giáo trình vật liệu chịu lửa

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA HÓA GIÁO TRÌNH VẬT LIỆU CHỊU LỬA (Dùng cho sinh viên chuyên ngành Kỹ thuật hóa học silicat) Tác giả: KS NGUYỄN THỊ HUYỀN PGS.TS NGUYỄN VĂN DŨNG CHƯƠNG KHÁI NIỆM MỞ ĐẦU VÀ CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VLCL I/Khái niệm VLCL vật liệu dùng để xây dựng lò công nghiệp, ghi đốt, thiết bị làm việc nhiệt độ cao (>10000C), chúng chịu đựng lâu dài tác dụng khác mặt học hoá lí Chúng khác với vật liệu xây dựng khác yêu cầu sau: Nhiệt độ đốt nóng ghi đốt lò công nghiệp đại dao động khoảng 1000-1800oC Vì VLCL phải có độ chịu lửa, nghĩa khả chống lại tác dụng nhiệt độ cao không bị nóng chảy Thường đa số vật liệu chịu lửa nóng chảy nhiệt độ cao 16501750 C nhiệt độ thấp nhiều VLCL bắt đầu mềm cường độ xây dựng Vì tác dụng nhiệt độ cao lên VLCL giới hạn nhiệt độ nóng chảy chúng mà chất lượng VLCL đánh giá khả chống lại tác dụng tải trọng xây dựng nhiệt độ xác định Khi chịu tác dụng nhiệt độ cao, phần lớn VLCL giảm thể tích tượng kết khối phụ Một số khác lại tăng thể tích Dinas Sự biến đổi thể tích VLCL gây nên hư hỏng phá huỷ vỏ lò Vì VLCL phải tích ổn định nhiệt độ dùng chúng Sự thay đổi nhiệt độ lò đốt nóng làm nguôị đốt nóng vỏ lò không đồng gây nên nứt VLCL Do cần phải có độ bền nhiệt Lớp gạch lót lò công nghiệp hay ghi đốt dễ bị huỷ hoại tác dụng hoá học với tro xỉ nhiên liệu hay với vật liệu nấu hay nung đó, yêu cầu cần có độ bền hoá Hiện chưa có loại VLCL tập hợp đầy đủ tính chất làm việc cần thiết để sử dụng cách chắn điều kiện Mỗi dạng VLCL đặc trưng tính chất nó, sở người ta xác định phạm vi sử dụng thích hợp Ví dụ: Dinas nhiệt độ cao có cường độ xây dựng lớn, dùng tốt để xây vòm lò làm việc nhiệt độ cao Trong gạch manhêdi thường có độ chịu lửa cao bền xỉ độ bền nhiệt thấp, nhiệt độ biến dạng dưói tải trọng thấp dùng vòm lò có lực xiên ngang II/ Phân loại: Có nhiều cách phân loại Theo chất hoá lí nguyên vật liệu ban đầu chia VLCL làm nhóm chính: 1/ Nhóm silic: Gồm nhóm nhỏ dinas thạch anh 2/ Nhóm Aluminôsilicat: Gồm nhóm nhỏ: Bán axit, samôt, cao alumin 3/ Nhóm Manhêdi: Gồm nhóm nhỏ: Đôlômit, Forsterit, Spinen, manhêdi 4/ Nhóm crômit: Gồm nhóm nhỏ: Crômit, crôm manhêdi 5/ Nhóm Zircôn: Gồm nhóm nhỏ: Silicat Zircôn (ZrSiO4) Zircôn (ZrO2) 6/ Nhóm cácbon: Gồm nhóm nhỏ: Cốc Grafit 7/ Nhóm Cacbua Nitrua: Gồm nhóm nhỏ: Cacborun loại khác 8/ Nhóm oxyt: Các oxyt tinh khiết Theo độ chịu lửa: Chia làm loại: - Loại chịu lửa thường: Độ chịu lửa từ 1580-17700C - Loại cao lửa: Độ chịu lửa 1770-20000C - Loại cao lửa : độ chịu lửa >20000C Theo hình dạng kích thước: Chia làm loại: - Gạch tiêu chuẩn thường: Gạch hình chữ nhật gạch hình chêm - Gạch dị hình đơn giản - Loại phức tạp - Loại phức tạp khối lớn Theo đặc tính gia công nhiệt: loại - Loại