Khảo sát khả năng sử dụng bột đá phế thải từ làng đá non nước thay thế cho bột đá thương phẩm trong chế tạo sản phẩm composite

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG NGUYỄN THỊ SEN KHẢO SÁT KHẢ NĂNG SỬ DỤNG BỘT ĐÁ PHẾ THẢI TỪ LÀNG ĐÁ NON NƯỚC THAY THẾ CHO BỘT ĐÁ THƯƠNG PHẨM TRONG CHẾ THẠO SẢN PHẨM COMPOSITE LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÓA HỌC Đà Nẵng - Năm 2018 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA - - NGUYỄN THỊ SEN KHẢO SÁT KHẢ NĂNG SỬ DỤNG BỘT ĐÁ PHẾ THẢI TỪ LÀNG ĐÁ NON NƯỚC THAY THẾ CHO BỘT ĐÁ THƯƠNG PHẨM TRONG CHẾ TẠO SẢN PHẨM COMPOSITE CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT HÓA HỌC MÃ SỐ: 8520301 LUẬN VĂN THẠC SĨ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1.TS DƯƠNG THẾ HY 2.PGS.TS ĐOÀN THỊ THU LOAN Đà Nẵng, 2018 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng cá nhân tơi hướng dẫn khoa học TS Dương Thế Hy PGS.TS Đoàn Thị Thu Loan Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Học viên thực Nguyễn Thị Sen ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i MỤC LỤC ii TÓM TẮT LUẬN VĂN v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC BẢNG viii DANH MỤC CÁC HÌNH x MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: LÝ THUYẾT TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan vật liệu composite 1.1.1 Khái niệm vật liệu composite 1.1.2 Phân loại 1.2 Vật liệu thành phần 1.2.1 Nhựa polyester không no (UPE): 1.2.2 Bột đá phế thải 1.2.3 Sợi thủy tinh 10 1.3 Composite bột đá 12 1.4 Gia công composite 14 CHƯƠNG 2: THỰC NGHIỆM 17 2.1 Đối tượng nghiên cứu, phạm vi khảo sát đối tượng khảo sát 17 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 17 2.1.2 Phạm vi nghiên cứu 17 2.1.3 Đối tượng khảo sát 17 iii 2.2 Nội dung nghiên cứu 18 2.2.1 Nghiên cứu xử lý nguyên liệu bột đá 18 2.2.2 Phân tích lựa chọn nguyên liệu bột đá: 19 2.2.3 Nghiên cứu khả thay bột đá thương phẩm bột đá phế thải chế tạo dải phân cách 20 2.2.4 Khảo sát tính chất sản phẩm composite 24 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM VÀ THẢO LUẬN 30 3.1 Xử lý nguyên liệu bột đá phế thải 30 3.1.1 Xử lý tách tạp chất 30 3.1.2 Xử lý tách ẩm 31 3.1.3 Nghiền, làm mịn 32 3.2 Phân tích nguyên liệu bột đá 33 3.2.1 Xác định khối lượng riêng bột đá 33 3.2.2 Xác định độ ẩm bột đá 33 3.2.3 Khảo sát kích thước hạt bột đá 34 3.2.4 Khảo sát hình dạng bột đá 35 3.2.5 Phân tích thành phần khống loại bột đá 39 3.2.6 Phân tích thành phần hóa loại bột đá 39 3.3 Nghiên cứu khả sử dụng bột đá phế thải thay bột đá thương phẩm chế tạo composite 40 3.4 Khảo sát tính chất sản phẩm dải phân cách composite 42 3.4.1 Khảo sát tính chất cơ, lý sản phẩm dải phân cách 42 3.4.2 Khảo sát khả chống lão hóa sản phẩm dải phân cách 46 3.4.3 Khảo sát khả chịu môi trường sản phẩm dải phân cách 47 3.5 Đánh giá sơ giá thành sản phẩm dải phân cách 49 iv KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 52 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 54 QUYẾT ĐỊNH GIAO ĐỀ TÀI LUẬN VĂN Error! Bookmark not defined v TÓM TẮT LUẬN VĂN KHẢO SÁT KHẢ NĂNG SỬ DỤNG BỘT ĐÁ PHẾ THẢI TỪ LÀNG ĐÁ NON NƯỚC THAY THẾ CHO BỘT