Nghiên cứu sản xuất phụ gia kết dính cho vật liệu chịu lửa kiềm tính

BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN NGHIEN CỨU SÀNH SỨ THỦY TINH CÔNG NGHIỆP BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI TRỌNG ĐIỂM CẤP BỘ NGHIÊN CỨU SẢN XUẤT PHỤ GIA KẾT ĐINH CHO VẬT LIỆU CHỊU LỬA KIỀM TÍNH Chủ nhiệm đề tài: KS PHAN THỊ THÚY NGA 7340 11/5/2009 HÀ NỘI - 2009 BỘ CÔNG THƯƠNG VIỆN NGHIÊN CỨU SÀNH SỨ THỦY TINH CÔNG NGHIỆP BÁO CÁO TỔNG KẾT KHOA HỌC CƠNG NGHỆ ðỀ TÀI CẤP BỘ: Tên đề tài: “Nghiên cứu sản xuất phụ gia kết dính cho vật liệu chịu lửa kiềm tính” Chủ nhiệm đề tài: K.S Phan Thị Thúy Nga Hà Nội - 2008 BỘ CÔNG THƯƠNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ðộc lập - Tự - Hạnh phúc VIỆN NC SÀNH SỨ THỦY TINH CN BÁO CÁO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ðỀ TÀI KHOA HỌC CÔNG NGHỆ CẤP BỘ ðề tài: “Nghiên cứu sản xuất phụ gia kết dính cho vật liệu chịu lửa kiềm tính” Chủ nhiệm đề tài: K.S Phan Thị Thúy Nga Cán phối hợp: Th.S Hoàng Bá Thịnh Th.S Dương Hải Hoàn K.S Nguyễn Tiến ðiệp Cơ quan chủ trì đề tài: Viện Nghiên cứu Sành sứ Thủy tinh Công nghiệp ðơn vị phối hợp: - Nhà máy vật liệu chịu lửa kiềm tính Việt Nam - Công ty TNHH Việt Hưng – Hưng Yên Chủ nhiệm đề tài Cơ quan chủ trì đề tài MỤC LỤC Trang MỞ ðẦU CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 DẦU HẮC ÍN VÀ DẦU COKE HĨA 2.2 NHỰA PHENOL-FORMALDEHYDE 2.3 CHẤT KẾT DÍNH TỪ MẬT RỈ ðƯỜNG VÀ PHỤ PHẨM ðƯỜNG 2.4 CHẤT LIÊN KẾT TỪ CARBOHYDRATE BIẾN TÍNH VÀ 10 POLYMER RESORCINOL THỰC NGHIỆM 13 3.1 PHƯƠNG PHÁP THỬ NGHIỆM 13 3.2 KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 15 KẾT LUẬN 19 TÀI LIỆU THAM KHẢO 20 Lời cảm ơn Kết nghiên cứu đề tài nằm khn khổ chương trình hợp tác, hỗ trợ nghiên cứu ứng dụng sản xuất Viện Nghiên cứu Sành sứ Thủy tinh Công nghiệp, Nhà máy Vật liệu chịu lửa Kiềm tính Việt Nam Công ty TNHH Việt Hưng – Hưng Yên Kết không minh chứng cho thành công phần học thuật đề tài, cịn thể tính hiệu mối liên hệ mật thiết nghiên cứu thực tiễn sản xuất Thay mặt nhóm thực đề tài, Chủ nhiệm ðề tài xin chân thành cám ơn cộng tác viên khoa học, Ban lãnh ñạo quan hữu trách ñã hết lịng khuyến khích tạo điều kiện thuận lợi cho nhóm thực đề tài Chủ nhiệm đề tài Phần Mở đầu: Trong xây dựng cơng nghiệp, vật liệu chịu lửa loại giữ ngun đặc tính hố lý nhiệt độ 15800C lớn ðộ chịu lửa vật liệu khả chống lại biến dạng làm việc nhiệt độ cao Ngành cơng nghệ vật liệu chịu lửa ngành quan trọng xây dựng cơng trình cơng nghiệp, đặc biệt cơng trình cho thép xây dựng ngành xi măng Việc phát triển vật liệu chịu lửa chất lượng cao địi hỏi nguồn mỏ nguyên liệu riêng quốc gia dồi tài nguyên Vật liệu chịu lửa phân loại theo hình dạng: định hình (như gạch chịu lửa) khơng định hình (như bê tông chịu lửa, vữa chịu lửa…) Vật liệu chịu