- 4CaO.Al2O3.Fe2O3 chiếm khoảng 11%
Sợi PVA dùng trong thí nghiệm do Trung quốc sản xuất Các tính chất cơlý của sợi đ−ợc liệt kê trong bảng 2.10.
2.6.2. Quy trình thí nghiệm
Thiết bị khuấy trộn (hình 2.11) bao gồm động cơ một chiều công suất 0,5KW có gắn chiết áp điều chỉnh tốc độ từ 0 – 1000 v/ph. Trục khuấy có gắn cánh khuấy đ−ợc thiết kế phù hợp với dung dịch nhiều thành phần và bình chứa. Sử dụng bình chứa trong suốt để có thể quan sát huyền phù trong và sau quá trình khuấy. Ngoài ra còn sử dụng các thiết bị phụ trợ khác bao gồm:
- Máy nghiền bột giấy loại nhỏ (dùng trong phòng thí nghiệm). - Dụng cụ đong dung tích chất lỏng.
Các thí nghiệm đ−ợc tiến hành tại Phòng thí nghiệm thuộ X−ởng cơ khí, Viện Công nghệ. Nhiệt độ phòng thí nghiệm trong khoảng 28-35oC, độ ẩm t−ơng đối khoảng 80%. thí nghiệm 1
Nội dung: chuẩn bị pha 2 dung dịch N1 N2, đo đối chứng tốc độ lắng, độ cao h của lớp huyền phù 2 dung dịch pha đ−ợc. Cấp phối của dung dịch N1 N2 theo bảng 2.11.
Dung dịch N1:
Chuẩn bị:
+ Cân thành phần chất rắn theo nh− trong bảng 15 đã tính toán.
+ Đong 1lít n−ớc, cho 10 g ximăng vào cốc khuấy đều, đo độ PH của dung dịch = 9,5 Quá trình khuấy trộn:
+ Đổ dung dịch đã chuẩn bị vào bình khuấy, cho 22,3g amiăng vào, bật máy khuấy đánh đều trong 10 phút.
+ Thêm 0,3 l n−ớc vào tiếp tục bật máy khuấy đánh trong 10 phút nữa đến khi sợi amiăng trong n−ớc tạo thành huyền phù là đ−ợc.
+ Đổ 202,7g ximăng khô vào, đánh đều trong 10phút, thêm n−ớc cho đủ 1,5 l.
Bảng 2.11: Tỷ trọng nguyên liệu phối trộn N1 và N2
Tỷ lệ thành phần chất rắn Tỷ lệ chất rắn
TT Tên nguyên liệu
Dung dịch N1 Dung dịch N2 (pha cho 1,5l)
Ghi chú (g) %KL (g) %KL dd N1 dd N2 1 Ximăng Bút sơn 100,0 90,09 100,0 91,33 202,7 205,50 2 Cellulose - - 4,5 4,11 - 9,24 3 Sợi PVA - - 1,0 0,91 - 2,04 4 Sợi amiăng 11,0 9,91 - - 22,3 - 5 Bentonite - - 4,0 3,65 - 8,22 Tổng cộng 111,0 100,00 109,5 100,00 225,0 225,00 Nhận xét:
+ Lớp huyền phù ximăng-amiăng lắng chậm, là một khối đồng nhất. + Sau 10 phút đo độ cao lớp huyền phù h= 34 mm
+ Phần n−ớc ở trên lớp huyền phù đục.
Dung dịch N1 đ−ợc coi là mẫu “chuẩn” cho các dung dịch không sử dụng amiăng.
Dung dịch N2:
Chuẩn bị:
Cân các thành phần chất rắn nh− trong bảng 2.1. Cellulose đ−ợc ngâm n−ớc và nghiền tr−ớc đạt độ nghiền yêu cầu, tạo thành dung dịch có thể tích ∼ 1lít. Bột Bentonie đã ngâm n−ớc 24 giờ cho tr−ơng nở với l−ợng n−ớc vừa đủ tạo thành dịch sệt.
Quá trình khuấy trộn:
Thứ tự cho vật liệu vào Thời gian khuấy (phút)
Dung dịch cellulose 3 Ximăng nhão 5 Bentonite nhão 3 Sợi PVA 2 Thêm n−ớc vừa đủ 1,5 lít 2 Tổng cộng 15
Nhận xét: Nhận xét:
+ Lớp huyền phù lắng nhanh, toàn bộ lớp t−ơng đối đồng nhất. + Sau 10 phút đo độ cao lớp huyền phù h = 27 mm.