không nung - Loại nung - Loại đúc từ chất nóng chảy Theo phương pháp sản xuất: loại - Sản phẩm nén dẻo, nén bán khô nén dập từ phối liệu dạng bột không dẻo - Sản phẩm đúc từ hồ chất nóng chảy - Sản phẩm cưa từ quặng Theo độ xốp: loại - Loại kết khối : Có độ xốp nhỏ % - Loại đặc: Có độ xốp từ 10-30 % - Loại kết khối : Có độ xốp lớn 50 % III/ Các tính chất Độ chịu lửa: Là khả chống lại tác dụng nhiệt độ cao không bị nóng chảy Độ chịu lửa số kỹ thuật, khác với nhiệt độ nóng chảy vật liệu số lí học Nhiệt độ nóng chảy nhiệt độ ứng với trạng thái cân pha tinh thể pha lỏng Điểm nóng chảy nhiệt độ kết tinh vật chất bị nóng chảy, nhiệt độ trạng thái cân trình nóng chảy kết tinh thuận nghịch Để xác định độ chịu lửa vật liệu người ta dùng côn để đo Côn khối chóp cụt, đáy tam giác có cạnh mm 2mm, cao 30mm Vật liệu làm côn phải nghiền nhỏ lọt sàng 900 lỗ/cm2 Côn đặt lò nung Lò nung dùng lò điện, lò dùng khí hay loại lò khác miễn lò đảm bảo nhiệt độ đồng toàn thể tích Khi tăng nhiệt độ, pha lỏng xuất tăng theo nhiệt độ, độ nhớt giảm làm khối chóp mềm cong lại Khi đầu côn chạm tới mặt đế nhiệt độ nhiệt độ gục côn hay nhiệt độ chịu lửa hay nhiệt độ nóng chảy có điều kiện vật liệu Trong công nghiệp thường gọi độ chịu lửa 1/10 nhiệt độ chịu lửa Ví dụ: Nhiệt độ chịu lửa dinas 17100C độ chịu lửa 171 Để xác định độ gục côn, đo trực tiếp nhiệt kế quang học mà cách so sánh với nhiệt độ gục côn tiêu chuẩn Các côn tiêu chuẩn sản xuất từ hỗn hợp cao lanh, oxyt nhôm, quắc Côn nhiệt độ thấp người ta thêm số chất trợ dung trường thạch Bảng 1: Các côn tiêu chuẩn Côn Nhiệt độ (0C) Côn Nhiệt độ (0C) Côn Nhiệt độ (0C) 1250 18 1500 32 1710 1280 19 1520 33 1730 10 1300 20 1530 34 1750 11 1320 21-25 1530 35 1770 12 1350 26 1580 36 1790 13 1380 27 1610 37 1825 14 1410 28 1630 38 1850 15 1430 29 1650 39 1870 16 1460 30 1670 40 1910 17 1480 31 1690 41 1960 Độ chịu lửa vật liệu thí nghiệm phụ thuộc vào tính chất vật liệu điều kiện thí nghiệm như: Thành phần hoá, thành phần khoáng, thành phần hạt, tốc độ nâng nhiệt, hình dạng kích thước mẫu thí nghiệm, môi trường thí nghiệm - Các vật liệu có thành phần hoá thành phần khoáng khác có nhiệt độ chịu lửa khác Bảng 2: Nhiệt độ chịu lửa số VLCL Loại vật liệu Độ chịu lửa (0C) Loại vật liệu Độ chịu lửa (0C) Quắc 1730-1750 Cao Alumin 1780-2000 Dinas 1710-1720 Manhêdi >2300 Đất sét chịu lửa 1580-1750 Crôm-manhêdi >2000 Cao lanh 1740-1770 Đôlômit >2000 Samôt 1610-1750 Forsterit (2MgO.SiO2 85%+MgO.Fe2O3 15%) 1800-1850 Bán Axit 1610-1710 - Thành phần cỡ hạt: Nếu hạt vật liệu lớn, nhiệt độ gục côn cao Nguyên nhân: Nếu kích thước hạt lớn, bề mặt tiếp xúc với bé, điều kiện tạo thành điểm ơtecti đi, lượng pha lỏng tăng chậm, nhiệt độ gục côn tăng lên Ví dụ: hỗn hợp 50% đất sét 50% quắc có cỡ hạt 0,5mm có nhiệt độ gục 17100C Nếu