Trong ứng dụng thực tiễn có rất nhiều loại vật liệu chịu lửa cách nhiệt nhƣ: samot nhẹ, đinat nhẹ… Tuy nhiên, để có thể làm việc ở nhiệt độ cao cần phải sử dụng các loại vật liệu chịu lử
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Luận văn Khoa học Nghiên cứu -*** - MAI VĂN DƯƠNG NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU CHỊU LỬA CORUN XỐP TỪ NGUYÊN LIỆU GIBBSITE LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT HÓA HỌC Hà Nội - Năm 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Luận văn Khoa học Nghiên cứu -*** - MAI VĂN DƯƠNG NGHIÊN CỨU TỔNG HỢP VẬT LIỆU CHỊU LỬA CORUN XỐP TỪ NGUYÊN LIỆU GIBBSITE Chuyên ngành: KỸ THUẬT HÓA HỌC LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT HÓA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS VŨ HOÀNG TÙNG Hà Nội - Năm 2017 LỜI CAM ĐOAN Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi, số liệu, kết thí nghiệm nêu luận văn trung thực chƣa công bố Luận văn Khoa học Nghiên cứu cơng trình khác Tác giả luận văn Mai Văn Dương LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo, cô giáo Bộ môn CNVL Silicat – trƣờng Đại học Bách khoa Hà Nội, thầy Vũ Hoàng Tùng trực tiếp hƣớng dẫn khoa học cho luận văn Cảm ơn Ban lãnh đạo toàn thể cán bộ, kỹ sƣ Viện Nghiên Luận văn Khoa học Nghiên cứu cứu Sành sứ Thủy tinh Cơng nghiệp; gia đình, bạn bè, đồng nghiệp động viên, giúp đỡ em hoàn thành luận văn MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .1 LỜI CẢM ƠN .2 MỤC LỤC Luận văn Khoa học Nghiên cứu DANH MỤC CÁC BẢNG MỞ ĐẦU .8 Lý lựa chọn đề tài Lịch sử nghiên cứu Ý nghĩa đề tài nghiên cứu 10 Chƣơng 1: TỔNG QUAN 11 1.1 Giới thiệu vật liệu chịu lửa cách nhiệt .11 1.1.1 Định nghĩa vật liệu chịu lửa cách nhiệt 11 1.1.2 Vai trò vật liệu chịu lửa cách nhiệt 11 1.1.3 Phân loại vật liệu chịu lửa cách nhiệt .11 1.1.4 Phƣơng pháp tạo xốp cho vật liệu chịu lửa cách nhiệt .15 1.2 Cơ sở khoa học vật liệu chịu lửa corun xốp 16 1.2.1 Dạng tồn hydroxit nhôm .16 1.2.2 Dạng tồn Oxit nhôm .18 1.2.3 Quy trình sản xuất hydroxit nhơm oxit nhôm .20 1.2.4 Biến đổi dạng tồn hydroxit nhôm oxit nhôm gia nhiệt 22 1.3 Lý thuyết kết khối yếu tố ảnh hƣởng 25 1.3.1 Cơ chế phản ứng trạng thái rắn 25 1.3.2 Kết khối pha rắn .26 1.4 Các phƣơng pháp phân tích 29 1.4.1 Phân tích cấu trúc kính hiển vi điện tử quét – SEM 29 1.4.2 Phân tích thành phần khống nhiễu xạ tia Rơn-ghen (XRD) 30 1.4.3 Phân tích nhiệt vi sai DTA nhiệt trọng lƣợng TG .31 1.4.4 Tính chất lý sản phẩm 32 Phƣơng pháp nghiên cứu .36 Chƣơng 2: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 37 2.1 Nhiệm vụ nghiên cứu 37 2.2 Nghiên cứu thực nghiệm .38 2.2.1 Sơ đồ nghiên cứu 