b/ Sửa hàng mộc
3.3.Khuyết tật lõi đen
Đặc điểm
Trên phần xương trắng xuất hiện vết đen xen một đường màu xanh vàng, phần xương đỏ thì lại xuất hiện màu một đường đen tro vàng.
Hình 3.5 : Khuyết tật lõi đen trong lòng viên gạch gốm
Mặc dù về mặt thẩm mỹ khuyết tật này không có ảnh hưởng nhưng nó lại có ảnh hưởng rất lớn tới tính chất cơ học của sản phẩm. Một viên gạch khi mắc phải khuyết tật lõi đen thì khả năng chịu lực giảm đi đáng kể, do khả năng thiêu kết giảm đi, dân gian thường gọi là “gạch chưa chín”.
Nguyên nhân và cách khắc phục
1. Do quá trình đốt cháy cacbon xảy ra không hoàn toàn. Cụ thể là do các chất trong xương gốm và bột than không đủ oxi cung cấp cho quá trình cháy. Nguyên nhân này cũng có khả năng vì giãn nở khí mà hình thành lỗ trong men gốm. Tất cả các yếu tố hạ thấp tính thoát khí mặt men cũng có thể dẫn đến
khuyết điểm loại này, ví dụ như: hàm lượng nước của xương gốm quá cao và độ hạt quá mịn, áp lực tạo hình quá cao, độ dầy quá lớn và điểm nóng chảy của men thấp…. Muốn loại bỏ khuyết điểm này phải để khí thoát ra thuận lợi trước khi nóng chảy men và phần xương gốm đã kính hóa để đảm bảo cháy hết hoàn toàn trong lò. Thao tác với phụ áp (âm lò) ở toàn bộ quá trình tiền nung để lợi cho phản ứng thoát khí. Để có được thời gian nhiều hơn cho phản ứng ôxi hoá, có thể tăng nhanh tốc độ tăng nhiệt đoạn tiền nung, cung cấp không khí đầy đủ để đảm bảo môi trường ôxi hoá trong lò [2, 211].
Một số phản ứng xảy ra khi đốt cháy nhiên liệu như sau:
C + 0,5O2 CO CO2 + 0,5 CO O2 CO2 C + O2 + C CO2 CO CH4 + 2 O2 CO2 + 2H2O (1) (2) (3) (4) (5)
Nếu ta gọi tỉ lệ giữa lượng không khí thực tế dùng cho quá trình cháy với lượng không khí lý thuyết cần cho quá trình cháy là n thì:
- Khi n = 1 (điều này chỉ có trong điều kiện lý tưởng thực tế không xảy ra), quá trình cháy hoàn hảo, môi trường trong lò nung là trung tính.
- Khi n < 1 (trong khí thải chứa CO), quá trình cháy không hoàn hảo, trong lò nung là môi trường khử.
- Khi n > 1 (trong khí thải chứa O2), quá trình cháy xảy ra hoàn toàn và trong lò nung là môi trường oxi hóa.
2. Đối với gạch xây dựng, sự xuất hiện lõi đen trong xương phụ thuộc vào loại nguyên liệu cháy trộn trong phối liệu xương (dùng để nâng cao độ xốp của
xương) và thời gian lưu. Quá trình đốt cháy tạp chất hữu cơ phải kết thúc ở nhiệt độ 700 – 8000C.
Loại khuyết tật này thường gặp đối với gạch xây dựng còn các sản phẩm gốm sứ khác thì ít gặp hơn vì bề dày của gạch là tương đối lớn vì vậy khi nung mặc dù ở lớp bên ngoài của sản phẩm các nguyên liệu của sản phẩm đã cháy hết nhưng ở giữa hay lớp bên trong thì chưa cháy hết gây nên nguyên nhân thứ nhất làm sản phẩm có lõi đen. Nếu ta tăng nhiệt độ nung hay kéo dài thời gian nung để quá trình đốt cháy C xảy ra hoàn toàn thì khả năng rất lớn sẽ gây ra các loại khuyết tật khác [2, 212].
Do phản ứng (4) thực tế là thuận nghịch, ta có đồ thị sau:
Hình 3.6: Đồ thị biểu diễn cân bằng CO2 + C CO
Từ hình trên đường cong cho thấy nhiệt độ dưới 4000C thực tế cân bằng (4) chuyển dịch về bên trái và trên 10000C chuyển hoàn toàn sang phải. Ở nhiệt độ thấp, CO khuếch tán từ bề mặt vào trong xương gạch, từ chỗ có nhiệt độ cao đến chỗ có nhiệt độ thấp hơn. Tại đây, C kết tụ lại, còn CO2 lại khuếch tán từ chỗ có nhiệt độ thấp đến chỗ có nhiệt độ cao hơn. Kết quả là quá trình đốt cháy bị
T0C 40 %CO trong hh 100 10 100 50
chậm lại, C kết tụ bên trong xương và làm phần bên trong có màu đen. C kết tụ trong xương dưới tác dụng của nhiệt độ cao trở nên kém hoạt động, biến thành C dạng grafit. Loại C này khó cháy và vẫn tồn tại ngay khi nung ở nhiệt độ cao.
Ở nhiệt độ trong khoảng 400 – 5000C cân bằng (4) được thiết lập nhanh chóng khi có chất xúc tác, ví dụ Fe3C. Điều này là không có lợi.