CHƯƠNG 5. TỔNG HỢP BẰNG PHƯƠNG PHÁP THIÊU KẾT ppsx

VẬT LIỆU CHNU LỬAKhái quát về vật liệu chịu lửa Là vật liệu có độ bền cao, ổn định cơ học và trơ về phương diện hóa học ở nhiệt độ cao, có độ chịu lửa trên 1500 0 C Æ Dùng để xây các lò

CHƯƠNG 5 TỔNG HỢP BẰNG PHƯƠNG PHÁP THIÊU KẾT

CHƯƠNG 5 - TỔNG HỢP BẰNG PHƯƠNG PHÁP THIÊU KẾT

1.Cơ sở lý thuyết , kỹ thuật tiến hành

2.Chế tạo vật liệu chịu lửa sa môt bằng phương

pháp thiêu kết

3 Chế tạo clinke XMP bằng phương pháp thiêu kết

Cơ sở phương pháp

-Dựa trên giản đồ thành phần trạng thái xác

định thành phần phối liệu Æ nhằm tạo sản

phẩm có thành phần hóa phù hợp với thành pha

Mulit 3Al 2 O 3 .2SiO 2

Samot + bán axit

Cao alumin

Al 2 O 3 tăng Æ độ chịu lửa

tăng

VẬT LIỆU CHNU LỬA

Khái quát về vật liệu chịu lửa

Là vật liệu có độ bền cao, ổn định cơ học và trơ về

phương diện hóa học ở nhiệt độ cao, có độ chịu lửa trên 1500 0 C

Æ Dùng để xây các lò công nghiệp, các ghi đốt, các thiết bị làm việc ở nhiệt độ cao

VẬT LIỆU CHNU LỬA

Các yêu cầu của vật liệu chịu lửa

-Cần có độ chịu lửa : có độ bền vững ở nhiệt độ cao, có khả

năng chống lại tác dụng của nhiệt độ cao, không bị nóng chảy

ở nhiệt độ cao

-Khả năng chống lại tác dụng của tải trọng xây dựng ở nhiệt

độ xác định

-Cần phải có thể tích ổn định ở nhiệt độ sử dụng (thường hay

bị co thể tích do hiện tượng kết khối phụ)

-Có độ bền sốc nhiệt

-Có độ bền xỉ

PHÂN LOẠI VẬT LIỆU CHNU LỬA

Theo độ chịu lửa: VLCL thường : t = 1500 -1770 0 C

VLCL cao : t = 1700 – 2000 0 C VLCL rất cao: t >2000 0 C

Theo thành phần hóa VLCL silic (dinat)

VLCL alumosilicat (samot) VLCL kiềm tính

VLCL cacbon, cacbua silic

PHÂN LOẠI VẬT LIỆU CHNU LỬA (tt)

Theo trạng thái vật lý -VLCL định hình

-VLCL không định hình -VLCL dạng sợi

Lưu ý: Mỗi loại VLCL đặc trưng bởi những tính chất riêng biệt Æ phạm vi sử dụng phù hợp

Muốn sử dụng VLCL cho phù hợp phải quan tâm đến tính chất quan trọng của loại VLCL và điều kiện sử dụng.

Tính chất vật lí của vật liệu chịu lửa

-Độ giản nở nhiệt (phụ thuộc thành phần khoáng, hóa, nhiệt độ) Æ ảnh hưởng độ bền sốc nhiệt

-Độ dẫn nhiệt

-Độ xốp, độ hút nước, khối lượng thể tích

(VLCL có độ xốp, độ hút nước tăng thì khối lượng thể tích thấp)

VLCL thường có độ xốp nhỏ (15-28%, 2-15%)Æ cường độ cơ học cao, độ bền xỉ tăng

Đối với gạch CL cách nhiệt: cần có độ xốp cao (>40%) nhưng vẫn đảm bảo cường độ cơ học

Thành phần hóa, khoáng của VLCL

Mỗi vật liệu chịu lửa có thành phần hóa học xác định

-Hợp chất ion có nhiệt độ nóng chảy cao: SiO 2 , Al 2 O 3 ,

Cr 2 O 3 , MgO ngoài ra có thể có lẫn các oxit khác như

Thành phần khoáng của VLCL

VLCL chứa nhiều khoáng hay tinh thể khác

nhau Æ thành phần khoáng ảnh hưởng đến

tính chất của VLCL

VLCL chứa 3 pha:

