Nghiên ứu chế tạo vật liệu chịu lửa manhêzi cácbon với độ bền oxy hóa cao

bộ giáo dục đào tạo trờng đại học bách khoa hµ néi Hoàng Lê Anh Nghiên cứu chế tạo vật liệu chịu lửa manhêzi-cácbon với độ bền oxy hóa cao Chuyên ngành : Công nghệ Vật liệu Silicat Mà số : luận văn thạc sĩ ngành cnvl hóa học ngời hớng dẫn khoa học pgs.ts đào xuân phái Hà Nội - 2009 Tai ngay!!! Ban co the xoa dong chu nay!!! 17051113874791000000 Luận văn đợc thực Phòng thí nghiệm Viện Vật liệu Xây dựng Công ty cổ phÇn VËt liƯu lun kim Lưa ViƯt díi sù híng dẫn Thầy giáo PGS.TS Đào Xuân Phái Tác giả xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc Thầy hớng dẫn, thầy cô Bộ môn CNVL Silicat trờng ĐHBK Hà Nội, Ban lÃnh đạo cán phòng thí nghiệm Công ty cỉ phÇn VËt liƯu lun kim Lưa ViƯt cïng cán Trung tâm phân tích kiểm định, Trung tâm Vật liệu chịu lửa Viện Vật liệu Xây dựng đà giúp đỡ hoàn thành luận văn Cũng này, xin chân thành cảm ơn Viện Đào tạo Sau đại học Trờng Đại học Bách khoa Hà Nội đà quan tâm tạo điều kiện cho suốt thời gian học tập hoàn thiện luận văn Cuối xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới gia đình, đồng nghiệp bạn bè đà giúp đỡ, động viên tạo điều kiện cho hoàn thành tốt luận văn Hà Nội, ngày 15 tháng 10 năm 2009 Học viên Hoàng Lê Anh Lun thc s Chuyờn ngành CNVL Silicát Môc lôc Môc Néi dung Trang Lêi cảm ơn Mục lục Danh mục chữ viết tắt Danh mục bảng Danh mục hình vẽ đồ thị minh họa Mở đầu Đặt vấn đề Vài nét đời phát triển công nghệ sản xuất 1 vật liệu chịu lửa manhêzi-cácbon Tình hình nghiên cứu, sản xuất sử dụng gạch chịu lửa manhêzi cacbon nớc ta giới Mục đích nhiệm vụ nghiên cứu đề tài Phơng pháp nghiên cứu ý nghĩa đề tài Dự kiến áp dụng kết nghiên cứu Kết cấu luận văn 7 8 Chơng I 1.1 1.1.1 1.1.2 Tổng quan lý thuyết công nghệ Clanhke Manhêzi Các đặc tính hóa lý clanhke Manhêzi Clanhke Manhêzi dùng cho gạch MC 9 14 1.1.2.1 §é tinh khiÕt cđa clanhke manhezi 14 1.1.2.2 1.2.2.3 Chủng loại hàm lợng tơng đối tạp chất Độ xít đặc sạn clanhke manhezi 15 20 Graphite dùng choểgạch MC 25 1.2.1 Cơ sở hóa lý cacbon graphite 25 1.2.2 T¸c dơng cđa carbon 29 1.2.3 §é tinh khiÕt cđa graphite 30 1.2.4 KÝch thíc vµ hình dạng hạt graphite 32 1.2 Lun thc s Chuyên ngành CNVL Silicát ChÊt kÕt dÝnh dïng cho g¹ch MC 35 1.3.1 C¸c chÊt kÕt dÝnh 35 1.3.2 Qu¸ trình cacbon hoá 36 1.3.3 1.3.4 Tính công nghệ phèi trén cđa c¸c chÊt kÕt dÝnh 38 1.3 Mét số đặc điểm ứng dụng nhựa PF 39 1.4 Các chất phụ gia chống ôxy hoá 1.5 Khái quát chung công nghệ chế tạo gạch chịu lửa MC 47 1.5.1 Một số đặc trng công nghệ sản xuất gạch chịu lửa MC 47 1.5.2 Sơ đồ thuyết