- Sản phẩm chịu lửa: Gạch samôt, gạch cao alumin
3.2.2. Dặc dỉểm của nguyên liệu đât sét
Đâl sét là nguydn liệu tự nhiên thuộc nhOm alumơsilicate có độ phân tán rất cao kill kết hơp với nước sẽ có tinh dẻo có khả năng tạo hình dáng bất kỳ sau khi sấy nung cho cường độ caọ
COng thức cO bản của đất sét; m A l2O3.nSiO2.pH2O
Đặc điểm dất sét là hạt mịn, ít cát. Thành phần hố học khơng ổn định biến dổi the() từng lớp. Lẫn tạp chất hữu cơ nên cO nhiều màu sắc.
3.2.2. Ỉ. Thành pìĩần khống vật chủ yếu trong đất sét là Aluminosilicate ngậm
nước: mAl2O3.nSiO2.pH2Ọ Chủ yếu là khoáng kaolinit và montmorilonit.
K a o l i n i t (Al2O3.2SiO2.2H2O) ở dạng tinh khiết có màu trắng đục, chịu lửa tOt, độ
dẻo caọ
Montmorilonit (Al2O3.4SiO2.nH2O) có độ phân tán cao, khả năng hấp phụ và
trương phồng lớn, có độ dẻo, co sấy nung caọ
3.2.2.2. Thành phần hóa học
Tỉ lệ hàm lượng (%) các ơxít trong dất sét như bảng 3.1
Bảng 3.1. Hàm iượng ơ xít trong đât sét
SịZid SÌO2 AI2O3 ۴ة2ه 3 CaO MgO Muối kiềni
15-30 40-60 8 -2 2 1-7 0,5-1,5 0,5-3 1-3
Thực tế thằnh phần hóa biến dộng lớn ở những mỏ dất sét khác nhau do dó làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.
T á c d ụ n g c ủ a t ừ n g l o a i o x í t :
- AI2O3: Quan trọng nhất, chủ yếu nhất. Quyết định tinh dẻo của đất sét, khả năng chịu lửa của sản phẩm. Hàm lượng AI2O3 càng lớn nhiệt độ nung càng cao, thời gian kết khối lớn.
- ?6303: CO lác dụng hạ thấp nhiệt độ nung, ảnh hưởng dến màu sắc của sản phẩm. Thành phần FC203 tăng thi nhiệt độ nung giảm. phẩm. Thành phần FC203 tăng thi nhiệt độ nung giảm.
- SÌO2: Thành phần chLi yếu, quyết định về mặt số lượng khoáng kaolinit, phần trăm SÌO2 có thể dến 78%, SÌO2 càng lớn, tinh dẻo của đất sét càng giảm nếu SÌO2 tăng dến 80 - 85% thi không sản xuất dưỢc.
- Si02،d: Hàm lượng SÌO2 tự do có trong dất vừa phải giúp cho dất chống co ngOt khi phơi, sấy, nung, nhíều quá dất sét kém dẻo hàm lượng tốt nhất từ 15 - 30%.
- CaO: Phải khống chế, dễ gây nứt sản phẩm.
3.2.2.3. Thành phần cd hạt
Có nhiều thành phần cơ hạt khác nhaụ Quy định 3 nhOm cỡ hạt chủ yếụ - NhOm hạt sét, d < 0,005mm.
- NhOm hạt bụi, d = 0,005 - 0,15mm. - Nhóm hạt cát, d = 0,15-5m m .
Dựa vào tỉ lệ phần trăm hàm lượng hạt sét, chia thành các loại đất sau: - Đât sét tinh khiết: Có nhóm hạt sét d < (),()05mm chiếm > 60%. - Đât sét: Có nhóm hạt sét d < 0,005mm chiếm 30 - 60%. - Đât sét pha: Có nhóm hạt sét d < 0,005mm chiếm 20 - 30%. - Đâl-cát pha nhiều sét; Có nhóm hạt sét d < 0,005mm chiếm 15 - 20%. - Đất cát pha ít sốt: Có nhóm hạt sét d < 0,005mm chiếm 10 - 15%. - Đíít cát: Có nhóm hạt sét d < 0,005mm chiếm 5 - 10%. - Cát: Có nhóm hạt sét d < 0,005mm chiếm < 5%.