ĐÁ THƯƠNG PHẨM TRONG CHẾ TẠO SẢN PHẨM COMPOSITE Học viên: Nguyễn Thị Sen Mã số: 8520301 Khóa: K34 Chuyên ngành: Kỹ Thuật Hóa Học Trường Đại Học Bách Khoa – Đại Học Đà Nẵng Tóm tắt - Tiềm bột đá phế thải Làng chế tác đá Non Nước, thành phố Đà Nẵng lớn Mục tiêu nghiên cứu nhằm đánh giá khả sử dụng bột đá phế thải khô ướt từ Làng chế tác đá Non Nước thay cho bột đá thương phẩm gia cơng chế tạo sản phẩm composite góp phần giải vấn đề ô nhiễm môi trường bột đá phế thải gây Trong nghiên cứu này, số đặc trưng bột đá khô ướt khảo sát bao gồm thành phần khống, thành phần hóa, phân bố kích thước hạt, hình thái học so sánh với bột đá thương phẩm Để khảo sát khả thay bột đá thương phẩm bột đá phế thải chế tạo sản phẩm composite, bột đá phế thải dùng với tỉ lệ khác để thay bột đá thương phẩm chế tạo dải phân cách composite khảo sát khảo sát tính chất lý chịu lão hóa, chịu mơi trường sản phẩm Kết cho thấy thay 100% bột đá thương phẩm bột đá phế thải chế tạo dải phân cách composite Các tính chất lý khả chịu môi trường composite bột đá phế thải tương đương bột đá thương phẩm Từ khóa – Bột đá, Composite, nhựa Polyester khơng no (UPE), tính chất học, dải phân cách ANALYSING THE USABILITY OF THE WASTE STONE POWDERS FROM NON NUOC STONE CARVING VILLAGE IN ORDER TO SUPERSEDE TO THE COMMERCIAL STONE POWDERS IN THE MANUFACTURE OF COMPOSITE PRODUCTS Abstract - There is a big potential of waste stone powders in Non Nuoc stone carving village, Danang city The objective of this study is estimating the possibility of using the Non Nuoc waste stone powders for replacing the commercial stone powders in producing composite products in order to contribute for solving the environmental problem due to these wastes In this study, some characteristics of the dry and wet stone powders were investigated such as mineralogical composition, chemical composition, particle size, morphology and comparing to those of the commercial stone powders For investigating the replacement possibility of the commercial stone powders by the waste stone powders in producing the composite products, different ratios of the waste stone powders were used to replace the commercial stone powders in producing the composite traffic island and the mechanical properties, weather ability, chemical resistance of the products were studied The results showed that it is possible to replace 100% commercial stone powder by the waste stone powders in producing the composite traffic island The mechanical properties and chemical resistance of the composite traffic island from of the waste stone powders are similar to those from commercial stone powder powders Key words: Stone powders, composite, unsaturated polyester, mechanical properties, traffic island vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU, CÁC CHỮ VIẾT TẮT CÁC KÝ HIỆU a Chiều rộng mẫu b Bề dày mẫu D Khối lượng riêng mẫu ∆E Mức độ thay đổi màu mẫu trước sau lão hóa L Chiều dài mẫu m Khối lượng V Thể tích X Khối lượng riêng bột đá W Độ ẩm CÁC CHỮ VIẾT TẮT BĐ-TP Bột đá thương phẩm BĐ-K Bột đá khô BĐ-U Bột đá ướt CTE Coefficient of thermal expansion (Hệ số giãn nở nhiệt) DCPC