38 Luận văn Khoa học Nghiên cứu 2.2.2 Nguyên liệu phụ gia sử dụng nghiên cứu 39 2.2.3 Chuẩn bị phối liệu 41 2.2.4 Tạo hình mẫu 41 2.2.5 Gia công nhiệt 42 2.2.6 Phân tích mẫu 43 Chƣơng 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 46 3.1 Ảnh hƣởng nhiệt độ đến phân hủy gibbsite 46 3.2 Ảnh hƣởng nhiệt độ đến hình thành khống .47 3.3 Ảnh hƣởng chế độ gia nhiệt đến khối lƣợng thể tích, độ co tồn phần độ co phụ 49 3.3.1 Chế độ gia công nhiệt lƣu bậc 49 3.3.2 Chế độ gia công nhiệt lƣu hai bậc 53 3.4 Ảnh hƣởng chế độ gia công nhiệt đến cƣờng độ kháng nén 59 3.5 Ảnh hƣởng chế độ gia công nhiệt đến độ co phụ 60 3.6 Ảnh hƣởng chế độ gia cơng nhiệt đến hình thái cấu trúc vật liệu 62 Chƣơng 4: THỰC NGHIỆM TỔNG HỢP THỬ SẢN PHẨM 65 KẾT LUẬN .67 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 PHỤ LỤC 71 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1: Tính chất loại vật liệu chịu lửa cách nhiệt phân loại theo tiêu chuẩn JIS R2611 – 92 .12 Bảng 2: Tính chất loại vật liệu chịu lửa cách nhiệt phân loại theo tiêu Luận văn Khoa học Nghiên cứu chuẩn ASTM C155 – 97 (2002) .13 Bảng 3: Đặc tính loại vật liệu chịu lửa cách nhiệt theo phân loại Nga 13 Bảng 4: Tính chất vật liệu chịu lửa cách nhiệt cao nhôm theo tiêu chuẩn ΓOCT 5040 – 96 14 Bảng 5: Các tiêu kỹ thuật vật liệu chịu lửa cách nhiệt Samot .14 Bảng 6: Các tính chất hóa lý hydroxit nhôm .16 Bảng 7: Một số tính chất dạng oxit nhơm 18 Bảng 8: Thành phần hóa gibbsite Trung Quốc 40 Bảng 9: Thành phần cỡ hạt gibbsite Trung Quốc 40 Bảng 10: Thành phần khoáng gibbsite Trung Quốc 40 Bảng 11: Bài phối liệu theo tỷ lệ % khối lượng 41 Bảng 12: Ảnh hưởng nhiệt độ nung cuối đến khối lượng thể tích độ co toàn phần mẫu lưu bậc 49 Bảng 13: Ảnh hưởng nhiệt độ nung thời gian lưu đến khối lượng thể tích độ co tồn phần mẫu lưu bậc 51 Bảng 14: Tính chất lý mẫu lưu hai bậc 1250ºC 1450ºC 54 Bảng 15: Tính chất lý mẫu lưu hai bậc 1300ºC 1450ºC 55 Bảng 16: Ảnh hưởng nhiệt độ nung bậc hai đến khối lượng thể tích, cường độ nén .58 Bảng 17: Ảnh hưởng chế độ gia nhiệt đến cường độ kháng nén mẫu 59 Bảng 18: Ảnh hưởng chế độ gia công nhiệt đến độ co phụ 1550ºC lưu 2h mẫu 61 Bảng 19: Chế độ gia công nhiệt để tổng hợp thử sản phẩm vật liệu chịu lửa corun xốp .65 Bảng 20: Thông số lý sản phẩm vật liệu chịu lửa corun xốp tổng hợp thử 66 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1: Cấu trúc gibbsite 17 Hình 2: Cấu trúc boehmite 17 Hình 3: Cấu trúc diaspor 18 Luận văn Khoa học Nghiên cứu Hình 4: Cấu trúc alpha oxit nhôm 19 Hình 5: Cấu trúc beta oxit nhơm 20 Hình 6: Sơ đồ q trình tinh luyện oxit nhơm 21 Hình 7: Mơ hình kết khối theo Kingery .27 Hình 8: Mơ hình kết khối ba hạt 28 Hình 9: Sơ đồ nhiễu xạ tia X qua mạng tinh thể .30 Hình 10: Kết phân tích nhiệt trọng lượng TG gibbsite .46 Hình 11: Kết phân tích XRD mẫu lưu 3h 1250ºC (a), lưu 3h 1450ºC (b) 48 Hình 12: Ảnh hưởng nhiệt độ nung cuối đến khối lượng thể tích mẫu lưu bậc 50 Hình 13: Ảnh hưởng nhiệt độ nung cuối đến độ co toàn phần mẫu lưu bậc 50 Hình 14: Ảnh hưởng nhiệt độ nung thời gian lưu đến khối lượng thể tích mẫu lưu bậc 52 Hình 15: Ảnh hưởng thời gian lưu bậc (1250ºC) đến khối lượng thể tích độ co phụ 54 Hình 16: Ảnh hưởng thời gian lưu bậc (1300ºC) đến khối lượng thể tích độ co phụ 56 Hình 17: Ảnh hưởng nhiệt độ nung bậc đến khối lượng thể tích 57 Hình 18: Ảnh hưởng nhiệt độ nung bậc đến độ co phụ 57 Hình 19: Ảnh hưởng nhiệt độ nung bậc hai đến khối lượng thể tích cường độ mẫu 59 Hình 20: Ảnh hưởng chế độ gia công nhiệt đến cường độ kháng nén mẫu 60 Hình 21: So sánh ảnh hưởng chế độ gia công nhiệt 1450ºC 1550ºC đến độ co phụ mẫu 61 Hình 22: Ảnh SEM Gibbsite, mẫu (độ phóng đại 30.000 lần), mẫu (độ phóng đại 5000 lần) 62 Luận văn Khoa học Nghiên cứu Hình 23: Ảnh SEM mẫu gia công nhiệt lưu bậc, mẫu a (1250ºC – 3h), b (1450ºC – 3h) 62 Hình 24: Ảnh SEM mẫu gia cơng nhiệt hai bậc c (1250ºC – 3h 1450ºC – 3h), d (1250ºC – 12h 1450ºC – 3h) .63 Hình 25: Ảnh SEM mẫu gia công nhiệt bậc e (1500ºC – lưu h) gia công nhiệt hai bậc f (1250ºC – 12h 1500ºC – 3h ) .63 Hình 26: Vật liệu chịu lửa corun xốp tổng hợp thử 66 MỞ ĐẦU Lý lựa chọn đề tài Vật liệu chịu lửa cách nhiệt đƣợc sử dụng rộng rãi dƣới dạng gạch từ năm Luận văn Khoa học Nghiên cứu 1928 – 1935 [2] Ngày nay, vật liệu chịu lửa cách nhiệt đƣợc mở rộng bao gồm gạch định hình bơng sợi gốm dùng để cách nhiệt lò nung, hệ thống ống dẫn khí nóng Cùng với loại thiết bị (đặc biệt lò nung) đời làm việc nhiệt độ ngày cao, đòi hỏi song hành với hệ thống vật liệu chịu lửa, vật liệu cách nhiệt phải làm việc tốt nhiệt độ cao Trong ứng dụng thực tiễn có nhiều loại vật liệu chịu lửa cách nhiệt nhƣ: samot nhẹ, đinat nhẹ… Tuy nhiên, để làm việc nhiệt độ cao cần phải sử dụng loại vật liệu chịu lửa cách nhiệt đặc biệt nhƣ: loại vật liệu chịu lửa cách nhiệt cao nhôm, vật liệu chịu lửa cách nhiệt zircon… phải kể tới vật liệu chịu lửa corun xốp Vật liệu corun xốp loại vật liệu chịu lửa cách nhiệt có thành phần α – Al2O3 Chúng có ƣu điểm lớn tính bền nhiệt cao (nhiệt độ làm việc lên tới 1850ºC) Hiện nay, công nghệ sản xuất vật liệu chịu lửa cách nhiệt cao nhôm với hàm lƣợng oxit nhôm > 99% thƣờng từ nguồn nguyên liệu loại oxit nhôm tinh khiết đồng thời sử dụng loại phụ gia tạo xốp (đƣợc loại bỏ hồn tồn gia cơng nhiệt) Tuy nhiên công nghệ sản xuất vật liệu