Cụng đoạn nung sản phẩm là cụng đoạn phức tạp nhất trong cụng nghệ
sản xuất gốm sứ. Trong suốt quỏ trỡnh nung, sản phẩm sẽ trải qua nhiều sự biến
đổi vật lý, húa lý khỏc nhau. Vỡ vậy, cần phải nắm vững cơ sở lý thuyết của quỏ trỡnh nung gốm để thụng qua đú cú thể phõn tớch đỏnh giỏ cỏc đặc điểm của từng hệ lũ nhằm phục vụ phương phỏp EnTA được tốt hơn. Cú thể chia quy trỡnh nung gốm sứ thành cỏc giai đoạn theo đường cong nung như hỡnh 2.1. Cỏc giai đoạn này cú đặc điểm như sau:
- Giai đoạn sấy (1): t = 25 – 3000C
Sản phẩm mộc sau khi sấy khụ đến cũn độ ẩm 1 ữ 2% được đưa vào nung. Tại đõy nhiệt độ tăng dần làm lượng nước vật lý trong sản phẩm thoỏt ra.
Ở giai đoạn này, nếu tốc độ nõng nhiệt nhanh thỡ sản phẩm mộc rất dễ bị nứt vỡ
do tốc độ khuếch tỏn ẩm từ trong lũng sản phẩm ra bề mặt khụng cõn bằng với tốc độ khuếch tỏn ẩm từ bề mặt ra ngoài mụi trường dẫn đến co ngút khụng đều và tạo ứng suất. Ngoài ra, cỏc hạt ẩm ở trong lũng vật liệu chưa thoỏt ra khỏi bề
mặt nờn khi nhiệt độ tăng nhanh thỡ ỏp suất của hạt cũng tăng nhanh, dễ gõy lờn hiện tượng nổ sản phẩm.
Luận văn thạc sỹ khoa học Viện Khoa học và Cụng nghệ mụi trường
Hỡnh 2.1 Đường cong nung gốm sứ
- Giai đoạn đốt núng (2): t = 300 ữ 9500C
Ở giai đoạn này, nước hoỏ học trong cấu trỳc sản phẩm mộc được thoỏt ra ngoài và cỏc chất hữu cơ cũng được đốt chỏy. Đến cuối giai đoạn một số muối cacbonat, sunphat được phõn huỷ thành oxit tương ứng. Giai đoạn này cú thể tăng nhanh nhiệt độ.
- Giai đoạn hóm lửa oxy hoỏ (3): t = 950 ữ 10500C
Thời gian nõng nhiệt ở giai đoạn này phải đủ để cho toàn bộ cỏc phản ứng phõn huỷ xảy ra hoàn toàn, đồng thời để cho nhiệt độ trong buồng nung cũng như
trong buồng sản phẩm được đồng đều trước khi vào giai đoạn khử. Cuối giai đoạn này pha thuỷ tinh bắt đầu xuất hiện, nú hoà tan cỏc cấu tử rắn đến trạng thỏi bóo hoà sẽ kết tinh ra cỏc tinh thể mà điển hỡnh là tinh thể mulit (3Al2O3.2SiO2).
Trong đú: (4) Giai đoạn lửa khử
(1) Giai đoạn sấy (5) Giai đoạn lưu lửa trung tớnh (2) Giai đoạn đốt núng (6) Giai đoạn làm lạnh nhanh (3) Giai đoạn hóm lửa oxy hoỏ (7) Giai đoạn làm lạnh chậm Nhiệt độ Thời gian (1) (2) (3) (4) (5) (6) 25 300 (7) 750 950 1050 tmax 100 – 2000C
Luận văn thạc sỹ khoa học Viện Khoa học và Cụng nghệ mụi trường
- Giai đoạn lửa khử (4): t = 10500C ữ tmax.
Để sản phẩm cú độ trắng cao hoặc để màu sắc của men và chất màu đẹp hơn thỡ sản phẩm phải được nung trong mụi trường khử. Ở đầu giai đoạn tiến hành khử
nhẹ và tăng dần đến mụi trường khửđậm ở cuối giai đoạn. Giai đoạn này vẫn tiếp tục xảy ra cỏc quỏ trỡnh hoà tan và kết tinh. Tốc độ nõng nhiệt phải đảm bảo để cỏc phản ứng oxy hoỏ xảy ra hoàn toàn.
