TÌM HIỂU về vật LIỆU CHỊU lửa môn học vật LIỆU vô cơ

Đây là Slide thuyết trình của nhóm Tìm hiểu về vật liệu chịu lửa một vật liệu quan trọng trong môn học vật liệu vô cơ của Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội......... Hi vọng hỗ trợ được mọi người....... cảm ơn mọi người đã xem

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI              VIỆN KỸ THUẬT HĨA HỌC       HỌC PHẦN: VẬT LIỆU VƠ CƠ ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU VỀ VẬT LIỆU CHỊU LỬA  GVHD: TS Vũ Minh Khơi  NHĨM :  SVTH : Nguyễn Thị Mộng Lanh Phạm Thị Dung Lê Thị Hảo NỘI DUNG GIỚI THIỆU CHUNG PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT MỘT SỐ SẢN PHẨM CHỊU LỬA I Giới thiệu chung  KHÁI NIỆM  PHÂN LOẠI  TÍNH CHẤT CƠ BẢN I Giới thiệu chung Khái niệm Vật liệu chịu lửa vật liệu dùng để xây dựng lò công nghiệp, thiết bị làm việc nhiệt độ cao (>1000oC), chúng chịu đựng lâu dài tác dụng khác mặt học hóa lý Các vật liệu chịu lửa nhằm giới hạn khơng gian tiến hành q trình cơng nghệ giảm mát nhiệt lò Trong trình vận hành thiết bị người ta tìm cách để tăng chất lượng gạch chịu lửa, kéo dài thời gian sử dụng gạch lị, góp phần tăng suất thiết bị, hạ thấp tiêu tốn nhiệt, tăng chất lượng hạ giá thành sản phẩm I Giới thiệu chung PHÂN LOẠI Vật liệu chịu lửa Phân loại theo độ chịu l ửa Phân lo theo t ại rạng thái v ật lý Phân l oại the o thành p hầ n khốn g hóa PHÂN LOẠI • Loại chịu lửa thường (độ chịu lửa từ 1580-1770oC) Theo độ chịu lửa • Loại chịu lửa cao (độ chịu lửa từ 1770-2000oC) • Loại chịu lửa cao ( độ chịu lửa > 2000oC ) • Vật liệu chịu lửa dạng vơ định hình • Vật liệu chịu lửa dạng định hình Theo trạng thái • Vật liệu chịu lửa dạng sợi vật lý • • Theo thành • phần • khống hóa Vật liệu chịu lửa silic Vật liệu chịu lửa alumo silicat Vật liệu chịu lửa kiềm tính Vật liệu chịu lửa chứa cacbon • • • • Vật liệu chịu lửa cacbua silic Vật liệu chịu lửa chứa zircon Vật liệu chịu lửa đặc biệt Vật liệu chịu lửa dạng sợi I Giới thiệu chung TÍNH CHẤT CƠ BẢN a Độ chịu lửa - Là khả chống lại tác dụng nhiệt độ cao để không bị nóng chảy - Nhiệt độ đốt nóng ghi đốt lị cơng nghiệp đại dao động khoảng 1000-1800oC - Các vật liệu có thành phần khác có nhiệt độ chịu lửa khác Bảng Nhiệt độ chịu lửa số VLCL I Giới thiệu chung TÍNH CHẤT CƠ BẢN b Cường độ xây dựng nhiệt độ cao - Là khả chống lại đồng thời tác dụng nhiệt độ tải trọng học Tải trọng học cao 0,51kg/cm2 - Tính chất đặc trưng nhiệt độ biến dạng tải trọng 2kg/cm2, biểu thị khoảng mềm sản phẩm bị biến dạng dẻo Nhiệt độ biến dạng vật liệu chịu lửa chủ yếu phụ thuộc vào thành phần khoáng, vào đặc tính cấu trúc,v.v Vật liệu chịu lửa cacbua silic I Giới thiệu chung TÍNH CHẤT CƠ BẢN c Độ bền nhiệt - Là khả chống lại dao động nhiệt độ không bị phá hủy (nghĩa đốt