+ Phần n−ớc ở trên đục nhiều. thí nghiệm 2
Nội dung: chuẩn bị pha 2 dung dịch N3, N4 (có thêm thành phần Silica fume ), đo đối chứng tốc độ lắng, độ cao h của lớp huyền phù 2 dung dịch pha đ−ợc. Cấp phối của dịch N3, N4 cho trong Bảng 2.12.
Quy trình khuấy trộn
Dung dịch N3:
Chuẩn bị:
+ Cân thành phần chất rắn theo tỷ lệ nh− trong bảng 2.12 đã tính toán. + Bentonite ngâm trong 100ml n−ớc khoảng 1giờ tạo thành dịch sệt.
+ Cellulose cho vào nghiền với 1,0 lít n−ớc đạt độ mịn yêu cầu, cho silica fume nghiền tiếp đến khi tạo thành dung dịch lơ lửng, trắng đục là đ−ợc (chạy qua máy nghiền khoảng 10 lần)
Bảng 2.12: Tỷ trọng nguyên liệu phối trộn N3 và N4
Tỷ lệ thành phần chất rắn Tỷ lệ chất rắn
TT Tên nguyên liệu
Dung dịch N3 Dung dịch N4 (pha cho 1,5l)
(g) %KL (g) %KL dd N3 dd N4 Ghi chú 1 Ximăng Bút sơn PC 100,0 90,17 100,0 87,8 202,88 197,6 2 Cellulose 4,3 3,87 4,3 3,77 8,71 8,5 3 Sợi PVA 1,1 1,00 1,1 0,97 2,25 2,2 4 Bentonite 4,0 3,61 4,00 3,51 8,12 7,9 5 Silica fume 1,5 1,35 1,5 1,32 3,04 2,9 6 Keo PVA - - 3,0 2,63 - 5,9 Tổng cộng 110,9 100,00 113,9 100,00 225,0 225,0 Quá trình khuấy trộn:
Thứ tự cho vật liệu vào Thời gian khuấy (phút)
Dung dịch cellulose & silica fume 3
Ximăng khô 5 Bentonite nhão 3 Sợi PVA 2 Thêm n−ớc vừa đủ 1,5 lít 2 Tổng cộng 15 Nhận xét:
+ Lớp huyền phù ximăng - PVA lắng nhanh, là một khối đồng nhất. + Sau 10 phút đo độ cao lớp huyền phù h = 37 mm
+ Phần n−ớc ở trên đục mờ do ximăng.
Dung dịch N4:
Chuẩn bị:
+ Cân thành phần chất rắn theo tỷ lệ nh− trong bảng 2.12.
+ Cellulose đ−ợc ngâm n−ớc, đánh rã và nghiền tr−ớc đạt độ nghiền yêu cầu. Cho silica fume vào nghiền tiếp tạo thành dung dịch huyền phù trắng đục có thể tích ∼ 1lít. + Bột Bentonite đã ngâm n−ớc 24 giờ cho tr−ơng nở với l−ợng n−ớc vừa đủ tạo thành dịch sệt.
Quá trình khấy trộn:
Thứ tự cho vật liệu vào Thời gian khuấy (phút)
Dung dịch cellulose 3
Ximăng nhão 5
Bentonite nhão 3
Sợi PVA 2
Keo PVA, thêm n−ớc vừa đủ 1,5 lít 2
Nhận xét: Nhận xét:
+ Lớp huyền phù lắng t−ơng đối nhanh, là khối đồng nhất xốp, không bị phân lớp. + Sau 10 phút đo độ cao lớp huyền phù h = 35 mm.
+ Phần n−ớc ở trên đục trắng nhiều, có thể thừa keo. thí nghiệm 3
Nội dung: chuẩn bị pha 2 dung dịch N5, N6 (có thêm thành phần keo PVA), đo đối chứng tốc độ lắng, độ cao h của lớp huyền phù 2 dung dịch pha đ−ợc. Cấp phối dung dịch N5, N6 đ−ợc liệt kê ở bảng 2.13.
Dung dịch N5:
Chuẩn bị:
+ Cân thành phần chất rắn theo tỷ lệ nh− trong bảng 2.13 đã tính toán.
+ Cellulose đ−ợc ngâm n−ớc, đánh rã và nghiền tr−ớc đạt độ nghiền yêu cầu. Cho Silica fume vào nghiền tiếp tạo thành dung dịch huyền phù trắng đục có thể tích ∼ 1lít (chạy qua máy nghiền khoảng 10 lần).
+ Bentonite ngâm trong 100 ml n−ớc 1 ngày tạo thành dịch sệt.
