- Nhiệt dung riêng c (tỳ nhiệt)
> Khái niệm và bản chất
Độ bền hoá của VLCL là khả nănẹ chốnc lại tác dung hoà tan của sản phẩm khi tiếp xúc với lác nhân phá hoại rắn. lỏng, khí.
Độ bền hoá ảnh hưởng rất lớn đến thời hạn sử dụng gạch chịu lứa trong lò công nghiệp.
Trạng thái lỏng: Xỉ nóng chảy . kim loại nónu chảy, thuỷ tinh dạng lỏng,
iro XI nhiên liệu cháy lỏng.
Trạng thái rắn: Bụi quặng, hụi phối liệu, hụi xỉ. xỉ rắn hoặc tiếp xúc giữa hai loại gạch chịu ỉứa với nhau.
Trạng thái khí: khí thải lò nung, nhiên liệu khí. các sản phẩm hoá học. (CO. C(X. hiđrocácbon...)
Tất cả các tác nhán phá hoại nàv thấm sâu vào troníi lỗ xôp của gạnh. gây phản ứng hoá học, hạ thấp cường độ gạch biểu hiện ở hai quá trình ãn mòn và xâm thực.
Àn mòn : Do tác dụng hoá học giữa các tác nhán phá hoại gạch chịu lứa đặc biệt là xi. một phần sản phẩm sẽ chuvển vào trong xỉ lỏng, hoà tan trong xỉ lỏng, làm thay đổi thành phần khoáng của gạch.
Xám thực: Là quá trình kéo các hạt rắn của gạch ra khỏi nó. xỉ thám sâu vào trong lõ xốp của gạch hoà tan các chất liệu kết của các hạt rắn. hạt rán bỏ ra và trói theo xỉ.
Hai quá trình này xảy ra đồng thời cỏ liên quan chặt chẽ với nhau, nó eànc lien kết chật chẽ với nhau thì 2 quá trình xảy ra càng nhanh dản đén gạch bị phá huv cànc nhanh.
- Cách xúc định
• Phương phap linh:
Dùng một viên gạch làm chuẩn, khoét một lồ hình trụ có đường kính 25- 50mm, chiều cao 20 - 40mm, thành và đát dày hơn 3()mm. Dùnẹ xỉ nghiền min qua sànç 0.5mm. đổ đầy vào lỗ hình trụ. đcm nung cả gạch có đựne đầy
XI ở 1400- I500°c lưu ở nhiệt độ cao trong 2 giờ. sau dỏ lam nguội viên gạch và cưa đòi chén từ đó xác định tổn thất thể tích và trọng lượng mẫu.
Phương pháp này có nhược điểm là chỉ xác định được tác dụng của mội lượnu xỉ nhất định, mà sau một thời gian xỉ không có tác dụng gì lên gach
nữa. điều đỏ không phản ánh đúng thực tế như Irons: lò. • Phương pháp động
Trong phương pháp động người ta đặt mẫu vào một bao đựng xỉ. bao này đật trên m ột đ ế quay liên tục và cũng xác định như trên. Phương pháp này khắc phục được nhược điểm cùa phương pháp trên. Phương pháp này chính xác hơn nhưng cũng chỉ là tương đối, chỉ có tính chát so sánh giữa độ bền xỉ cua VLCL với nhau mà không phản ánh được tác dụng thực tế cùa nhiều vếu tố trong lò cồng nghiệp.
> Các yếu tó ảnh hưởng.
• Nhiệt độ tác dụng giữa xỉ và gạch, građien nhiệt độ về hướng xỉ ẩn sâu vào gạch, nhiệt độ càng cao càng có điều kiện xỉ ân mòn mạnh.
• Thành phần hoá học của xỉ và gạch chịu lửa. Xỉ có lính axít, ba/.ơ. trung tính, xi và uạch Irái ngược nhau về ihành phần hoá học thì ăn mòn rất mạnh.
