CHƯƠNG 5. TỔNG HỢP BẰNG PHƯƠNG PHÁP THIÊU KẾT ppsx

CHƯƠNG 5. TỔNG HỢP BẰNG
PHƯƠNG PHÁP THIÊU KẾT
12/7/2010 604006 - chương 5 1
CHƯƠNG 5 - TỔNG HỢP BẰNG PHƯƠNG PHÁP
THIÊU KẾT
1.Cơ sở lý thuyết, kỹ thuậttiếnhành
2.Chế tạovậtliệuchịulửasamôtbằng phương
pháp thiêu kết
3. Chế tạo clinke XMP bằng phương pháp thiêu kết.
12/7/2010 604006 - chương 5 2
Cơ sở phương pháp
-Dựa trên giản đồ thành phầntrạng thái xác
định thành phầnphốiliệu Æ nhằmtạosản
phẩm có thành phần hóa phù hợpvới thành pha
mong muốn.
-Nguyên liệurắn Æ phốiliệu Æ nung đến nhiệt
độ thiêu kết Æ phản ứng tạosảnphẩm
-Là phản ứng pha rắn

-Ứng dụng: chế tạo các oxit cacbua nitrua kim
loại, v
ậtliệuchịulửa, gốm, chấtkết dính…
12/7/2010 604006 - chương 5 3
Mulit 3Al
2
O
3
.2SiO
2
Samot + bán axit
Cao alumin
Al
2
O
3
tăng Æ độ chịulửa
tăng
12/7/2010 604006 - chương 5 4
VẬT LIỆU CHNU LỬA
Khái quát về vậtliệuchịulửa
Là vậtliệucóđộ bềncao, ổn định cơ họcvàtrơ về
phương diệnhóahọc ở nhiệt độ cao, có độ chịulửa
trên 1500
0
C
Æ
Dùng để xâycáclòcôngnghiệp, các ghi đốt, các
thiếtbị làm việc ở nhiệt độ cao
12/7/2010 604006 - chương 5 5

VẬT LIỆU CHNU LỬA
Các yêu cầucủavậtliệuchịulửa
-Cầncóđộ chịulửa: có độ bềnvững ở nhiệt độ cao, có khả
năng chống lạitácdụng củanhiệt độ cao, không bị nóng chảy
ở nhiệt độ cao
-Khả năng chống lạitácdụng củatảitrọng xây dựng ở nhiệt
độ xác định
-Cầnphải có thể tích ổn định ở nhiệt độ sử dụng (thường hay
bị co thể tích do hiệntượng kếtkhốiphụ)
-Có độ bềnsốcnhiệt
-Có độ bềnxỉ
12/7/2010 604006 - chương 5 6
PHÂN LOẠI VẬT LIỆU CHNU LỬA
Theo độ chịulửa: VLCL thường : t = 1500 -1770
0
C
VLCL cao : t = 1700 – 2000
0
C
VLCL rất cao: t >2000
0
C
Theo thành phầnhóa
VLCL silic (dinat)
VLCL alumosilicat (samot)
VLCL kiềmtính
VLCL cacbon, cacbua silic
VLCL chứazircon
12/7/2010 604006 - chương 5 7
PHÂN LOẠI VẬT LIỆU CHNU LỬA (tt)