chịu lửa cách nhiệt cao nhôm đặc biệt loại vật liệu chịu lửa corun xốp có hàm lƣợng oxit nhơm > 99% vấn đề không đơn giản việc tạo đƣợc lỗ xốp đồng kích thƣớc phân bố, khả tái kết khối dẫn đến co thể tích q trình sử dụng nhiệt độ cao Từ sở lý thuyết vật liệu chịu lửa cách nhiệt đặc điểm gibbsite (Al2O3.3H2O), học viên lựa chọn nghiên cứu đề tài “Nghiên cứu tổng hợp vật liệu chịu lửa corun xốp từ nguyên liệu gibbsite” với trọng tâm đề tài đƣợc xác định là: sử dụng gibbsite để chế tạo vật liệu chịu lửa corun xốp, gibbsite giữ vai trị vừa nguyên liệu đầu vừa tác nhân tạo xốp Và vật liệu chịu lửa corun xốp 1.28 19 1.24 12 1.2 M1 M2 Cƣờng độ kháng nén (kg/cm2) 26 Luận văn Khoa học Nghiên cứu Khối lƣợng thể tích (g/cm3) 1.32 M3 Mẫu Cƣờng độ kháng nén Khối lƣợng thể tích Hình 19: Ảnh hưởng nhiệt độ nung bậc hai đến khối lượng thể tích cường độ mẫu Nhiệt độ nung bậc hai tăng, khối lƣợng thể tích tăng (1,24 g/cm3 – nung 1250ºC tăng lên 1,29 g/cm3 – nung 1550ºC), mức độ tăng khối lƣợng thể tích chậm dần tăng nhiệt độ nung Cùng với tăng khối lƣợng thể tích tăng cƣờng độ Tăng nhiệt độ nung bậc hai, vật liệu có mức độ kết khối tăng lên, tăng gắn kết tập hợp tinh thể α – Al2O3 từ làm tăng cƣờng độ sản phẩm Tuy nhiên, tăng nhiệt độ nung (>1500ºC) vật liệu xít đặc, khả ứng dụng nung thực tế khó khăn 3.4 Ảnh hưởng chế độ gia cơng nhiệt đến cường độ kháng nén Bảng 17: Ảnh hưởng chế độ gia nhiệt đến cường độ kháng nén mẫu Thời gian Thời gian Thời gian Thời gian Chế độ gia lƣu lƣu lƣu lƣu công nhiệt 1250ºC 1450ºC 1500ºC 1550ºC (h) (h) (h) (h) - - - 7,69 - - - 13,25 - - - - Lƣu bậc kháng nén (kg/cm2) 17,32 59 Cƣờng độ 18,56 - - 15,32 12 - - 20,01 12 - - 24,15 30 20 10 7.69 1250 1300 Luận văn Khoa học Nghiên cứu Cƣờng độ kháng nén (kg/cm2 ) Lƣu hai bậc 12 1350 24.15 20.01 15.32 17.32 18.56 13.25 1400 1450 1500 1550 Nhiệt độ (ºC) gia nhiệt lƣu bậc gia nhiệt lƣu hai bậc Hình 20: Ảnh hưởng chế độ gia công nhiệt đến cường độ kháng nén mẫu Qua số liệu bảng 17 cho thấy nhiệt độ nung cuối tăng cƣờng độ tăng, chế độ lƣu bậc 1250ºC cƣờng độ mẫu đạt 7,69 kg/cm2 nhƣng nhiệt độ tăng lên 1450ºC khối lƣợng tăng lên tới 13,25 kg/cm2 tức tăng lên 72% Với nhiệt độ nung cuối, mẫu đƣợc gia công nhiệt theo chế độ lƣu hai bậc cho cƣờng độ lớn mẫu đƣợc gia công nhiệt theo chế độ lƣu bậc, khoảng nhiệt độ từ 1450ºC tới 1550ºC cƣờng độ mẫu tăng lên khoảng từ 15% 3.5 Ảnh hưởng chế độ gia công nhiệt đến độ co phụ Vật liệu tạo thành từ chế độ gia công nhiệt lƣu bậc hai bậc 1450ºC 1500ºC, đƣợc kiểm tra độ co phụ 1550ºC lƣu 2h So sánh kết cho thấy ảnh hƣởng q trình gia cơng nhiệt khác tới độ co phụ vật liệu 60 Bảng 18: Ảnh hưởng chế