Bài giảng Công nghệ vật liệu cách nhiệt - Chương 4: Vật liệu gốm cách nhiệt

"Bài giảng Công nghệ vật liệu cách nhiệt - Chương 4: Vật liệu gốm cách nhiệt" tìm hiểu về nguyên vật liệu chế tạo vật liệu gốm cách nhiệt; một số phương pháp tạo rỗng có thể sử dụng trong sản xuất vật liệu gốm cách nhiệt; các quá trình hóa lý diễn ra khi nung; công nghệ sản xuất vật liệu gốm cách nhiệt.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Bài giảng Công nghệ vật liệu cách nhiệt - Chương 4: Vật liệu gốm cách nhiệt Chương 4: Vật liệu gốm cách nhiệt I. Giới thiệu chung: II. Nguyên vật liệu chế tạo vật liệu GCN: III.Một số phương pháp tạo rỗng có thể sử dụng trong sản xuất vật liệu gốm cách nhiệt: IV.Các quá trình hóa lý diễn ra khi nung: V. Công nghệ sản xuất vật liệu GCN: I. Giới thiệu chung:  Vật liệu gốm cách nhiệt là loại vật liệu được tạo thành từ khối ceramic có chứa phụ gia cháy (than nghiền, mùn cưa), cốt liệu rỗng (peclit – có thể có hoặc không) hay từ khối ceramic đã được tạo rỗng bởi bọt kỹ thuật nhưng không có cốt liệu rỗng... Sau đó được đưa đi sấy và nung để ổn định cấu trúc.  Vật liệu gốm cách nhiệt là loại vật liệu cách nhiệt ở nhiệt độ cao, nên chúng thường được sử dụng để cách nhiệt và bảo vệ lò nung, buồng đốt, các thiết bị làm việc trong điều kiện nhiệt độ cao. II. Nguyên vật liệu chế tạo vật liệu gốm cách nhiệt:  1. Diatomite và trepen:  Trong chế tạo vật liệu gốm cách nhiệt, loại nguyên liệu thường hay sử dụng đó là diatomite và trepen.  Diatomite chủ yếu được tạo thành từ xác của tảo diatomite và có lẫn các tạp chất từ khoáng sét hạt mịn, có nhiệt độ nóng chảy lên đến 1700oC và độ rỗng khoảng 80 ÷ 85%. II. Nguyên vật liệu chế tạo vật liệu gốm cách nhiệt:  Trepen có thể được tạo thành từ sự tích tụ xác của một phần tảo diatomite và phần còn lại là của các loại sinh vật khác sống trong nước biển hay từ các khoáng vật vô cơ như opal, chanxedon... Có công thức chung là mSiO2.nH2O. II. Nguyên vật liệu chế tạo vật liệu gốm cách nhiệt:  Thành phần hóa học của diatomite và trepen:  SiO2: 74,1 ÷ 92,5% Al2O3: 1,5 ÷ 11,3%  CaO: 0,52 ÷ 2,1% Fe2O3: 0,4 ÷ 5,5%  MgO: 0,2 ÷ 1,0% MKN: 4,3 ÷ 10%  Nhận xét: diatomite và trepen có lượng mất khi nung khá lớn, nhờ vật mà phối liệu có chứa diatomite và trepen sau khi nung có độ rỗng xốp khá cao. II. Nguyên vật liệu chế tạo vật liệu gốm cách nhiệt:  2. Đất sét:  Đất sét là một loại đá trầm tích cơ học hạt mịn, hợp thành từ các phần tử khoáng dẻo có kích thước 0,01 ÷ 1 μm.  Theo thành phần khoáng vật, đất sét gồm các khoáng dẻo alumo silicat ngậm nước (công thức chung là mAl2O3.nSiO2.pH2O) và các tạp chất vô cơ, hữu cơ. II. Nguyên vật liệu chế tạo vật liệu gốm cách nhiệt:  Trong đất sét, các hạt sét thường có kích thước như trên (0,01 ÷ 1 μm), còn các hạt có kích thước lớn hơn, hạt thô hơn từ 2μm trở lên không phải là sét mà là các tạp chất.  