Dicyclopentadien DPC Dải phân cách DPC –K Dải phân cách chế tạo từ bột đá khô DPC –U Dải phân cách chế tạo từ bột đá ướt DPC –TP Dải phân cách chế tạo từ bột đá thương phẩm GP Ortho General-Purpose Orthophthalic vii ISO Isophthalic MKN Mất nung MTT Mat thủy tinh RTT Roving thủy tinh SEM Scanning Electron Microscope (Kính hiển vi điện tử quét) SLS Stalic Light Scattering (Tán xạ ánh sáng tĩnh) XRD X-ray Diffraction (Nhiễu xạ tia X) XRF X-ray Fluorescense (Huỳnh quang tia X) viii DANH MỤC CÁC BẢNG Số hiệu bảng Tên bảng Số trang 1.1 Một số thông số vật lý đá phế thải 10 1.2 Thành phần hóa học đá phế thải (%) 10 1.3 Thành phần số loại sợi thủy tinh (%) 12 1.4 Một số tính chất tiêu biểu loại sợi thuỷ tinh 12 2.1 Một số thông số nhựa Polyester không no 17 2.2 Đơn phối liệu gia công sản phẩm dải phân cách 22 2.3 Các thông số đo kéo 25 3.1 Một số thành phần bột đá 30 3.2 Độ ẩm bột đá (%) 31 3.3 Ảnh hưởng thời gian nghiền đến kích thước hạt (mm) 32 3.4 Khối lượng riêng bột đá 33 3.5 Độ ẩm bột đá 33 3.6 Thống kê kích thước hạt bột đá 34 3.7 Thành phần hóa bột đá (%) xác định XRF 40 3.8 Đơn phối liệu lựa chọn gia công sản phẩm composite 41 3.9 Mức độ thay đổi màu thay đổi độ bền sau lão hóa nhân tạo 2000h 47 3.10 Sự thay đổi độ bền mẫu composite dải phân cách sau ngâm môi trường ngày 49 3.11 Thành phần đơn phối liệu tạo sản phẩm dải phân cách 49 3.12 Bảng tính tốn giá thành ngun liệu tạo sản phẩm dải phân 50 51 1.148.400 Tổng giá thành sản phẩm * http://www.bls.gov/ppi/ppiescalation.htm Bảng 3.14 cho thấy giá sản phẩm dải phân cách composite nghiên cứu tương đương với sản phẩm composite thị trường Tuy nhiên so với dải phân cách làm bê tơng giá dải phân cách composite nghiên cứu cao (35%) Tuy nhiên, composite nhẹ nhiều so với bê tông nên việc vận chuyển lắp đặt thuận lợi nhiều so với dải phân cách bê tơng Mặt khác chi phí bảo dưỡng thường xun (sơn, rửa…) thấp so với bê tông dải phân cách composite tạo cho đường phố tính thẩm mỹ cao Bảng 3.14: So sánh giá thành dải phân cách composite nghiên cứu sản phẩm tương tự có thị trường Dải phân cách Sản phẩm nghiên cứu Sản phẩm thị trường(a) Sản phẩm thị trường(b) Giá thành (đồng) 1.150.000 1.200.000 850.000 (a)Vật liệu composite, công ty TNHH Sản xuất Thương mại Dịch vụ Hợp Long Thành (b) Bê tông, Công ty Cổ phần xây dựng Tân An 52 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ • Từ kết thu trình nghiên cứu, thực đề tài này, rút số kết luận sau: - Đã khảo sát số tính chất bột đá phế thải Bột đá phế thải sử dụng thuộc loại đá cẩm thạch (Marble) với thành phần khống calcite (CaCO3), thành phần phần hóa học tương đương với bột đá thương phẩm Tuy nhiên, bột đá ướt phế thải chứa nhiều oxit kim loại hàm lượng oxit sắt cao bột đá khô bột đá thương phẩm Các loại bột đá có hình dạng khơng đồng Bột đá khơ có kích thước hạt lớn so với bột đá ướt bột đá thương phẩm -Tạp chất có mặt bột đá phế thải ướt chủ yếu đá cục lá, cành khơ tách thủ cơng Bột đá khơ thường có hàm ẩm thấp không cần phải sấy Bột đá ướt ban đầu có hàm ẩm khác cao, cần phơi khơ ngồi trời tối thiểu ngày trước nghiền Nếu thời tiết khơng thuận lợi sấy nhiệt độ 100105oC đến độ ẩm