lửa phân loại theo thành phần hố: Vật liệu chịu lửa có tính axit ( vật liệu chịu lửa ñinat, vật liệu chịu lửa bán axit…) Vật liệu chịu lửa trung tính ( vật liệu chịu lửa cao nhôm) Vật liệu chịu lửa kiềm tính (như vật liệu chịu lửa manhêdi, vật liệu chịu lửa đolomit, vật liệu chịu lửa Fơrsterit, vật liệu chịu lửa cac bon…) Vật liệu chịu lửa kiềm tính sản phẩm ñặc chủng ñược sử dụng rộng rãi ngành công nghiệp Các loại Vật liệu chịu lửa kiềm tính điển gạch magnesite, gạch Spinel, gạch magnesite – chrome khơng thể thiếu ngành công nghiệp xi măng, luyện kim, thuỷ tinh hố chất Thơng thường, việc tạo hình gạch mộc thực nhiều phương pháp thủ cơng giới, tự động hóa Gạch chịu lửa tiêu chuẩn dị hình cho lị quay xi măng lị nấu chảy thép tạo hình theo phương pháp ép bán khô áp lực cao Thành phần phối liệu gạch chịu lửa chất lượng cao thường giới hạn mức thấp hàm lượng phụ gia hóa dẻo tăng cường liên kết học ban đầu nhằm mục đích nâng cao chất lượng sản phẩm chịu lửa ðể cải thiện chất lượng sản phẩm mộc gạch kiềm tính nói chung cường độ học nói riêng, cơng nghiệp thường sử dụng số loại phụ gia hóa dẻo tăng cường cường độ mộc ðiển hình kể đến chế phẩm phụ ngành cơng nghiệp giấy calcium sodium lignosulfonate, dầu hắc ín, polymer keo liên kết hữu Chất liên kết tăng cường cường ñộ thường ñược sử dụng rộng rãi phải kể đến chế phẩm phụ calcium/sodium lignosulfonate (Gulac®) ngành công nghiệp giấy Về mặt cấu trúc phân tử lignosulfonate cịn nhiều giả thuyết chưa thống thường chứa 10.000 ñơn vị Cấu trúc polymer lignosulfonate cho phép có đặc tính liên kết mà khơng phải sản phẩm đạt Tuy nhiên, việc ứng dụng lignosulfonate chất kết dính cơng nghiệp sản xuất vật liệu chịu lửa kiềm tính có tính chất hủy hoại mơi trường gây nhiễm khí thải nghiêm trọng Trong cấu trúc lignosulfonate, gốc sulfonate nhiệt ñộ cao phân hủy tạo thành sulfur dioxide SO2 hoạt tính phân hủy từ lignosulfonate sử dụng phụ gia kết dính q trình nung sản phẩm mang tính acid gây kích ứng đường hơ hấp, suy giảm khả trao đổi oxy, gây khó thở, ho viêm họng Về lâu dài, SO2 gây tổn hại vĩnh viễn cho phổi Khi tác dụng với nước nước có mơi trường, SO2 gây kích ứng mẩn ngứa da mắt, gây viêm da, ñỏ mắt hủy hoại niêm mạc mắt SO2 cịn gây tổn hại mơi trường, tạo nên hiệu ứng nhà kính, biến đổi khí hậu khu vực toàn cầu Do ý thức trước hủy hoại nghiêm trọng tới môi trường sống sức khỏe người lao ñộng, thêm với hạn chế mặt công nghệ gây trình sản xuất sử dụng lignosulfonate, Viện Nghiên cứu Sành sứ Thủy tinh Cơng nghiệp đề xuất Vụ Khoa học - Bộ Công Thương giao cho thực hợp ñồng nghiên cứu khoa học phát triển công nghệ số 32 – 08.RD.BS /Hð – KHCN ký ngày 04 tháng 11 năm 2008 Mục tiêu ñề tài là: • Xác định loại ngun liệu dùng để sản xuất phụ gia kết dính cho vật liệu chịu lửa kiềm tính; • Xác