Bảng 2.13: Tỷ trọng nguyên liệu phối trộn N5 và N6
Tỷ lệ thành phần chất rắn Tỷ lệ chất rắn
TT Tên nguyên liệu
Dung dịch N5 Dung dịch N6 (pha cho 1,5l)
Ghi chú (g) %KL (g) %KL dd N5 (g) dd N6 (g) 1 Ximăng Bút sơn PC 100,0 88,57 100,0 89,36 199,3 201,04 2 Cellulose 4,3 3,81 4,3 3,85 8,6 8,66 3 Sợi PVA 1,1 0,98 1,1 0,99 2,2 2,23 4 Bentonite 4,0 3,54 4,0 3,57 8,0 7,9 5 Silica fume 1,5 1,33 1,5 1,34 3,0 3,02 6 Keo PVA 2,0 1,77 1,0 0,89 3,9 2,0 Tổng cộng 112,9 100,00 111,9 100,00 225,0 225,0 Quá trình khuấy trộn:
Thứ tự cho vật liệu vào Thời gian khuấy (phút)
Dung dịch cellulose & silica fume 3
Ximăng nhão 5
Bentonite nhão 3
Sợi PVA 2
Keo PVA, thêm n−ớc vừa đủ 1,5 lít 2
Tổng cộng 15
Nhận xét:
+ Lớp huyền phù ximăng-PVA lắng t−ơng đối nhanh tạo thành một khối xốp đồng nhất, không phân lớp.
+ Sau 10 phút đo độ cao lớp huyền phù h= 35 mm.
+ Phần n−ớc ở trên hơi đục trắng, so với phần n−ớc trên của dung dịch N4 ít đục hơn do thành phần keo PVA giảm.
Dung dịch N6
Chuẩn bị:
+ Cân thành phần chất rắn theo tỷ lệ nh− trong bảng 2.13.
+ Cellulose đ−ợc ngâm n−ớc, đánh rã và nghiền tr−ớc đạt độ nghiền yêu cầu. Cho silica fume vào nghiền tiếp tạo thành dung dịch huyền phù trắng đục có thể tích ∼ 1lít. + Bột Bentonite đã ngâm n−ớc 01 ngày cho tr−ơng nở với l−ợng n−ớc vừa đủ tạo thành dịch sệt.
Hình 2.10: Huyền phù tr−ớc và sau khi lắng đọng (nguồn: L−u trữ Viện Công nghệ)
Quá trình khuấy trộn:
Thứ tự cho vật liệu vào Thời gian khuấy (phút)
Dung dịch cellulose 3
Ximăng nhão 5
Bentonite nhão 3
Sợi PVA 2
Keo PVA, thêm n−ớc vừa đủ 1,5 lít 2
Tổng cộng 15
Nhận xét:
+ Lớp huyền phù lắng từ từ tạo thành khối xốp đồng nhất, không bị phân lớp. + Sau 10 phút đo độ cao lớp huyền phù h=34 mm.
+ Phần n−ớc ở trên t−ơng đối trong, đục ít hơn so với dung dịch N5 do giảm thành phần keo PVA.
Tổng hợp các thí nghiệm tạo huyền phù trong phòng thí nghiệm đ−ợc nêu trong bảng 2.14.
Nhận xét từ kết quả thí nghiệm:
Bột giấy có độ nghiền mịn của đóng vai trò rất quan trọng trong nhiệm vụ tải hạt ximăng và các chất phụ gia ở khâu xeo. Tác dụng vận chuyển tăng lên khi bột giấy đ−ợc nghiền tr−ớc với bột silica fume (dạng vô định hình), thể hiện rõ: ở phần n−ớc nằm trên lớp huyền phù sau khi lắng trong hơn, lớp huyền phù xốp hơn.
Dung dịch huyền phù không có thành phần silica fume (dạng vô định hình) thể hiện sự khác biệt rõ rệt so với dung dịch có silica fume nh−:
+ Tốc độ lắng của lớp huyền phù nhanh, tuy không bị tách lớp nh−ng lớp huyền phù ít xốp hơn. Độ cao của lớp huyền phù khi ổn định chỉ đạt 27mm, trong khi ở dung dịch có silica fume là 34mm.
+ Phần dung dịch n−ớc bên trên đục nhiều hơn so với dung dich huyền phù có Silica fume ( khi quan sát bằng mắt).
