CHUYÊN ĐỀ TỔNG HỢP VẬT LIỆU CHUYÊN NGHÀNH CÔNG NGHỆ VÔ CƠ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HCM KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC CHUYÊN ĐỀ TỔNG HỢP VẬT LIỆU PHẦN 2 CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ VÔ CƠ Giảng viên hướng dẫn ThS PHẠM THÀNH TÂM Sinh viên thực hiện NGUYỄN HUY 16018381 HUỲNH THỊ THÙY MỸ 16040941 Nhóm 02 Lớp DHHO12B – DHHO12D Khoá 2016 – 2020 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2020 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành bài báo cáo này, lời đầu tiên em xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu trường Đại học Công Nghiệp TP HCM, khoa Công nghệ hóa học đã tạo điều kiện cơ sở vật chất, cũng n.

KHOA CÔNG NGHỆ HÓA HỌC

CHUYÊN ĐỀ TỔNG HỢP VẬT LIỆU

PHẦN 2: CHUYÊN NGÀNH CÔNG NGHỆ

VÔ CƠ

Giảng viên hướng dẫn: ThS PHẠM THÀNH TÂM

Sinh viên thực hiện: NGUYỄN HUY 16018381

HUỲNH THỊ THÙY MỸ 16040941 Nhóm: 02

Lớp: DHHO12B – DHHO12D

Khoá: 2016 – 2020

Tp Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2020

Để hoàn thành bài báo cáo này, lời đầu tiên em xin chân thành cảm ơn Bangiám hiệu trường Đại học Công Nghiệp TP.HCM, khoa Công nghệ hóa học đã tạođiều kiện cơ sở vật chất, cũng như công tác đào tạo giảng dạy để nhóm chúng em

có điều kiện thực hành tốt

Và nhóm chúng em xin chân thành cảm ơn thầy Phạm Thành Tâm đã hướngdẫn tận tình cho em từng buổi thực hành, cũng như những buổi nói chuyện giảiđáp những thắc mắc về những vấn đề trong quá trình học tập cũng như trongcuộc sống để làm hành trang cho chúng em sắp bước ra khỏi cánh cổng trườngđại học

Mặc dù đã cố gắng hết sức hoàn thành bài báo cáo hoàn chỉnh nhất, nhưng

vì kiến thức chuyên môn chưa sâu, cũng như tầm nhìn còn hạn chế nên bài báocáo của nhóm chúng em sẽ không tránh khỏi những thiếu sót Vì vậy rất mongnhận được sự cảm thông và ý kiến đóng góp của thầy và các bạn để bài báo cáocủa em được hoàn thiện hơn

Cuối cùng, xin kính chúc Thầy và các bạn sức khỏe, luôn thành công trongcông việc và cuộc sống

Em xin chân thành cảm ơn!

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2.4 Hình ảnh quá trình đổ hồ vào khuôn và sau khi sấy

Hình 2.5 Viên gạch hoàn thành sau quá trình tạo hình bằng phương pháp ép Hình 3.1 Sơ đồ quy trình xá định độ dẻo của xi măng

Hình 3.2 Sơ đồ quy trình xác định thời gian đông đặc của hồ xi măng

Hình 3.3 Đo độ dẻo tiêu chuẩn của hồ xi măng

Hình 4.1 Quy trình chuẩn bị mẫu thủy tinh

Hình 4.2 Mẫu thủy tinh đã được nghiền

Hình 4.3 Sơ đồ quy trình xác định độ bền hoá của thuỷ tinh

Hình 4.4 Xác định độ bền hóa của thủy tinh

Hình 4.5 Sơ đồ quy trình xác định độ sốc nhiệt của thuỷ tinh

Hình 4.6 Màu dung dịch trước và sau khi chuẩn độ

Hình 4.7 Độ sốc nhiệt của thủy tinh

Hình 5.1 Sơ đồ quy trình mạ nhựa ABS

Hình 5.2 Giai đoạn tẩm thực

Hình 5.3 Giai đoạn tăng nhạy

Hình 5.4 Giai đoạn hoạt hóa

Hình 5.5 Giai đoạn mạ đồng

Hình 5.6 Nhựa ABS sau khi mạ

Hình 6.1 Quy trình tổng hợp mono amoni photphat – NH4H2PO4

Hình 6.2 Sơ đồ thiết bị tổng hợp MA

Hình 6.3 Phân phức hợp mono amoni photphat – NH4H2PO4

Hình 7.1 Sơ đồ khối quy trình tổng hợp vật liệu Eron.