định cơng nghệ tổng hợp để sản xuất phụ gia kết dính cho vật liệu chịu lửa kiềm tính; • Xác ñịnh ñược ñơn phối liệu tối ưu sản xuất phụ gia kết dính cho vật liệu chịu lửa kiềm tính; • Xây dựng qui trình cơng nghệ sản xuất phụ gia kết dính Sản xuất thử 01 sản phẩm Nội dung nghiên cứu * Nghiên cứu sử dụng các nguồn nguyên liệu phối trộn, cấp phối cho việc tổng hợp phụ gia kết dính cho vật liệu chịu lửa * Xác ñịnh cấp phối tối ưu, ñánh giá khả cải thiện cường ñộ gạch mộc, ñánh giá khả cải thiện ñặc tính nhiệt sản phẩm gạch chịu lửa * Nghiên cứu công nghệ quy trình sản xuất tối ưu * ðánh giá thơng số đặc tính kỹ thuật phụ gia kết dính * Tổ chức sản xuất thử nghiệm sản phẩm, thử nghiệm thực tế sản xuất so sánh với sản phẩm nhập ngoại Phần Cơ sở lý thuyết: Gạch chịu lửa kiềm tính sản phẩm chịu lửa dị hình thơng thường tạo hình theo phương pháp ép bán khơ phối liệu áp lực cao ñầm nện từ phối liệu cấp phối bổ xung hoạt chất kết dính có chứa khơng chứa liên kết carbon Thơng thường, phối liệu ñược chuẩn bị theo thành phần hạt sau: 45÷55% hạt ÷ 0,8mm; 5÷15% hạt 0,8 ÷ 0,088mm; 30÷40 % hạt < 0,088mm Hoạt chất kết dính chứa carbon không tạo liên kết phát triển cường ñộ mộc trình ép Cùng với trình nung sản phẩm, chất kết dính chứa carbon phân hủy thành carbon-graphite hóa tạo nên liên kết cường độ biên hạt cấu trúc pha vật liệu chịu lửa Lượng carbon hình thành từ phản ứng graphite hóa phát triển cường độ nhiệt độ cao, hình thành liên kết carbon cấu trúc cấp phối vật liệu Chất liên kết tăng cường cường ñộ trình nung thân chúng, tăng cường khả chống thẩm thấu thép lỏng nóng chảy, giảm mức độ ăn mịn xỉ thép, tăng khả bám dính lớp colar lị quay xi măng 2.1 Dầu hắc ín dầu coke hóa: Dầu hắc ín dầu coke hóa trước sử dụng rộng rãi cho mục đích liên kết kết dính mang tính kinh tế cao cho sản phẩm chịu lửa dùng cho lị thép nóng chảy, lị hồ quang nấu chảy thép hợp kim Theo Kernion ñồng nghiệp [1], liên kết kết dính hình thành từ dầu hắc ín dầu coke hóa cải thiện đáng kể khả liên kết Tuy nhiên, sản phẩm gạch chịu lửa tổng hợp nhiệt ñộ cao cho thấy mức ñộ phát thải lớn hợp chất ñộc hại phân hủy nhiệt mạch hữu hydrocarbon dạng vịng chứa dầu hắc ín dầu coke hóa Các hợp chất đến ghi nhận gây tác hại nghiêm trọng ñến sức khỏe người tiềm ẩn khả gây ung thư đột biến gien Dầu hắc ín dầu coke hóa thân chúng mang độc tính cao trình sử dụng tiếp xúc trực tiếp qua da niêm mạc gây nhiễm ñộc qua hệ tiêu hóa hơ hấp Rất nhiều nghiên cứu thực nhằm mục đích thay sử dụng sản phẩm dầu hắc ín dầu coke hóa phụ gia liên kết cơng nghiệp vật liệu chịu lửa Funabiki đồng nghiệp [2] nghiên cứu thử nghiệm lignin phenolformaldehyde biến tính nhằm thay phần toàn dầu hắc ín dầu coke hóa Thêm vào đó, nhóm tác giả ñạt ñược thành tựu ñáng kể thử nghiệm thay dầu hắc ín nhựa