Nếu mụi trường khử trong buồng nung khụng đồng đều thỡ màu sắc của cỏc sản phẩm sau nung sẽ khụng đồng đều, thậm trớ trờn một sản phẩm cũng gõy nờn hiện lượng loang lổ màu. Điều này làm cho chất lượng của mẻ nung bị giảm đi rất nhiều.
- Giai đoạn lưu lửa trung tớnh (5) t = tmax.
Khi sản phẩm đó được nung đến nhiệt độ kết khối ta phải tiến hành lưu sản phẩm ở nhiệt độ này trong một khoảng thời gian nhất định. Khi đú, cỏc vựng nhiệt
độ thấp hơn trong lũ tiếp tục được nõng lờn nhiệt độ cao nhất, lũ sẽ đồng đều về
nhiệt độ, đồng thời để nhiệt độ tiếp tục thấm sõu vào trong lừi của sản phẩm làm sản phẩm được kết khối hoàn toàn. Trong giai đoạn này ta lưu lửa trung tớnh để đảm bảo được độ trắng cho xương sứ hoặc giữ được màu sắc cho sản phẩm. Nếu nung oxy hoỏ thỡ sản phẩm sẽ bị vàng trở lại, cũn nếu nung khử thỡ ở vựng nhiệt độ cao
đú sự đốt chỏy nhiờn liệu sẽ tạo ra cỏc muội than bỏm vào lớp men đó núng chảy của sản phẩm tạo thành cỏc khuyết tật sau nung.
- Giai đoạn làm lạnh nhanh (6): t = tmax ữ 7500C
Sản phẩm sau khi lưu đạt yờu cầu sẽ được làm lạnh nhanh xuống nhiệt độ
khoảng 7000C đểđạt được cấu trỳc xương tốt, men đẹp. Tuy nhiờn, tốc độ làm lạnh nhanh khụng được quỏ lớn để trỏnh hiện tượng sốc nhiệt gõy nứt vỡ sản phẩm.
- Giai đoạn làm lạnh chậm (7): t = 750 ữ 1000C
Trong quỏ trỡnh làm lạnh sản phẩm từ 7000C xuống nhiệt độ 100 ữ 2000C sẽ
diễn ra mộ sự biến đổi thự hỡnh dẫn đến sự biến đổi thể tớch của một số khoỏng, đặc biệt là sự biến đổi thự hỡnh của SiO2. Sự biến đổi thể tớch trong khi làm lạnh và sự
Luận văn thạc sỹ khoa học Viện Khoa học và Cụng nghệ mụi trường
chờnh lệch nhiệt độ giữa cỏc lớp vật liệu cú thể gõy nờn cỏc ứng suất làm nứt vỡ sản phẩm. Do vậy, phải làm lạnh chậm để kiểm soỏt được tất cả sự biến đổi đú.
Nhận xột:
Đối với cụng nghệ nung trong lũ hộp, cỏc giai đoạn của quy trỡnh nung khụng diễn ra đồng thời tại cỏc vị trớ khỏc nhau của lũ. Thờm vào đú, quỏ trỡnh đốt chỏy nhiờn liệu và nhiệt độ nung khụng kiểm soỏt, điều khiển được nờn chất lượng sản phẩm khụng đều và phụ thuộc nhiều vào kinh nghiệm của người thợ xếp và đốt lũ. Nếu xếp đủ lượng than cần thiết thỡ sản phẩm chớn tốt, nếu thừa hoặc thiếu thỡ sản phẩm sẽ bị quỏ lửa hoặc non lửa.
Đối với cụng nghệ nung trong con thoi (lũ gas) thỡ cỏc giai đoạn của quỏ trỡnh nung diễn ra đồng thời tại cỏc vị trớ khỏc nhau của lũ. Quỏ trỡnh đốt lũ được
điều khiển bằng cỏc vũi đốt và bộđồng hồ, can nhiệt nờn cú thể kiểm soỏt và điều khiển được chếđộ nung, nhiệt độ nung, mụi trường nung ...Chớnh vỡ vậy, chất lượng sản phẩm cao hơn rất nhiều so với cụng nghệ nung gốm sứ trong lũ hộp.