MỞ ĐẦU Xã hi loài i mun tn ti và phát trin cn có các vt liu nhng mi nhu cu s di sng và khoa hc k thut. S phát trin ng và phong phú các chng loi vt liu my các ngành khoa hc và k thut tìm mi cách kt ca vt liu mi, vì thc t mi loi vt liu có nhnh. Vic s dng vt liu tùy thuc vào m yêu cu ca k thut công ngh. c xu th hi nhp khu vc và quc t hin nay ti Vit Nam, trong nhng i s chuyn du d án ca các doanh nghic, các doanh nghip liên doanh, doanh nghic ngoài ti Vi trin mnh m, nn công nghip cc tc phát trit phá v c s ng ln chn kim, hoá cht, vt liu xây dng,.
Và vt liu chu nhit và chu axit là loi vt liu không th thic ca các ngành công nghip trên. Hin nay nhu cu v s ng, chng, chng loi ca vt liu chu nhit và chu axit ngày càng phong ng, tuy nhiên, trên thc t ngành sn xut ti Vit Nam hin ti vc nhu cc hòa nhp vc trong khu vc và trên th gii. Nhìn li hin trng ca ngành sn xut vt liu chu nhit và chu axit ca Vit Nam còn nhiu tn ti, hn ch cn phi nâng tng phát tri ng nhu cu hin hn ti có th xut khu loi vt liu này. HVCH: Tạ ĐứcAnh Page 5 Tổng hợp vật liệu vô cơ chịu nhiệt và chịu axit Vì vy vic ch to vt liu mi có kh u nhit và chu axit là ht sc quan trng.
HVCH: Tạ ĐứcAnh Page 6 Tổng hợp vật liệu vô cơ chịu nhiệt và chịu axit CHƢƠNG 1. Vật liệu chịu axit 1. Công ngh sn xut vt liu gm chu axit trên th gii và Vit Nam 1. Công ngh sn xut vt liu gm chu axit trên th gii[1,5] i ta cho rng ngh gm b u ti vùng Trung ông và Ai Cp khong t s trung tâm gm minh ra bàn xoay.
M c tin ln v c là vic phát minh ra thu tinh khong 2000÷u ki phát minh ra men gm mà ni ting nht là hn hp Ai Cpn hp ct sét, cát và tro to g làm vai trò cht tr dung và ng to màu. Thi trung c ng trung tâm rt ln sn xu g Faenza Ý ( t t faience hay còn gi là sành ) hay Mallora là mo a Trung Hi (t t hàng , loi sành này c và trang trí nhiu màu sc). Vào nhc Trung Hoa c sn xu sn th k ng) ngh s Trung Qut phát trin n th k th i nhà c vào thi kì cc thnh. , mi n xu gm gi s Trung Quc.
i Anh Jóial Wedg Wood sn xut c sành dmt lon, trng, kt khi tt, chng s i cùng ca th k XVIII sành dy lùi mt hàng Maijolica. Trong th k IXX Châu Âu mt hàng này thay th s t tin ch khi giá c hàng s r i nhng tính cht tuyt vi ca nó my lùi m. Gm axit là tm lát, gm, các bình cha ng d c ch to t các nguyên liu silicat. Gm chc lát nn ca các phân xng hoá cht, p lát các mng lót trong các tháp ra, tháp lc, tháp s t, ng dn khí thi hoc các thit b phn ng hoá hc, máy trn, b cha, HVCH: Tạ ĐứcAnh Page 7 Tổng hợp vật liệu vô cơ chịu nhiệt và chịu axit lát bo v các kt cu xây d ng công ngh vi si, gic li Bng 1.1m ch yu ca gm k thut [1] Nhi cng t vi i Lc bin dng Loi gm bin dng kg/mm2 ( Gpa ) (Mpa ) (OC) Cacbon rimas 8000 930 7000 > 3500 Bonitran 5000 860 7000 1540 Bocacbua 3500 450 2900 2425 Titan cacbua 3100 350 2800 3100 Silic cacbua 3000 400 1000 2400 Confran 2700 600 5000 2780 cacbua Corun 2100 350 3000 2050 + Gm cha oxit: Có th gm mt loi oxit hoc mt vài loi oxit to thành vt liu g bê tông, thu tinh silicat.2c tính c Loi xi Thành phn nhóm nén ( Mpa ) C 3S C2S C3A C4AF Sau 3 ngày Sau 28 ngày Mác 10 25 49 11 8 12,5 26,5 20 31 44 5 13 10 26,5 30 14 58 11 8 22 - 40 46 28 5 13 8,5 25,5 50 38 41 4 10 10,8 26,5 HVCH: Tạ ĐứcAnh Page 8 Tổng hợp vật liệu vô cơ chịu nhiệt và chịu axit Bng 1.3m ca mt s h thu tinh kt tinh [1] Nhi nóng T to mm Thành phn c tính to tinh th chy oC thu tinh Li2O.SiO2 1200 ln Không to tinh th Na2O.SiO 2 1090 Không ln Có th to tinh th K2O.SiO2 976 nh D to tinh th Li2O.P 2O5 630 nh Tc tinh th Na2O.P2O5 600 nh D to tinh th K2O.P2O5 810 nh Không to tinh th a.