Theo trạng thái vậtlý
-VLCL định hình
-VLCL không định hình
-VLCL dạng sợi
Lưuý:Mỗiloại VLCL đặctrưng bởinhững tính chất
riêng biệt
Æ
phạmvi sử dụng phù hợp
Muốnsử dụng VLCL cho phù hợpphảiquantâm
đếntínhchấtquantrọng củaloại VLCL và điềukiệnsử
dụng.
12/7/2010 604006 - chương 5 8
Tính chấtvậtlícủavậtliệuchịulửa
-Độ giảnnở nhiệt(phụ thuộc thành phần khoáng, hóa, nhiệt độ) Æ
ảnh hưởng độ bềnsốcnhiệt
-Độ dẫnnhiệt
-Độ xốp, độ hút nước, khốilượng thể tích
(VLCL có độ xốp, độ hút nướctăng thì khốilượng thể tích thấp)
VLCL thường có độ xốpnhỏ (15-28%, 2-15%)
Æ
cường độ cơ học
cao, độ bềnxỉ tăng
Đốivớigạch CL cách nhiệt: cầncóđộ xốp cao (>40%) nhưng vẫn
đảmbảocường độ cơ học
12/7/2010 604006 - chương 5 9
Thành phần hóa, khoáng củaVLCL
Mỗivậtliệuchịulửa có thành phầnhóahọcxácđịnh
-Hợpchất ion có nhiệt độ nóng chảycao: SiO
2
, Al

2
O
3
,
Cr
2
O
3
, MgO ngoài ra có thể có lẫn các oxit khác như
Na
2
O, K
2
O, CaO, Fe
2
O
3
, Ti
2
O, …
-Hợpchấtcóliênkếtcộng hóa trị: SiC, Si
2
N
4
, BN,
B
4
C…
Æ
Thành phầnhóahọc cho phép phán đoán và đánh

giá tính chất VLCL từđó điềuchỉnh cho phù hợp yêu
cầu
12/7/2010 604006 - chương 5 10
Thành phần khoáng củaVLCL
VLCL chứa nhiều khoáng hay tinh thể khác
nhau Æ thành phần khoáng ảnh hưởng đến
tính chấtcủaVLCL
VLCL chứa 3 pha:
- Pha tinh thể (1 hay đa khoáng)
-Phathủytinh
-Lỗ xốp (không khí)
12/7/2010 604006 - chương 5 11
Quy trình công nghệ sảnxuấtVLCL
Nguyên liệu
Nghiền–trộn
Phốiliệu
Tạohình
Nung
(Ép bán khô, đổ rót…)
12/7/2010 604006 - chương 5 12
CHẾ TẠO VẬT LIỆU CHNU LỬA SAMOT
Samot là loạivậtliệuchịulửathuộc nhóm VLCL
alumosilicat
Phân loại VLCL alumosilicat
VLCL bán axit: Al
2
O
3
30% , độ chịulửa 1670
0

C
VLCL samot: Al
2
O
3
≈ 30 -40%, độ chịulửa1730
0
C
VLCL cao alumin: Al
2
O
3
> 45%, độ chịulửa 1750
0
C
12/7/2010 604006 - chương 5 13
CHẾ TẠO VẬT LIỆU CHNU LỬA SAMOT
Mulit 3Al
2
O
3
.2SiO
2
Samot + bán axit
Cao alumin
Al
2
O
3
tăng Æ độ chịulửa

tăng
12/7/2010 604006 - chương 5 14
CHẾ TẠO VẬT LIỆU CHNU LỬA SAMOT
Nguyên liệu
Cao lanh và đấtsétchịulửa có thành
phần khoáng chủ yếu caolinit
(Al
2
O
3
.2SiO
2
. 2H
2
O)
Ngoài ra còn dùng thêm các oxit:
SiO
2
, Fe
2
O
3
, Na
2
O…
Thông thường sử dụng đấtsétdướihaidạng:
-Đấtsétlàmchấtkếtdính
-Samot
12/7/2010 604006 - chương 5 15
CHẾ TẠO VẬT LIỆU CHNU LỬA SAMOT

500-600
0
C
900
0
C
1000
0
C
1200-1300
0
C
200 –450
0
C : mất nước hấp thụ và mất nước kết tinh giữa các lớp
Al
2
O
3
.2SiO
2
.2H
2
O Al
2
O
3
. 2SiO
2
Al