minh dây chuyền công nghệ sản xuất 40 48 gạch MC Chơng II phơng pháp thiết bị nghiên cứu 54 2.1 Xác nh thành phần hoá 54 2.2 Xác định khối lợng thể tích độ xèp biĨu kiÕn 55 2.2.1 Khèi lỵng thĨ tÝch 55 2.2.2 Độ xốp biểu kiến 56 Xác định cờng độ cđa vËt liƯu 57 2.3.1 Cêng ®é bỊn nÐn 57 2.3.2 §é bỊn n nãng 58 2.3 2.4 Xác định thành phần khống vật liệu phân tích 59 nhiu x Rnghen (XRD) 2.5 Xác định vi cấu trúc cđa vËt liƯu b»ng kÝnh hiĨn vi ®iƯn tư qt (SEM ) bề mặt mài phẳng 2.6 Xác định ®é bÒn oxy hãa Luận văn thạc sĩ 60 61 Chun ngành CNVL Silicát TriĨn khai nghiªn cøu thùc nghiƯm Chơng III Kết thảo luận 3.1 64 Tập hợp loại nguyên liệu phụ gia sử dụng 64 nghiªn cøu 3.1.1 Manhªzit 64 3.1.2 3.1.3 Graphite 69 3.1.4 Dung m«i pha lo·ng chÊt kÕt dÝnh 3.1.5 Các chất phụ gia chống ôxy hoá 72 Nghiên cứu ảnh hởng thành phần cấp phối hạt 73 3.2.1 Phơng pháp xác định thành phần cấp phối hạt tối u 74 3.2.2 Mô tả thí nghiệm chế tạo mÉu nhá phßng thÝ 3.2 ChÊt kÕt dÝnh 70 70 75 nghiệm Phân tích kết thảo luận 77 Các thí nghiệm ảnh hởng đến tính chất mẫu 80 3.3.1 Thí nghiệm xác định áp lực ép hợp lý 80 3.3.2 Thí nghiệm xác định lợng chất kết dính hợp lý 81 3.3.3 Thí nghiệm xác định thời gian trộn hợp lý 3.3.4 Thí nghiệm xác định nhiệt độ sấy thời gian lu nhiệt 82 84 3.2.3 3.3 hợp lý 3.4 Thí nghiệm ảnh hởng chất phụ gia chống ô 86 xy hoá tới tính chất mẫu 3.4.1 ảnh hởng chÊt phơ gia chèng oxy hãa tíi ®é 86 xèp cđa mÉu 3.4.2 ¶nh hëng cđa cđa phơ gia chèng oxy hóa AO2 đến Lun thc s 88 Chun ngành CNVL Silicát tÝnh chÊt cđa mÉu 3.5 ¶nh hởng hàm lợng graphite đến tính chất 89 mẫu 3.6 So sánh kết đề tài với số loại sản phẩm tơng 92 tự đợc sản xuất nớc Kết luận kiến nghị Danh mục tài liệu tham khảo 93 94 C¸c phơ lơc 95 Luận văn thạc sĩ Chun ngành CNVL Silicỏt Danh mục chữ viết tắt TT Ký hiệu Chú giải MC Manhêzi Cacbon PF Phenol formaldehyde DEG Diethylene glycol AO Antioxydant – Phô gia chèng oxy hãa L Láng C/S Tû lÖ CaO/SiO2 PF/DEG Tû lÖ keo phenol formaldehyde/diethylene glycol C CaO S SiO2 10 M MgO 11 F Fe2O3 12 FM Clanhke manhêzi điện chảy 13 DBM Clanhke manhªzi thiªu kÕt Luận văn thạc sĩ Chuyên ngnh CNVL Silicỏt Danh mục bảng Tên bảng số liÖu TT Trang Bảng 1: Gạch chịu lửa manhêzi - cac bon Trung Quốc Bảng : Gạch chịu lửa manhêzi - cac bon Nhật Bản Bảng 1.1: Đặc điểm lý khoáng chịu lửa periclase Bảng 1.2 : Thành phần tính chất clanhke manhêzi kết khèi B¶ng 1.3: HƯ sè d·n në nhiƯt tõ 25 oC đến nhiệt độ T clanhke manhêzi thơng phẩm Bảng 1.5 Hệ số mol CaO/SiO2 khoáng tạo thành 11 12 13 16 sạn clanhke manhezi Bảng 1.6: TÝnh chÊt cđa mÉu thư B¶ng 1.7: KÕt qu¶ phân tích hoá học thành phần tro 23 31 graphite điển hình Bảng 1.8: ảnh hởng hàm lợng tro graphite ®Õn 32 cêng ®é ë nhiƯt độ cao gạch MC Bảng 1.9: Kích thớc hạt tính graphite dùng 10 11 34 cho gach MC B¶ng 1.10 ¶nh hëng cđa phơ gia kim loại đến cờng độ gạch MC (chứa 17%C) nhiệt độ cao 44 Bảng 2.1: Bảng tốc độ nâng nhiệt độ mẫu thử 12 62 phòng thí nghiệm 13 Bảng 3.1 Clanhke manhêzi kết khối Trung Quốc (DBM 90) 64 14 Bảng 3.2 Clanhke manhêzi điện chảy Trung Quèc - (FM97) 65 15 16 B¶ng 3.3 Clanhke manhêzi điện chảy Trung Quốc độ cao, (FM98) Bảng 3.4 Clanhke manhêzi kết khối (Công ty điện chảy Huanghe) Luận văn thạc sĩ 65 66 Chuyên ngành CNVL Silicát Bảng 3.5:Thành phần hoá học graphite Yên Bái 17 Bảng 3.6: 18 69 Trung Quốc Thành phần hạt graphite Yên Bái Trung 69 Quốc 19 Bảng 3.7: Thành phần bột Si kim loại (AO1) 72 20 Bảng 3.8: Thành phần bột Al kim loại (AO2) 73 Bảng 3.9: Tỷ lệ cấp phối hạt phối liệu nghiên 21 77 cứu Bảng 3.10: Kết phân tích lý mẫu nghiên cứu 22 78 cấp phối hạt Bảng 3.11: Thay đổi độ xốp, khối lợng thể tích theo áp lực 23 80 tạo hình Bảng 3.12: Thay đổi cờng độ nén nguội theo tû lƯ chÊt kÕt 24 81 dÝnh B¶ng 3.13 Quan hệ thời gian trộn mật độ rời phối 25 82 liƯu B¶ng 3.14: Sù phơ thc cđa thêi gian sấy, nhiệt độ sấy 26 vào khối lợng thể tích cờng độ nén nguội mẫu sau 84 sÊy B¶ng 3.15: ¶nh hëng cđa chÊt chèng oxy hãa ®Õn ®é xèp 27 86 cđa mÉu B¶ng 3.16 Quan hệ hàm lợng phụ gia AO2 28 29 88 tính chất mẫu Bảng 3.17 Các tính chất mẫu thử với hàm lợng cacbon khác 90 Bảng 3.18: So sánh tiêu số loại gạch MC 30 với 14% cácbon Lun thạc sĩ 92 Chun ngành CNVL Silicát Danh mơc c¸c hình minh họa đồ thị Trang Tên hình minh họa TT Hình 1.1: Mô hình ô mạng tinh thể MgO 293oK Hình 1.2: Tình trạng xâm thực gạch manhezi đợc sản xuất từ loại sạn clanhke manhezi thiêu kết khác bitum, xử lý nhiệt độ thấp (lợng C tàn d 5%, MgO 95,5% 15 ∼ 99,1%) H×nh 1.3: Vùng silic thấp giản đồ hệ MgOCaO SiO 16 Hình 1.4: Giản đồ pha hệ CMS-MgO 17 Hình 1.5: Giản đồ pha hệ C3MS2MgO 17 Hình 1.6: Giản đồ pha hệ C2SMgO 18 Hình 1.7: Giản đồ pha hệ C3SMgO Hình 1.8: Quan hệ độ bền xâm thực gạch manhezi 18 - cacbon với hàm lợng B 2O3 clanhke manhezi 20 Hình 1.9: Quan hệ độ trọng lợng gạch MC 21 kích thớc tinh thể periclase Hình 1.10: Đờng cong trọng lợng hai loại gạch 10 manhezi- cacbon điều kiện nhiệt độ cao chân kkhông 12 Hình 1.11: Độ giảm trọng lợng sạn clanhke manhezi thiêu kết sạn clanhke manhezi điện chảy sau phản ứng nhiệt độ cao H×nh 1.12: CÊu tróc cđa Graphite 13 H×nh 1.13- Quan hệ tốc độ ăn mòn xâm thực hµm 11 Luận văn thạc sĩ 22 23 25 30 Chuyên ngành CNVL Silicát