phenolic Funabiki ñồng nghiệp kết luận rằng, việc sử dụng nhựa phenolic khơng cải thiện đáng kế cường ñộ học vật liệu, kéo theo mức độ phức tạp cơng nghệ q trình sản xuất, quan trọng khơng nhựa phenolic có giá thành cao 2.2 Nhựa phenol-formaldehyde: Trong nghiên cứu Bove [3] ñã việc thủy phân hỗn hợp hydrocarbon chất kết dính hữu tổng hợp, phenol-formaldehyde nhiệt độ cao hình thành gốc resorcinol C6H4(OH)2 chuỗi polymer giảm thiểu đáng kể hàm lượng khí thải chất ñộc hại ghi nhận ñược so sánh với dầu hắc ín dầu coke hóa Nghiên cứu chi tiết khả ứng dụng phenol-formaldehyde resorcinol-formaldehyde hoạt chất kết dính chứa carbon Cline [4] Andersen [5] công bố Việc sử dụng phenol-formaldehyde resorcinol-formaldehyde cho mục đích kết dính phối liệu chịu lửa khơng hồn tồn giải vấn đề hạn chế khả phát thải hàm lượng lớn khí thải độc hại Theo Gardikes [6], formaldehyde gây khó chịu kích ứng hệ hơ hấp, gây ngộ độc tổn hại cho sức khỏe người lao ñộng Với tới hạn tỷ lệ hỗn hợp ñẳng cấu oxy, formaldehyde dễ dàng gây nổ Thêm nữa, dung môi hữu sử dụng cho nhựa tổng hợp formaldehyde gây ngộ ñộc ñối với người sử dụng 2.3 Chất kết dính từ mật rỉ đường phụ phẩm đường: Việc sử dụng đường phụ phẩm ứng dụng làm chất kết dính dùng cơng nghiệp vật liệu chịu lửa Theo Matalon, [7] nghiên cứu ứng dụng đặc tính liên kết chốt mạch đa phân tử tác nhân đóng rắn chất kết dính phát triển từ đường sử dụng việc chế tạo khn đúc cát gặt hái nhiều thành tựu Hỗn hợp chất kết dính tổng hợp từ dung dịch đường dehydrad hóa bổ xung polyhydric phenol phosphoric acid Hỗn hợp kết dính sau chuyển vào thiết bị phản ứng đặc nhiệt ñộ từ 1150C-1160C khoảng 20-30 phút Furfuryl alcohol furfuryl alcohol-formandehyde ñược bổ xung vào hỗn hợp với tỷ lệ khác nhằm cải thiện tính chất kết dính Tuy nhiên, tính acid hỗn hợp chất kết dính mạnh nên thực tế sử dụng tạo nên số cố cơng nghệ ñặc biệt sử dụng chúng tác nhân kết dính cho vật liệu chịu lửa kiềm tính Hoạt tính mang tính acid cao tạo thành liên kết hóa học bền vững phối liệu kiềm tính nên tốc độ đóng rắn phối liệu nhanh Hơn nữa, mức ñộ suy giảm cường ñộ mộc giới hạn khoảng thời gian 2-3 tuần Thực tế sản xuất cho thấy, sản phẩm mộc sau ép-sấy yêu cầu thời gian lưu kho tối thiểu tháng tối ña tháng mà khơng cho phép suy giảm cường độ Một nguyên nhân hạn chế việc sử dụng họ kết dính chứa đường cịn xuất tương tác trực tiếp với tạp chất không mong muốn có lẫn phối liệu chịu lửa đặc biệt hay gặp ñối với hệ vật liệu chịu lửa SiC bauxite điện nóng chảy Những nhược điểm phần giới hạn việc ứng dụng họ kết dính thực tế sản xuất 2.4 Chất liên kết từ carbohydrate biến tính polymer resorcinol: Trong hệ chất kết dính có khơng chứa carbon trích dẫn ñây, mang ñặc tính cải thiện cường ñộ liên kết phối liệu tốt phủ nhận hiệu sử dụng