độ gia công nhiệt đến độ co phụ 1550ºC lưu 2h mẫu công nhiệt Thời gian Thời gian lƣu Thời gian lƣu Độ co phụ lƣu tại 1550ºC lƣu 2h 1250ºC (h) 1450ºC (h) 1500ºC (h) (%) - 2,09 - 0,69 - 1,33 - 0,55 - Lƣu bậc 12 Lƣu hai bậc Độ co phụ 1550 ºC lƣu 2h (%) 12 2.09 1.33 Luận văn Khoa học Nghiên cứu Chế độ gia 0.69 0.55 1450 1500 Nhiệt độ nung cuối (ºC) gia nhiệt lƣu bậc gia nhiệt lƣu hai bậc Hình 21: So sánh ảnh hưởng chế độ gia công nhiệt 1450ºC 1550ºC đến độ co phụ mẫu Qua kết đƣợc thể bảng 18 cho thấy: - Cùng nhiệt độ nung cuối, chế độ gia công nhiệt lƣu hai bậc cho vật liệu có độ co phụ nhỏ khoảng 20% so với mẫu gia công nhiệt lƣu bậc - Nhiệt độ nung cuối tăng, độ co phụ mẫu giảm Điều phản ánh, gia công nhiệt theo chế độ lƣu hai bậc cho vật liệu có cấu trúc ổn định gia cơng nhiệt bậc 61 Luận văn Khoa học Nghiên cứu 3.6 Ảnh hưởng chế độ gia công nhiệt đến hình thái cấu trúc vật liệu Hình 22: Ảnh SEM Gibbsite, mẫu (độ phóng đại 30.000 lần), mẫu (độ phóng đại 5000 lần) Cấu trúc gibbsite đƣợc chụp với độ phóng đại 30.000 lần (ảnh 0) 500 lần (ảnh 1) cho thấy gibbsite có cấu trúc lỗ xốp vật lý mà khơng có hệ thống lỗ xốp phân bố đồng cấu trúc nhƣ mẫu sau đƣợc gia công nhiệt (hình 23, 24, 25) Hình 23: Ảnh SEM mẫu gia công nhiệt lưu bậc, mẫu a (1250ºC – 3h), b (1450ºC – 3h) So sánh ảnh SEM mẫu gia công nhiệt lƣu bậc 1250ºC lƣu 3h 1450ºC lƣu 3h để thấy đƣợc ảnh hƣởng nhiệt độ nung tới hình thái tập 62 hợp tinh thể α – Al2O3: mẫu lƣu 3h 1250oC, tập hợp tinh thể có kích thƣớc nhỏ từ 100nm đến 300nm (a) Khi lƣu thời gian 1450oC xảy trình kết khối, tập hợp tinh thể α – Al2O3 co cụm, gắn kết với để tạo tập hợp tăng tƣơng ứng (b) Luận văn Khoa học Nghiên cứu tinh thể α – Al2O3 có kích thƣớc tăng mạnh đến cỡ µm, đồng thời kích thƣớc lỗ xốp Hình 24: Ảnh SEM mẫu gia cơng nhiệt hai bậc c (1250ºC – 3h 1450ºC – 3h), d (1250ºC – 12h 1450ºC – 3h) Hình 25: Ảnh SEM mẫu gia công nhiệt bậc e (1500ºC – lưu h) gia công nhiệt hai bậc f (1250ºC – 12h 1500ºC – 3h ) Đối với mẫu gia công nhiệt lƣu hai bậc, thời gian lƣu bậc (1250ºC) dài (hình 24) cho thấy tập hợp tinh thể có xu hƣớng tăng kích thƣớc theo chiều dài 63 tăng khả đan xen chúng cấu trúc Quy luật thấy tƣơng Luận văn Khoa học Nghiên cứu tự với mẫu đƣợc nung 1500ºC hai chế độ (hình 25) 64 Chương 4: THỰC NGHIỆM TỔNG HỢP THỬ SẢN PHẨM Trên sở kết nghiên cứu đạt đƣợc, đề tài tiến hành chế thử sản phẩm vật liệu chịu lửa corun xốp (hàm lƣợng α – Al2O3 ~100%) theo quy trình cơng nghệ nhƣ sau: Luận văn Khoa học Nghiên cứu Bƣớc 1: Chuẩn bị nguyên liệu – Gibbsite, phụ gia tăng cƣờng độ mộc: PVA Bƣớc 2: Nguyên liệu chuẩn bị đƣợc bƣớc đƣợc cân định lƣợng theo phối liệu (bảng 