthínghiệm Bảng4.Thànhphầntạomàuxanhvàngcủacácmẫuthuốcthínghiệm.Bảng5.T hínghiệmxácđịnhnhiệtđộnungthíchhợp(màuvàng) Bảng6.Thínghiệmxácđịnhthờigiannungthíchhợp(màuvàng).Bảng 7.T hínghiệmxácđịnhnhiệtđộnunghấpthíchhợp(màuđỏ).Bảng8.Thínghiệ mxácđịnhthờigiannunghấpmàuthíchhợp(màu đỏ) Bảng9.Thínghiệmxácđịnhnhiệtđộnungthíchhợp.Bảng10 Thínghiệmxácđịnhthờigiannungthíchhợp.Bảng11.Thành phầnoxitcủaphôithủytinh Bảng12.Thínghiệmchấtliệuphôithủytinh.Bảng13 Thànhphầnoxitcủaphôithủytinh DanhmụcHình Hình1.Phntkeo,gingnhnguyờnt,tothnhmtchtcqu ỏn h t rongcutrỳccathytinh Hình2.Phânbốcỡhạtcủacátthủytinh Mởđầu Tronglĩnhvựcthuỷtinhnộithấtvàdândụng,từlâucácsảnphẩmthuỷt i n h m àuđợcsả n x u ấ t bằ n g c ôngnghệ nhuộmđà k hẳ n g địnhvịtr í trênt hị tr ờngq uốctếvàtrong nớc.Vớicácuthếvềtiếtkiệmnguyênliệu,nănglợngvàgi áthànhthấp,thuỷtinhmàunhuộmluônsongsongtồntạivàchiat h ị phầnvớicácl oạithuỷtinhmàukhác ThịtrờngViệ tNa mc ũng khôngcònxalạvớithuỷtinh màunhuộm, C ôn gtyArtglassTPHCMvàCơsởthuỷtinhThanhĐứcHàNộiđÃtiếnhànhmộtsốthínghiệm nhuộmmàuởmứcđộdạngmenthuỷtinhmàuvàởnhiệt độth ấ p T uy n h i ª n thÝn g h i Ö m c h ỉm a n g tínhth ă m d ò để g i¶ i qutv ơv i Ư c , n ên cácthôngsốkỹthuật,mỹthuậtvàđộbềnchađápứngđợcnhucầuthịtr ờngth uỷtinhcaocấpcủaViệtnam Hiệnt r ê n t h ị trờngcács ả n phẩmt h u ỷ t i n h m µ u n h u é m c a o c Ê p c h ñ y ếu vẫnphảinhậpngoạitừTrungQuốcvàEU,dosảnphẩmtrongnớcthựctếch ađápứngđợcnhucầuchấtlợngcủathịtrờng ViệnK h o a h ọ c v C ô n g n g h ệ MáL u y Ư n k i m l µ đ n v ị đ à c ó n h i ề u kinhnghiệmtrong lĩnhvựcthuỷtinhmàu.N hằmđápứngnhucầutrênđồngth ời tiếptụcpháthuysởtrờngcủacơsở,năm2 008BộCôngnghiệpđÃgiaoViện KhoahọcvàCôngnghệMỏLuyệnkimthựchiệnđềtài:Nghiêncứunh uộm màuthuỷtinhbằngcôngnghệnh iệtđộcao -Mụctiêuchínhcủađềtàilà: Nghiêncứuxáclậpcácchếđộcôngnghệhợplýnhuộmmàuthuỷtinh(và ng,xanh,đỏ)chothuỷtinhbằngcôngnghệnhiệtđộcao; Nghiêncứuxâydựngquytrìnhcôngnghệnhuộmmàuthuỷtinh; Chếthửvàđánhgiáchấtlợngsảnphẩmmẫu Chơng1 Tổngquan 1.1 Tìnhhìnhnghiêncứusảnxuấttrongvàngoàinớc Nhữngcôngty hà ng đầ u t ro ng lÜnh v ù c thuû t in hm µ u nh ué m caoc Ê p cãt hĨ kĨ ® Õ n Murano( It a l y) , B ohie m ( T i Ö p ) v µ A j ka ( H u ng )đ à s ả n xuấtv cung c ấ p c h o t h ị trờngtoànc ầ u v i t ê n thơngm i tiếngA n h t h −êngg ä i s t ained