Bentonite với vai trò là chất trợ giúp ổn định dung dịch huyền phù cũng thể hiện rất rõ rệt: dung dịch huyền phù không có bentonite hoặc cho benonite vào d−ới dạng khô thì phần dung dịch n−ớc ở trên rất đục. Bột Bentonit đ−ợc ngâm tạo thành dịch sệt
tr−ớc khi đ−a vào sử dụng ít nhất là 24 giờ sẽ cho lớp huyền phù xốp hơn và phần n−ớc ở phía trên cũng trong hơn.
Dung dịch N3 có thể là cấp phối định h−ớng tốt đảm bảo tính công nghệ khi xeo (tính lọc tốt), đồng thời cũng đảm bảo tính kinh tế vì số l−ợng chất phụ gia và phụ trợ đ−a vào không nhiều.
Các thí nghiệm trên đây chỉ mang tính định h−ớng nên trong quá trình thực nghiệm trên dây chuyền công nghiệp cần có sự điều chỉnh thích hợp, đặc biệt cần khống chế nghiêm ngặt thời gian và trình tự trộn các loại vật liệu.
KC.06.15
Bảng 2.14.: Tóm l−ợc các thí nghiệm tạo huyền phù trong phòng thí nghiệm
2.7. Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất tấm lợp không sử dụng amiăng.
Sơ đồ công nghệ dây chuyền sản xuất tấm lợp không sử dụng amiăng đ−ợc mô tả trong hình 2.11. Sơ đồ này khác so với sơ đồ công nghệ sản xuất tấm lợp có sử dụng amiăng chủ yếu trong phần chuẩn bị nguyên liệu. Cụm chuẩn bị liệu, máy đánh sợi (17) và cụm nghiền đ−ợc bổ xung nhằm xử lý bột giấy và sợi đạt đ−ợc các yêu cầu công nghệ tr−ớc khi đ−a vào phối trộn trong hệ thống. Dây chuyền này chỉ sử dụng một máy Hollander so với hai máy của dây chuyền sản xuất có sử dụng amiăng. Các cụm thiết bị vận chuyển liệu, phân phối, xeo cán, định hình sản phẩm không có thay đổi nhiều.
KC.06.15
ch−ơng III
thiết bị dây chuyền công nghệ sản xuất tấm lợp không sử dụng amiăng
3.1. giới thiệu chung và sơ đồ công nghệ
Dây chuyền công nghệ sản xuất tấm lợp fibrô ximăng không sử dụng amiăng (đ−ợc mô tả trong Hình 3.1) có thể phân chia thanhf các cụm thiết bị nh− sau:
a - Chuẩn bị và hoà trộn nguyên liệu: a.1. Chuẩn bị bột giấy:
Sử dụng bột giấy Kraft th−ơng phẩm hoặc vỏ bao ximăng phế liệu đ−ợc tuyển chọn thủ công rồi đ−ợc ngâm khoảng 24 tiếng trong bể ngâm (31). Tiếp theo, vỏ bao ximăng phế liệu đ−ợc đánh tơi thành bột thô bằng máy đánh thuỷ lực trục ngang (32). Trong tr−ờng hợp sử dụng bột giấy Kraft thì có thể bỏ qua công đoạn này. Bột thô đ−ợc chuyển vào máy khuấy trục đứng (33) để xé tơi sơ bộ và hoà cùng với n−ớc. Sau đó, bột giấy đ−ợc bơm vào cụm thiết bị đánh tinh gồm hai máy nghiền đĩa (37) và hệ thống xi lô trung gian (34). Quá trình đánh tinh đ−ợc điều khiển tự động nhằm đạt độ mịn cần thiết của bột giấy. Khi đã đảm bảo các thông số về độ nghiền, bột giấy đ−ợc tự động chuyển sang bồn chứa d−ới dạng huyền phù (dạng huyền phù 1 thành phần). Huyền phù này sẽ đ−ợc phối trộn nguyên vật liệu khác ở các khâu sau.
a.2. Chuẩn bị sợi:
Sợi PVA chứa trong các bao đ−ợc đổ vào máy đánh tơi sợi (3), sau khi đ−ợc đánh tơi sơ bộ, sợi PVA đ−ợc đ−a vào dòng khí có tốc độ cao nhằm tiếp tục tách rời các sợi đơn để tránh hiện t−ợng balling khi trộn vào huyền phù. Sợi PVA đ−ợc xé tơi đạt yêu cầu công nghệ đ−ợc chuyển trong đ−ờng ống khí động vào buồng giảm áp và rơi vào khu vực máy trộn thuỷ lực để phân tán vào huyền phù.
