Vat Lieu Vo Co Phi Kim Loai

8/7/2019 Vat Lieu Vo Co Phi Kim Loai

http://slidepdf.com/reader/full/vat-lieu-vo-co-phi-kim-loai 1/6

CHƯƠ NG 6VẬT LIỆU VÔ CƠ PHI KIM LOẠI (CERAMICS)

6.1. Gốm

Tuỳ theo bản chất hoá học chia ra làm: gốm silicat, gốm ôxyt, gốm khôngôxyt…

Dây chuyền công nghệ: gia công và chuẩn bị phối liệu, tạo hình, sấy, nung,

gia công bổ sung (tráng men và trang trí sản phẩm, nếu cần). Lưu ý: trong khi ở công nghệ vật liệu kim loại và vật liệu hữu cơ polymer, các khâu gia công (như tạohình, gia công bề mặt,…) đượ c thực hiện sau khi đã tạo ra vật liệu, thì ở công nghệ

gốm, các khâu gia công lại đượ c thực hiện ở các giai đoạn tr ướ c khi hình thành vậtliệu (như gia công và chuẩn bị phối liệu, tạo hình sản phẩm mộc chưa phải là vật

liệu gốm…). Sau công đoạn nung khi vật liệu gốm đã hình thành thì sản phẩm

gốm cũng đã hoàn thiện, việc gia công bổ sung đối vớ i phần lớ n sản phẩm là

không cần thiết, chỉ cần thiết ở một số tr ườ ng hợ p đặc biệt mà thôi.

Theo mức độ gia công kích thướ c hạt nguyên liệu đầu và từ đó dẫn đến đặcđiểm cấu trúc pha của vật liệu gốm, ngườ i ta chia gốm thành hai loại: gốm thô và

gốm tinh.

Phối liệu gốm thô chỉ yêu cầu gia công nguyên liệu đơ n giản. Nguyên liệu

qua nghiền tớ i cỡ hạt hạt thô và trung bình sau đó đượ c tr ộn đều.

Quan sát bằng mắtt thườ ng, cấu trúc bề mặt của mảnh vỡ vật liệu gốm có

thể phân biệt ranh giớ i các hạt nguyên liệu tham gia.

Phối liệu gốm tinh đượ c gia công cẩn thận hơ n. Nguyên liệu sau khi đượ cnghiền tớ i cỡ hạt nhỏ mịn, đượ c sàng, phân li và làm sạch.

Quan sát bằng mắt thườ ng bề mặt vỡ của vật liệu gốm tinh không thể phân

biệt đượ c ranh giớ i của các pha thành phần.

6.1.1. G ố m silicat

6.1.2. G ố m ôxyt và g ố m không ôxyt

6.1.2.1. Nguyên liệu

Khác vớ i gốm silicat, nguyên liệu đầu để sản xuất gốm ôxyt và gốm không

ôxyt không phải là các nguyên liệu nguồn gốc thiên nhiên, mà hầu hết là cácnguyên liệu tổng hợ p công nghiệ p, thườ ng là sản phẩmcủa quá trình xử lý hoá học

các khoáng vật thiên nhiên thích hợ p.

Thông thườ ng, khoáng vật đượ c hào tan trong axit hoặc kiềm, qua làm

sạch, k ết tủa dướ i dạng hydroxit. Tiế p theo, sản phẩm k ết tủa đượ c nung k ết sơ bộ

(calcination) ở khoảng 10000C. Sau đó sản phẩm đượ c nghiền mịn tớ i cỡ hạt cần

thiết.



Thườ ng các loại bột ôxyt như Al2O3, ZrO2, TiO2, BeO… đượ c sản xuất

theo phươ ng pháp này.

Các nguyên liệu dạng ôxyt hổn hợ p hoặc các hợ p chất như ferit, spinel,

titanat cũng đượ c sản xuất bằng phươ ng pháp k ết khối sơ bộ.

Một phươ ng pháp ít gặ p hơ n là nấu chảy các ôxyt trong lò điện hồ quang,sau đó làm lạnh và nghiền tớ i cỡ hạt yêu cầu.

Các nguyên liệu cacbit như SiC, TiC thu đượ c bằng phươ ng pháp nung các

ôxyt tươ ng ứng ở nhiệt độ cao có mặt C để thực hiện phản ứng:

MO2 + 3 C → MC + 2 CO

Các nitrit như Si3N4, BN đượ c tổng hợ p bằng phản ứng của các nguyên tố

kim loại hoặc ôxyt vớ i N2, NH3 hoặc hợ p chất chứa nitơ .

Cacbit hoặc nitrit còn có thể đượ c tạo ra từ phản ứng ở pha hơ i giữa một

halogenit vớ i cacbua hydro hay amoniac hoặc phân huỷ một hợ p chất hữu cơ kim

loại và ngưng tụ trên bề mặt một chất mang. Phươ ng pháp này đượ c ứng dụng để

chế tạo các lớ p phủ bề mặt chống ăn mòn hoặc chống thấm ở nhiệt độ cao.