hạt nhỏ 0,06mm có nhiệt độ gục 16400C Tuy nhiên, tăng tốc nhiệt độ chậm khoảng 2-30C /phút cỡ hạt ảnh hưởng đến nhiệt độ gục côn - Tốc độ nâng nhiệt: Thay đổi tốc độ nâng nhiệt trước giai đoạn kết khối sản phẩm không ảnh hưởng đến kết thí nghiệm Tăng tốc độ nâng nhiệt giai đoạn vật liệu mềm tăng nhiệt độ gục côn Tuy nhiên tăng tốc độ nâng nhiệt độ tăng nhiệt độ gục côn khác không giống Nguyên nhân chính: ảnh hưởng tốc độ nâng nhiệt lên tốc độ phản ứng hoá học tạo thành pha lỏng vật liệu khác không giống Vì qui định: Tốc độ nâng nhiệt 4-60C/phút nhiệt độ kết khối sản phẩm - Môi trường khí: VLCL thường chứa sắt Sắt tồn dạng Fe2+ Fe3+, chúng biến đổi thuận nghịch tuỳ theo môi trường Hợp chất Fe2+ dễ chảy nên nhiệt độ gục côn thấp Qua nhiều thực nghiệm thấy rằng: VLCL chứa sắt nên xác định môi trường trung tính hay oxi hoá Cường độ xây dựng nhiệt độ cao Là khả chống lại đồng thời tác dụng nhiệt độ tải trọng học Tính chất đặc trưng nhiệt độ biến dạng tải trọng tĩnh kG/cm2, biểu thị khoảng mềm sản phẩm bị biến dạng dẻo Tải trọng thực tế thường nhỏ tải trọng kiểm tra nhiều lần Cao 0,5-1kg/cm2 Để xác định nhiệt độ biến dạng dưói tải trọng tĩnh 2kg/cm2 theo tiêu chuẩn Liên Xô (GOST 4070-48) người ta cắt sản phẩm thành hình trụ có đường kính 36 mm, cao 50 mm Mẫu đặt lò điện chịu tải trọng không đổi kG/cm2 Cạnh lò có hệ thống học ghi biến dạng sản phẩm Tốc độ nâng nhịêt: đến 8000C không qúa 100C /phút >8000C 450C/phút Quá trình xác định tìm nhiệt độ: - Nhiệt độ bắt đầu biến dạng: Ứng với độ lún mẫu 0,3 mm - Nhiệt độ biến dạng 4%: Ứng với độ lún mẫu mm - Nhiệt độ kết thúc biến dạng nhiệt độ phá huỷ: Ứng với độ lún mẫu 40% chiều cao ban đầu Ta có bảng nhiệt độ biến biến dạng tải trọng 2kg./cm2 VLCL: Bảng 3: Nhiệt độ biến dạng tải trọng kg/cm2 [0C] VLCL BD 4% 40% Dinas 1650 Bán Axit 1400 1430 1500 Samôt B 1250 1320 1500 A(Al2O3 1400 1470 1600 Cao lanh (Al2O3 1450 42%) 1550 1650 Mullit kết khối 1600 (Al2O3 70%) 1660 1800 Côrun 99%) 1900 Samôt 40%) (Al2O3 1870 1670 Manhêdi (99%Mg0) 1550 1580 Crôm-manhêdi 1450-1550 1480-1600 Forsterit 1550-1650 1650-1710 Đôlômit 1550-1610 1630-1680 1650-1690 Nhiệt độ biến dạng VLCL chủ yếu phụ thuộc vào thành phần khoáng hoá, vào đặc tính cấu trúc, vào tỉ lệ pha tinh thể pha thuỷ tinh, vào độ nhớt pha lỏng tạo nóng chảy pha thuỷ tinh tinh thể dễ chảy Nhiệt độ biến dạng tải trọng VLCL từ oxyt tinh khiết thường gần với nhiệt độ nóng chảy nó, thành phần pha sản phẩm lượng pha thuỷ tinh có Khi pha tinh thể chủ yếu bắt đầu hoá mềm biến dạng dẻo (sắp nóng chảy) sản phẩm bắt đầu bị biến dạng Nhưng VLCL thường chứa lượng tạp chất nên nhiệt độ cao chúng tạo lượng pha lỏng làm hạ thấp nhiệt độ biến dạng sản phẩm so với độ chịu lửa lớn Lúc đặc tính cấu trúc phần tinh thể có giá trị lớn Các tinh thể chủ yếu đủ lớn tạo