chúng công nghệ vật liệu chịu lửa, nhiên nhược điểm vốn có phát sinh q trình 10 cơng nghệ mức độ phát thải khí thải gây ô nhiễm nhiệt ñộ cao ñã hạn chế phần việc ứng dụng chúng cách rộng rãi Qua nghiên cứu thành tựu công nghệ năm gần hãng cơng nghệ nước ngồi, nhóm thực đề tài kết hợp với cán kỹ thuật dày dạn kinh nghiệm Nhà máy vật liệu chịu lửa kiềm tính Việt nam mạnh dạn ñề xuất phương án ñịnh hướng nghiên cứu cho q trình tổng hợp chất kết dính sở biến tính carbohydrate polymer resorcinol với phụ gia tăng cường cường ñộ, cải thiện phát huy ñặc tính tính phối liệu vật liệu chịu lửa kiềm tính, giảm thiểu tác nhân gây tổn hại tới sức khỏe người lao động, thân thiện mơi trường Tổ hợp hỗn hợp chất kết dính bao gồm hỗn hợp polymer hóa dehydrate hóa carbohydrate kết hợp với tỷ lệ tối ưu monomer polymer resorcinol, hoạt chất ổn định tăng cường kết dính dung mơi phân cực Carbohydrate hóa polymer hóa sử dụng monosaccharide glucose fructose; oligosaccharide dùng sucrose; polysaccharide sử dụng dạng hồ tinh bột tỷ lệ hỗn hợp saccharide Tuy nhiên, mono oligosaccharide polymer hóa dehydrate hóa với thành phần hỗn hợp polysaccharide thân tồn dạng cấu trúc polymer nên không cần thiết phải tiếp tục tham gia trình dehydrate tái liên kết cấu trúc polymer dung dịch phân tán chất kết dính Phụ gia ổn ñịnh tăng cường cường ñộ phối liệu cấp phối vật liệu chịu lửa sử dụng tổ hợp hợp chất muối hữu ña phân tử calcium sodium phosphate ester carbon black nhằm tăng cường đặc tính Chất liên kết tổ hợp thử nghiệm nhóm thực nghiên cứu bao gồm hợp chất carbohydrate biến tính polymer hóa dehydrate hóa kết hợp với phụ gia tăng cường cường độ monomer polymer-resocinol tỷ lệ xác ñịnh phụ gia ổn định calcium/sodium phosphate ester Carbohydrate biến tính sử dụng thử nghiệm chế phẩm phụ cơng nghiệp 11 mía đường với thành phần tỷ lệ tương ứng mono- oligosaccharide Quá trình polymer hóa dehydrate hóa mật rỉ đường phản ứng liên kết carbohydrate với mono- polyresorcinol ñược nghiên cứu Tỷ lệ phụ gia calcium phosphate ester resorcinol tính tốn phù hợp với tốc độ đóng rắn phát triển cường độ chất kết dính Lượng nước bổ xung để ñiều chỉnh ñộ nhớt dung dịch chất liên kết khoảng 1-5000 cp 250C Chất liên kết biến tính carbohydrate sử dụng nhằm mục đích tăng cường cường ñộ mộc cải thiện ñặc tính phối liệu cấp phối vật liệu chịu lửa kiềm tính thể ưu tuyệt ñối so sánh với phụ gia liên kết ñã ñược sử dụng trước ñây Hiệu đóng rắn chất liên kết thể cường độ đóng rắn sản phẩm mộc sau ép bán khơ với độ ổn định cải thiện rõ rệt hiệu ứng suy giảm cường ñộ sau từ 1-3 tháng hồn tồn khơng đáng kể Một ñiểm quan trọng không kể ñến, chất liên kết biến tính carbohydrate hồn tồn khơng gây kích ứng da, an tồn với hệ hơ hấp sức khỏe người Khi nung nhiệt ñộ cao khơng phát thải khí thải