Hóa lý silicat: Nung sản phẩm gốm sứ

Nhóm 8 Lê Huỳnh Minh Hồng Phạm Ngọc Tn Click to add text QUÁ TRÌNH NUNG SẢN PHẨM GỐM SỨ Định nghĩa Nung khâu quan trọng kỹ thuật sản xuất gốm sứ Khi nung, cụ thể vật liệu xảy phản ứng nhiệt độ cao cấu tử nguyên liệu - Quá trình kết khối Q trình xuất pha lỏng Q trình hồ tan Tái kết tinh tinh thể Kết quả: Tạo vật liệu có vi cấu trúc mới, rắn Cơ sở trình nung Hiện tượng kết khối Kết khối trình giảm bề mặt phần tử vật chất xuất mối liên kết hạt Do biến lỗ xốp vật liệu khối thể với thể tích bé Trong q trình kết khối: thể tích hệ giảm dần lổ xốp lấp đầy biến thành lổ xốp kín tách  Nhận biết ( Hiện tượng ): - Giảm thể tích - Sản phẩm rắn lại Hình 1: Q trình kết khối hạt trịn Al2O3 nung nhiệt độ 1750-1840 độ C (phóng đại 1500 lần) Nhiệt độ nung Là nhiệt độ cao cần thiết cho trình phản ứng kết khối mà sản phẩm khơng bị biến dạng Tuỳ theo thành phần hố học mà tượng kết khối xảy trạng thái rắn hay giai đoạn đầu kết khối pha rắn cuối lại xuất thêm pha lỏng Nhiệt độ nung sản phẩm: - Gốm thô: 1000 – 1150oC Bán sứ, sứ dân dụng: 1200 – 1250oC Sứ mềm, samoot: 1280 – 1350oC Sứ cứng, sứ điện: 1400 – 1450oC VLCL cao cấp: 1500 – 1700oC Chế độ nung Note: Bao gồm trình : - Nâng nhiệt độ với tốc độ cần thiết - Thời gian lưu lớn nhiệt độ cao - Quá trình giảm nhiệt độ với tốc độ cần thiết - Trong q trình ln phải ý đến mơi trường nung phù hợp với loại sản phẩm - Nhiệt độ nung phải xác định thực nghiệm - Đánh giá chất lượng thong qua : độ co , độ xóp , độ hút nước đơi độ bền cao Thời gian nung Thời gian nung toàn thời gian cần thiết chu trình nung, kể từ lúc bắt đầu nâng nhiệt độ lấy sản phẩm Thời gian nung từ vài đến hàng chục Chu kỳ nung ngắn tốt, nhiên điều kiện kỹ thuật, nung nhiệt độ Mơi trường nung Trong q trình nung sản phẩm gốm sứ, mơi trường khí giữ vai trị quan trọng làm thay đổi thành phần hố học kéo theo làm thay đổi tính chất sản phẩm Các loại mơi trường: - Oxy hố Khử Trung tính Chân khơng hay có khí bảo vệ khác (với loại gốm đặc biệt dùng mơi trường khí O2, N2 v.v ) Nâng nhiệt độ Tốc độ nâng nhiệt độ lúc nung sản phẩm gốm sứ phụ thuộc chủ yếu vào trình biến đổi cấu tử phối liệu theo nhiệt độ đặc tính loại sản phẩm (dày, mỏng, to, nhỏ v.v ) Trong trình nâng nhiệt phải quan tâm đến: - Các nguyên liệu phụ (nhất hợp chất thiên nhiên) đá vôi, đôlômit hay tạp chất có hại khác (Na2SO4, MgSO4 dễ tan ) - Chiều dày thành, hình dáng sản phẩm - Lưu ý đến khoảng nhiệt độ có hiệu ứng đột biến (bao gồm biến đổi thù hình, phân huỷ ) - Cấu tạo loại lò nung - Đặc tính sản phẩm (để chọn nung lần hay lần, có tráng men hay khơng, nung bao hay nung trần) Thời gian lưu nhiệt độ cao - Thời gian lưu yếu tố - Ảnh hưởng định đến chất lượng sản phẩm nung lại thành phần hố học phối liệu định + Phối liệu có khoảng kết khối hẹp nên nung nhiệt độ nung thực thấp nhiệt độ nung lý thuyết từ 20-30 độ C kéo dài thời gian lưu nhiệt độ lâu + Phối liệu có khoảng kết khối rộng cho phép nung nhiệt độ cao nhiệt độ lý thuyết 20-30 độ C song rút ngắn thời gian lưu nhiệt độ thu sản phẩm tốt đồng thời giảm lượng tiêu tốn cho đơn vị sản phẩm Giảm nhiệt độ Tốc độ giảm nhiệt độ không hợp lý lúc làm nguội (trong trường hợp sản phẩm gốm sứ loại đơn giản, thành mỏng, khối lượng bé) nguy hiểm tốc