3.2.2.4. Tính dẻo của đất sét
Tính dẻo của đâ١ sét là tính châ١ khi nhào trộn với nước cho một hỗn hỢp có khả năng tạo ra hình dáng dưới tác dụng của ngoại lực và giữ ngun hình dáng đó khi bỏ ngoại lực.
3ình dẻo là tính châ"t quan trọng của đâ١ ,sét, quyết định tính cơng nghệ của từng loại sản phẩm. Tính dẻo phụ thuộc vào hàm lượng kaolinit và montmorilonit (aluminosilicate) (càng nhiều đât sét càng dẻo), thành phần hạt của đất sét (hạt sét nhiều đât sét càng dẻo).
Xác định tính dẻo bằng phương pháp sau: - Phưctng pháp xác định độ co ngót của
đíĩt sét nhuyễn ứng với lưựng nước yêu cầu trong môi trường khơng khí. Theo cách này phân loại đât sét như sau:
+ Điít sét rât dẻo:
H2O yêu cầu > 28%, co ngót 10 - 15%. + Đât sét dẻo:
H2O yêu cầu 20 - 28%, co ngót 7 - 10%. + Đâ١ sét kém dẻo:
H2O yêu cầu < 20%, co ngót 5 - 7%. - Phương pháp nén bi bằng đất sét: Xác
định độ dẻo bằng cách tạo những viên bi ^"'^٤^•^•٠؛‘’٥ '،^٥ ٠
. '
٠٨ - ' _ A ^ „ / .٨ ■٠٨^ 1. Mâm nén dưới; 2. Viôn bi sét; đat sét CÓ d = 4 - 6cm (trộn đât sét khô với ٠٦ 7 ٨ _ , ^ ٠. 7 . .7 _ ^_ .٠
١ 3. Mâm .nén trên; 4. Trục di động thăng đứng; 17 - 30% nước). Đặt bi vào máy ép, lần 5 ،٢٧،, ị^hắc độ; 6. Mâm đặt lải trọng; lượt ép VỚI các lực 500G, 750G, lOOOG, ... 7 Gương phát hiện vết nứt.
Hệ số dẻo K،J tính với cơng thức:
K،1 = p.a, [kG.cm] với: p - lực nén, kG.
a - độ biến hình của viên bi, cm. Đất sét dẻo có K،J = 3 - 3,5 kG.cm.
3.2.2.5. Sự biến đổi th ể tích khi sấy và nung.
Khi phơi, sấy đâ١ sét mât nước, các mao quản co lại làm thể tích co theọ Khi co thường kèm theí^hiện tưỢng cong vênh, nứt nẻ do các bộ phận co không đềụ Để tránh co, nứt nẻ, cần không chế độ ẩm đât sét, K٥, để sản phẩm mất niíớc từ từ. Với đất sét, co dài khi phơi 5 - 12%, co khi nung 1 - 3%.
Độ co khi sấy ^ nung:
- Độ co là độ giảm kích thước và thể tích của đất sét khi sây nung. Độ co dưỢc
tính bằng tỉ lệ phần trăm so với kích thiíớc ban đầụ Xác định độ co khi sấy nung:
+ Độ co khi sây: Cs% = (/o - 1$ Vo + Độ co khi nung: c„% = (/s - /n )4 + Độ co tổng cộng: c% = (/o - /n )//o Trong đó: /o ■ kích thiíớc ban đầu;
/s - kích thiíớc sau khi sây; /n - kích thước sau khi nung.
3.2.2.6. Màu sắc khi nung xong
Chất bẩn hữu cơ và oxit sắt làm cho đất sét có nhiều màu khác nhau: hắng, xám, vàng, nâu, hung đ ỏ ,... Khi nung châ١ hữu cơ cháy hết, màu của sản phẩm tùy thuộc vào ôxit sắt. Tùy lượng oxít sắt, sản phẩm sẽ có nhiều màu khác nhaụ Đối với sản phẩm sứ phải hạn chế hàm liíỢng Fe203 để sản phẩm có màu trắng.