Hình 7.2 Khuấy hỗn hợp MgCl2, MgO, axit và nước

Hình 7.3 Mẫu vật liệu eron trước và sau khi đổ vào khuôn; quá trình kiểm tra độ

bền uốn của vật liệu

Hình 8.1 Sơ đồ khối quy trình tổng hợp HA.

Hình 8.2 Qúa trình khuấy và nhỏ giọt

Hình 8.3 Vật liệu HA sau quá trình lọc và sấy

Hình 8.4 Phổ XRD chuẩn của HA

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2.1 Kết quả thực nghiệm phương pháp ép

Bảng 4.1 Thể tích HCl chuẩn độ

Ký hiệu Ý nghĩa tương ứng (nếu có)

Diffraction)

BÀI 1: XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA PHỐI

LIỆU

1.1. Phương pháp tiến hành

1.1.1 Xác định độ ẩm

Hình 1.1 Quy trình xác định độ ẩm 1.1.2 Xác định độ co sấy

Hình 1.2 Quy trình xác định độ co của mẫu

1.1.3 Xác định tốc độ bám khuôn của thạch cao

Hình 1.3 Quy trình xác định tốc độ bám khuôn của hồ đổ rót

Hình 1.4 Lõi thạch cao khi nhúng vào hồ đổ rót

Lõi thạch cao được nhúng trong các khoảng thời gian khác nhau:

– Lõi 1 nhúng trong 5 phút

– Lõi 2 nhúng trong 7 phút

– Lõi 3 nhúng trong 12 phút

– Lõi 4 nhún g trong 20 phút

Bảng 1.1 Kết quả thực nghiệm xác định độ ẩm của đất sét

1.2.3 Xác định tốc độ bám khuôn của lõi thạch cao

Bảng 1.3 Kết quả các giá trị về độ bám khuôn của lõi thạch cao

gian(s)

a(g)

b(g)

L(mm)

R(mm)

W

F(cm2)

C(g/cm.s)

Khói lượng bình tỷ trọng lúc đầu mo = 21.92 g

Khối lượng bình sau khi cho hồ vào m = 109.32g

Tỷ trọng d= ( m – mo)/V = (109.31-21.92)/50 = 1,75 (g/ml)

1.4 Trả lời câu hỏi

Câu 1 : Tốc độ bám khuôn của hồ đổ rót phụ thuộc vào yếu tố nào, yếu tố nào quan trọng nhất?

- Phụ thuộc vào độ xốp và khả năng thẩm thấu của khuôn, loại phụ gia phân tán,thành phần khoáng của phối liệu và khối lượng thể tích của hồ, độ nhớt của hồ,lượng chất điện giải Yếu tố quan trọng là bề mặt, thể tích của khuôn

Câu 2 : Muốn hồ đổ rót bám đều vào khuôn hoặc lõi thì hồ đổ rót thõa mãn tính chất gì?

-Độ nhớt bé, lượng nước ít, lượng chất điện giải ít

Câu 4 : Ý nghĩa việc xác định các thông số kỹ thuật?