độ nâng nhiệt độ không hợp lý Tốc độ làm nguội có ảnh hưởng đến việc phát triển tinh thể pha rắn mà liên quan đến xuất ứng suất nội sản phẩm chứa pha thuỷ tinh Tính chất vật liệu trước nung Thành phần hóa học Lý thuyết thực nghiệm thành phần hoá học phối liệu yếu tố chủ yếu định độ chịu lửa tức định nhiệt độ khoảng kết khối Thành phần khoáng vật giữ vai trị phân bố thành phần hóa học đặc trưng diễn biến, ảnh hưởng đến trình hình thành pha tinh thể q trình nung Kích thước thành phần hạt Kích thước hạt bé, phối liệu kết khối tốt Nếu kích thước hạt đạt độ mịn mong muốn hạ thấp nhiệt độ nung cực đại đến khoảng 20-35 độ C Khi kết khối có mặt pha lỏng kích thước hạt vật liệu ban đầu ảnh hưởng đáng kể đến độ hoà tan hạt rắn pha lỏng dẫn đến làm thay đổi mạnh tính chất pha Kết làm thay đổi tính chất sản phẩm Mật độ bán thành phẩm Độ sít đặc hạt nói riêng sản phẩm nói chung có ảnh hưởng đến trình kết khối Mật độ cao, kết khối thuận lợi Điều có ý nghĩa đáng kể nung gốm đặc biệt (từ ngun liệu ơxit tinh khiết) q trình kết khối đơn xảy trạng thái rắn Ép sản phẩm bán khơ với áp lực cao mộc sít đặc Các phương pháp nung - Nung liên tục : Nhiệt theo khoang cố định , sản phẩm chuyển động qua vùng nhiệt độ Lò nung gốm liên tục dùng gas - Nung gián đoạn : sản phẩm cố định , nhiệt nâng hạ theo giai đoạn nung Lò nung gốm gián đoạn Lò nung Tùy thuộc vào yêu cầu kỹ thuật , kết cấu lị hay nhiên liệu sử dụng , có nhiều loại lị nung ceramic , nhiệt độ nung từ 700 -2000 độ C Gồm loại lò đầy , lò đứng , lò quay , lò gián đoạn , lò liên tục … Lò liên tục Còn gọi lò Tunel , sản phẩm xe gong dịch chuyển đường ray ngược chiều với chuyển động khí nóng Dùng nhiên liệu lỏng , khí hay đốt điện Dùng nhà máy gốm , sứ , gạch ngói Lị Tunel lăn : Sử dụng nhà máy sản xuất gạch men Ưu điểm : Nhược điểm - Nhiệt độ hầm không đổi , tránh ứng suất sinh - Sản phẩm xếp goong xếp ngồi lị tunel , tiết kiệm lao động , đảm bảo môi trường làm việc tốt - Có thể khí hóa tự động hóa dây chuyền cơng nghệ , sản xuất lien tục - Phân bố nhiệt độ theo thiết diện ngang lò không , sản phẩm dịch chuyển không , ảnh hưởng chất lượng sản phẩm - Không nung đa dạng sản phẩm lúc Lò gián đoạn Nhiều kiểu , nhiên liệu gas , củi điện Nhiệt độ lò điều chỉnh thích hợp với giai đoạn nung Đặc biệt loại lị rồng ( nung gốm Bình Dương ) Với đặc điểm : - Nhiên liệu củi - Khí thải buồng trước nhiệt đốt nóng cho buồng sau - Thời gian cho buồng từ 3-4h Ưu điểm : - Cho phép nung sản phẩm với nhiều kích cỡ khác , loại hình sản phẩm trình độ cơng nghệ - Phù hợp cho sản phẩm yêu cầu khơng dịch chuyển suốt q trình nung Nhược điểm : - Tốn nhân công - Ứng suất gây thay đổi nhiệt độ ... Nhiệt độ nung sản phẩm: - Gốm thô: 1000 – 1150oC Bán sứ, sứ dân dụng: 1200 – 1250oC Sứ mềm, samoot: 1280 – 1350oC Sứ cứng, sứ điện: 1400 – 1450oC VLCL cao cấp: 1500 – 1700oC Chế độ nung Note:... trình nung, kể từ lúc bắt đầu nâng nhiệt độ lấy sản phẩm Thời gian nung từ vài đến hàng chục Chu kỳ nung ngắn tốt, nhiên điều kiện kỹ thuật, nung nhiệt độ Mơi trường nung Trong q trình nung sản phẩm. .. lưu nhiệt độ thu sản phẩm tốt đồng thời giảm lượng tiêu tốn cho đơn vị sản phẩm Giảm nhiệt độ Tốc độ giảm nhiệt độ không hợp lý lúc làm nguội (trong trường hợp sản phẩm gốm sứ loại đơn giản,