khung xương vững chắc, khắc phục ảnh hưởng có hại pha lỏng làm tăng nhiệt độ biến dạng Thể rõ dinas Dinas: có cấu trúc mạng lưới tinh thể trydimit rối loạn xen kẽ chặt chẽ làm cho nhiệt độ mềm dinas cao so với độ chịu lửa đạt tới 16501670 0C Khoảng cách độ chịu lửa độ biến dạng gần 50-70 0C dinas SiO2 có 4-6% tạp chất tạo 10-15% pha lỏng Độ nhớt pha thuỷ tinh nóng chảy cao Các tinh thể dinas liên kết bền vững, hoà tan pha lỏng không đáng kể.Vì dinas bị phá huỷ tridimit bắt đầu nóng chảy 1650-1670 0C Ở nhiệt độ tốc độ phá huỷ sản phẩm nhanh (chênh lệch nhiệt độ bắt đầu biến dạng kết thúc biến dạng có 10-20 0C) đường cong biến dạng gần dốc thẳng đứng Sản phẩm manhêdi: Chứa 91% MgO, gồm 90% tinh thể periclaz, 10% lại gồm MgO tinh thể dễ chảy chủ yếu silicat pha thuỷ tinh Tinh thể periclaz tái kết tinh lớn lên có dạng hạt que hay trụ nên không tạo mạng tinh thể chặt chẽ sản phẩm Các hạt tinh thể liên kết lớp chất dễ chảy mỏng Nếu lớp mềm ra, chảy làm sản phẩm mềm biến dạng Vì nhiệt độ biến dạng manhêdi xấp xỉ 1550 0C tức nhiệt độ nóng chảy chất liên kết Khoảng cách nhiệt độ biến dạng nhiệt độ chịu lửa khoảng 700 0C Độ nhớt pha liên kết giảm nhanh tăng nhiệt độ nên sản phẩm manhêdi có khoảng biến dạng ngắn (20-50 0C), đường cong biến dạng giai đoạn cuối dốc gần thẳng đứng Samôt: Sản phẩm bị biến dạng khác tăng nhiệt độ Samôt chứa gần 50% mullit (A3S2) chịu lửa cao tinh thể hình kim nhỏ không tạo thành liên tinh thể bền vững Phần lại pha thuỷ tinh silic có độ nhớt cao Vì tăng nhiệt độ khối thuỷ tinh mềm ra, độ nhớt giảm dần, pha lỏng tăng lên làm samôt biến dạng từ từ Mẫu thí nghiệm không bị phá huỷ mà bị phình theo hình tang trống Khoảng biến dạng dài 150-200 0C Đường cong biến dạng số VLCL Độ bền nhiệt (bền xung nhiệt) Sự thay đổi nhiệt độ lò nung thiết bị làm việc gián đoạn hay dao động nhiệt độ lò thiết bị làm việc liên tục gây nứt vỡ gạch xây dựng Tính chất VLCL chống lại dao động nhiệt độ không bị phá huỷ gọi độ bền nhiệt Nguyên nhân làm vỡ gạch dao động nhiệt đốt nóng làm nguội sản phẩm có chênh lệch nhiệt độ dẫn đến xuất ứng suất sản phẩm Sự chênh lệch nhiệt độ lớp song song với bề mặt đốt nóng làm nguội sản phẩm phụ thuộc vào điều kiện đốt nóng làm nguội, vào hệ số dẫn nhiệt độ a Hệ số dẫn nhiệt độ a đặc trưng tốc độ phân phối nhiệt độ vật liệu phụ thuộc vào đại lượng vật lí sau: a= m2/h  : hệ số dẫn nhiệt Kcal/mh.0C C: nhiệt dung riêng Kcal/kg.0C : khối lượng thể tích vật liệu kg/m3 Như điều kiện đốt nóng làm nguội vật liệu có hệ số dẫn nhiệt lớn, gradient nhiệt độ vật liệu nhỏ Khi có chênh lệch nhiệt độ sản phẩm xuất ứng suất dãn nỡ nhiệt không đều, Như muốn cho sản phẩm bền vững chênh lệch nhiệt độ lớp phải nhỏ, nghĩa hệ số dẫn nhiệt độ lớn hệ số dãn nở nhiệt nhỏ Ngoài người ta thấy rằng: -Sản phẩm bền nhiệt tính chất