11) với tổng độ ẩm 6%, phối liệu đƣợc trộn máy trộn cầm tay với khối lƣợng 400 gam/mẻ, ủ đồng Bƣớc 3: Phối liệu sau đƣợc ủ đồng bƣớc đƣợc tạo hình phƣơng pháp ép bán khơ thiết bị nén ép thủy lực, lực ép 80 (kg/cm2) Bƣớc 4: Sản phẩm mộc sau tạo hình bƣớc đƣợc sấy khô 110ºC 24h Bƣớc 5: Sản phẩm mộc bƣớc đƣợc nung lò nung điện cực, với chế độ nung nhƣ sau: Bảng 19: Chế độ gia công nhiệt để tổng hợp thử sản phẩm vật liệu chịu lửa corun xốp Chế độ gia công nhiệt Tốc độ nâng nhiệt Thời gian lƣu (ºC/h) (h) 240 - 240ºC – 600ºC 60 - 600ºC – 900ºC 240 - 900ºC – 1250ºC 120 12 1250ºC – 1500ºC 240 Khoảng nhiệt độ nung Tp – 240ºC Lƣu mẫu 02 bậc Bƣớc 6: Sản phẩm thu đƣợc đƣợc kiểm tra thông số lý: khối lƣợng thể tích, độ xốp biểu kiến, độ hút nƣớc, cƣờng độ, độ chịu lửa độ dẫn nhiệt 65 Bảng 20: Thông số lý sản phẩm vật liệu chịu lửa corun xốp tổng hợp thử Thông số lý Sản phẩm chế thử 1,27 Độ xốp biểu kiến (%) 67,54 Độ hút nƣớc (%) 52,86 Cƣờng độ kháng nén (kg/cm2) Luận văn Khoa học Nghiên cứu Khối lƣợng thể tích (g/cm3) 20 Nhiệt độ mà độ co phụ không 2% (ºC) 1650 Độ chịu lửa (ºC) >1770 Thành phần hóa Al2O3 (%) ~ 100 Độ dẫn nhiệt 350 ± 25ºC 0,346 (W/m.K) 650 ± 25ºC 0,462 Hình 26: Vật liệu chịu lửa corun xốp tổng hợp thử Qua số liệu bảng 20 cho thấy: với quy trình thực hiện, sản phẩm xốp corun thu đƣợc có tính chất kỹ thuật đảm bảo yêu cầu đề đề tài So sánh với tiêu chuẩn, sản phẩm chế thử gần tƣơng đƣơng sản phẩm vật liệu chịu lửa cách nhiệt nhóm C3 (theo tiêu chuẩn JIS R2611 – 92) hay nhóm 32 (theo tiêu chuẩn ASTM C155 – 97 (2002)) 66 KẾT LUẬN Xác định đƣợc quy trình gia cơng tạo hình tốc độ gia nhiệt từ nhiệt độ phòng tới 1250ºC để chế tạo vật liệu từ gibbsite, đảm bảo vật liệu có hình khối ổn định cho giai đoạn gia công nhiệt tiếp theo: Luận văn Khoa học Nghiên cứu - Phối liệu đƣợc trộn 99% gibbsite 1% PVA với tổng ẩm 6% - Mẫu đƣợc tạo hình phƣơng pháp ép bán khơ với lực ép 80 kg/cm2 - Tốc độ gia nhiệt tới 1250ºC nhƣ sau: Khoảng nhiệt độ nung Tp – 240ºC 240ºC – 600ºC 600ºC – 900ºC 900ºC – 1250ºC Tốc độ nâng nhiệt (ºC/h) 240 60 240 120 - Khi nung tới 1250ºC vật liệu hoàn toàn chuyển sang dạng α – Al2O3 Nghiên cứu ảnh hƣởng q trình gia cơng nhiệt (trong khoảng nhiệt độ 1250ºC đến 1600ºC) tới tính chất vật liệu cho kết nhƣ sau: - Tăng nhiệt độ nung, khối lƣợng thể tích, độ co tồn phần sản phẩm tăng rõ rệt khoảng 1250oC, 1450oC tăng yếu dần khoảng 1450oC – 1600oC - Chế độ gia công nhiệt lƣu hai bậc làm tăng khối lƣợng thể tích vật liệu so với gia nhiệt lƣu bậc, thời gian lƣu bậc 1250oC đủ dài (9h,12h) khối lƣợng thể tích vật liệu lại giảm xuống so với mẫu lƣu 1250oC (3h,6h) - Chế độ gia công nhiệt lƣu