nóng làm nguội sản phẩm có chênh lệch nhiệt độ dẫn đến xuất ứng suất sản phẩm) - Sự thay đổi nhiệt độ lò nung thiết bị làm việc gián đoạn hay dao động nhiệt độ lị thiết bị làm việc liên tục gây nứt vỡ vật liệu chịu lửa - Yếu tố ảnh hưởng đến độ bền nhiệt: kích thước hình dạng sản phẩm, kích thước hạt phối liệu,v.v I Giới thiệu chung 10 TÍNH CHẤT CƠ BẢN d Độ bền xỉ - Đó khả chống lại ăn mịn phá hủy mơi trường nhiệt độ cao vật liệu chịu lửa - Môi trường tác dụng lên VLCL gồm dạng: lỏng (xỉ nóng chảy lị luyện kim, kim loại nóng chảy, ), khí (CO lị cao, cacbua hydro lò cốc, ), rắn (bụi quặng, bụi xỉ, ) - Q trình ăn mịn VLCL phụ thuộc nhiều yếu tố nhiệt độ, thành phần xỉ VLCL, độ nhớt xỉ, cấu trúc VLCL, môi trường tác dụng,v.v Sản xuất gạch Sa mốt 39 Quy trình sản xuất gạch Samôt Giai đoạn 5: Nung sản phẩm - Mục đích kết khối, làm sít đặc sản phẩm đến mức cần thiết đảm bảo độ ổn định thể tích sử dụng - Là giai đoạn định chất lượng sản phẩm - Nhiệt độ nung 1350-1380oC Sau nung, trình làm nguội tùy thuộc vào cấu trúc lị kích thước, hình dạng sản phẩm, thường khoảng 60-70oC/h Gạch samôt Sản xuất gạch Sa mốt 13 Tính chất ứng dụng - VLCL samơt gạch chịu lửa trung tính kiềm yếu + Nhiệt độ chịu lửa 1610-1770oC + Độ bền nhiệt cao + Độ bền xỉ cao - Ứng dụng rộng rãi Trong cơng nghiệp Silicat, xây lị gốm sứ, lị nấu thủy tinh, lị nung xi măng, lị khí hóa, Tùy điều kiện làm việc mà lựa chọn loại gạch samơt thích hợp - Bảo quản: Chống ẩm bị ẩm cường độ hạ thấp nhiều Ứng dụng?? 41 Một số cải tiến Cải tiến kiểm soát chất lượng Cải tiến việc nâng cao suất • Phân tán đồng hạt mịn siêu mịn ma thơ terials   • Ngăn ngừa phân tách hợp chất vật liệu • Ổn định độ dẻo hợp chất điều hịa khơng khí nghiêm ngặt • Thốt khỏi phụ thuộc vào kỹ người vận hành tự động hóa • Cải thiện khả truy nguyên cách ứng dụng cơng nghệ • Giảm thời gian chu kỳ thời gian dẫn • Làm mịn dịng chảy bán thành phẩm • Tự động hóa tiết kiệm lao động cách sử dụng hiệu công nghệ 42  Một ví dụ cải tiến quy trình trộn  so sánh mật độ lớn màu xanh trước cải thiện (một loạt nguyên liệu thô khác kích thước ticle chất kết dính tích điện với nhau) sau cải thiện hạt mịn trộn trước sạc trình tự cho nguyên liệu thơ chất kết dính tối ưu hóa. Mỗicác mẫu sử dụng để so sánh thu cách trộn giống nguyên liệu thời gian định sau nén h/c tải trọng định. Chất kết dính nhạy cảm với nhiệt độTure, độ nhớt thay đổi đáng kể theo nhiệt độ.Do đó, cách thực kiểm sốt nhiệt độ thích hợp chất kết dính,cũng ngun liệu thơ máy trộn, trộn chất kết dính nguyên liệu điều kiện suốt năm. Điều giúp ổn định chất lượng sản phẩm. Vì số chất kết dính dễ bị suy giảm theo thời gian, cần phải Cẩn thận xử lý chất kết dính. Trong trường hợp vật liệu chịu lửa không vỏvật liệu trộn nơi sử dụng, chất kết dính cẩn thận