+ Đánh giá những diễn biến có thể xảy ra trong quá trình sấy và nung để đềphòng các khuyết tật có liên quan đến hiện tượng co

+ Xác định nhiệt độ kết khối và nhiệt độ bắt đầu biến dạng của nguyên liệu

+ Xác định kích thước mộc vừa tạo hình, khuôn tạo hình để sản phẩm sau khinung đúng kích thước tiêu chuẩn

+ Kiểm tra để điều chỉnh một số thông dụng như thành phần phối liệu, độ ẩm,thành phần hạt của nguyên liệu và phối liệu

Câu 5: Phương pháp tạo hình trong gốm sứ Đặc điểm cuả từng phương pháp?

người ta sử dụng phương pháp sau: phối liệu cho vào nước, khuấy tạo thành

dạng hồ lỏng Khi rót vào khuôn thạch cao, thạch cao có khả năng hút nước nên

hồ chuyển động theo hướng thành khuôn, bám vào khuôn thành lớp mỏng đặc sít,theo thời gian, chiều dày lớp mộc tăng dần Lượng hồ lỏng lại đổ ra khỏikhuôn.Sau đó đem phơi khô và tháo khuôn ta được sản phẩm có hình dáng theokhuôn thạch cao

(trong trường hợp sản xuất gạch xây, gạch cotto) hay đùn đứng (trong trường hợpsản xuất ống nước cỡ lớn) Ngày nay, máy ép đùn chân không được sử dụng phổbiến Các loại máy tạo hình dẻo khác như máy dập (tức ép dẻo, dùng trong sảnxuất ngối nung), máy tạo hình xoay (dùng sản xuất bát đĩa sứ, bàn ăn có dạngtròn) Đối với sự điện cao thế dùng phương pháp tạo hình tiện dẻo

dày rất mỏng so với chiều dài và rộng Màng được tạo nên từ bột liệu và chất kếtdính polymer làm chjo màng có cường độ và mềm mại dễ uốn Màng sau đó đượccát, dán ép theo những cấu trúc phức tạp nhất định thành sản phẩm có hình dạngtheo yêu cầu Kỹ thuật màng gốm dùng chủ yếu trong sản xuất gốm điện tử,chẳng hạn để gốm mỏng từ oxyt nhôm, tụ điện nhiều lớp, gốm mang chip bán dẫnv.v…

phương pháp như sau:

• Ép khô (độ ẩm 3-6%, áp lực ép 20-200 MPa) và bán khô (độ ẩm 6-9%, áp lực ép

20 MPa) dùng cho tấm ốp lát

• Ép ẩm (độ ẩm <12%, áp lực ép 3-15 MPa) dùng để tạo hình gạch chịu lửa

• Ép đẳng tĩnh là phương pháp tạo hình hiện đại, dùng trong kỹ thuật tạo hình sứđiện, sứ dân dụng

• Ép nóng ở nhiệt độ cao: đây là phương pháp ép rất tốn kém, chỉ dùng để tạo hìnhcác sản phẩm gốm đặc biệt như nitrua, cacbua, borua

BÀI 2: TẠO HÌNH SẢN PHẨM GỐM SỨ

2.1 Phương pháp tiến hành

2.1.1 Tạo hình bằng phương pháp đổ rót

Hình 2.1 Quy trình tạo hình bằng hồ đổ rót 2.1.2 Tạo hình bằng phương pháp ép

Hình 2 2 Quy trình tạo hình bằng phương pháp ép bán khô

Hình 2.4 Viên gạch hoàn thành sau quá trình tạo hình bằng phương pháp ép

Bảng 2.1 Kết quả thực nghiệm phương pháp ép

Tạo hình phương pháp ép khô:

Trước khi ép, bột phải được rây thật mịn trước khi cho vào khuôn

Do ép bột khô nên cần sử dụng một lực lớn tác động lên khuôn ép, khi đã đủ

độ nén, tháo sản phẩm ra khỏi khuôn, thao tác cẩn thận tránh bị nứt, vỡ

Bột được ép chặt trước tháo tránh các lỗ hổng khí, gấy mất thẩm mỹ của sảnphẩm

2.3 Bàn luận

Khi rót hồ vào khuôn nên thao tác với tốc độ vừa phải để tránh bị hiện tượngkhuyết lỗ trên sản phẩm ảnh hưởng tới tính thẩm mỹ Trong quá trình tháo khuôn,

nên tiến hành nhẹ nhàng, cẩn thận tránh tác động mạnh vì sản phẩm chưa khônên có thể bị sụt lún hoặc nứt mẻ, gây hư hỏng

Đất sét trước khi sử dụng cần được thêm một ít nước và nhào nặn đều taygiúp cho tính chất đất đồng đều, làm đất dẻo không quá khô, thuận lợi trong quátrình tạo hình Trước khi ép, bột phải được rây thật mịn trước khi cho vào khuôn

Do ép bột khô nên cần sử dụng một lực lớn tác động lên khuôn ép, khi đã đủ

độ nén, tháo sản phẩm ra khỏi khuôn, thao tác cẩn thận tránh bị nứt, vỡ

2.4 Trả lời câu hỏi

Câu 1: Trình bày các phương pháp tạo hình bằng sản phẩm gốm sứ?

