Đồ án gốm xây dựng GẠCH CHỊU LỬA SAMOT A.docx

đồ án gạch chịu lửa samot A

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU SẢN PHẨM, NGUYÊN LIỆU, NHIÊN LIỆU VÀ BÀI

TOÁN PHỐI LIỆU 1.1 Giới thiệu sản phẩm

1.1.1 Khái niệm và phân loại

1.1.1.1 Khái niệm

Vật liệu chịu lửa (VLCL) samốt là loại VLCL thuộc họ alumôsilicat có hàm lượng

Al2O3 + TiO2: 30- 45% và hàm lượng %Al2O3 trên 30% VLCL samốt là loại VLCL phổbiến nhất, chiếm đến 70% tổng số VLCL sản xuất ra

Gạch samốt được sử dụng để xây lò cao (đáy lò, cổ lò…), lò gió nóng, thùng đổgang Trong công nghiệp silicat nó dùng để xây lò nung xi măng, lò nấu thủy tinh, lò gốm

sứ, lò khí hóa, ghi đốt nhiên liệu, buồng đốt nóng không khí,…

1.1.1.2 Phân loại

Dựa vào hàm lượng nhôm, samốt được chia làm 3 loại:

- Bán Axít – hàm lượng AL2O3 + TiO2 ≤ 30%

- Samốt – hàm lượng AL2O3 + TiO2 : 30 ÷ 45%

- Cao Alumin (samốt cao lanh) – hàm lượng AL2O3 + TiO2 ≥ 45%

Hiện nay, nước ta phân loại VLCL samốt cao Alumin thành các cấp như trongbảng 1.1 (TCVN 7484:2005) Gạch chịu lửa samốt cao Alumin được phân làm 4 loại:

- Gạch cao alumin cấp III: ký hiệu HAIII;

- Gạch cao alumin cấp II: ký hiệu HAII;

- Gạch cao alumin cấp I: ký hiệu HAI;

- Gạch corun: ký hiệu corun;

Bảng 1.1 Những chỉ tiêu kỹ thuật

Cấp Ký hiệu Hàm lượng nhôm oxít (Al2O3) %Gạch cao alumin cấp III HA III Từ 45 đến nhỏ hơn 65

Gạch cao alumin cấp II HA II Từ 65 đến nhỏ hơn 75

là độ nhớt của chất lỏng nóng chảy, vì tính chất của VLCL không chỉ phụ thuộc vào nhiệt

độ xuất hiện chất nóng chảy và số lượng của nó, mà còn phụ thuộc vào độ nhớt củachúng ở nhiệt độ đã cho

Trong sản xuất sản phẩm alumôsilicát dựa vào biểu đồ hệ hai cấu tử Al2O3–SiO2

Từ biểu đồ xác định được sự thay đổi thành phần pha ta dựa vào tính chất của sản phẩmsamốt

Cristopalit + Mulit

Mulit + lỏng

ddR Mulit + Corun

Hình 1.1 Giản đồ hệ Al2O3 – SiO2Qua giản đồ này nhận thấy rằng đối với thành phần chứa Al2O3 từ 5,5% đến 72%

có một pha rắn duy nhất bền vững tới 1910oC là mulit Lượng mulit tạo ra phụ thuộc vàohàm lượng Al2O3 trong vật liệu chịu lửa Tỉ lệ Al2O3 – SiO2 trong chất lỏng tăng lên ứngvới các tỉ lệ oxit này trong thành phần ban đầu của vật liệu

Khảo sát biểu đồ trạng thái Al2O3 – SiO2 đưa đến kết luận: Nếu tăng lượng Al2O3trong vật liệu chịu lửa alumôsilicat thì độ chịu lửa và nhiệt độ mềm của chúng tăng lên.Tuy nhiên các tính chất của vật liệu chịu lửa alumôsilicat phụ thuộc không chỉ vào lượng

Al2O3 mà còn vào tổng số các tạp chất nóng chảy và vào bản chất hóa học của chúng

1.1.3.Tính chất của sản phẩm

1.1.3.1 Đặc trưng về cấu trúc của vật liệu chịu lửa

a Cấu trúc của vật liệu chịu lửa

Cấu trúc của vật liệu chịu lửa nói chung có ảnh hưởng lớn và quyết định đến mọitính chất của nó Cấu trúc vật liệu chịu lửa là tổng thể có sự sắp xếp xen kẽ và kết hợp lẫnnhau của ba pha: pha tinh thể, pha thủy tinh (vô định hình) và pha khí (tức lỗ xốp) Mỗipha này có bản chất hóa lý riêng và số lượng riêng