• Xỉ luyện kim (có tính bazo): 50 - 70% oxil kiềm phá huỷ gạch đinat. aluminosilicat .
Các gạch chịu lứa kiềm tính : đolomi, manhczi lại tác dụng với XI man£ tính axít và trung tính. Có thể liệt kê các hoá chất ãn mòn mà trong thực tế dễ gặp khi sử dụne vật liệu cao nhỏm làm VLCL như sau:
- Các hợp chất silicat nóns chảy, trong đó phổ biến nhất có các loại xỉ công nghiệp và thuỷ tinh.
- Các kim loại nóng chảy
- Môi trườnc khí khứ mạnh (gồm cả hidro và các bon) - HF và các hợp chất khác của Flo
- Hợp chàt nóng chảv cua muối và kiém
Dưới đây sẽ xcm xét đến các số liệu về độ bền của vật liệu cao nhôm đối với tác động của các chấl ăn mòn điển hình. Sự ảnh hướng của hàm lượng Ai-,0, trong vật liệu chịu lứa cao nhôm tổng hợp lên độ bén của chúng dưới tác động của xỉ lò m ac tanh và lò cao. được nêu trong bảng 24. 25 (theo sô liệu nchiên cứu thực hiện tại bộ môn công nghiệp gốm và VLCL trường hoá học Menđeleep)
Trong hàng (24) thành phần hoá học của xỉ là (%):
S i02 - 34.68 ; Al:O r 10,34 ; Fe20 3- 2,16,CaO - 47,3 : MgO - 2.44 Trong bảng (25) thành phần của xỉ là (%):
SiO: - 12,06 : A1;0 , - 2.0 ; C r,03 - 1,33 ; FeO = 21,61; MnO -19,18; CaO - 39,34%; MgO - 4,95.
BÀNG 24: s ự HOÀ TAN VLCL SILICAT NHỎM TÍNH BẰNG GAM CHO 1 GAM xỉ LÒ CAO. [5] Hàm luơne
ALO, troné V L C L (%)
Nhiệt độ thử nghiệm (độ)
1400 1450
với ihời gian kìm nhiệt (phút)
- - 30 60 120 240 40 0,12 0,56 0,82 1,13 1,38 1,79 45 0,08 0,36 0,67 0,89 1,00 1,48 50 - - - 0,86 1,00 1,31 60 0,06 0.25 0.63 0,82 0,95 1,10 70 0.03 0.23 0,58 0.76 0.93 1.00 > 99 - 0,05 - - 0,50
BẢNG 25: s ự HOÀ TAN CỦA VLCL SILICAT NHÔM (G) TRÊN 1G XỈ LÒ MACTANH [5] Hàm lươn<: ALO, (%) Nhiệt độ thứ nghiệm (°C) 1400 1430 1480 1500 1550 1
Với thời gian giữ nhiệt (phút)
30 60 30 30 60 60 60 40 - 2.20 - - - 4,10 - 60 - 1.01 - - - 1,63 1,93 72 - 0,72 0,82 1,03 1,13 1,23 1,76 80 - - 0,54 - - 0,98 1,58 90 0,1 0.22 0.37 0,40 0,49 0.65 1.39 95 - 0,19 0,32 - - 0.52 1,32 99 0,04 0,16 0,26 0,31 0,36 0,48 1.23
BẢNG 26: MỨC ĐỘ GIẢM KHỐl LƯỢNG CỦA CÁC CHÉN
CẤU TẠO XÍT ĐẶC TỪ A U ) , KỸ THUẬT DƯỚI TÁC ĐỘNG CỦA CÁC
HOÁ CHẤT KHÁC NHAU, TÍNH BẰNG %. [5]
Chái phán ứnc
Lượng thuỷ tinh cao nhóm (%)
đưa vào thành phán chcn Điều kiện thử
0 0.5 1 2
HC1 40% 0,010 0,013 0,015 0,023 -Trong điều kiện tương ứng với tiêu chuẩn thử độ bền hoá thuỷ tinh thực hiện trong chén NaOH 2N 0,006 0.010 0,011 0,013 HF 40% 0,0()8 0,140 0,160 0.190 85% PbO+ I5C; B;0 , Náu chảy 0,002 0.021 0,096 0.170
Pt nung chén có độ axit trên bếp điện trong 4 ngàv. có hổ xung axil do hay hơi.