đóng gói riêng biệt với vật liệu khác sử dụng Một số loại vật liệu chịu lửa khác 43 VLCL Forstenit Nguyên liệu Thành phần Ứng dụng manhêdi kết khối với khoáng chứa silicat manhêdi ôlivin [(Mg, Fe)2SiO4 + tạp chất], serpentin [3(Mg, Fe)O 4SiO2 H2O + tạp chất) làm đệm buồng hồi nhiệt khống forstenit lị Máctanh lị luyện kim màu, lị phản xạ nấu đồng 2MgO.SiO2 xây vùng nung lò quay (đến 85%) ximăng lò nung manhêdi manhêdi ferit MgO Fe2O3 (đến 15%) VLCL Manhedi Manhêdit MgCO3 VLCL nhóm spinen Khoáng manheđi spinen MgO Al2O3, manhêdi pherit MgO 80-85% MgO Trong cơng nghiệp luyện kim, để xây vịm lị mactanh, lót lị điện nấu thép, lị nấu đồng, lót zơn nung lò quay xi măng, Một số loại vật liệu chịu lửa khác 44 45 III Một số sản phẩm chịu lửa Sản phẩm graphit hoá: nguyên liêu để sản xuất sản phẩm graphit hóa cốc dầu mỏ có độ tinh khiết cao Cốc tạo thành cốc hố cặn dầu mỏ từ q trình crắc kinh dầu mỏ Thành phẫn phối liệu 75% cốc lầu mỏ 25% chất liên kết Trước chuẩn bị phối liệu, cốc dầu mỏ lược nung 1200 - 1350đoC để tách ẩm chất bốc Quá trình graphit hố thực lị điện trở pha (về ngun tắc tương tự lị điện criptơn) nhiệt độ gần 25000C môi trường khử Sản phẩm graphít hố khác hẳn tính chất so với sản phẩm cốc hố Nó có độ đẫn điện, đẫn nhiệt lớn dễ dàng gia công học Quá trình graphit hố làm tăng độ tinh khiết vật liệu cácbon q trình phần lớn tạp chất bị bay 46 III Một số sản phẩm chịu lửa Sản phẩm samốt-graphit loại vật liệu sản xuất từ đất sét chịu lửa dẻo graphit có phụ gia samốt khơng có Sản phẩm samốt-graphít dùng làm nồi nấu kim loại màu chúng có độ dẫn nhiệt, độ bền nhiệt cao, dùng làm nồi chưng nấu thép, nút cốc, làm thùng rót đúc Các sản phẩm nhờ có graphít nên chúng có độ dẫn nhiệt độ bền lớn, hệ số nở dài nhỏ, môi trường khử độ chịu lửa cao tăng nhiệt độ biến dạng tải trọng Sản phẩm samơt thấm than Gạch chịu lửa thấm than làm theo hai phương pháp - Thấm ướt sản phẩm samốt nhựa hay nhựa đường than đá sau gia cơng nhiệt; - Gia cơng nhiệt sản phẩm samốt dịng khí chứa ơxyt cácbon cácbua hiđro (như khí lị cốc hố) Gạch thấm than dùng thùng rót dung tích 36 36 - 41 mẻ gạch không thấm cácbon dùng 14 mẻ 47 III Một số sản phẩm chịu lửa Sản phẩm chịu lửa đặc biệt từ ôxyt tinh khiết  Gốm corindong (α – Al2O3) với độ bền cơ, bền nhiệt bền hóa cao vật liệu quan trọng đa loại gốm oxyt Nó sử dụng làm vật liệu kết cấu cho thiết bị làm việc nhiệt độ công nghiệp cao nhất, làm chén nồi nấu kim loại thủy tinh, chi tiết máy cho công nghiệp dệt, vật liệu cho công nghiệp điện, điện tử, vật liệu y tế (implants)  Gốm pericla (MgO) có tính bật nhiệt độ sử dụng cao 40 điện trở nhiệt độ cao lớn Gốm pericla vật liệu kiềm tính Mơi trường khí chất nóng chảy có tính axit phá hoại mạnh gốm pericla nhiệt độ cao Gốm pericla sử dụng làm chén, nồi nấu