Chương 1 TỔNG QUAN VỀ FRIT VÀ MEN FRIT
1.3.1.2.Nhóm nguyên liệu nhân tạo ( kỹ thuậ t) [8]
2. Men đục [3]
1.3.1.2.Nhóm nguyên liệu nhân tạo ( kỹ thuậ t) [8]
1.3. NGUYÊN LIỆU ĐỂ SẢN XUẤT FRIT VÀ MEN FRIT
1.3.1.2.Nhóm nguyên liệu nhân tạo ( kỹ thuậ t) [8]
a. Oxyt nhôm ( Al2O3 )
Sản phẩm công nghiệp thường là dạng γ_ Al2O3. Ở nhiệt độ cao 1100 ÷
1200oC thì γ_ Al2O3 chuyển thành α_ Al2O3 có dạng bột xốp.
b. Axit boric (H3BO3)
Axit boric có 56,45% B2O3 (theo lý thuyết), có dạng bột, tinh thể màu trắng ln chứa một lượng nước, lượng nước này rất khó tách.
c. Nguyên liệu cung cấp oxyt chì (PbO)
Các nguyên liệu cung cấp có thể là oxyt chì PbO (trắng), minium Pb3O4
(chì đỏ ), bazơ chì cacbonat (2PbCO3.Pb(OH)2), chì sunfua PbS. Trong cơng nghiệp thường dùng hai loại chính là oxyt chì và minium.
- Oxyt chì (PbO):
+ Oxyt chì có nhiệt độ nóng chảy là 888oC, mật độ 9,3 ÷ 9,5 g/cM3, được sản xuất bằng cách nấu chảy chì kim loại trong mơi trường oxy hóa. Ở nhiệt độ cao PbO và các hợp chất của nó như 2PbO.SiO2, PbO.SiO2 rất dễ bị khử thành kim loại. Vì thế, khi sử dụng PbO phải nung trong mơi trường oxy hóa.
+ PbO có dạng bột màu trắng hoặc hơi vàng có những đốm đen do lẫn 1 ÷
2% chì kim loại và được xem như là một tạp chất.
+ PbO có tính ăn mịn mạnh do đó nấu frit chứa chì hay thủy tinh chứa chì cần vật liệu chịu lửa trong lị loại có chịu lửa cao. PbO dễ tạo thủy tinh có chiết suất cao, dễ chảy láng đều trong phạm vi rộng. Khi sản xuất cũng như sử dụng cần hết sức chú ý vì Pb và PbO rất độc, nó dễ nhiễm độc vào cơ thể và ảnh hưởng đến môi trường xung quanh.
+ Minium hay cịn gọi là chì đỏ, gồm những hạt tinh thể màu đỏ sáng. Theo lý thuyết, hàm lượng PbO chiếm 97,66%. Trong cơng thức thì có tồn tại chì monooxyt, viết tắt của công thức 2PbO.PbO2.
+ Minium không tan trong nước, khi nhiệt độ trên 500oC nó bắt đầu phân hủy cho ra oxy, vì thế nó đóng vai trị như là chất oxy hóa. Minium cũng rất độc do đó các men chì được sản xuất từ chì silicat, nghĩa là minium được frit hóa trước.
d. Oxyt kiềm (R2O)
* Nguyên liệu cung cấp oxyt natri ( Na2O)
Nguyên liệu có thể là sunfat natri, cacbonat natri, natri nitrat, natri clorua. Sunfat natri (Na2SO4): nóng chảy ở nhiệt độ 884oC, phân hủy thành Na2O ở nhiệt độ 1200 ÷ 1220oC được dùng trong cơng nghệ thủy tinh và men là chủ yếu.
Cacbonat natri ( sôđa Na2CO3 ): có nhiệt độ nóng chảy là 852oC, phân hủy thành Na2O ở nhiệt độ 1750oC.
Na2CO3 → Na2O + CO2
Sôđa tinh thể khan hoặc ngậm nước Na2CO3.10H2O. Trong công nghiệp người ta không dùng loại ngậm nước do phải tiêu tốn một nhiệt hóa hơi lớn. Loại sơđa khan rất dễ hút ẩm do đó phải bảo quản nơi khô ráo.