Nấu ở 600°c trone 30 phút
Nấu ở 1250°c trong 3 giờ
Nấu ở 1250°c trong 3 giờ có cho thêm 15% Uianh gỗ để khử sunphat Na:CO, (Nấu chảy) 0.230 0.250 0.300 0,350 85% Na:S 04 + 15% C aS04 (Nấu chảv) 0.760 0.810 0,900 0,910 - Độ nhớt của xỉ nóng chảy:
- Độ nhớt của xỉ càng nhỏ, càng ăn mòn nhanh. Nếu nguyên liệu sạch. ít lạp chất góp phần vào làm tăng độ bền xỉ.
- Độ bền hoá phụ thuộc cấu trúc vật liệu, kích thước .lỗ xốp: lỗ xốp nhỏ. số lượnu lỗ xốp ít độ hển hoá tăng.
Mõi Irường khứ bị ãn mòn mạnh hơn mói trường ỏ xi hoá đối với các vật liệu có chứa sát.
Xuâi hiện Fc2" thì quá Irình ăn mòn tăng nhiều trong môi trường có c o vì: Fe2<
2 CO CO, + c
(Khứ) :
Như vây Fc2* iront! môi trườnu khử là xúc lác để xảy ra phảr; ứnc trên và• m y— *— J ỉ c lạo ra ihan mồ lórìii nồ chui vào trong các lồ xốp cua gạch do đo khối lượng ihé lích lớn íiá\ ứiiii suất làm cho VLCL vỡ ra.
- Tóc độ tác đụnc của xỉ nóng chảy với gạch chịu lửa thể hiện khi nung
nấu nsuyên liệu có sự khuấy trộn hay dòng chảy tạo ra tốc độ làm quá trình ãn mòn lãnii irong lò cóng nghiệp, các mạch vữa để xây dựng cũng là các chỗ yếu đế xi thám nhập anh hưởng rất lớn đến tuổi thọ gạch trong lò. Vì vậy khi xâv gạch chịu lứa mạch vữa nhỏ hẹp chiều đày không quá 3mm. mạch vừa càn£ mỏnịi cànp tốt.cr w cr
1.5.8. M ậ t độ và c ư ờ n g đ ộ c ủ a g ạ c h c h ịu lửa
Mai độ và cường độ cùa gạch chiu lứa là những thông sô phán ánh chái lượns: của cạch chịu lửa. Qua các thông sổ này ta có thê đánh giá được kì thuại san xuất cünu như tính đổng đều của sản phẩm nhà máy. Các tính chất khac cua vật liệu đéu cỏ liên quan đến mất độ và cường độ của gạch chịu lửa.
Ví dụ: Cường độ và mật độ của gạch chịu lửa lớn thì độ bền xỉ và nhiệt độ hãi đầu hiến dạng dưới tải trọng cao. Mật độ và cường độ cũng liên quan đến nhau. Nếu lãng mật độ thì cường độ cũng tăng lên.
- M at độ của gạch chịu lưu
Mật độ cua gạch chịu lửa dược đặc trưnc hởi độ xốp. trong lương, thể tích và trọng lượny riêng.
- Độ xốp gây ra hởi lỗ hỏng hèn trong viên gạch cả lỗ kín và lỗ hở.