Màu sắc sản phẩm tùy thuộc vào hàm lượng sắt như ví dụ đã phân tích bảng 3.2.
Bảng 3.2 Hàm lượng Fc203 0,8 1,3 2,7 4,2 5,5 8,5 1') Màu sản phẩm nung trắng trắng đục vàng nhạt vàng hồng nhạt hồng nâu hồig
3.2.2.7. Sự biến đổì hóa 1ﻻ của đất sèt kìii gặp nhtệt độ
- Từ l()0“C- 2()0٥c , nước tự do bốc hdl, dất sét bắt dầu bỊ co ngOt.
- Từ 200.C - 450ﻻ[ل nước hấp phụ bay hoi, tạp chất hữu cO cháy hết, dất sét co dáng kể.
- Từ 450.C - 650.C, nước nước hên kết hóa học bắt dầu bay hoị Caohnit chuyển thành meta caohnit.
Al2O3.2SiO2.2H2O -> yAl203.2Si02 (meta caolinit dạng thù hlnh y). - Dến 75()"c, nưổc liên kết hóa học bay hoi hết, dất sét mất tinh dẻo, xuất hiện nhiều hốc nhỏ li tị
Al2O3.2SiO2.2H2O - ) AI2O3.2SÌO2 + 2 H2O
- ở 900.0 - 1 0 0 0 0ﻻ١ AI2O3.2SÌO2 tự phân tách ra các oxit tự do: AI2O3.2SÌO2 » AI2O3 + 2SÌO2
- ở 1 0 0 0 0 ﻻ0 - 1200ﻻ١ AI2O3 và SÌO2 kết hỌp lại theo 2 dạng AI2O3.SÌO2 (sllimanit) và 3A1203.2S102 (mulit). Mulit là thành phần khoáng chinh của gạch dất sét nung,
làm cho sản phẩm cO cường độ cao và bền nhiệt.
ở khoảng nhiệt độ này xảy ra phản ứng:
SÌO2.AI2O3 —> 3 AI2O3.2 Si02(mulite) + Si02(nóng chảy)
Nếu tliOi gian kéo dài —> Mulite tăng (có tinh bền vững cao) => Hp giảm khi kết tinh SÌO2 (nOng chảy) ở dạng kết tinh vơ định hlnh có thể tạo thành men tự tạọ
- Nung sản phẩnr dến nhiệt độ kết khốị Nhiệt độ kết khối là nhiệt độ mà tại dó n١ội số bộ phận của đất sét chảy ra, nhét đầy các lỗ rOng nhỏ làm sản phẩm dặc chắc, có cưdng độ C íio , lUc này dất sét dang kết khốị
- Trong sản xuất gạch xây dựng, chỉ nung dất sét tOi nhiệt độ kết khối, chứ khOng nung ở nhiệt độ chảỵ Dể vật liệu đặc chắc, không bị chảy yêu cầu dất sét phải cO khoảng kết khối (khoảng giữa nhiệt độ kết khối và nhiệt độ chảy đủ lớn (= t.kikk - t.hđkk)) thường 70 - 100.0.
t٥bdkê'tkhố! 70-100.C t٥ktkk(chảỵ)
- Nhiệt độ chảy là nhiệt độ quá nhiệt độ kết khối, ở đó tồn bộ đất sét bỊ chảy, ở nhiệt độ này tỉ lệ phế phẩm khá caọ
- ở nhiệt độ bắt đầu kết khối, pha lỏng bắt dầu xuất hiện. Nhiệt độ kết thUc kết khối là nhiệt độ cao nhất mà sản phẩm vẫn còn giữ nguyên hlnh dáng.
3.3. QUY TRÌNH CƠNG NGHỆ CHẾ t ạ o g ạ c h ĐẤT s é t n u n g