glasshaytiếngĐứclazureglas.Cáccôngtythờngtựđầutnghiêncứu, s ảnxuấttrêncơsởthuốcnhuộmnhậpngoạihoặctựphachếnhằmtăngtínhchủđ ộngtrong sảnxuất.Các sảnp hẩ m thuỷtinh màunhuộmđợcứng d ơng nhiỊutr onglÜnhvùckÝ nh nh µ t h ê , tranhkínhv c ác lĩnh v ực mỹ th uậ t khác, t u y n h i ê n g ầ n đâyc c ứ n g d ô n g t r o n g c « n g n g h i Ö p , nhlà mk í n h l ọ c màucũngđÃg iatăng Trongcuốn:"Giacôngbềmặtthuỷtinh",GurmaiMihalyđÃhệthốngcô ngn g h ệ n h u ộ m thủt i n h c ï n g c « n g n g h Ư l µ m m t h u ỷ tinh,m i , đ n h bóng thuỷtinh,côngnghệinmenmàulênthuỷtinh,côngnghệtrangtrívàngk i m, b c k i m l ª n t h u û t i n h vàc ô n g nghệp h u n p h đ m e n m µ u c h øa c ¸ c m u è i hữ ucơ(lustering)lênthuỷtinh.Trongđócôngnghệnhuộmthuỷtinhnổilênvớ i cá cđặcđiểmvềnhiệtđộnungvàchấtlợngcao Cácphơngphápphunphủhấpmàuởnhiệtđộ170-5200C,bêncạnh uthếvềchiphínănglợngthấp,độbềnmàuthờngkémhơnphơngphápn h u ộ m (thờnghấptại550600 0C)vềđộchốngxớc,độbềnnhiệt,bềnhoávà dễbịbạcmàuhayxớctheothời gian,trongkhicôngnghệnhuộmởnhiệt độcaocóđộbềncơ,hoá,nhiệtcóthểsánhvớiđộbềncủathuỷtinhmàusảnxuấtb ằngcôngnghệphamàutrongphốiliệunấu Độbềnmàutrênthựctếđợcxétdớibagócđộ:cơ,hoávànhiệt.Độb ền củamàuđạidiệnchokhảnăngchốngxớccủamàusảnphẩm,thờng đợcđobằnghệthangđộcứngxớcMohs.Độbềnhoáthểhiệnkhảnănggiữm àu t r o n g đ i Ị u k i Ư n m « i trờngẩ m hoặcm ô i t r ờngcót c ® é n g c ñ a a x i t , kiềmloÃng.Độbềnnhiệtthểhiệnkhảnănggiữmàutrongđiềukiệnnhiệtđộc a o tron gqu trình sửdụng, đôi khilê n đến 100- 2000C.Cả ba độbề ntrê n đềucóliênquanđếnnhauvàlàhệquảcủamốiliênkếthoáhọccủachấttạomàu tr ongcấutrúcvậtliệuphunphủvàthuỷtinhnền Sơb ộ c ô n g n g h Ö n h u é m g å m n h ÷ n g b−ícs a u : Cácc h ấ t t o m u , c h ủ yếulàcácmuốicủanhómkimloạiquýnhvàng,bạcvàđồng,đợctrộnđềuv i đất sétmịnvàmộtsốphụgia,sauđóđợcphủlênbềmặtthuỷtinhbằngp h ơngphápq uéthoặcphunvớiđộdày0,50,7mm.Lớpphủmỏngsẽgâynh ạt m u nhuộm, ngợclạ i dà y sẽdễ b ị nứt v bong r a trớckhi nung T iế p đólàcôngđoạnsấykhôvànungtại550600 Ctrongkhoảngthờigian106 p h ó t S a u k h i l m s c h l p đấts é t khôtrênbềmặt,thuỷtinhsẽthểhiệnmàusắ clunglinhcóthểứngdụngvàocáclĩnhvựctrangtrí,nghệthuậtcaocấp Vàngk i m l o i t h ờngt o m u ® k h i n h u é m , t r o n g k h i b c t o m u vàngcam,vàngnâu,đồngtạomàuxanhđếnđỏtùytheođiềukiệncôngnghệc