độc hại, khơng gây mùi khó chịu, giảm đến mức tối đa mức độ tác hại mơi trường sống Việc sử dụng chất liên kết biến tính carbohydrate cho phối liệu chịu lửa kiềm tính cịn cải thiện đáng kể cường độ khả liên kết sản phẩm sau nung Lượng carbon-graphite hóa tàn dư thành phần pha cấu trúc sản phẩm cải thiện ñáng kể cường ñộ sản phẩm 12 Phần Thực nghiệm: 3.1 Phương pháp thử nghiệm: Hỗn hợp chất kết dính thử nghiệm lựa chọn từ dung dịch mật rỉ đường có tỷ trọng 1.45g/cm3 với thành phần bao gồm monosaccharide oligossacharide Q trình polymer hóa dehydrate hóa thực nồi phản ứng kèm theo khuấy trộn học nhiệt ñộ 1100C-1300C khoảng thời gian 45-60 phút Resorcinol polymer cơng nghiệp bổ xung sau q trình polymer hóa dehydrate hóa saccharide với tỷ lệ 15% Calcium phosphate ester ñiều chỉnh tăng cường cường ñộ dao ñộng khoảng 1-3% Lượng nước bổ xung ñiều chỉnh độ nhớt hỗn hợp chất kết dính 5000cp, tỷ trọng 1.34g/cm3 200C Bảng 1: Hỗn hợp tổng hợp chất kết dính HT-01 TT Hoạt chất Tỷ lệ [%] Mono- oligosaccharide 70 Resorcinol polymer 15 Calcium phosphate ester 1-3 Chất ñiều chỉnh 1-3 Nước điều chỉnh 12-15 • Quy trình tổng hợp chất kết dính HT- 01 phịng thí nghiệm: Mật rỉ ñường Nước Resorcinol polymer Calcium phosphate ester bổ sung sau khuấy 45-60 phút Gia nhiệt Cốc phản ứng 110-130 C Khuấy 45 -60phút 13 Chất ñiều chỉnh Phối liệu lựa chọn thử nghiệm tính tốn lý thuyết sở tối ưu hóa thành phần cấp phối hạt fused magnesia, fused spinel, fused alumina alumina-zirconia Thành phần hóa fused magnesia tối thiểu đạt 98.8% MgO, lượng tạp chất chủ yếu bao gồm Al2O3, Fe2O3, SiO2 CaO 0.8% Nhóm đề tài áp dụng thử nghiệm chất kết dính HT-01 phịng thí nghiệm theo 03 ñơn phối liệu Thành phần phối liệu ñược liệt kê bảng ñây Bảng 2: Tỷ lệ phối liệu thử nghiệm 79 80 81 12.5 12.5 12.5 - 4.0 3.0 Alumina-Zirconia 8.5 3.5 3.5 Chất kết dính HT-01 2-3 2-3 2-3 Nước 0.6 0.6 0.6 Chất hoạt ñộng bề mặt 0.2 0.2 0.2 Nguyên liệu Fused Magnesia Fused Spinel Fused Alumina Bảng 3: Thành phần hóa phối liệu: Thành phần MgO 85.66 86.72 87.06 CaO 0.84 0.85 0.91 Fe2O3 0.13 0.14 0.15 Al2O3 10.20 10.95 10.26 SiO2 0.10 0.12 0.11 ZrO2 3.07 1.22 1.50 14 Bảng 4: Thành phần cấp phối hạt fused magnesia Kích thước -3+7 5 -7+14 17.5 17.5 17.5 -14+30 20 20 20 -30+60 15 15 15 -60 5 Siêu mịn 37.5 37.5 37.5 Phối liệu vật liệu chịu lửa thử nghiệm ñược bổ xung 2-3% chất kết dính HT -01, 0.2% chất hoạt ñộng bề mặt 0.6% nước, trộn ñều tạo hình phương pháp ép bán khơ khuôn trụ thép tiêu chuẩn Φ50x50mm áp lực 100MPa Mẫu nung kết khối lị super kanthal với nhiệt ñộ nung 15700C, tốc ñộ nâng nhiệt 700C/h, lưu 2h 3.2 Kết thử nghiệm: Kết thử nghiệm phối liệu ñược tiến hành hệ thống trang thiết bị Viện Nghiên cứu Sành sứ Thủy tinh Công nghiệp theo tiêu chuẩn ASTM Khối lượng thể tích sản phẩm mộc mẫu