đàn hồi vật liệu cao - Kích thước hình dạng sản phẩm ảnh hưởng đến độ bền nhiệt sản phẩm có hình dạng nhiều góc cạnh, nhiều điểm uốn lượn bền nhiệt so với sản phẩm dạng đơn giản - Thực tế cách làm tăng kích thước hạt phối liệu (gạch samốt, manhêdi, corund) làm tăng độ bền nhiệt vật liệu Nguyên nhân: với thành phần hạt cấu trúc sản phẩm có vết nứt li ti, mối đứt gần quanh hạt lớn làm tính linh động hạt tăng lên làm tăng độ bền nhiệt - Phương pháp gia công phôi liệu đóng khuôn sản phẩm thay đổi độ bền nhiệt Phương pháp xác định độ bền nhiệt: Theo tiêu chuẩn Liên Xô (GOST 7875-56) gồm bước: + Mẫu thử chọn viên gạch có kích thước tiêu chuẩn: 230x113x65 mm + Đốt nóng đẫu mẫu lò điện có nhiệt độ 850 0C hay 1300 0C + Nhúng đầu đốt nóng vào nước lạnh 20 0C đến mẫu thử rạn nứt hao hụt đến 20 % khối lượng ban đầu Số lần đốt nóng làm nguội gọi độ bền nhiệt vật liệu Bảng 4: Độ bền nhiệt vài loại VLCL Loại VLCL Độ bền nhiệt (nung 850 0C) Dinas 1-2 Samôt: Loại hạt nhỏ sít đặc 5-8 Loại hạt vừa 10-15 Loại hạt thô 25-100 Mahêdit 2-3 Crôm-Mahêdi 2-3 Crôm-Mahêdi bên nhiệt >30 6.2.2 Ảnh hưởng thành phần khoáng Thành phần khoáng periclase MgO, có độ chịu lửa cao (2800 C) Có thể bị hydrat hoá theo phản ứng : MgO + H2O → Mg(OH)2 Phản ứng xảy ủ, sấy trộn với nước đồng thời làm tăng thể tích lên hai lần Vì cần phải ủ phối liệu để tránh nứt nẻ sản phẩm sau Trong trình hydrat hoá, Mg(OH)2 có tính chất keo nên đóng khuôn tốt Nếu để lâu, Mg(OH)2 kết tinh thành tinh thể bruxit (MgO H2O) khó tạo hình Khả hydrat hoá MgO phụ thuộc nhiệt độ nung, độ mịn nhiêt độ hydrat hoá : - Nếu nung nhiệt độ thấp ~11000C, periclas hoạt động sản phẩm lúc gọi manhêzi badic Chúng có khả đóng rắn xi măng với dung dịch MgCl2, CaCl2, MgSO4 v.v…, sử dụng làm gạch không nung bê tông chịu lửa - Nếu nung nhiệt độ cao ~ 1500-16000C periclase kết tinh tốt ta manhêzi kết khối, đóng rắn với dung dịch nhiệt độ 600C *CaO tự : dễ bị hydrat hoá tạo thành Ca(OH)2 gây nứt nẻ phá huỷ sản phẩm *MF (manhêdi ferit MgO.Fe2O3 manhêdi vustit MgO.FeO) : tạo thành dung dịch rắn với MgO có tác dụng tốt cho trình tái kết tinh periclase làm tăng trình kết khối *C2F (dicanxi ferit) : Có tác dụng kết khối tốt làm giảm nhiệt độ biến dạng tải trọng độ chịu lửa vật liệu Cần phải hạn chế C4AF tương tự C2F *CMS : Làm tăng trình kết khối khoáng dễ chảy (nhiệt độ nóng chảy 14600C), làm giảm nhiệt độ biến dạng tải trọng tăng độ co nung Khoáng có hại *M2S (forsterit) : làm tăng nhiệt độ biến dạng tải trọng (do nhiệt độ nóng chảy cao) để có liên kết forsterit vật liệu phải nung nhiệt độ cao > 16000C *C3S C2S : có ảnh hưởng không tốt đến trình kết khối C3S làm nguội đến 1150-12500C bị phân huỷ C3S → C2S + CaO tự CaO tự có ảnh hưởng không tốt nêu Còn C2S không ổn định làm nguội có biến đổi thù hình từ -C2S → γ-C2S