Natri nitrat ( NaNO3): là chất oxy hóa mạnh được sử dụng nhiều trong men khử. Sự phân hủy bắt đầu ở 380oC và kết thúc ở 800oC. Thường dùng trong men frit.
Natri clorua ( NaCl ): muối NaCl là tinh thể không màu, tan mạnh trong nước, được sử dụng trong men muối. Sử dụng một lượng nhỏ không quá 0,3% trong men.
* Nguyên liệu cung cấp oxyt kali ( K2O)
Nguyên liệu cung cấp K2O là kali cacbonat và kali nitrat
Kali cacbonat ( K2CO3 potas): K2CO3 có nhiệt độ nóng chảy ở 897oC. Trong cơng nghiệp gốm sứ chủ yếu dùng dạng khan, nó cũng có tính hút ẩm mạnh. Do đó, cần bảo quản nơi khơ ráo, trước khi sử dụng cần kiểm tra hàm
lượng nước. Thủy tinh, men sứ dùng potas làm nguyên liệu có độ nhớt cao hơn dùng sơđa nên trong cơng nghệ thủy tinh thường dùng chung hai loại nguyên liệu này.
Kali nitrat ( selit kali KNO3): KNO3 là chất không màu, tan mạnh trong nước, có nhiệt độ nóng chảy ở 336oC, ở nhiệt độ 500oC phân hủy thành KNO2 và O2, ở nhiệt độ 900oC phân hủy thành K2O.
KNO3 → KNO2 + O2
4KNO3 → 2K2O + O2 + 4NO2
* Nguyên liệu cung cấp oxyt liti ( Li2O )
Nguyên liệu cung cấp Li2O là Li2CO3 và LiF.
Liti cacbonat Li2CO3: có màu trắng, tan kém trong nước. Tại nhiệt độ 1000oC, Li2O bắt đầu tạo thành. Thêm 1% Li2CO3 vào phối liệu sẽ làm tăng độ bóng của men, giảm được q trình bay hơi.
Liti florua LiF: bột màu trắng, không tan trong nước, bay hơi ở nhiệt độ 1000oC.
e. Oxyt zircon (ZrO2)
Nguyên liệu cung cấp là oxyt zircon hoặc zircon silicat.
Zircon dioxyt ZrO2: là chất nặng, có màu trắng đến vàng, khơng tan trong nước. Trong thương mại hàm lượng ZrO2 từ 75 ÷ 79%.
Zircon silicat (ZrSiO4) tồn tại trong tự nhiên ở dạng khống zircon. ZrO2.SiO2, trong đó 67,1%ZrO2 và 3,9%SiO2, hợp chất khơng tan trong nước, có hệ số giãn nở thấp α = 35.10-7K-1.Vì vậy trong quá trình sản xuất frit người ta thường dùng ZrSiO4.
f. Nguyên liệu cung cấp oxyt bari (BaO)
Nguyên liệu cung cấp: bari cacbonat, bari sunfat, bari clorua, bari nitrat. - Bari cacbonat (BaCO3): là tinh thể không màu, tồn tại nhiều trong tự nhiên ở dạng khoáng viterit. Tại nhiệt độ 811oC xảy ra hiện tượng đảo pha và kết thúc quá trình trên trước 982oC, tạo ra CO2 ở nhiệt độ 1450oC.
- Bari sunfat (BaSO4): tồn tại trong tự nhiên ở dạng khống barit và ít khi được sử dụng làm nguyên liệu cho men.
- Bari clorua (BaCl2.2H2O): là tinh thể không màu, không tan trong nước và được sử dụng làm nguyên liệu phụ cho men.
- Bari nitrat (Ba(NO3)2): là hợp chất màu trắng tan ít trong nước, được sử dụng như là một nguyên liệu phụ cho men frit.
g. Nguyên liệu cung cấp oxyt kẽm (ZnO)
Nguyên liệu cung cấp: ZnO được cung cấp ở dạng oxyt công nghiệp. Trong tự nhiên, có thể tồn tại ở dạng kẽm orthosilicat 2ZnO.SiO2 hoặc hợp chất
ZnO.B2O3 chứa 53,89% ZnO có nhiệt độ nóng chảy 1000oC, hoặc 3ZnO.P2O5 chứa 63,23% ZnO nóng chảy ở nhiệt độ 900oC.