thử nghiệm kết khối 15700C ñược kiểm tra theo tiêu chuẩn ASTM C134 Cường ñộ kháng nén nguội vật liệu xác ñịnh theo tiêu chuẩn ASTM C133 ðộ xốp biểu kiến xác ñịnh theo phương pháp tiêu chuẩn ASTM C839 ASTM C577 ðộ co nung ñược xác ñịnh theo ASTM C113 Kết ñược liệt kê theo bảng ñây 15 Bảng 5: Kết thử nghiệm với chất liên kết carbohydrate biến tính resorcinol polymer: Khối lượng thể tích mộc[g/cm3] 3.00 2.99 2.98 Khối lượng thể tích * [g/cm3] 2.92 2.91 2.90 ðộ bền kháng nén nguội [kg/cm2] 58.28 58.64 59.06 ðộ xốp biểu kiến [%] 16.59 17.15 17.36 ðộ co nung [%] 0.24 0.36 0.37 Tính chất * Thiêu kết kết khối 15700C So sách kết thử nghiệm chất kết dính tổng hợp sở tổ hợp polymer hóa saccharide chất liên kết resorcinol, bổ xung phụ gia gốc phosphate ester nhằm ổn ñịnh tăng cường cường ñộ sản phẩm mộc: Bảng 6: ðặc tính kỹ thuật sản phẩm chịu lửa kiềm tính: Tính chất Vimag – S80 Vimag – Sf85 Vimag– SA85 Khối lượng thể tích * [g/cm3] 2.85-3.0 2.9-3.0 2.8-2.95 ≥50 ≥50 ≥50 17-19 16-18 17-19 ðộ bền kháng nén nguội [kg/cm2] ðộ xốp biểu kiến [%] Việc sử dụng carbohydrate biến tính với resorcinol polymer cho kết tương đương có phần vượt trội thơng số tính vật liệu chịu lửa kiềm tính sử dụng liên kết calcium ligosulfonate Khối lượng thể tích sản phẩm mộc ñều ñạt kết cao sử dụng lượng thích hợp phụ gia liên kết Giá trị chúng lần ñồng ñều ñối với phối liệu chịu lửa thử nhiệm khác tương ứng ñều ñạt 2.98 g/cm3 Lượng phụ gia thử nghiệm thay ñổi khoảng 2-3% gây tác ñộng ñáng kể ñến mức ñộ hình thành liên kết hạt cấp phối Tỷ lệ tối ưu ñược xác ñịnh với hàm lượng chất kết dính: 2.2%; chất hoạt tính bề mặt: 0.2% nước: 0.6% Sản phẩm sau kết khối ñều ñạt ñộ kết khối tốt, khối lượng thể tích từ 2.90 đến 2.92 g/cm3 ðộ xốp biểu kiến nằm khoảng từ 16.59 ñến 16 17.36% ðộ bền kháng nén sản phẩm ñược cải thiện việc hình thành liên kết tăng cường carbon tàn dư có cấu trúc Sau áp dụng thử nghiệm chất kết dính HT- 01 tổng hợp phịng thí nghiệm đạt kết bảng 5, nhóm đề tài kết hợp với cơng ty TNHH Việt Hưng tiến hành chế thử mẻ lớn 1,5tấn mang 50 kg keo HT-01 sang thử nghiệm bán công nghiệp Nhà máy vật liệu chịu lửa kiềm tính ( Có biên thử nghiệm xem phần phụ lục) Các thông số kỹ thuật thử nghiệm áp dụng với sản phẩm Vimag S80: - Khối lượng mẫu thử nghiệm HT- 01: 50 kg; - Khối lượng phối liệu chịu lửa thử nghiệm: 1500kg; - Thời gian trộn: 11 phút; - Phụ gia bổ sung: dầu trẩu 2lít; Nước: 3lít; - Ép theo thơng số cơng nghệ sản xuất ổn ñịnh nhà máy Kết thử nghiệm - Tỉ trọng đo được: 3,02g/cm3 - Hình dạng gạch sau ép: tương đương sản phẩm sản xuất kích thước ñộ sắc cạnh; - Cường ñộ sản phẩm: sản phẩm khơng ộp, khơng phân lớp 17 Quy trình cơng nghệ sản xuất phụ gia kết dính cải thiện cường độ mộc tạo hình cho vật liệu chịu lửa Mật rỉ ñường Cân ñịnh lượng Nước