CHƯƠNG 7: VLCL CÁCH NHIỆT I/ Khái niệm chung 1/ Mục đích của sử dụng VLCL cách nhiệt: Giảm thấp mức tiêu tốn nhiên liệu và hạ nhiệt độ của môi trường, được đặc trưng bằng tính cách nhiệt. Nghĩa là nó phải thoả mãn 2 yêu cầu: Nhiệt tích luỹ nhỏ và độ dẫn nhiệt nhỏ. Nhiệt tích luỹ nhỏ khi giảm trọng lượng thể tích, tức tăng độ xốp Độ dẫn nhiệt của VLCL nhẹ phụ thuộc vào độ dẫn nhiệt của pha tinh thể, pha thuỷ tinh, sự phân bố giữa chúng, vào độ xốp và kích thước lỗ xốp. Độ dẫn nhiệt giảm khi độ xốp tăng, kích thước lỗ xốp giảm. Nếu kích thước lỗ xốp lớn gradient nhiệt độ trong nó lớn sẽ có bức xạ nhiệt và dẫn nhiệt đối lưu lớn nên ở nhiệt độ cao, khi nhiệt độ tăng độ dẫn nhiệt tăng. Hệ số dẫn nhiệt và tích luỹ nhiệt của VLCL nhẹ nhỏ hơn so với VLCL thường. Chúng giảm từ 1/2 – 2/3 độ dẫn nhiệt và tích luỹ nhiệt của VLCL thường. VLCL cách nhiệt có thể được sản xuất ở dạng gạch khối lớn hay dạng bột. Hiện nay trên thế giới đang sản xuất được hầu hết các loại VLCL nhẹ có thành phần và tính chất khác nhau từ các loại thường như đinat, samốt, đến loại VLCL đặc biệt từ oxit tinh khiết như Al 2 O 3 , ZrO 2 , BeO 2/ Phân loại: Gạch cách nhiệt ( vật liệu nhẹ) hiện nay dùng rộng rãi gồm 3 loại: - Loại cách nhiệt thấp: Nhiệt độ làm việc <900 0 C - Loại cách nhiệt trung bình : Nhiệt độ làm việc 900-1200 0 C - Loại cách nhiệt cao: Nhiệt độ làm việc >1200 0 C Loại cách nhiệt thấp: Điatomit, trêpen, amiăng. Các loại này không phải là VLCL nhẹ. Loại cách nhiệt trung bình và cao là VLCL nhẹ. VLCL nhẹ dùng trong lò công nghiệp bao gồm 2 loại: - Loại cách nhiệt bên trong: loại này dùng lót lò trong trường hợp không cáo tác dụng của xỉ, kim loại, thuỷ tinh chảy lỏng - loại cách nhiệt bên ngoài: cũng vẫn các loại trên nhưng phải xây bên ngoài ở nơi bên trong có nhiệt độ cao quá nhiệt độ làm việc của chúng hoặc có tác dụng của chất nóng chảy. 3/ Yêu cầu: Yêu cầu cơ bản đặt ra cho kỹ thuật sản xuất loại vật liệu này là: sản phẩm có độ xốp lớn, cường độ cơ học đảm bảo và bền nhiệt. II/ Phương pháp sản xuất Hai phương pháp phổ biến: - Sử dụng phụ gia cháy - Sử dụng phụ gia tạo bọt. 1/ Phương pháp dùng phụ gia cháy được trong khi nung Phương pháp này dựa trên nguyên tắc đưa vào phối liệu các vật liệu cháy đã nghiền mịn như than cốc, antraxit, than đá, mùn cưa, mùn linhin (sản phẩm thải trong công nghiệp giấy), các chất hữu cơ dạng rắn ít tro Sản phẩm được tạo hình bằng phương pháp ép dẻo hay ép bán khô, sau khi sấy, sản phẩm được nung trong môi trường oxi hoá theo chế độ nung đảm bảo cháy hoàn toàn phụ gia và hình thành lỗ xốp mà không bị nứt vỡ hay biến dạng. 2/ Phương pháp dùng phụ gia tạo bọt Nguyên tắc: Sử dụng yếu tố tạo bọt trong huyền phù của phối liệu chịu lửa và thêm vào đó chất ổn định bọt để giữ được cấu trúc viên mộc ở dạng bọt xốp. - Tạo bọt từ không khí: Dùng phụ gia hoạt tính bề mặt như xà phòng côlôphan, sapônin (gốc xà phòng) và tiến hành khuấy trộn để tạo bọt trong huyền phù phối liệu. Còn chất ổn định bọt có thể dùng keo da trâu, ximăng alumin từ hồ đã bão hoà bọt, đúc sản phẩm trong khuôn sau đó đem sấy và nung - Tạo bọt bằng phản ứng hoá học: Dùng phản ứng sinh khí CO 2 giữa đôlômit nghiền mịn với axit HCl hoặc H 2 SO 4 , phụ gia định hình cấu trúc bọt là thạch cao nửa nước (CaSO 4 .0,5H 2 O). Hồ phối liệu được đổ vào khuôn gỗ đến ½ chiều cao khuôn, trong đó phối liệu sẽ nở phồng chiếm toàn bộ thể tích, sấy, nung. (Phản ứng giữa đôlômit với HCl, sự đóng rắn của thạch cao, tốc độ và thời gian tiến hành cùng với nhiệt độ phản ứng có giá trị nhất định đến tính chất của sản phẩm. Rất khó điều chỉnh. Phương pháp ít được sử dụng trong thực tế) . cách nhiệt ( vật liệu nhẹ) hiện nay dùng rộng rãi gồm 3 loại: - Loại cách nhiệt thấp: Nhiệt độ làm việc <900 0 C - Loại cách nhiệt trung bình : Nhiệt độ làm việc 90 0-1 200 0 C - Loại cách. thuật sản xuất loại vật liệu này là: sản phẩm có độ xốp lớn, cường độ cơ học đảm bảo và bền nhiệt. II/ Phương pháp sản xuất Hai phương pháp phổ biến: - Sử dụng phụ gia cháy - Sử dụng phụ gia. Sử dụng yếu tố tạo bọt trong huyền phù của phối liệu chịu lửa và thêm vào đó chất ổn định bọt để giữ được cấu trúc viên mộc ở dạng bọt xốp. - Tạo bọt từ không khí: Dùng phụ gia hoạt tính bề