6.1.2.2. T ạo hình

6.1.3. V ật li ệ u cacbon

Kim cươ ng.

Trong sản xuất kim cươ ng trên thế giớ i hiện nay, khoảng 1/3 sản lượ ng là

kim cươ ng khai thác và chế biến từ nguồn thiên nhiên và 2/3 còn lại là kim cươ ng

nhân tạo công nghiệ p.



Vật liệu cacbon và vật liệu grafit.

Grafit là dạng thù hình ổn định ở điều kiện thườ ng của cacbon. Các sản phẩm cacbon có cấu trúc tinh thể thườ ng sai lệch so vớ i cấu trúc lý tưở ng của

grafit, cho nên các hợ p chất cacbon có nhiều dạng cấu trúc khác nhau, từ đơ n tinh

thể cân xứng đến tinh thể dạng para và cacbon vô định hình.

Thuộc nhóm cacbon tinh thể para gồm có: cốc, mồ hóng, grafit tổng hợ p,

sợ i cacbon và cacbon nhiệt phân.

Nguyên liệu quan tr ọng là cốc dầu mỏ và pech hoặc nhựa tổng hợ p (làm

chất liên k ết). Cốc dầu mỏ đượ c chọn vì có độ sạch cao và do tr ật tự cấu trúc tinh

thể của nó cao hơ n các loại cốc khác (như cốc than đá).

Sơ đồ công nghệ sản xuất vật liệu cacbon và vật liêuj grafit đượ c thể hiệntrên hình

Nguyên liệu cốc và chất liên k ết đượ c tr ộn đồng đều, tạo hình (ví dụ bằng

phươ ng pháp ép) và nung ở nhiệt độ khoảng 10000C trong thờ i gian vài ngày đến

vài tuần. Khi đó chất liên k ết bị phân huỷ thành cacbon và k ết khối nhờ phản ứng

tạo cầu nối liên k ết các hạt cacbon vớ i nhau. Sản phẩm thu đượ c có dạng xố p vàtươ ng đối chắc.

6.2. Thuỷ tinh

Phươ ng pháp công nghệ truyền thống để sản xuất thuỷ itnh là phươ ng pháp

nấu chảy. Hiện nay hầu hết các loại thuỷ tinh thông thườ ng như thuỷ tinh dân

dụng, thuỷ tinh xây dựng,… và các loại thuỷ tinh k ỹ thuật như thuỷ tinh dụng cụ

thiết bị hoá học, thuỷ tinh quang học, thuỷ tinh cách điện, bông sợ i thuỷ tinh,…

đều đượ c sản xuất bằng phươ ng pháp nấu chảy.

Các phươ ng pháp công nghệ khác để sản xuất thuỷ tinh là phươ ng pháp

tổng hợ p từ hệ lỏng (ví dụ phươ ng pháp sol – gel) và phươ ng pháp ngưng tụ từ pha hơ i (ví dụ phươ ng pháp CVD). Các phươ ng pháp mớ i này đượ c sử dụng để sản xuất một số loại thuỷ tinh k ỹ thuật đặc biệt (ví dụ sợ i quang, thuỷ tinh quang

học đặc biệt, màng phủ thuỷ tinh đặc biệt,…).

Do lợ i thế về nguồn nguyên liệu, chi phí sản xuất và cả l ĩ nh vực ứng dụng,

thuỷ tinh silicat luôn có sản lượ ng lớ n gấ p bội so vớ i các loại thuỷ tinh không

silicat và thuỷ tinh không ôxyt.



Dây chuyền sản xuất thuỷ tinh silicat theo phươ ng pháp nấu chảy bao gồm

các công đoạn chủ yếu sau: gia công nguyên phối liệu, nấu thuỷ tinh, tạo hình sản

phẩm, ủ khử ứng lực, gia công bổ sung.

6.3. Xi măng và bê tông

Trong các loại chất k ết dính vô cơ silicat thì xi măng porland là loại chấtk ết dính thông dụng nhất và bê tông trên cơ sở xi măng này cũng là loại bê tông

thông dụng nhất.

Chúng đượ c sản sản xuất đại trà vớ i sản lượ ng lớ n trên các dây chuyềnthiếte bị năng suất cao để phục vụ nhu caùu của các ngành xây dựng, giao thông

và thuỷ lợ i.6.3.1. Xi măng porland

Dây chuyền công nghệ sản xuất xi măng porland bao gồm các công đoạnchủ yếu sau đây:

-Khai thác, gia công nguyên phối liệu,

-Nung clinke xi măng porland,

-Nghiền clinke xi măng và phụ gia.

6.3.1.1. Nguyên liệu và phố i liệu

6.3.1.1. Nung





6.3.2.1. Đúc t ạo hình sản phẩ m

6.3.2.1. Bảo d ưỡ ng sản phẩ m bê tông

Documents

Vat Lieu Vo Co Phi Kim Loai