TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP. HCM
KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC
Đề tài
GỐM THỦY TINH
(XITAN)
GVHD: ThS. Hồ Thị Ngọc Sương
NHÓM : 6
NỘI DUNG
1. Giới thiệu Xitan
•
2. Tính chất, phân loại
3 Cơ sở sản xuất
•
4 Quy trình sản xuất
5. Ứng dụng Xitan
1. Giới thiệu Xitan
Tên gọi xitan là do ghép hai từ
silicium và cristal có nghĩa là thủy
tinh tinh thể hay gốm thủy tinh.
Xitan là vật liệu rắn đa tinh thể,
Xitan được tình cờ phát hiện vào
được tạo thành bằng cách kết
năm 1953 bởi Stanley Donald
tinh định hướng thủy tinh.
Stookey.
Sau đó ông đã giới thiệu ra thị
trường loại xitan đầu tiên mang
tên fotoceram.
2. Tính chất, phân loại
Xitan có độ bền cao đối với các lực va đập và lực
biến dạng, có độ bền gãy là 2.800 - 4.200
2
kg/cm .
Độ bền mài mịn, tính bền nhiệt cao hơn nhiều
so với thủy tinh thường.
Xitan còn cách nhiệt rất tốt.
2. Tính chất - phân loại
Tính chất của xitan
được quyết định bởi
tổ chức và thành
phần giữa các pha.
Xitan có tính đẳng
hướng, ít khuyết tật
bề mặt, hầu như
khơng có lỗ xốp và ít
co..
Nồi xitan chịu sốc nhiệt cao
Thông số kỹ thuật
2
Độ bền uốn tĩnh (kg/cm )
2
Độ bền nén (kg/cm )
800-1300
5000-8000
2
Độ nhớt va đập (KG/cm )
3.0-4.5
2
Độ cứng tế vi (KG/mm )
600 - 800
2
Độ chống bào mòn (g/cm )
0
Độ bền nhiệt ( C)
0
Nhiệt độ bắt đầu mềm( C)
Nhiệt dung (Kcal/g.độ)
Độ dẫn nhiệt (Kcal/m.độ)
Độ hút nước (%)
0.015-0.025
150-200
950
0.17-0.2
1.0-1.2
0
Mặt bếp làm bằng xitan
•
Tính chất
2. Tính chất - phân loại
Tính chất: đặc biệt của xitan về mặt cấu trúc là trạng thái kiến
tạo vi tinh của nó. Các tinh thể trong xitan thường rất nhỏ, phân
bổ rất đồng đều và chỉ có thể nghiên cứu qua kính hiển vi điện
tử.
2. Tính chất - phân loại
•
phân loại
Xitan quang học:
•
Chế tạo từ thủy tinh hệ Li có chất tạo mầm là các chất nhuộm dạng
keo.
•
Khi chiếu các tia cực tím hay các tia rơnghen vào sẽ xảy ra q trình
hóa quang học.
Xitan xỉ:
Nhận được từ xỉ lị cao và có thêm chất biến tính như các muối sunphat,
bột sắt…
2. Tính chất - phân loại
•
phân loại
Xitan nhiệt
Chế tạo từ thủy tinh hệ MgO – Al2O3 – SiO2, CaO – Al2O3 – SiO2,…
với chất tạo mầm là TiO2, FeS.
Cấu trúc tinh thể của xitan được hình thành khi nhiệt luyện lại chi
tiết.
3. Cơ sở sản xuất
Xitan là loại vật liệu có thành phần hóa học gần như
thủy tinh nhưng về mặt cấu trúc thì khác với thủy tinh
và giống gốm.
Cấu trúc vi mô của xitan gồm các tinh thể nhỏ mịn,
phát triển đồng đều trong tồn khối, hầu như khơng
có lỗ xốp.
3. Cơ sở sản xuất
Thủy tinh
•
Cấu trúc
Xitan
•
Nguồn gốc thủy tinh nhưng
vơ định
hình.
•
Gốm sứ
•
Pha tinh
cấu trúc tinh thể.
thể đưa
Pha thủy tinh tạo ra từ 1
vào từ
pha thủy tinh đồng thể ban
phối liệu.
đầu (mịn hơn).
3. Cơ sở sản xuất
Sau khi gia
Thêm vào chất
Chọn thủy tinh
gốc có khuynh
hướng kết tinh
tồn thể tích
tốt.
cơng nhiệt ở
xúc tác kết
tinh nhằm
Khi gia cơng
tăng cường
nhiệt sẽ xuất
q trình kết
hiện các mầm
tinh: photphat,
kết tinh.
fluor, sunfua,
oxit titan ...
nhiệt độ cao
hơn cấu trúc vi
tinh được hình
thành và thủy
tinh trở thành
vật thể tinh
thể.
Sự sắp xếp trong cấu trúc một phân tử xitan.
Phương pháp sản xuất
Xúc tác TiO2: dùng hệ MgO – SiO2 – Al2O3. Lượng TiO2 dùng từ 2 – 4%. Pha tinh
thể chủ yếu của loại xitan này là corđierit.
Xúc tác là hợp chất của Pt (khoảng 0,01%)dùng hệ Li2O– SiO2, Li2O – MgO –
Al2O3 – SiO2.
Xúc tác là hợp chất của flo dùng với hệ SiO2 – MgO – R2O hoặc SiO2 – MgO –
Al2O3 – R2O, SiO2 – CaO – MgO – Al2O3 chủ yếu để sản xuất các loại sứ thủy
tinh.
4. Quy trình sản xuất
Chuẩn bị phối
SƠ ĐỒ
liệu
Nấu thủy tinh
Tạo hình sản phẩm
Sản phẩm
Gia cơng nhiệt
4. Quy trình sản xuất
SiO2: dạng
thạch anh, các
CaO có thể đưa
oxit nhơm,
vào theo đá vơi,
canxi, manhêzi,
MgO theo
Chuẩn bị phối
liti có thể đưa
manhezit, Al2O3
liệu:
vào dạng hợp
theo
chất thiên
Al2O3.3H2O
nhiên, hoặc các
hoặc tràng
khoáng lẫn rất ít
thạch.
tạp chất.
4. Quy trình sản xuất
Yêu cầu về độ đồng nhất phải rất cao.
Lưu ý
Độ tinh khiết tùy thuộc vào từng loại xitan và
giá trị sử dụng của nó.
4. Quy trình sản xuất
Nấu thủy tinh
0
Phần lớn các phối liệu phải nấu ở nhiệt độ 1600 – 1700 C.
Các chất xúc tác dễ bay hơi như fluor, sunfua…giúp tăng cường khuấy trộn, nhưng sự
bay hơi làm hàm lượng các cấu tử đó khó ổn định.
Vật liệu chịu lửa dùng cho lị và nồi thủy tinh cần phải có chất lượng rất cao để khỏi
ảnh hưởng đến thành phần thủy tinh.
4. Quy trình sản xuất
Tạo hình sản phẩm
Khó khăn là sự trùng nhau giữa khoảng nhiệt độ tạo hình và khoảng
nhiệt độ kết tinh mạnh.
Do đó chọn phương pháp có độ nhớt tạo hình thấp (đúc ly tâm) để tránh
sự kết tinh khi tạo thành sản phẩm
Ủ để loại trừ ứng suất nội. Nếu sản phẩm không qua giai đoạn làm lạnh
thì khơng cần ủ
4. Quy trình sản xuất
Khi nung nóng q
Nhờ gia cơng nhiệt
nhanh trong sản
trong khối thủy tinh sẽ
phẩm, đặc biệt là sản
xuất hiện nhiều mầm
Gia công nhiệt
phẩm thành dày, sẽ
kết tinh và sau đó các
xuất hiện grandien
mầm đó sẽ phát triển
nhiệt và tạo nên ứng
thành các tinh thể.
suất nội.
4. Quy trình sản xuất
Gia cơng nhiệt
Khi nhiệt độ > nhiệt độ mềm của thủy
tinh, sản phẩm rất dễ biến dạng
Khắc phục bằng cách chọn tốc độ nung
Khi làm lạnh cần chú ý đến từng loại sản
nóng sao cho trong sản phẩm hình
phẩm cụ thể để chọn tốc độ hạ nhiệt
thành dần các mầm kết tinh để nhiệt độ
thích hợp tránh gây ra ứng suất nguy
biến mềm kịp tăng lên.
hiểm.
5. Ứng dụng Xitan
Cơng nghiệp: cánh máy nén khí, dụng cụ đo…
Y sinh: răng, xương
Dụng cụ phịng thí nghiệm
Gia dụng: nồi nấu, mặt bếp từ, bếp điện…
Xây dựng: cửa chống cháy
Vũ trụ: vỏ bảo vệ đầu mũi tên lửa
5. Ứng dụng Xitan
•
Tính chất nhiệt
Thiết bị trao đổi nhiệt: có độ bền nhiệt, làm việc rất lâu ở
10000C và ở áp suất cao.
Xitan hệ CdO – In2O3 – SiO2 và CdO-In2O3-B2O3 dùng
làm các thanh kiểm tra trong lò phản ứng nguyên tử.