t hĨ.Nh»mt ¹ o h i Ư u q u ¶ m ü thtc ị n g nh−kinht Õ k ü t h u Ë t n g −êit a th ờngdùngtổnghợpnhiềuloạimuốikimloạitrêntrongphach ếthuốc Dođộđậmmàucủathuỷtinhnhuộmcóthểđạtmứckhácao,nêntrongthự ctế sảnxuấtchỉcầnnhuộmmộtmặtcủasảnphẩm,thờnglàmặtngoàidot hu ậ n lợihơnv ềđiềukiệnthaotáccôngđoạnphủ.Trongmộtsốtrờnghợpsảnphẩmđợckết hợpvớicôngnghệmài,nhằmtạothêmđiểm,nétnhấntrênb ề mặtsảnphẩmthôngqua sựtơngphảngiữahaimàu Khácvớicôngnghệ phunphủ(s ơn inme n) tác độngbênngoà i bề mặ tthuỷ tinh, côngnghệ nhuộm tác độngsâuvàobê n trongcấ utrúccủathu ỷtinh,l p p h đ n g o µ i s a u k h i n u n g sÏb Þ b ỏ đ i , d o đ ó màuc ñ a t h u û t i n h nhu ộmthờngbịảnhhởngmạnhbởicấutrúcvậtliệuthuỷtinhnền Hiệnn a y n h i ề u sảnphẩmt h u ỷ tinhmàun h u ộ m c ủ a n g o i đ à c ó mặttr ênthịtrờngViệtNam,chủyếutừHÃngBohiemcủaTiệp.Trongcácmàunhu ộm,hiệnmàuvànghoàngyếnđợctriểnkhaiứngdụngnhiềuhơncả,nóic ác h clàcótínhkhảthivềkinhtế-kỹthuậtcaonhất Trongnớccôngnghiệp tra ng trí choc c sảnp hẩ m thuỷtinhc ũngđà b đầupháttriển.Nhiềucôngty,cơsởsảnxuấtđÃđầuttrangtrívàngkim,s n mà uvàmenmàuchocácsảnphẩmthuỷtinh.Tuynhiênviệcinmenchủyếutậptrun gvàoloạimennhiệtđộthấp,nênđộbềnvàđộtrongcònthấp,dễx ớcvàbạcmàutheot hờigian Gầnđâym ộ t s ố c s t h đ y tinhtrongn−íc® · n g h i ª n c ø u n h u é m t h bằ ng thuốcnhuộmnhậpngoạivớigiácao,(4-5triệuđồng/ kgthuốcnhuộm).Có t h ể d o t h i Õ u c « n g n g h Ö n h u é m k Ì m t h e o , c h aổ n định đợcc ô n g nghệ,c h ấ t lợngsản dụngvàosản xuất phẩm,nên đơn vị chađa raứng 1.2 c¬sëlýthut VỊl ý t h u y Õ t c « n g n g h Ư n h u é m mµut h u û tinhc ã t h ể xếpđ ứ n g g i ữ a công nghệphunphủmà u vàcôngnghệnấuthuỷ tinhmàu.Nómangmộtsố điểmchungv i côngn g h ệ phunp h ủ , n h thaotácv c c t h ô n g s ố k ỹ thuậtcôn gnghệ,nhnglạitạ omàuthe ocơchếtơngtựcôngnghệnấuthuỷ tinhmàu 1.2.1 Khuếchtánion: Khuyếcht ¸ n l µ m é t t r o n g c s k h o a h äc c h Ýn hc đa c « n g ng hệ nhuộmmàut h u ỷ tinh.Cáci o n tạom u (Au+,Ag+,Cu+, )t r o n g t h u è c p h u n p h ủ lênbềmặtthuỷtinhkhinunglênnhiệtđộcaosẽkhuếchtánvàothuỷtinhc ần nhuộmt heocơchếkhuếchtánFickII,trongkhihàmlợngiontạomàut r o n g thuốcnhu ộmthayđổivớithờigian,theophơngtrình: Trongđó ,nồngđộion,[mol.m-3] ,thờigian[s] ,operatorvectơ ,hằngsốkhuếchtán,[m2s1 ].Phụthuộcvàonhiệtđộ,độnhớtcủathuỷti