kèm theo tượng tăng thể tích 10% gây tả sản phẩm 6.3 KỸ THUẬT SẢN XUẤT Gồm hai giai đoạn : Sản xuất manhêdi kết khối sản xuất sản phẩm manhêdi 6.3.1 Sản xuất manhêzi kết khối - Đập nhỏ quặng manhêdit rổi nung 15500C- 16000C để loại trử hết CO2 khỏi quặng loại trừ H2O khỏi hydrôxyt sản xuất từ nước biển Trong trình nung sản phẩm kết khối kèm theo có 20 - 25% đồng thời kích thước MgO tăng lên , trọng lượng riêng tăng lên Mặt khác hoạt tính tác dụng hoá học giảm - Có thể nung lò đứng lò quay - Manhêdi kết khối để sản xuất gạch chịu lửa manhêdi phải nung nhiệt độ cao so với nhiệt độ nung sản phẩm để tránh tăng độ co sản phẩm - Manhêdi kết khối đem nghiền nhỏ bột luyện kim , dùng để hàn , vá , đắp tường lò điện nấu thép 5.3.2 Sản xuất sản phẩm manhêdi a Nguyên liệu - Dùng manhêdi kết khối tốt : MgO ≥ 90-92%; CaO ≤ 2,5 %; SiO2 ≤ 4% ; MKN ≤ 0,6% - Để sản xuất sản phẩm đặc biệt, dùng thêm mảnh vỡ, phế phẩm chúng ổn định thành phần pha, CaO tự không còn, tạp chất phân phối đồng - Muốn sản xuất sản phẩm mật độ cao, cho vào phối liệu 1,1 ± 0,3% phụ gia TiO2 - Để sản xuất manhêdi bền nhiệt với chất liên kết spinen MgO Al2O3 cho vào phối liệu 8-12%Al2O3 kỹ thuật, 5% bụi lọc điện (từ lò quay sản xuất manhedi kết khối ) - Để tăng độ kết khối sản phẩm bền nhiệt thêm vào 5% crômit ‎ SƠ ĐỒ SẢN XUẤT GẠCH MANHÊDI Mannhêdi kết khối Phụ gia TiO2, Al2O3,Fe2O3 ,crômit Định lượng Đập 800 kG/cm2 Để tăng độ bền nhiệt, trọng lượng riêng, cường độ học sản phẩm áp lực nén lên đến 2000 kG/cm2 Khối lượng riêng gạch mộc sau nén ≥ 3,1g/cm3 Thường dùng máy ép thuỷ lực máy ép khí để tạo hình * Sấy sản phẩm Cr-Mg tương tự sấy gạch manhêdi: Dùng lò tuynen, nhiệt độ khí vào ≤ 1400C, nhiệt độ khí ≤ 700C, thời gian sấy ≥ 30h, độ ẩm cuối 0,4% với cường độ mộc 50kG/cm2 6.3.4 Nung sản phẩm - Nung sản phẩm Cr-Mg nung gạch manhêdi, nung lẫn với manhêdi Nhiệt độ nung max ≥ 15000C Tốt 1600-17000C - Lò nung: Tuynen - Khi nung gạch Cr-Mg tiến hành trình lý hoá phức tạp f/ Tính chất ứng dụng: - Cường độ học tương đối cao 200-400 kG/cm2 Nhiệt độ biến dạng tải trọng không cao 1450-15500C Độ bền hoá cao Độ bền nhiệt tương đối cao Phụ thuộc vào lượng crômit sản phẩm Được sử dụng rộng rãi công nghiệp luyện kim, để xây vòm lò mac tanh, lót lò điện nấu thép, lò nấu đồng, lót zôn nung lò quay xi măng - Gạch Cr-Mg sử dụng với gạch manhêdi để xây tường lò mactanh chỗ không tiếp xúc với thép, không làm bẩn thép crôm gạch Để xây gạch Cr-Mg thường dùng vữa xây manhêdi kết khối nghiền mịn Tốt dùng thép mỏng dày 1,5-2mm để xây, nung nhiệt độ cao, thép bị oxi hoá tạo với MgO gạch thành manhêdi ferit (t0nc = 17500C) hàn viên gạch lại với 6.4 Gạch crôm manhêdi không nung * Người ta thấy rằng: nung gạch Cr-Mg co không nhiều nên sản xuất sản phẩm không nung * Khi sản xuất thành phần hóa khống chế