hai bậc cho sản phẩm có cƣờng độ lớn khoảng 15% so với chế độ gia công nhiệt lƣu bậc - Nhiệt độ tăng làm tăng kích thƣớc tập hợp tinh thể α – Al2O3 đồng thời kích thƣớc lỗ xốp tăng tƣơng ứng Thời gian lƣu bậc lâu 67 làm tập hợp tinh thể tăng mạnh kích thƣớc theo chiều dài tăng mạnh mức độ đan xen cấu trúc Vật liệu gia công nhiệt theo (1) tiếp tục gia nhiệt 1250ºC – 12h 1500ºC – 3h có đặc tính sau: Thành phần khống ~ 100% α – Al2O3, khối lƣợng thể Luận văn Khoa học Nghiên cứu tích < 1,3 g/cm3; độ chịu lửa > 1770ºC độ dẫn nhiệt 650ºC < 0,5 (W/m.K) 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Bùi Văn Chén (2001), Hóa Lý Silicat, Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội Nguyễn Đăng Hùng (2013), Công nghệ sản xuất vật liệu chịu lửa, nhà xuất Bách Khoa, Hà Nội Luận văn Khoa học Nghiên cứu Nguyễn Văn Khơi (2006), Keo dán hóa học cơng nghệ, Viện khoa học công nghệ Việt Nam, Hà Nội Đ.N Pôlubôiarinôp, V.L Balkêvich,R.Ia Papinxki (1993), Vật liệu chịu lửa gốm cao nhôm, Nhà xuất Xây Dựng, Hà Nội Đào Hà Quang (2014), “Nghiên cứu sử dụng nguyên liệu ôxit nhôm hydrôxit nhôm Tân Rai vào sản xuất sản phẩm Mulit - Corun”, chủ biên, Đề tài cấp bộ, Bộ Công Thƣơng Phạm Văn Tƣờng (1998), Giáo trình vật liệu vơ cơ, Trƣờng Đại học khoa học tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội Tiếng Anh J N Goldstein, D.E Joy, D.C Lyman, C.E Echlin, P Lifshin, E Sawyer, L., Michael J.R (2012), Scanning electron microscopy and X-ray microanalysis: a text for biologists, materials scientists, and geologists, Springer Science & Business Media F.C Jentoft (2014), Advances in catalysis, Vol 15, University of Oklahoma, Norman, Oklahoma, USA Karl Wefers Chanakya Misra (1987), Oxides and Hydroxides of Aluminum, Alcoa Laboratories 10 T.M Sandutsa,L A Dergaputskaya (1990), A study of the properties of corundum based thermal insulation products, Ukrainian Scientific-Research institute of Refractories 11 Toru Shimizu, Kazuhiro Matsuura, Harumi Furue,Kunio Matsuzak (2013), "Thermal conductivity of high porosity alumina refractory bricks made by a 69 slurry gelation and foaming method", Journal of the European ceramic Society, 33(15), tr 3429-3435 12 A.D.V Souza, C.C Arruda, L.F Ernandes, M.L.P Antunes, P.K Kiyohara,Rafae Salomão (2015), "Characterization of aluminum hydroxide Luận văn Khoa học Nghiên cứu (Al (OH) 3) for use as a porogenic agent in castable ceramics", Journal of the European Ceramic Society, 35(2), tr 803-812 13 A.D.V Souza, L.L Sousa, L Fernandes, P.H.L Cardoso,R Salomão (2015), "Al2O3–Al(OH)3-based castable porous structures", Journal of the European Ceramic Society, 35(6), tr 