Câu 4: Tạo hình bằng phương pháp ép bán khô thích hợp cho chủng loại sản phẩm nào? Tại sao?

Thường dùng với các sản phẩm có dạng phẳng, đều, tỷ lệ giữa các chiềucao và đường kính không quá lớn Đây là phương pháp dễ tự động hóa, tăngnăng xuất và hiệu quả lao động Khuôn ép bằng thép hoặc có các hợp kim đặcbiệt, hoặc các loại gốm có độ bền cao…Trong công nghiệp gạch ốp lát hiện đại,các máy ép thũy tĩnh được dùng nhiều Các máy ép gạch ôp lát thế hệ mới đãdùng phương pháp ép đẳng áp thủy tĩnh tạo nên phân bố áp suất ép đồng đều,cho sản phẩm chất lượng cao

Câu 5: Giải thích tại sao phải cho chất điện giải vào trong hồ đổ rót Giải thích cơ chế xảy ra khi chất điện giải tác dụng với huyền phù đất xét

Chất điện giải có vai trò quan trọng ảnh hưởng lớn đến việc hình thành trạngthái dẻo của phối liệu Hồ gốm sứ khi không pha chất điện giải muốn đổ rót đượccần một lượng lớn nước (40-50%) Để hồ đổ rót cho mộc cũng như sản phẩm tốtnhất cần giảm lượng nước đến mức thấp nhất, mà vẫn đổ rót tốt Muốn vậy phảithêm chất điện giải

Cơ chế: Pha loãng hồ dựa trên cơ sở làm thay đổi điện thế của mixen keo,

tức là điện thế của lớp điện tích kép Các ion của chất điện giải làm thay đổi lựchút và đẩy giữa các mixen điện tích âm Các hạt keo có thể chuyển động tự do

nhiều hơn nên độ nhớt giảm Các cation hóa trị 1 làm chất điện giải tốt hơn cáccation hóa trị 2

Câu 6: Trình bày yêu cầu cơ bản của hồ đổ rót?

+ Lượng nước ít

+ Độ lưu động hồ cao, tức là độ nhớt

+ Hồ bền, ít lắng, không sánh, độ nhớt ổn định

+ Tốc độ bám khuôn tốt

+ Lượng chất điện giải ít

Câu 8: Tại sao phải ủ nguyên liệu dẻo trước khi đem tạo hình

Làm tăng độ dẻo của nguyên liệu, dễ tạo hình trong sản xuất

Câu 9: Giải thích tạo sao phải ủ nguyên liệu bán khô trước khi đem ép tạo hình ?

Nguyên liệu dùng loại đất sét có độ dẻo cao, dễ chảy Đất không chứa tạpchất cacbonat Gia công nguyên liệu và phối nguyên liệu được thực hiện chủ yếutheo phương pháp ép bán khô Nhằm làm cho độ ẩm đồng đều hơn và phá vỡcấu trúc của nguyên liệu đất sét bằng cách ngâm ủ dài ngày hơn