Đất sét được phân thành 3 loại dựa vào nhiệt độ chịu lửa:  Đất sét dễ chảy: có nhiệt độ chịu lửa < 1250oC  Đất sét khó chảy: có nhiệt độ chịu lửa 1300 ÷ 1500oC  Đất sét chịu lửa: có nhiệt độ chịu lửa > 1500oC II. Nguyên vật liệu chế tạo vật liệu gốm cách nhiệt:  3. Phụ gia cháy:  Loại phụ gia cháy được sử dụng phổ biến nhất là than đá nghiền mịn (mạt than antraxit hay than cốc), mùn cưa hoặc đôi khi có thể sử dụng licnhin (phế thải của công nghiệp sản xuất giấy).  Lưu ý: trong quá trình sản xuất loại vật liệu cách nhiệt được tạo rỗng theo phương pháp dùng phụ gia cháy thì ở giai đoạn đầu của quá trình nung sản phẩm cần thực hiện trong môi trường oxi hóa. II. Nguyên vật liệu chế tạo vật liệu gốm cách nhiệt:  4. Sa mốt nghiền:  Trong sản xuất vật liệu gốm cách nhiệt, sa mốt nghiền đóng vai trò là phụ gia gầy có tác dụng giảm độ co khi phơi sấy và nung.  Sa mốt nghiền khi sử dụng phải có độ nghiền mịn nằm trong khoảng 3400 ÷ 3900 cm2/g (xác định theo phương pháp đo tỷ diện tích bề mặt); khối lượng thể tích đổ đống khoảng 1150 ÷ 1200 kg/m3. II. Nguyên vật liệu chế tạo vật liệu gốm cách nhiệt:  5. Chất tạo bọt:  Trong sản xuất vật liệu gốm cách nhiệt nếu sản phẩm được tạo rỗng theo phương pháp tạo bọt thì ta có thể dùng một số loại chất tạo bọt như sau: chất tạo bọt xà phòng – keo nhựa thông, nhựa saponin, huyết thủy phân... III. Một số phương pháp tạo rỗng có thể sử dụng trong sản xuất vật liệu gốm cách nhiệt:  Tùy theo phương pháp chuẩn bị phối liệu, thành hình sản phẩm (phương pháp ướt, phương pháp dẻo hay phương pháp bán khô) mà vật liệu gốm cách nhiệt có thể được tạo rỗng theo một trong các phương pháp dưới đây.  1. Phương pháp tách chất tạo rỗng:  2. Phương pháp tạo bọt: III. Một số phương pháp tạo rỗng có thể sử dụng trong sản xuất vật liệu gốm cách nhiệt:  1. Phương pháp tách chất tạo rỗng: trong sản xuất vật liệu gốm cách nhiệt dùng phương pháp tách chất tạo rỗng bao gồm một số dạng như sau:  a. Phương pháp tăng lượng nước nhào trộn:  Theo phương pháp này độ rỗng được tạo ra do nước bay hơi để lại các lỗ rỗng. III. Một số phương pháp tạo rỗng có thể sử dụng trong sản xuất vật liệu gốm cách nhiệt:  Vật liệu gốm cách nhiệt tạo rỗng theo phương pháp này có độ rỗng rất thấp nên phương pháp này rất ít khi được sử dụng, tuy nhiên có thể dùng kết hợp phương pháp này với các phương pháp khác để làm tăng một phần độ rỗng của sản phẩm.  Ví dụ phối liệu thành hình khi chuẩn bị theo phương pháp ướt thường chứa một lượng nước rất lớn (w = 35 ÷ 40%). III. Một số phương pháp tạo rỗng có thể sử dụng trong sản xuất vật liệu gốm cách nhiệt:  b. Phương pháp dùng phụ gia cháy:  Trong sản xuất vật liệu gốm cách nhiệt, đây là phương pháp tạo rỗng được sử dụng phổ biến nhất hiện nay, vì khi sử dụng phương pháp tạo rỗng này cho phép sử dụng được phương pháp tạo hình sản phẩm từ phối liệu có độ ẩm thấp, đó là phương pháp tạo hình dẻo hay phương pháp tạo hình ép bán khô. III. Một số phương pháp tạo rỗng có thể sử dụng trong sản xuất vật liệu gốm cách nhiệt:  2. Phương pháp tạo bọt:  Trong sản xuất vật liệu gốm cách ...