Cân ñịnh lượng Resorcinol Polymer Cân ñịnh lượng Calcium phosphate ester Cân ñịnh lượng Chất ñiều chỉnh Cân ñịnh lượng bổ sung sau 60 phút khuấy liên tục Gia nhiệt Nồi phản ứng Khuấy liên tục 45 -60 phút 110 – 1300C 18 Phần 4- Kết luận kiến nghị Các thử nghiệm ñược tiến hành ñối với tổ hợp phụ gia chất kết dính sở hệ carbohydrate biến tính resorcinol polymer ñều cho kết khả quan Kết so sánh với phụ gia liên kết sở lignosulfonate cho số liệu tương ñương Cường ñộ sản phẩm mộc hệ liên kết phát huy nhanh chóng q trính ép mẫu hồn tồn không suy giảm sau tháng thử nghiệm - Khả ứng dụng carbohydrate biến tính resorcinol polymer làm phụ gia kết dính tăng cường cường độ mộc cải thiện đặc tính lý sản phẩm chịu lửa kiềm tính hồn tồn thực - Thành phần tối ưu hỗn hợp kết dính carbohydrate biến tính bao gồm 70% carbohydrate biến tính, 15% resorcinol polymer, 3% calcium phosphate ester Lượng nước ñược bổ xung tùy thuộc vào việc ñiều chỉnh ñộ nhớt hỗn hợp nhiệt ñộ chúng - Tỷ lệ hỗn hợp chất kết dính:2.2%, chất hoạt động bề mặt: 0.2%, nước tạo hình: 0.6% tối ưu qua thử nghiệm với cấp phối phối liệu chịu lửa thông dụng - Chất kết dính carbohydrate biến tính hồn tồn thân thiện mơi trường, khơng phát thải khí thải độc hại, khơng gây kích ứng ngộ độc người sử dụng 19 Tài liệu tham khảo [1] Carbon bonded refractories Kernion, Mark C Renkey, Albert L 1985 [2] Plugging compositions for blast furnace tap holes Funabiki, Kyohei Tokunaga, Tetsuya 1976 [3] Composition for plugging blast-furnace tap-hole Bove, Fred 1975 [4] Carbide-bonded graphite bodies and method of making the same Cline, Carl F 1961 [5] Method of making refractory bodies Andersen, James C 1960 [6] Foundry resins treated with nitro compounds Gardikes, John J Kim, Young D 1975 [7] Composite cross-linke agent/resin former compositions and cold-setting and heat-setting resins prepared therefrom Matalon, Ralph 1970 [8] Resin bonded refractory shape and method of making Cassens, Jr 1991 [9] Use of resorcinal polymer blend as a binder for carbon-containing refractory brick and shape Henry, Jr et al 1983 [10] Method for manufacture of low permeability carbonaceous products Bentolila et al 1966 20 ... hố: Vật liệu chịu lửa có tính axit ( vật liệu chịu lửa ñinat, vật liệu chịu lửa bán axit…) Vật liệu chịu lửa trung tính ( vật liệu chịu lửa cao nhơm) Vật liệu chịu lửa kiềm tính (như vật liệu chịu. .. ngun liệu dùng ñể sản xuất phụ gia kết dính cho vật liệu chịu lửa kiềm tính; • Xác định cơng nghệ tổng hợp để sản xuất phụ gia kết dính cho vật liệu chịu lửa kiềm tính; • Xác định ñơn phối liệu. .. liệu tối ưu sản xuất phụ gia kết dính cho vật liệu chịu lửa kiềm tính; • Xây dựng qui trình cơng nghệ sản xuất phụ gia kết dính Sản xuất thử 01 sản phẩm Nội dung nghiên cứu * Nghiên cứu sử dụng