loại nung, nhưng: - Lượng hạt < 0,088mm ≤ 30-35% để giảm độ co - Dùng loại hạt manhêdi kết khối tốt, cường độ cao - Dùng 1,5-2,5% keo SSB (theo khối lượng khô) để tăng độ dính kết - Dùng áp lực nén ≥ 800-1000 kG/cm2 - Sản phẩm phải sấy 1200C để đạt W=0,5% - Tốt nén phối liệu vào hộp thép mỏng hở có tác dụng thép mạch xây, nung kết tường lò thành khối thống sản phẩm nung kéo dài thời gian sử dụng chúng - Gạch không nung dùng tốt Zôn nung lò quay ximăng, vòm lò mactanh (thời gian sử dụng lâu gấp 2-3 lần đinat) Nhược điểm: - Cường độ bị hạ thấp đốt nóng đến 500-10000C keo SSB bị phân huỷ Nhiệt độ biến dạng tải trọng thấp nhiều so với sản phẩm nung, sau nung sau dùng, nhiệt độ biến dạng giống loại nung - Nếu dùng periclase (xi măng manhêdi) làm chất liên kết cho gạch không nung, độ bền loại không thua loại nung Trên sở đó, người ta làm bê tông chịu lửa ‎ - CHƯƠNG VLCL CÁCH NHIỆT 7.1 KHÁI NIỆM CHUNG 7.1.1 Mục đích sử dụng VLCL cách nhiệt Giảm thấp mức tiêu tốn nhiên liệu hạ nhiệt độ môi trường, đặc trưng tính cách nhiệt Nghĩa phải thoả mãn yêu cầu: Nhiệt tích luỹ nhỏ độ dẫn nhiệt nhỏ Nhiệt tích luỹ nhỏ giảm trọng lượng thể tích, tức tăng độ xốp Độ dẫn nhiệt VLCL nhẹ phụ thuộc vào độ dẫn nhiệt pha tinh thể, pha thuỷ tinh, phân bố chúng, vào độ xốp kích thước lỗ xốp Độ dẫn nhiệt giảm độ xốp tăng, kích thước lỗ xốp giảm Nếu kích thước lỗ xốp lớn gradient nhiệt độ lớn có xạ nhiệt dẫn nhiệt đối lưu lớn nên nhiệt độ cao, nhiệt độ tăng độ dẫn nhiệt tăng Hệ số dẫn nhiệt tích luỹ nhiệt VLCL nhẹ nhỏ so với VLCL thường Chúng giảm từ 1/2 – 2/3 độ dẫn nhiệt tích luỹ nhiệt VLCL thường VLCL cách nhiệt sản xuất dạng gạch khối lớn hay dạng bột Hiện giới sản xuất hầu hết loại VLCL nhẹ có thành phần tính chất khác từ loại thường đinat, samốt, đến loại VLCL đặc biệt từ oxit tinh khiết Al2O3, ZrO2, BeO 2/ Phân loại: Gạch cách nhiệt ( vật liệu nhẹ) dùng rộng rãi gồm loại: - Loại cách nhiệt thấp: Nhiệt độ làm việc 12000C Loại cách nhiệt thấp: Điatomit, trêpen, amiăng Các loại VLCL nhẹ Loại cách nhiệt trung bình cao VLCL nhẹ VLCL nhẹ dùng lò công nghiệp bao gồm loại: - Loại cách nhiệt bên trong: loại dùng lót lò trường hợp không cáo tác dụng xỉ, kim loại, thuỷ tinh chảy lỏng - loại cách nhiệt bên ngoài: loại phải xây bên nơi bên có nhiệt độ cao nhiệt độ làm việc chúng có tác dụng chất nóng chảy 3/ Yêu cầu: Yêu cầu đặt cho kỹ thuật sản xuất loại vật liệu chịu lửa là: sản phẩm có độ xốp lớn, cường độ học đảm bảo, có độ chịu lửa cao 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 nung Phương pháp dựa nguyên tắc đưa vào phối liệu vật liệu cháy nghiền mịn than cốc, antraxit, than đá, mùn cưa, mùn linhin (sản phẩm thải công nghiệp giấy), chất hữu dạng rắn tro Sản phẩm tạo hình phương pháp ép dẻo hay ép bán khô, sau sấy, sản phẩm nung môi trường oxi