2
O
3
+ 2SiO
2
3Al
2
O
3
.2SiO
2
(mulit) Al
2
O
3
.SiO
2
+ SiO
2
)
12/7/2010 604006 - chương 5 16
CHẾ TẠO VẬT LIỆU CHNU LỬA SAMOT
1.Chuẩn bị phốiliệu
a. Chuẩnbịđấtsétlàmchấtkếtdính
Thái , sấysauđónghiềnmịn đất sét sao cho kích
thướchạt <0,54mm chiếm 70%, hạtlớnhơn1,5 -2
mm quay về nghiềnlại
b. Nung samot
Nung đất sét (cao lanh) đếnnhiệt độ kếtkhối để chuyển
caolinit thành mulit

Đập, nghiền samot, phân loạithànhcáccỡ hạt khác nhau
12/7/2010 604006 - chương 5 17
CHẾ TẠO VẬT LIỆU CHNU LỬA SAMOT
Tỉ lệ giữasamotvàđấtséttùytheoyêucầu, khoảng
30 -70% samot
Lựachọn thành phầnhạt samot cho phù hợp
2.Tạo hình bằng phương pháp ép bán khô
-Độ Nmtạohình7-8% (cóthể thêm phụ gia kếtdính)
-Ép dướiápsuấtlớn
3. Sấysảnphẩm
12/7/2010 604006 - chương 5 18
CHẾ TẠO VẬT LIỆU CHNU LỬA SAMOT
4. Nung sảnphẩm
N hiệt độ kếtkhốikết thúc khoảng > 1450
0
C
Tính chấtvàứng dụng
N hiệt độ kếtkhối–nhiệt độ bắt đầucópha lỏng > 50
0
C
12/7/2010 604006 - chương 5 19
CHẾ TẠO VẬT LIỆU CHNU LỬA DINAT
Dinat là VLCL chứatrên93% SiO
2
-Đượcsảnxuấttừ quart vớichấtliênkết khác
-Sử dụng mộtsố chất khoáng hóa như CaO (dùng
dướidạng sữa vôi), MgO, MnO, BaO, FeO…Æ tạo
ra chấtnóngchảy ở nhiệt độ thấp
-Phụ gia keo để tăng cường độ của bán thành phẩm
trước và sau khi sấy

-được nung để biến đổitừ quart thành tridimite và
cristobalite
12/7/2010 604006 - chương 5 20
CHẾ TẠO VẬT LIỆU CHNU LỬA DINAT
Khi nung sảnphẩmcónhững quá trình hóa lý xảyra:
-CaO + SiO
2
Æ silicat canxi
Silicat canxi + silicat sắt Æ dung dịch rắn : nóng
chảy
-Quart Æ tridimite, cristobalite
-Giãn nở gạch do biến đổi đahình
-Biến đổicường độ cơ học
12/7/2010 604006 - chương 5 21
CHẾ TẠO VẬT LIỆU CHNU LỬA DINAT
100 -150
0
C : tách Nm
150 -250
0
C : keodínhbị phân hủy
450
0
C – 560
0
C: phân hủy Ca(OH)
2
–cường độ viên
mộcgiòn
573

0
C: β-quart Æ α-quart
600 -700
0
C : CaO phản ứng vớiSiO
2
tạo2 CaO.SiO
2
,
và mộtít3CaO.SiO
2
815 -835
0
C : tạo3CaO.SiO
2
12/7/2010 604006 - chương 5 22
CHẾ TẠO VẬT LIỆU CHNU LỬA DINAT
1000 – 1040
0
C: màu hồng biến đổi thành màu vàng –
phản ứng giữa silicat canxi và SiO
2
thành CaO.SiO
2
trong dung dịch rắnvới 2FeO.SiO
2
1200
0
C: quart biến đổi thành tridimite và cristobalite
1350 -1450

0
C: tốc độ chuyểnhóacủa quart nhanh làm
thay đổikíchthướccóthể dẫn đếnnứtsảnphNm Æ tốc
độ nâng nhiệtphảichậm
Æ Có đường cong nung cho phù hợp
Dinat khi đốt nóng chúng sẽ nở ra
12/7/2010 604006 - chương 5 23
12/7/2010 604006 - chương 5 24