Nguyên vật liệu và phối liệu xi măng thủy tinh

Nguyên vật liệu và phối liệu
Phân nhóm nguyên liệu
•
Nhóm nguyên liệu chính: thành phần cơ
bản tạo thủy tinh
•
Nhóm nguyên liệu phụ: đưa vào nhằm
nâng cao tính công nghệ
Nhóm nguyên liệu chính
•
SiO
2
: là oxit tạo thủy tinh, là thành phần
chủ yếu của đa số thủy tinh công nghiệp
•
Tác dụng: tăng độ bền hóa, độ bền cơ, độ
bền nhiệt
•
Nhược điểm: khó nấu và khó tạo hình
•
Giảm hàm lượng tạp chất có hại
Nguyên liệu cung cấp B
2
O
3
•
Axit boric H
3
BO
3
•

Borax Na
2
B
4
O
7
.10H
2
O
•
Asarit 2MgO. B
2
O
3
. H
2
O
•
Thay thế Na
2
O: hệ số dãn nở nhiệt của tt
giảm, độ bền nhiệt tăng.
•
Thay thế SiO
2
: khuynh hướng kết tinh
giảm, tốc độ nấu tăng, thủy tinh được khử
bọt tốt hơn
•
Đây cũng là chất rút ngắn quá trình nấu

Oxit nhôm
•
Al
2
O
3
hoặc Al(OH)
3
kỹ thuật
•
Các nguyên liệu tn: tràng thạch, pecmatit,
cao lanh…
•
Làm giảm khuynh hướng kết tinh của thủy
tinh, tăng độ bền cơ học, độ bền hóa, độ
bền nhiệt, giảm hệ số dãn nở của tt
Một số nguyên liệu khác
•
P
2
O
5
: làm đục thủy tinh và làm thủy tinh
photphat
•
TiO
2
: làm tăng tính chất điện và chiết suất…
•
ZrO

2
: làm tăng độ bền hóa, tăng chiết suất,
giảm hệ số dãn nở nhiệt, tăng nhiệt độ chảy
mềm…
•
GeO
2
: tăng độ thấu quang, để chế tạo một số
loại thủy tinh cao cấp đặc biệt…
•
TeO
2
: tăng khả năng cho qua quang phổ hồng
ngoại…
Nguyên liệu cung cấp oxit kiềm
•
Na
2
O: giải quyết các khó khăn có tính
công nghệ
•
Nguyên liệu: Sôđa và natri sunfat
•
K
2
O: giảm xu hướng kết tinh của tt, làm tt
ánh hơn, sắc thái đẹp hơn.
•
NL: Potat và soda potat
•

Li
2
O: để sản xuất các loại thủy tinh mờ đặc
biệt
•
NL: Liti cacbonat
Nguyên liệu cung cấp kiềm thổ
•
CaO: giúp cho qtr nấu, khử bọt dễ, làm tt
chịu đựng được các tác động hóa học
•
NL: Đá vôi, đá phấn
•
MgO: làm giảm khuynh hương kết tinh,
tăng độ đóng cứng
•
NL: Đôlômit
•
BaO: làm tt ánh đẹp, tăng trọng lượng
riêng của tt, rút ngắn qua trình nấu
•
NL: bari nitrat, bari cacbonat, sunfat
•
PbO: làm tt dễ nấu, dễ khử bọt, trọng
lượng riêng lớn, chiết suất cao, ánh đẹp,
dễ mài và đánh nhẵn, nhưng kém bền hóa
•
NL: oxit chì
•
ZnO: giảm hệ số dãn nở nhiệt, làm tăng

độ bền hóa của thủy tinh
•
NL: trực tiếp oxit kẽm
Nhóm nguyên liệu phụ
•
chất nhuộm màu
•
Chất khử màu
•
Chất oxy hoá và chất khử
•
Chất gây đục
•
Chất khử bọt
•
Chất rút ngắn qua trình nấu
Chất nhuộm màu
•
Chất nhuộm màu phân tử: thường là các
hợp chất của Mn, Co, Cr, Fe, Cu, các ngto
hiếm
•
Chất nhuộm màu keo khuếch tán: Se, Au,
Ag, Cu
Chất khử màu
•
2 phương pháp khử màu: vật lý và hóa
học
Chất oxy hóa và chất khử
•

Chất oxy hóa: ngăn cản việc chuyển hóa
oxyt nhuộm màu về các dạng hóa trị thấp,
những chất này trong quá trình nấu thủy
tinh bị phân hủy và giải phóng oxy.
•
Các chất oxy hóa thường dùng là các
muối nitrat, hợp chất asenic, peoxyt
Mangan và các chất khác
•
Chất khử: Dùng trong một số trường hợp
đặc biệt
Chất gây đục
•
Thủy tinh đục (không trong suốt) có được
nhờ việc đưa vào phối liệu các hợp chất
fluo, photpho, hoặc đôi khi là hợp chất
antimoan hoặc hợp chất thiếc
Chất khử bọt
•
là các chất có thể giải phóng khỏi khối
thủy tinh đó các bọt khí trông thấy được;
•
thường dùng là nitrat, trioxyt asenic và
antimoan; đioxyt Ceri, sunfat natri, các
muối fluo và amoni…
Chất rút ngắn quá trình nấu
•
Các muối Fluo làm tăng sự đồng nhất và quá
trình khử bọt của thủy tinh, rút ngằn thời gian
nấu đến 15 – 16%.

•
Muối amoni với hàm lượng 3% rút ngắn quá
trình nấu từ 10 – 15%.
•
Oxyt bor với hàm lượng 1,5% cũng có tác dụng
như hợp chất Fluo. Hợp chất này đặc biệt có
hiệu quả khi dùng chung với fluo.
•
Oxyt Bari với hàm lượng 0,25 – 0,5% thay thế
oxyt canxi có thể rút ngắn thời gian nấu 10 –
15%.
Gia công
Phối liệu
•
Thành phần hạt của nguyên liệu cần đạt
một kích thước giới hạn
•
Độ ẩm: chỉ làm ẩm cát
•
Ðộ đồng nhất của phối liệu:
Quá trình nấu thủy tinh
•
+ Tạo silicat
•
+ Tạo thủy tinh
•
+ Khử bọt thủy tinh
•
+ Làm đồng nhất
•

+ Làm lạnh
Các hiện tượng
•
Biến đổi vật lý
•
Các phản ứng hóa học
•
Các quá trình hóa lý
Qúa trình tạo silicat
•
SiO
2:
•
Na
2
CO
3
:
•
CaCO
3
:
Quá trình tạo thủy tinh
•
Trong thủy tinh silicat-kiềm-kiềm thổ có 80
đến 90% SiO2 được dùng trong phản ứng
tạo silicat 10 đến 20%.
•
thành phần thủy tinh thường gần các
ơtecti thấp nhất.

•
Sự ảnh hưởng của cỡ hạt cát rất lớn.
Khử bọt
•
Khác với sự tách khí
•
Tác dụng của chất khử bọt: làm lớn các
bọt khí nhỏ và làm chúng thoát ra khỏi
khối tt
Giai đoạn đồng nhất hóa
•
Nhờ sự khuếch tán
•
Về phối liệu: đồng nhất, ẩm, tăng nhiệt độ
nấu, khuấy trộn.
Làm lạnh
•
Nhiệt độ giảm xuống
•
- Quá trình nấu chảy chấm dứt thông qua
quá trình làm nguội này.
•
- Trong quá trình làm nguội thủy tinh được
chuẩn bị cho bước tạo hình tiếp theo.