hoá theo chế độ nung đảm bảo cháy hoàn toàn phụ gia 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 huyền phù phối liệu chịu lửa thêm vào chất ổn định bọt để giữ cấu trúc viên mộc dạng bọt xốp - Tạo bọt từ không khí: Dùng phụ gia hoạt tính bề mặt xà phòng côlôphan, sapônin (gốc xà phòng) tiến hành khuấy trộn để tạo bọt huyền phù phối liệu Còn chất ổn định bọt dùng keo da trâu, ximăng alumin từ hồ bão hoà bọt, đúc sản phẩm khuôn sau đem sấy nung - Tạo bọt phản ứng hoá học: Dùng phản ứng sinh khí CO2 đôlômit nghiền mịn với axit HCl H2SO4, phụ gia định hình cấu trúc bọt thạch cao nửa nước (CaSO4.0,5H2O) Hồ phối liệu đổ vào khuôn gỗ đến ½ chiều cao khuôn, phối liệu nở phồng chiếm toàn thể tích, sấy, nung (Phản ứng đôlômit với HCl, đóng rắn thạch cao, tốc độ thời gian tiến hành với nhiệt độ phản ứng có giá trị định đến tính chất sản phẩm Rất khó điều chỉnh Phương pháp sử dụng thực tế) MỤC LỤC CHƯƠNG : KHÁI NIỆM MỞ ĐẦU VÀ CÁC TÍNH CHẤT CƠ BẢN CỦA VẬT LIỆU CHỊU LỬA 1.1 Khái niệm 1.2 Phân loại 1.3 Các tính chất vật liệu chịu lửa CHƯƠNG : VẬT LIỆU CHỊU LỬA DINAS 20 2.1 Cơ sở hóa lý 20 2.2 Nguyên liệu 24 2.3 Kỹ thuật sản xuất dinas 26 2.4 Tính chất ứng dụng 30 2.5 Các loại vật liệu chịu lửa dinas khác 30 2.6 Đánh giá chất lượng gạch dinas kính hiển vi phân cực 31 CHƯƠNG : VẬT LIỆU CHỊU LỬA SAMÔT 32 3.1 Thành phần pha loại gạch chịu lửa aluminôsilicat 32 3.2 Nguyên liệu sản xuất vật liệu chịu lửa samôt 33 3.3 Quá trình sản xuất vật liệu chịu lửa samôt 36 3.4 Tính chất ứng dụng vật liệu chịu lửa samôt 44 3.5 Các loại vật liệu chịu lửa samôt khác 45 3.6 Đánh giá chất lượng gạch samôt kính hiển vi phân cực 46 CHƯƠNG : VẬT LIỆU CHỊU LỬA CAO ALUMIN 48 4.1 Nguyên liệu 48 4.2 Kỹ thuật sản xuất 50 CHƯƠNG : VẬT LIỆU CHỊU LỬA MANHÊDI 56 5.1 Nguyên liệu 48 5.2 Quá trình hóa lý nung 57 5.3 Kỹ thuật sản xuất 58 5.4 Tính chất lĩnh vực sử dụng 61 CHƯƠNG : VẬT LIỆU CHỊU LỬA CRÔMIT VÀ CRÔM-MANHÊDI 63 6.1 Nguyên liệu crômit 63 6.2 Kỹ thuật sản xuất vật liệu chịu lửa crômit 63 6.3 Vật liệu chịu lửa crôm-manhêdi 65 6.4 Tính chất lĩnh vực sử dụng 67 6.5 Gạch crôm-manhêdi không nung 68 CHƯƠNG : VẬT LIỆU CHỊU LỬA CÁCH NHIỆT 69 7.1 Khái niệm chung 69 7.2 Phương pháp sản xuất 69 ... nghiệm - Các vật liệu có thành phần hoá thành phần khoáng khác có nhiệt độ chịu lửa khác Bảng 2: Nhiệt độ chịu lửa số VLCL Loại vật liệu Độ chịu lửa (0C) Loại vật liệu Độ chịu lửa (0C) Quắc... hay nhiệt độ chịu lửa hay nhiệt độ nóng chảy có điều kiện vật liệu Trong công nghiệp thường gọi độ chịu lửa 1/10 nhiệt độ chịu lửa Ví dụ: Nhiệt độ chịu lửa dinas 17100C độ chịu lửa 171 Để xác... Các oxyt tinh khiết Theo độ chịu lửa: Chia làm loại: - Loại chịu lửa thường: Độ chịu lửa từ 1580-17700C - Loại cao lửa: Độ chịu lửa 1770-20000C - Loại cao lửa : độ chịu lửa >20000C Theo hình dạng