n h nỊnvµkÝchth−íciontheohµmStokesEinstein Sùp hơ t h u é c c đ a h» n g sèk huÕ c h t ¸ n v o n h i ệ t độ đợcp h ơngtrìnhA rrheniusxácđịnhnhsau: ,hằngsốkhuếchtáncựcđại(ởnhiệtđộvôhạn) ,năngl ợnghoạthoáchokhuếchtán ,nhiệtđộtuyệtđối(K) ,h ằngsốgas Trongthựctếsựphụthuộccủahằngsốkhuếchtánvàonhiệtđộthờng đợctínhgầnđúng theophơngtrìnhStokes-Einstein nhsau: T1vàT2, biểu thịởnhiệtđộ1và2,lầnlợt ,nhiệtđộtuyệtđối(K) à,độnhớtđộngcủavậtliệu(Pa.s) 1.2.2 Cơchếnhuộmmàuthuỷtinh: TheoW A Weyl,q u t r × n h h× nh t h µ n hc ¸ c t r u n g t © m m µ u c ã t h Ĩ c h i a th àn h 4giaiđoạn: Giaiđoạn1: giaiđoạnnàyquátrìnhtraođổiionxảyrangaytrênbềmặ t củathuỷtinh,phầntiếpgiápvớithuốc(hayhỗnhợphoáchất)nhuộm,bắt đầunhanhtừnhiệtđộ400 0Cdocóthuậnlợivềsựtơngđồngkíchthớcvà điệnt í c h g i ữa i o n t o m u v Na+.Q uá t r ì n h s ẽ s í m ngõngl ¹ i ngays a u k h i đạtđợcsựcânbằngvềtraođổiion.TuynhiênNa+saukhitraođổisangphần thuốcn h u ộ m l i đợcđ ấ t sétk ế t h ợ p tạot h n h m u ố i ổ n đ ị n h , phát h ế c â n bằngnêutrên,nhờđóquátrìnhtraođổiionkhôngbịngnglại Giaiđoạn2:Vớisựtiếpdiễncủaquátrìnhtraođổiion,iontạomàubắt đầuk h u ế c h t n , t h e o phơngt r × n h k h u Õ c h t n Fick,v o s â u b ê n t r o n g t h u û t in h vớih m lợngc a o n h ấ t t i b ề m ặ t v giảmdầnđ ế n đ ộ s â u m m V í i t h u ỷ tinhhệsôđa,kalisựkhuếchtánnàycòncóthểxảyrakểcảdới2000C.T ấ t nhiênở giaiđoạnnàythuỷtinhvẫnchathểhiệnmàu Giaiđoạn3:Iontạomàunhậnđiệntửtừcácionvilợngcósẵntrongthu ỷ ti nh,nhFe2+, Sb 2+v trởthànhnguyêntử.Cácioncấpđiệntử,thờngl Fe2+,v ì v ậ y ® ã n g v a i t r ß r Ê t q u a n trängtrongc h ấ t l ợngm u n h u ộ m c ủ a th u ỷ tinh Giaiđoạn4:Cácnguyêntửtạomàutụlạithànhtinhthểvớikíchthớc1020n a n o m e t v µ t h Ĩ h i ệ n m u vàngn h t , đ ế n v n g n h n © u ( t r o n g trờng hợ p dùngiontạomàuAg+)phụthuộcvàosốlợngvàkíchthớctinhthể.Dok h ả n ă n g c h u y Ĩ n ® é n g c đ a c ¸ c n g u y ê n t k é m h n i o n , ® ã q u trìnhnàychỉ xảyra đợcởnhiệtđộ550-6000C CáckếtquảnghiêncứuhấpthụXquangcủaT.Pradellvàđồngnghiệp(2005)cũngđÃtrựctiếpkhẳngđịnhtraođổii onvàkhếchtánchínhlàcơchếh oá l ý c ủ a v i ệ c đ ac c chấtt o m u ( A u , Cu,A g ) vµon h u é m m µ u t h u ỷ t i n h Cáctinhthểnàychínhlàcác"trungtâmmàu",chúngthểhiệnmàucủath u ỷ t inhtheocơchếkeođÃđợcMiehệthốnghoá