BÀI 3: XÁC ĐỊNH CÁC THÔNG SỐ CƠ LÝ CỦA XI MĂNG

3.1 Phương pháp tiến hành

3.1.1 Xác định độ dẻo tiêu chuẩn của xi măng

Hình 3.1 Sơ đồ quy trình xá định độ dẻo của xi măng

3.1.2 Xác định thời gian đông đặc của hồ xi măng – TCVN 6017:1995

Hình 3.2 Sơ đồ quy trình xác định thời gian đông đặc của hồ xi măng

3.2 Kết quả

3.2.1 Độ dẻo tiêu chuẩn của hồ xi măng

Bắt đầu trộn từ từ xi măng với 100 ml nước Sau đó tiếp tục thêm 5 ml nướcvài lần nữa cho đến khi xi măng đạt độ dẻo tiêu chuẩn Tổng lượng nước nhóm đã

sử dụng là 132 ml nước Hồ xi măng đạt độ dẻo tiêu chuẩn khi kim to của dụng cụvica rơi xuống cách tấm kính bên dưới 5-7 mm

Hình 3.3 Đo độ dẻo tiêu chuẩn của hồ xi măng 3.2.2 Xác định thời gian đông đặc của hồ xi măng

Thời gian bắt đầu đông đặc (Tbđ): 75 phút

Thời gian kết thúc đông đặc (Tkt): 180 phút

3.3 Bàn luận

Qua quá trình thí nghiệm, rút ra một số nhận xét và lưu ý :

Mỗi mẫu xi măng khác nhau thì có thời gian đông đặc khác nhau Phải cholượng nước vào từ từ để khảo sát vì nếu lố quá 1ml nước cũng sẽ khiến hồ bịnhão.Trộn vữa hồ nhanh và đều tay Nén xi măng thật đầy để không bị hổng khíbên trong gây sai lệch trong khi thực hiện thí nghiệm

3.4 Trả lời câu hỏi

Câu 1: Anh chị hãy vẽ sơ đồ khối quy trình thực nghiệm xác định các đại lượng trên?

Xác định độ dẻo tiêu chuẩn:

Nếu kim lún hẳn mặt kính thì không đạt, phải thực hiện lại quy trình từ đầu

Hồ chỉ đạt độ dẻo khi kim rơi xuống cách kính 5-7 mm

Xác định thời gian đông đặc của hồ xi măng:

Câu 2: Anh chị hãy trình bày nguyên liệu chính sản xuất xi măng?

Thành phần chính của xi măng là CaO kết hợp với oxit SiO2, Al2O3, Fe2O3 tạothành khoáng alit C3S(3CaO.SiO2), belit C2S(2CaO.SiO2), celit C3A(3CaO.Al2O3),aluminofelit C4AF(4CaO.Al2O3.Fe2O3)

Câu 3: Anh chị hãy trình bày mục đích và ý nghĩa thông số kỹ thuật của xi măng ở trên?

Độ dẻo tiêu chuẩn của hồ xi măng: người ta khuyến cáo lượng nước vừa đủ

để tạo vữa hồ linh động, đảm bảo việc xây, trát

Thời gian đông đặc của xi măng: khi xi măng rắn chắc, các quá trình vật lý

và hóa lý kèm theo các phản ứng hóa học có một ý nghĩa lớn tạo ra sự biến đổitổng hợp khiến xi măng khi nhào trộn với nước, lúc đầu chỉ là hồ dẻo sau thì thành

đá cứng có cường độ Do đó người ta thực hiện thí nghiêm trên để đưa ra khuyếncáo phù hợp

Câu 4: Anh chị hãy cho biết ảnh hưởng của thành phần hóa đến xi măng?

Thành phần

Đóng rắn cao, kém bềntrong môi trường xâmthực

Tạo các nhóm khoángsilicat (khoáng khónóng chảy) cho clinke

Nhiều SiO2 đóng rắnchậm mác cao bền trongmôi trường xâm thực

Chủ yếu tham gia tạokhoáng nóng chảyalumoferit canxi

Nhiều Fe2O3 giảm mác ximăng, tăng độ bề trongmôi trường xâm thực,giảm độ nhớt pha lỏngclinke, giảm nhiệt độnung

Na2O và

Ở nhiệt độ cao bay hơimột phần, một phầntham gia tạo khoángchứa kiềm

Nhiều R2O giảm mác ximăng, không ổn định thểtích gây loang màu

Tạo khoáng chứa SO3,làm giảm hàm lượngmột số khoáng chính

Nhiều SO3 giảm mác ximăng tạo hợp chất cónhiệt độ nóng chảy thấpgây hại cho hệ thống lò

Câu 5: Anh chị hãy cho biết ảnh hưởng của thành phần khoáng đến độ ổn định thể tích của xi măng?