Lỗ xốp kín: Nàm trong lòng sản phẩm không cho chất ]ỏn£ và chất khí thám qua (lỗ (1) - hình vẽ 4). Lỗ xốp hở là lỗ xốp nàm trên bề mậi sản phẩm
được chứa đầy chất lỏng hay chất khí nhưnụ khỏníĩ cho chúng thấm qua (lỗ (2) - hình vẽ 4) Lỗ xốp dạng kênh: Là lồ xốp hở hai dầu cho chấl lỏng và chất khí thấm qua sản phẩm (lồ (3) - hình vẽ 4).
Hình 4 - Càu trúc xốp của m ẫu gạch chịu lưa
Khả năng thấm khí và lỏng của sản phẩm phụ thuộc chủ yếu vào kích thước, sỏ lượng, lỗ xếp dạng kênh, sự chênh lệch áp suất ở hai đầu lỗ của kênh. Người ta phán hiệt độ xốp biểu kiến và độ xốp thực. Độ xỏp biểu kiến được xác đinh bằng cách đun sôi mẫu trong nước, và tính theo công thức
Wbk = [(ar a,)/V].100% Trong đó: Wbk - Độ xốp hiểu kiến
a, - Trọng lượng mẫu khô
a-,- Trọng iượng mẫu sau khi đun trong H-,0 V- Thể tích mẫu
Tỷ lệ giữa lượnc nước được hấp thụ và trọng lượng mẫu gọi là độ hút nước. B = [(a2-a,)/a,].100%
Tỷ lệ giữa độ xốp hiểu kiến và độ hút nước gọi là trọng lượns thể tích, y = (Wbk)/B = (a, A;) (g/cm3)
Độ xốp thực được tính bởi công thức : WT = [1 - (y/d)].100 (%)
Vì độ xôp thưc hàng tổng của độ xòp hiểu kiến và độ xốp kín nên độ xốp kín bàng: W K = w , - w BK
Độ thẩm khí là đại lượng đặc trưng cho lỗ hở. tức độ xốp biểu kiến. Nó cũng là đại lượng đánh giá mật độ cấu trúc của gạch chịu lửa. Đ ộ thấm khí là
khả nâng cho các chất khí đi qua và được đặc trưng bằng hệ số k gọi là hệ số thẩm khí. Nó được xác định theo công thức:
v = k ( H, - H2) . S . Z/I
Tronc đó: V - Thể tích khí đi qua mẫu (lít); k- hệ số thẩm khí S- Diện tích bề mặt mầu (m2)
Z- Thời gian (giờ) I- Độ dày mẫu (mét)
Hj, H-, - Chênh lệch áp suất hai bên mẫu. đo bằng sự chênh lệch cột nước (mm HLO)
Từ đó thứ Iiguvên của k là l/m.h.mm H-,0
Bang 27 : Trình bày mật độ của mộl số loại gạch chịu lửa
BẢNG 27: MẬT ĐỘ VÀ CƯỜNG ĐỘ CỦA MỘT s ố V L C L [3]
1
Gạch chịu lửa Trọng lượng thế
tích (g/cm') Độ xòp kiểu kiến Cường độ nén (kg/cnr) Samot thường 1,8-2 30-24 100-200 Samoi đặc 2,05-2,2 22-16 300-500 Samot rất đặc 2.2-23 15-10 > 600 Dinat 1,8-1,95 22-19 250-450 Manhezi 2,6-2,7 24-22 300-500 Crom-manhezi 2,75-2,9 26-22 250-400
Trong bảng 28 cho biết độ thẩm khí của một số gạch chịu lửa. BẢNG 28: ĐỘ THAM k h í c ủ a m ộ t s ố GẠCH CHỊU LỬA [3]
Loại gạch chịu lửa
Hệ sỏ thẩm khí K (1/m.h.mm H20 ) 17°c 500°c 800°c Đinai 1,3-3,2 1,1 - 1,8 0,77 - 14,5 Samot 1,9-3,7 1,3- 2,3 1 - 2 Manhezi 1.8 1,3 1 Crom - Manhezi 1,6-4,5 1,1 -2,8 0 ,8 9 - 2 ,9