Nguyên liệu sản xuất vật liệu gốm chịu axit: Theo truyn th i ta chia nguyên li sn xut gm chu axit làm 3 loi chính: + Nguyên liu dt sét, cao lanh + Nguyên liy: làm gim s co ngót khi sy và nung tu ki chng nt khi sng thi làm gim kh g to hình. So vi nguyên liu do thì nguyên liy có các hng không xi nh và không b bin tính khi nung , khi nung không co ngót. Nguyên li n hình là tht sét nung ( sa m + Cht tr dung: to pha ly nhanh quá trình kt khi, cht tr n hình là tràn thch alkali hay các nguyên liu cha oxit kim th. Nguyên li có c ht thích hi theo thành phn nhnh sau quá trình nung nó cc li và vt liu có thành ph yêu c sn phm có nhng tính cht k thut nhnh.
Sn xut gm chu axit ca mt s nhà máy ca L ) và Trung Quc n phi li t sét : 65% + Sa mt : 35% c ca Sa mt : 10% m ca phi liu: 8÷9% co toàn phn khi nung: 6÷7% HVCH: Tạ ĐứcAnh Page 9 Tổng hợp vật liệu vô cơ chịu nhiệt và chịu axit t sét d sn xut gm chu axit c loi chu la hay khó nóng chy, có khong nhi kt luyn rng. Thành phn và tính cht cc trình bày trong bng sau: Bng 1.Thành phn và tính cht ct sét Liên Xô Nhi kt SiO 2 Al 2O3 MKN chu la luyn 61,1÷69,2% 21,5÷24,2% 5,6÷5% 1590÷1630 0C 1120÷11500C Trung Quc sn xut gm chu axit ch yu t t sét, cao lanh và phenpat; ng thch trong gm chi t 10÷14% theo mt s tài liu ca Trung Quc cho bit thành phn hóa hc ca phi liu sn xut vt liu chu axit nói chung và gm chu axit b chu axit cao nht khi thành phn phi liu có cha t 23÷25% Al 2O 3. Thành phn hóa hóa hc ca phi liu sn xut gm chu axit ca mt s nhà máy Trung Quc và Liên Xô (c trình bày trong bng sau: Bng 1. Thành phn hóa hc ca phi liu sn xut gm chu axit Trung Quc và Liên Xô (c) Thành Phn STT Loi gm SiO2 Al 2 O3 Fe 2O 3 K2O 1 - Trung Quc 59,29% 23,26% 10,55% 2,21% 2 Qu- Trung Quc 70÷73% 20÷23% >2% >1,5% 3 64,30% 24,51% 4,01% 3,27% b.
Công nghệ sản xuất: Sn xut gm chu axit hin nay trên th gii ch y Vic la chn xut là tùy theo phm chng thì gia công và to hình bng hp nguyên liu kém d khô, vic chun b phi liu và quá trình sn xut ph thuc vào tính cht nguyên liu. To hình gm b pháp dc tin hành ph bi bc thi bn cht ca gm mc sau khi g m nhnh ri trên máy nén tay hay máy HVCH: Tạ ĐứcAnh Page 10 Tổng hợp vật liệu vô cơ chịu nhiệt và chịu axit c tin xut gm xây dng. To hình b c ti thy li và hay s dng, sn xut ra g t, tính ch b n xut bo. Ngoài ra sn xut vt liu ch ng hp sn xut các vt liu chu axit có quy cách phc tp, ho i vi mt vài loi có phm chc bit.
Ngày nay, do nhu cu v chng ca vt liu ch c dùng ph bin. Cơ sở khoa học của quá trình sản xuất gốm chịu axit: Trong quá trình sn xut gm chu rt nhiu v s xâm thc ci vi gm chu axit. Bn chng cng xâm thc nói chung và axit nói riêng lên gm chu axit và t ca nó ph thuc vào nhiu yu t: Bn cht vt li bn nhing, thành phn cu trúc, trng thái b mt, ng sutn cht ca cht xâm thc cùng vu kin làm vic ca vt li bn axit ca gm chu axit ph thuc loi pha tinh th to thành, thành phn pha thy tinh, t l gia 2 pha này và s phân b chúng trong vt lic tinh th Quá trình tác dng cng xâm thc ti gm chu axit và s phá hy có th u hin: phá hy toàn dinc và bn cht ca cht xâm thc (ng). Mt trong nhng yu t quan trng nht liên quan ti thành phn và cu trúc vt liu t l gia pha tinh th nh hình (pha thu mà cùng mt thành phn hóa hc, pha thng bn vng nh.
Gm chu axit có bn hóa tt nht là vt liu có pha thy tinh nh nht và cha các thy tinh nh khó b hòa ng xâm thc. Song song vi thành phn pha và thành phn hóa còn có các yu t khác nh bn hóa ca vt liu là cu trúc c x xp là yu t làm gi bn hóa ca vt liu. HVCH: Tạ ĐứcAnh Page 11 Tổng hợp vật liệu vô cơ chịu nhiệt và chịu axit S ng cng xâm thc lên gm chu axit xy ra theo các tác nhân hóa hn hóa lên b mt hoc trong th tích là quá trình phc tp thông n chính: + Di chuyn cht xâm thn b mt phân chia pha vùng phn ng. + Phn ng hóa hc + S ra trôi (khuych tán) sn phm ca phn ng.
Ngoài ra gm chu axit còn chu s ng ca cht lc), nu vt ling pha thy tinh 30÷50% thì xy ra hing hp th c bi b mt gm ch thy hóa các hp cht silicat kim, kim th to thành lp ph hidrat. Vi vic xâm thc c c xp biu kin ca gm chu axit bn gim xung 25÷40%, và trên b mng axit kim, kim th và Al 2O3 gim dn [24].