1943-1954 14 Fu Su Yen, Huei Shan Lo, Hui Lin Wen,Rung Je Yang (2003), "θ-to αphase transformation subsystem induced by α-Al O 3-seeding in boehmitederived nano-sized alumina powders", Journal of crystal growth, 249(1), tr 283-293 70 d=2.71 d=2.67 d=3.18 d=3.11 d=3.36 d=3.31 2-Theta scale - D8 - Advanced 60 d=1.80 d=2.29 d=2.25 d=2.47 d=2.45 d=2.42 d=2.38 d=4.37 d=4.32 d=5.35 d=5.88 d=6.78 Lin (Cps) d=4.85 d=4.86 Mau Hydroxit nhom - TQ - File: Mau Hydroxit nhom - TQ.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 5.000 ° - End: 60.005 ° - Step: 0.015 ° - Step time: 0.3 s - Temp.: 25 °C (Room) - Time Started: 13 s - 2-Theta: 5.000 ° 01-074-1775 (C) - Gibbsite - Al(OH)3 - Y: 12.50 % - d x by: - WL: 1.78897 - Monoclinic - a 8.67600 - b 5.07000 - c 9.72100 - alpha 90.000 - beta 94.570 - gamma 90.000 - Primitive - P21/n (14) - - 426.241 - d=2.16 Luận văn Khoa học Nghiên cứu d=2.08 d=2.05 d=2.02 d=1.99 d=1.96 71 d=1.92 15000 Mau Hydroxit nhom - TQ PHỤ LỤC Phụ lục Phân tích XRD mẫu hydroxit nhơm Trung Quốc Lin (Cps) 72 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 10 d=1.600 d=1.739 d=2.085 d=2.378 d=2.550 d=3.479 30 40 2-Theta - Scale 50 60 d=1.373 d=1.404 File: DuongBK M1s.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 10.000 ° - End: 70.000 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 0.8 s - Anode: Cu - WL1: 1.5406 - Generator kV: 40 kV - Generator mA: 40 mA - Creation: 29/09/2016 8:36:10 AM 00-046-1212 (*) - Corundum, syn - Al2O3 - Y: 79.17 % - d x by: - WL: 1.5406 - Rhombo.H.axes - a 4.75870 - b 4.75870 - c 12.99290 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 120.000 - Primitive - R-3c (167) - - 254.808 - F 20 Luận văn Khoa học Nghiên cứu d=2.163 1800 d=1.546 1900 Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - M1 d=1.510 2000 70 Phụ lục Phân tích XRD mẫu lưu bậc 1250ºC/3h (M1) 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800 10 d=1.600 d=1.739 d=2.085 d=2.378 d=2.550 d=3.480 30 2-Theta - Scale 40 50 60 d=1.373 d=1.404 File: DuongBK M2s.raw - Type: 2Th/Th locked - Start: 10.000 ° - End: 70.000 ° - Step: 0.030 ° - Step time: 0.8 s - Anode: Cu - WL1: 1.5406 - Generator kV: 40 kV - Generator mA: 40 mA - Creation: 29/09/2016 8:49:14 AM 00-046-1212 (*) - Corundum, syn - Al2O3 - Y: 64.93 % - d x by: - WL: 1.5406 - Rhombo.H.axes - a 4.75870 - b 4.75870 - c 12.99290 - alpha 90.000 - beta 90.000 - gamma 120.000 - Primitive - R-3c (167) - - 254.808 - F 20 Luận văn Khoa học Nghiên cứu d=2.165 1900 d=1.964 Lin (Cps) Faculty of Chemistry, HUS, VNU, D8 ADVANCE-Bruker - M2 d=1.545 73 d=1.510 2000 70 Phụ lục Phân tích XRD mẫu lưu bậc 1450ºC/3h (M2)