Bằng cách nghiên cứu vi cấu trúc và cấu tạo của nó, người ta có thể xác định đượccấu trúc của vật liệu chịu lửa

b Độ xốp và độ thấm khí (thấm chất lỏng)

Sản phẩm vật liệu chịu lửa là tổng thể kết hợp của các vật chất rắn (pha tinh thể vàpha thuỷ tinh) và pha khí (các lỗ xốp) Thể tích của lỗ xốp; kích thước và sự phân bố,hình dạng của chúng ảnh hưởng lớn đến các tính chất của sản phẩm chịu lửa như: các tínhchất vật lý (độ đặc, khối lượng riêng, độ xốp, độ dãn nở, độ xuyên thấm, độ hút ẩm), cáctính chất cơ học (độ bền kéo, uốn, nén)

Cường độ cơ học của sản phẩm phụ thuộc chủ yếu vào độ xốp của sản phẩm, khảnăng bền xỉ của vật liệu chịu lửa liên quan trực tiếp đến mức độ thấm ướt xỉ lỏng nóngchảy của nó mà mức độ thấm ướt này lại phụ thuộc vào số lượng, sự phân bố, kích thước,hình dạng và đặc tính của lỗ xốp trên bề mặt và trong lòng sản phẩm

Độ xốp của sản phẩm vật liệu chịu lửa được đánh giá qua một số chỉ tiêu đặc trưngsau (Theo TCVN 178-65 nhóm H)

+ Độ đặc thực (khối lượng riêng): Là khối lượng một đơn vị thể tích vật liệu đặc

tuyệt đối (không có lỗ rỗng)

Khối lượng riêng của VLCL xác định bằng phương pháp bình đo tỷ trọng Vật liệukhi đó được nghiền nhỏ qua sàng 900 lỗ/cm2 Tuỳ thành phần của sản phẩm người ta cóthể dùng nước hoặc dầu hoả trong bình tỷ trọng

Khối lượng riêng được xác định như sau: γ a= g0 γ1

g0−g1

Trong đó: g0 là khối lượng mẫu cân trong không khí (g), g1 là khối lượng mẫu cânthuỷ tĩnh trong chất lỏng (g), 1 là khối lượng riêng của chất lỏng (g/cm3)

+ Độ đặc biểu kiến : Là tỷ lệ giữa khối lượng vật liệu với toàn bộ thể tích chiếm chỗ

của nó, kể cả lỗ rỗng Khối lượng thể tích của vật liệu càng thấp thì độ rỗng càng cao vàkhi độ ẩm càng thấp

Độ đặc biểu kiến xác định theo công thức sau: X bk=g2−g1

g2−g3

x 100 %

+ Khố lượng thể tích : Là khối lượng của một đơn vị thể tích vật liệu ở trạng thái tự

nhiên và độ ẩm tiêu chuẩn

Khối lượng thể tích xác định theo công thức sau: γ= g1

g2−g3 xρ1Trong đó: g1 là khối lượng mẫu khô tuyệt đối cân trong không khí (g), g2 là khốilượng mẫu bão hoà cân trong không khí (g), g3 khối lượng mẫu cân trong nước (g), ρ1khối lượng riêng của chất lỏng (g/cm3)

+ Độ đặc tương đối: Là phần thể tích của vật chất rắn trong vật liệu Nó là tỷ số giữa

độ đặc biểu kiến và độ đặc thực Nếu như độ đặc thực và độ đặc biểu kiến bằng nhau thìvật liệu hoàn toàn đặc

+ Độ xốp thực: Là tỷ số giữa tổng độ xốp hở và độ xốp kín so với thể tích của mẫu.

Tỷ số giữa độ xốp thực của mẫu trước khi nung và sau khi nung cho biết mức độ kết khốicủa vật liệu nung

+ Độ xốp biểu kiến (độ xốp hở): Là tỷ lệ giữa thể tích của những lỗ xốp thông nhau

và thông với không gian bên ngoài mà nước có thể chui vào được với thể tích mẫu, đôikhi các lỗ xốp hở có thể thông suốt với nhau Điều này gắn liền với sự tăng độ thấm nướccủa sản phẩm Độ xốp biểu kiến thường được đặc trưng bằng giá trị hút nước Độ xốpgiảm khi tăng độ kết khối của sản phẩm

Độ xốp biểu kiến xác định theo công thức sau: X BK=g2−g1

g2−g3x 100 %

Trong đó: g1 là khối lượng mẫu khô tuyệt đối cân trong không khí (g), g2 là khốilượng mẫu bão hoà cân trong không khí (g), g3 khối lượng mẫu cân trong nước (g)