Alit C3S(3CaO.SiO2): chiếm 60-65% nguyên nhân chính gây ra sự giản nởthể tích xi măng, ngoài ra MgO cũng là nguyên nhân gây ra sự giãn nở của ximăng Belit C2S(2CaO.SiO2): chiếm 20-25% tạo các nhóm khoáng silicat (khoángkhó nóng chảy) cho clinke

Celit C3A(3CaO.Al2O3): chiếm 4-12% nếu hàm lượng quá lớn xi măng sẽ có

sự giãn nở thạch cao lớn dẫn đến thể tích không ổn định Nếu có sự tạo khoáng

C3A3CS sau khi xi măng đóng rắn sự giãn nở dũng xảy ra rất chậm

Aluminofelit C4AF(4CaO.Al2O3.Fe2O3): chiếm 1-5% nếu xi măng có lượng

C4AF lớn thì sẽ có độ nghiền mịn cao độ co lớn C4AF không ảnh hưởng đến sự

co giãn của xi măng

BÀI 4: XÁC ĐỊNH ĐỘ BỀN HÓA, ĐỘ SỐC NHIỆT CỦA

Hình 4.2 Mẫu thủy tinh đã được nghiền 4.1.2 Xác định độ bền hóa của thủy tinh

Hình 4.3 Sơ đồ quy trình xác định độ bền hoá của thuỷ tinh

Hình 4.4 Xác định độ bền hóa của thủy tinh 4.1.3 Xác định độ sốc nhiệt của thủy tinh

Hình 4.5 Sơ đồ quy trình xác định độ sốc nhiệt của thuỷ tinh

Hình 4.6 Màu dung dịch trước và sau khi chuẩn độ Tính toán kết quả

Độ bền nước (x) của thủy tinh quy về Na2O theo công thức sau:

Tính bằng mg/g: x = 0.31 (V – Vo)

Trong đó:

- V: Lượng HCl 0.01N tiêu tốn để chuẩn mẫu thử ml

- Vo: Lượng HCl 0.01N tiêu tốn để chuẩn mẫu nước trắng, ml

- 0.31: Hệ số chuyển HCl 0.01N ra mg Na2O

- Độ bền nước của thủy tinh quy về Na2O:

X = 0,31.(V – VO) = 0.31.(2.033 – 2) = 0.01023 (mg/g)

4.2.2 Kết quả xác định độ sốc nhiệt của thủy tinh

Hình 4.7 Độ sốc nhiệt của thủy tinh

Mẫu 50oC 70 oC 90 oC 110 oC 115 oC 120 oC

Ghi chú

: Mẫu thủy tinh chưa bị nứt

 : Mẫu thủy tinh bị nứt

Độ sốc nhiệt thủy tinh được tính theo công thức:

= 120 – 50 = 70oC

4.3 Bàn luận

Ở nhiệt độ 120oC thủy tinh bất đầu vỡ, độ sốc nhiệt so với môi trường là

70oC Dựa vào điều kiện làm việc của sản phẩm mà ta có thể sử dụng thủy tinh có

độ bền nhiệt phù hợp với môi trường Ngoài ra độ bền nhiệt còn phụ thuộc vàocường độ kéo của thủy tinh và mô đun đàn hồi E Độ bền nhiệt của cấu kiện củathủy tinh phụ thuộc vào các yếu tố như hình dạng kích thước và chiều dày sảnphẩm Dựa vào điều kiện làm việc của sản phẩm mà người ta thiết kế cần tínhtoán thành phần của thủy tinh phù hợp với độ bền nhiệt yêu cầu

4.4 Trả lời câu hỏi

Câu 1: Vẽ sơ đồ khối quy trình thực nghiệm xác định các đại lượng trên?

a) Xác định độ bền hóa thủy tinh:

b)b)b)b)b)b)b)b)b)b)b)

Xác định độ sốc nhiệt thủy tinh: