SLIDE THUYẾT TRÌNH THỦY TINH THẠCH ANH

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM
KHOA CƠNG NGHỆ HĨA HỌC

CƠNG NGHỆ THỦY TINH

THỦY TINH THẠCH ANH

GVHD: ThS. HỒ THỊ NGỌC SƯƠNG
LỚP: 06DHLHH1


NỘI DUNG

1.

Tổng quan
1.1 Định nghĩa – Phân loại
1.2 Tính chất hóa lý
1.3 Ngun liệu

2.

Quy trình sản xuất
2.1 Thủy tinh trong suốt
2.2 Thủy tinh không trong suốt

3.
4.

Ứng dụng

Tài liệu tham khảo


1. TỔNG QUAN
1.1 Định nghĩa – Phân loại
Thủy tinh thạch anh (hay thủy tinh quartz) là thủy tinh có hàm lượng SiO 2 rất cao (>99,5%). Thủy tinh
thạch anh có độ bền cơ, bền acid (trừ HF, H3PO4), bền nhiệt cao.
Có 2 loại thủy tinh thạch anh: trong suốt và không trong suốt.


1. TỔNG QUAN
1.2 Tính chất hóa lý
a) Độ nhớt:

Thủy tinh thạch anh có độ nhớt rất cao, cần nhiệt độ
nấu rất cao nên khó kết khối và khó nấu, khó tạo hình dạng
phức tạp, độ xốp thường khác khơng vì vậy khơng kín khí.
Hàm lượng tạp chất cao thì độ nhớt thủy tinh giảm và
ngược lại. Ở nhiệt độ càng cao thì độ nhớt càng giảm.


1. TỔNG QUAN
1.2 Tính chất hóa lý
b) Tính chất cơ học:
Thủy tinh thạch anh có cường độ chịu nén lớn nhất, còn cường độ chịu kéo, chịu uốn, chịu xung kích
tương đối bé:

+
+
+

+

Chịu nén: 6500 kg/ cm2
Chịu kéo: 600 kg/cm2
Chịu uốn: 1000 kg/cm2
Chịu xung kích: 1,1 kg.cm/cm2

Các yếu tố ảnh hưởng: lượng bọt khí, lượng tạp chất, độ đồng nhất khi nấu, hình dạng, điều kiện bề mặt.


Bảng VD về tính chất cơ học của 1 số loại thủy tinh thạch anh của công ty Helios


1. TỔNG QUAN
1.2 Tính chất hóa lý

•-

c) Tính chất nhiệt học:

 Hệ số giãn nở nhiệt rất thấp:

-

Thủy tinh thạch anh có độ dẫn nhiệt tốt nhất trong các
loại thủy tinh.

-

Có độ ổn định nhiệt vượt trội hơn so với thủy tinh

thơng thường. Có khả năng chống sốc nhiệt cực kỳ
tốt.


1. TỔNG QUAN
1.2 Tính chất hóa lý:
d) Tính chất điện:
Thủy tinh thạch anh là một vật liệu cách điện rất tốt, có điện trở suất lớn, độ dẫn điện nhỏ ngay cả ở nhiệt độ
cao, độ hao hụt điện môi bé nhất.

–

7
Điện trở suất: 7.10 Ω.cm

–

o
Hằng số điện môi [20 C]: 3.76

–

Hằng số hao hụt điện môi: < 10

-4


1. TỔNG QUAN
1.2 Tính chất hóa lý:
e) Tính chất quang học:

Tính chất quang học của thủy tinh thạch anh tốt hơn hẳn so với thủy tinh cơ sở do có độ tinh khiết cao hơn
nhiều.
Thủy tinh thạch anh có chiết suất bé nhất so với các loại thủy tinh khác (n D = 1.4584).
Tính chất quang học của thủy tinh thạch anh phụ thuộc vào độ trong và phương pháp sản xuất .


1. TỔNG QUAN
1.2 Tính chất hóa lý:

f) Tính chất hóa học
Thủy tinh thạch anh trơ với hầu hết các hợp chất hóa học. Vì thế, nó được sử dụng rộng rãi trong các
phịng Lab và trong ngành cơng nghiệp hóa học.

Tuy nhiên, HF và H3PO4 là acid có khả năng gây ăn mòn thủy tinh thạch anh ngay cả ở nhiệt độ thấp. Các
tác nhân kiềm và muối kiềm đẩy nhanh q trình hóa mờ của thủy tinh thạch anh.


1. TỔNG QUAN
1.3 Nguyên liệu:
Nguyên liệu để nấu thủy tinh thạch anh là cát, đá thạch anh, quartzit với hàm lượng SiO 2 rất cao (>99.5%).


2. QUY TRÌNH SẢN XUẤT
2.1. Thủy tinh thạch anh trong suốt
Gồm các phương pháp:

-

Nấu trong chân không:
+ Phương pháp dùng chân không và tăng áp lực.

+ Phương pháp dùng chân không và áp suất thường.


2. QUY TRÌNH SẢN XUẤT
2.1. Thủy tinh thạch anh trong suốt

-

Nấu bằng đèn xì: Dịng khí mang những hạt ngun liệu cỡ 0.1 – 0.3 mm đi qua ngọn lửa của đèn
xì, nguyên liệu sẽ rơi xuống chảy dần thành thủy tinh thạch anh trong suốt. Khí đốt là hỗn hợp
Hydro và oxy.


2. QUY TRÌNH SẢN XUẤT
2.2. Thủy tinh thạch anh khơng trong suốt
Quy trình


2. QUY TRÌNH SẢN XUẤT
2.2. Thủy tinh thạch anh khơng trong suốt

Phương pháp sản xuất một bước: Cát thạch anh
được nấu chảy trong một nồi nấu kim loại vonfram
bằng thiết bị gia nhiệt bằng điện, vật liệu nóng
chảy từ đáy thiết nồi nấu sẽ chảy vào khn định
hình sản phẩm. (Helios Quartz).


3. Ứng dụng

Thủy tinh thạch anh được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau:
- Làm đèn chiếu tia tử ngoại, làm các thiết bị dụng cụ trong phịng thí nghiệm, cửa quan sát ở
các thiết bị làm việc trong điều kiện áp suất lớn, nhiệt độ cao, độ chân không cao.
- Dùng chế tạo tháp cô đặc trong sản xuất axit, dụng cụ điều chế các kim loại hiếm.
- Dùng làm ống bảo vệ pin nhiệt điện,…..


Một số công ty sản xuất
thủy tinh thạch anh


CÂU HỎI THẢO LUẬN

1.

Thạch anh và thủy tinh thạch anh giống và khác nhau ở điểm
cơ bản nào?

2.

Có cách phân loại thủy tinh thạch anh nào khác ngoài cách đã
nêu hay không?


TRẢ LỜI CÂU HỎI

Câu 1: Điểm giống nhau: về mặt các tính chất hóa lý như: cơ, nhiệt, điện, hóa, quang gần như thạch
anh và thủy tinh thạch anh khá giống nhau. Điểm khác biệt cơ bản nhất giữa 2 loại chính là cấu trúc:
Thạch anh có cấu trúc tinh thể cịn thủy tinh thạch anh có cấu trúc vơ định hình.

Câu 2: Ngồi cách phân loai thủy tinh thạch anh trong suốt và thủy tinh bán trong suốt, có thể phân
loại thủy tinh thạch anh dựa theo tiêu chí là sự có mặt của nhóm OH trong thủy tinh: Loại khơng
chứa OH và loại có chứa OH ở mức cho phép.