Huyền phù 1 thành phần đ−ợc bơm theo định l−ợng vào máy Hollander. Tại đây, ximăng, n−ớc đ−ợc cấp vào theo định l−ợng để tạo ra huyền phù 2 thành phần. Trong công đoạn này, các phụ gia silica fume và bentonit đã đ−ợc chuẩn bị sẵn cũng đ−ợc đ−a vào theo phối liệu cần thiết.
a.4. Chuẩn bị huyền phù 3 thành phần:
Huyền phù 2 thành phần sau khi đã đ−ợc trộn đồng đều trong máy Hollander sẽ đ−ợc trộn thêm sợi PVA (đã đ−ợc đánh tơi qua máy đánh tơi và phun sợi) theo định l−ợng để tạo ra huyền phù 3 thành phần (từ đây gọi là liệu). Sau khi huyền phù 3 thành phần đã đảm bảo tính đồng đều, liệu đ−ợc xả vào máy hoà liệu kiểu turbo (5) để tiếp tục hoà trộn với các thành phần phụ gia cần thiết. Từ máy này, liệu đ−ợc bơm tiếp tới công đoạn xeo cán tấm phẳng.
Khác với một số công nghệ phối trộn trên nguyên tắc cơ học, công nghệ sản xuất tấm lợp ximăng không sử dụng amiăng có một yếu tố quan trọng là phải đảm bảo cho sợi PVA phân tán đều trong hỗn hợp liệu để hỗn hợp đ−ợc hoàn toàn đồng nhất d−ới dạng huyền phù. Từ hỗn hợp huyền phù này, sau khi xeo cán sẽ cho sản phẩm có sự phân bố sợi PVA đồng đều, đảm bảo cơ tính chuẩn của sản phẩm.
Đến đây công đoạn chuẩn bị và hoà trộn nguyên liệu kết thúc. Đặc điểm của sơ đồ công nghệ này là sử dụng 1 máy nghiền trộn kiểu Hà Lan cho công đoạn chuẩn bị và hoà trộn nguyên liệu. Ưu điểm chính của sơ đồ này là:
- Công đoạn chuẩn bị liệu đ−ợc điều khiển tự động nên có thể kiểm soát chặt chẽ các thông số về độ nghiền cellulose.
- Sợi PVA phân tán đều trong hỗn hợp sau khi qua máy Hollander do đó tạo điều kiện cho các hạt ximăng thâm nhập vào mạng PVA và bột giấy tạo ra cấu trúc đồng nhất trong huyền phù ximăng có sợi PVA gia c−ờng.
- Tăng c−ờng tính xeo, tiết kiệm vật liệu do giảm phế phẩm trong quá trình xeo (độ bền công nghệ của tấm lắc −ớt tăng lên do quá trình hoà trộn đ−ợc thực hiện tốt). - Tăng tính bền của sản phẩm, đặc biệt tăng độ dai va đập do đó giảm đ−ợc nứt vỡ
KC.06.15
b - Xeo cán tấm phẳng tấm (lắc −ớt):
Công đoạn này bắt đầu từ máy khuấy phân phối (14) (15). Hỗn hợp huyền phù bao gồm dung dịch giấy, sợi PVA và ximăng (kèm theo một tỷ lệ nhỏ chất phụ gia và phụ trợ liệu để tăng tính xeo) đ−ợc dự trữ trong máy khuấy phân phối (15) để tránh lắng đọng và chuyển theo định l−ợng thời gian vào bể xeo của giàn xeo cán tấm phẳng (21). Máy khuấy phân phối (14) sẽ bổ sung n−ớc đục vào bể xeo để đảm bảo thuỷ phần của liệu theo yêu cầu công nghệ. Theo nguyên tắc chênh lệch áp suất thuỷ tĩnh và tính mao dẫn, vật liệu xeo bám vào tang xeo, chuyển lên băng dạ kỹ thuật và đ−ợc dán làm nhiều lớp lên tang định hình của máy xeo. Khi đạt đ−ợc chiều dày mong muốn, bộ phận dao cắt sẽ tách tấm lắc −ớt ra khỏi tang định hình và chuyển sang băng tải cao su, kết thúc quá trình xeo cán. Trong quá trình xeo, thuỷ phần của liệu sẽ giảm đáng kể theo từng nguyên công để đạt đ−ợc thuỷ phần và mật độ mong muốn của tấm lắc −ớt. Trong dàn xeo tấm phẳng cũng bố trí các hệ thống chân không cao (20) để giảm thuỷ phần trong liệu và hệ thống chân không thấp (19) để làm khô băng dạ kỹ thuật.