kim loại, bền với muối clorit florit nóng chảy  Gốm ziếccon: Sản phẩm chịu lửa ziếccôn chia làm hai loại theo tính chất nguyên liệu sản xuất; sản phẩm sở điơxít ziếccơn ZrO2 sản phẩm sở silicat ziếccôn ZrSiO4 48 IV Ảnh hưởng nhà máy sản xuất VLCL tới mt Trong số trình sản xuất vật liệu chịu lửa, có ảnh hưởng lớn đến mơi trường, ví dụ điển hình nhà máy sản xuất vật liệu chịu lửa kiềm tính Việt Nam Bắc Ninh 49 IV Ảnh hưởng nhà máy sản xuất VLCL tới mt Ngồi cịn có loại gạch chịu lửa kiếm tính Mg-Cr loại vật liệu độc hại, Có khả gây ung thư mạnh nên loại gạch bị cấm sản xuất sử dụng, thay vào loại gạch kiềm tính spinel => 50 V Thực trạng ngành sản xuất VLCL Hiện ngành sản xuất vật liệu chịu lửa Việt Nam nhiều tồn tại, hạn chế cần phải nâng tầm định hướng phát triển để đáp ứng nhu cầu hữu tiến tới xuất loại vật liệu điểm qua hạn chế sau: 1- Số lượng đơn vị nhà máy sản xuất vật liệu chịu lửa nước cịn sản lượng thấp chất lượng chưa cao 2- Hệ thống thiết bị công nghệ sản xuất nhiều đơn vị sản xuất lạc hậu, chưa đồng bộ, đại nên khó nâng cao hiệu chất lượng 3- Nguồn nhân lực kể chuyên sâu lực lượng kĩ thuật sản xuất giỏi có kiến thức, kinh nghiện chuyên ngành VLCL không nhiều, tài liệu chuyên môn để đào tạo công nhân hạn chế 4-Nguồn nhiên liệu để sản xuất VLCl khan chưa kể nguyên liệu cho sản xuất gạch cao nhôm hầu hết phải nhập dùng nguyên liệu tái sinh 51 V Thực trạng ngành sản xuất VLCL - Giá vật liệu chịu lửa tăng nhanh chóng nhà máy thép toàn cầu việc giảm sản xuất nguyên liệu thô Trung Quốc làm tăng chi phí - Theo thống kê khoảng 60% trữ lượng MAGNESIT tự nhiên giới Trung Quốc Bắc Triều Tiên, Trung Quốc ngừng cấp phép cho khai phá mỏ MAGNESIT lo ngại mơi trường Kể từ ngun liệu để sản xuất vật liệu chịu lửa ngày khan Kết luận 52  Ngành công nghiệp vật liệu chịu lửa nỗ lực để trước với đổi công nghệ để theo dõi nhanh chóng thay đổi q trình luyện thép nâng cao giá trị gia tăngđể sản phẩm chịu lửa. Mặt khác, nhà sản xuất vật liệu chịu lửa cóphát triển cải tiến quy trình sản xuất khác không chỉđể tạo vật liệu mới, mà để ổn định chất lượng sản phẩm tương lai ngành vật liệu chịu lửa thúc đẩy kết sử dụng sản phẩm khách hang 53 ... bơng sợi vật lý • • Theo thành • phần • khống hóa Vật liệu chịu lửa silic Vật liệu chịu lửa alumo silicat Vật liệu chịu lửa kiềm tính Vật liệu chịu lửa chứa cacbon • • • • Vật liệu chịu lửa cacbua... cao (độ chịu lửa từ 177 0-2 000oC) • Loại chịu lửa cao ( độ chịu lửa > 2000oC ) • Vật liệu chịu lửa dạng vơ định hình • Vật liệu chịu lửa dạng định hình Theo trạng thái • Vật liệu chịu lửa dạng... Vật liệu chịu lửa cacbua silic Vật liệu chịu lửa chứa zircon Vật liệu chịu lửa đặc biệt Vật liệu chịu lửa dạng sợi I Giới thiệu chung TÍNH CHẤT CƠ BẢN a Độ chịu lửa - Là khả chống lại tác dụng nhiệt