- Pha tinh thể (1 hay đa khoáng)

- Pha thủy tinh

- Lỗ xốp (không khí)

Quy trình công nghệ sản xuất VLCL

Nguyên liệu Nghiền – trộn

Phối liệu

Tạo hình Nung

(Ép bán khô, đổ rót…)

CHẾ TẠO VẬT LIỆU CHNU LỬA SAMOT

Samot là loại vật liệu chịu lửa thuộc nhóm VLCL alumosilicat

Phân loại VLCL alumosilicat

VLCL bán axit: Al2O3 30% , độ chịu lửa 16700C

VLCL samot: Al2O3 ≈ 30 -40%, độ chịu lửa 17300C

VLCL cao alumin: Al2O3 > 45%, độ chịu lửa 17500C

CHẾ TẠO VẬT LIỆU CHNU LỬA SAMOT

Mulit 3Al 2 O 3 .2SiO 2

Samot + bán axit

Cao alumin

Al 2 O 3 tăng Æ độ chịu lửa

tăng

CHẾ TẠO VẬT LIỆU CHNU LỬA SAMOT

Nguyên liệu Cao lanh và đất sét chịu lửa có thành

phần khoáng chủ yếu caolinit (Al 2 O 3 2SiO 2 2H 2 O)

Ngoài ra còn dùng thêm các oxit:

SiO 2 , Fe 2 O 3 , Na 2 O…

Thông thường sử dụng đất sét dưới hai dạng:

-Đất sét làm chất kết dính

-Samot

CHẾ TẠO VẬT LIỆU CHNU LỬA SAMOT

500-600 0 C 9000C

1000 0 C 1200-1300 0 C

200 –450 0 C : mất nước hấp thụ và mất nước kết tinh giữa các lớp

Al2O3.2SiO2.2H2O Al2O3 2SiO2 Al2O3 + 2SiO2

3Al2O3.2SiO2 (mulit) Al2O3.SiO2 + SiO2)

CHẾ TẠO VẬT LIỆU CHNU LỬA SAMOT 1.Chuẩn bị phối liệu

a Chuẩn bị đất sét làm chất kết dính

Thái , sấy sau đó nghiền mịn đất sét sao cho kích

thước hạt <0,54mm chiếm 70%, hạt lớn hơn 1,5 -2

mm quay về nghiền lại

b Nung samot

Nung đất sét (cao lanh) đến nhiệt độ kết khối để chuyểncaolinit thành mulit

CHẾ TẠO VẬT LIỆU CHNU LỬA SAMOT

Tỉ lệ giữa samot và đất sét tùy theo yêu cầu, khoảng

30 -70% samot

Lựa chọn thành phần hạt samot cho phù hợp

2.Tạo hình bằng phương pháp ép bán khô

-Độ Nm tạo hình 7-8% (có thể thêm phụ gia kết dính)-Ép dưới áp suất lớn

3 Sấy sản phẩm

CHẾ TẠO VẬT LIỆU CHNU LỬA SAMOT

CHẾ TẠO VẬT LIỆU CHNU LỬA DINAT

Dinat là VLCL chứa trên 93% SiO 2

-Được sản xuất từ quart với chất liên kết khác

-Sử dụng một số chất khoáng hóa như CaO (dùng dưới dạng sữa vôi), MgO, MnO, BaO, FeO…Æ tạo

CHẾ TẠO VẬT LIỆU CHNU LỬA DINAT

Khi nung sản phẩm có những quá trình hóa lý xảy ra:

-CaO + SiO2 Æ silicat canxi

Silicat canxi + silicat sắt Æ dung dịch rắn : nóng

chảy

-Quart Æ tridimite, cristobalite

-Giãn nở gạch do biến đổi đa hình

-Biến đổi cường độ cơ học

CHẾ TẠO VẬT LIỆU CHNU LỬA DINAT

100 -1500C : tách Nm

150 -2500C : keo dính bị phân hủy

4500C – 5600C: phân hủy Ca(OH)2 – cường độ viên

CHẾ TẠO VẬT LIỆU CHNU LỬA DINAT

1000 – 10400C: màu hồng biến đổi thành màu vàng –phản ứng giữa silicat canxi và SiO2 thành CaO.SiO2

trong dung dịch rắn với 2FeO.SiO2

12000C: quart biến đổi thành tridimite và cristobalite

1350 -14500C: tốc độ chuyển hóa của quart nhanh làmthay đổi kích thước có thể dẫn đến nứt sản phNm Æ tốc

độ nâng nhiệt phải chậm

Æ Có đường cong nung cho phù hợp

Gạch chịu lửa Magnesia Cacbon

Gạch chịu lửa Magnesia - Spinel

Bông gốm dạng tấm, dạng

cuộn Bông thủy tinh dạng cuộn

CHẾ TẠO CLINKE XIMĂNG POOCLĂNG

(20-(C = CaO; S = SiO 2 ; A=Al 2 O 3 ; F = Fe 2 O 3 )

-Thành phần pha: Pha tinh thể C 3 S, C 2 S, C 3 A, C 4 AF…; Pha thủy tinh

Note: Portland là tên một bán đảo ở miền Nam nước Anh

Phân loại xi măng Portland

PC60

PC30, PC40, PC50, PC60 (clinker Portland + thạch cao + phụ gia khoáng) : PCB30; PCB40

Ngoài ra còn có các loại xi măng portland puzơlan; xi măng

portland bền sunfat; xi măng đóng rắn nhanh, xi măng aluminat;

xi măng portland trắng và màu…

Quá trình đóng rắn của Xi măng

ra phản ứng hydrat hóa Æ xảy ra quá trình gel hóa làm cho

XM có tính dẻo

quá trình hòa tan Æ giảm tính dẻo, tăng cường lực cho XM

cho đến khi xảy ra hoàn toàn : XM đóng rắn và cường lực

cao

Quá trình đóng rắn của Xi măng

2 2

Phản ứng thủy phân của các khoáng

SH C

S

4 C3A +45 H2O = 3 C4AH14 + AH3

C3A + 3CaSO4 + 31H2O = C3A.3CaSO4.31H2O (Ettingit)

Ngoài ra còn có các phản ứng thủy phân của CaO,

MgO tự do, của các khoáng khác , của các khoáng với phụ gia…

Cường độ của XM phụ thuộc vào sự tạo thành các

khoáng C-S-H dạng gel

QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT XIMĂNG

PORTLAND NGUYÊN LIỆU

- Đá vôi, đá phấn : thành phần chủ yếu CaCO3, một ít MgCO3 (<5%) và tạp chất (N a2O +K2O <1%; SiO2 càng ít càng tốt)

- Đất sét:

- Phụ gia điều chỉnh:

+ Phụ gia giàu silic: cát, các đá giàu silic… (+ thêm phụ gia

NGUYÊN LIỆU

+ Phụ gia giàu sắt: xỉ pirit, quặng sắt…

+Phụ gia giàu nhôm: bô xit, xỉ cao lanh…

- Phụ gia khoáng hóa: giảm nhiệt độ nung, tăng khả năng tạo

khoáng, tăng độ hoạt tính của khoáng (quặng fluorit chứa CaF2; quặng phosphorit chứa P2O5, quặng barit chứa BaSO4, thạch cao CaSO4…)

Các quá trình hóa lý xảy ra khi nung xi măng

-Vùng sấy (khoảng 1/3 chiều dài lò quay) :Quá trình bốc hơi ẩm (t 0

= 50 -100 0 C)

-Vùng nung:

hữu cơ, mất nước giữa các lớp, nước kết tinh, biến đổi đa hình

trình phân hủy cacbonnat , tạo một số khoáng C 2 S, CA…Æ cần cung cấp nhiệt nhiều nhất

+ dôn phản ứng tỏa nhiệt : 1200 – 1450 0 C (chiếm khoảng 5-7% lò): xảy ra phản ứng pha rắn mạnh nhất và quá trình kết khối: tạo

thành các khoáng cần thiết, đặc biệt là C 3 S do phản ứng C 2 S +

CaO khi có mặt pha lỏng trong clinke.

Các quá trình hóa lý xảy ra khi nung xi măng

Một số trang web về xi măng:

http://www.cement.org/basics/images/flashtour.html

http://www.hatien1.com.vn/home/

VẤN ĐỀ MÔI TRƯỜNG!

BỤI