+ Độ xốp kín: Là tỷ số giữa thể tích của tất cả lỗ xốp trong vật liệu không thông với

môi trường bên ngoài (đóng kín) với thể tích mẫu (kể cả thể tích tất cả các lỗ xốp)

+ Độ hút nước (W): Được đặc trưng bằng mức độ chứa đầy nước trong lỗ xốp hở của

vật liệu khi đun sôi trong nước và được biểu thị bằng %

Độ hút nước xác định theo công thức sau: W = g2−g1

Sự biến đổi thù hình của các khoáng có mặt trong sản phẩm khi nung cũng dẫnđến làm thay đổi độ đặc Giá trị độ xốp của sản phẩm là dấu hiệu chủ yếu để đánh giámức độ kết khối của sản phẩm

1.1.3.2 Tính chất cơ học của sản phẩm chịu lửa

a Tính chất cơ học ở nhiệt độ thường

Ở nhiệt độ thường khi có tác dụng của ngoại lực đủ lớn, sản phẩm chịu lửa bị pháhuỷ Đặc trưng của quá trình này là sự phá hoại dòn, thường bắt đầu sau khi đã bắt đầubiến dạng đàn hồi ở mức độ không lớn Khác với kim loại, sản phẩm chịu lửa khi phá huỷ

ở nhiệt độ thường có sự biến dạng dẻo

Biến dạng đàn hồi được xác lập do tăng khoảng cách giữa các nguyên tử khi tăngngoại lực tác dụng lên sản phẩm và nó có liên quan rất lớn trực tiếp đến năng lượng mạnglưới tinh thể của nó Trị số biến dạng đàn hồi ở giai đoạn đầu tương ứng với định luậtHook, tỷ lệ với trị số ứng suất:  =1E.

Trong đó:  là trị số dãn dài tương đối (biến dạng đàn hồi),  là ứng suất kéo cựcđại, E là môđun đàn hồi

Trị số môđun đàn hồi E của các loại bình thường vào khoảng 2  1.106 KG/cm2,đối với các loại vật liệu kết khối đặc độ bền lớn như corun, ôxyt manhê môđun đàn hồi

b Tính chất cơ học ở nhiệt độ cao

Vật liệu chịu lửa phải làm việc lâu dài ở nhiệt độ cao, các giá trị cường độ cơ họccủa chúng ở nhiệt độ thường chỉ có ý nghĩa tương đối mà không thể đặc trưng cho độ bềnthực tế của sản phẩm khi làm việc ở nhiệt độ cao

Vì vậy để đánh giá tính chất cơ học của vật liệu chịu lửa ở nhiệt độ cao người taphải sử dụng các thông số khác, đó là: cường độ tức thời ở nhiệt độ làm việc, nhiệt độ xácđịnh mức độ biến dạng dưới tải trọng tĩnh không đổi, sự biến dạng dẻo - hay sự trượt, độbền lâu dài ở nhiệt độ phục vụ (khi biến dạng dẻo)

b 1 Cường độ tức thời ở nhiệt độ làm việc

Quá trình thay đổi cường độ của vật liệu chịu lửa khi nâng dần đến nhiệt độ làmviệc, có liên quan trực tiếp đến chất lượng phục vụ nó trong các lò công nghiệp Khi nângcao nhiệt độ, cường độ cơ học của vật liệu chịu lửa giảm Khi nhiệt độ cao hơn 1100

12000C, trong vật liệu bắt đầu xuất hiện biến dạng dẻo và mất dần tính dòn ở nhiệt độthường Vì vậy quá trình phá hủy vật liệu ở nhiệt độ nào đó phụ thuộc vào mức độ biếndạng dẻo bên trong vật liệu ở tại nhiệt độ đó Yếu tố ảnh hưởng lớn đến cường độ tứcthời ở nhiệt độ làm việc là: nhiệt độ của môi trường làm việc của vật liệu chịu lửa, hàmlượng pha tinh thể và pha thủy tinh, độ nhớt của pha thủy tinh, kích thước thành phần hạtcấu thành sản phẩm

Phương pháp xác định: Để biết được quy luật biến đổi cường độ cơ học của vật

liệu ở nhiệt độ cao ta tiến hành xác định mối quan hệ phụ thuộc của tính chất cơ học củavật liệu vào nhiệt độ Ví dụ như xác định sự thay đổi độ bền uốn của sản phẩm theo nhiệt

độ bằng cách: tiến hành kiểm tra cường độ uốn của cùng một loại sản phẩm ở nhiệt độbình thường, sau đó tiến hành xác định cường độ uốn của sản phẩm khi sản phẩm đang ởnhiệt độ xác định cao hơn trong giới hạn nhiệt độ làm việc của sản phẩm Từ đó bằngthực nghiệm có thể xác định được cường độ tức thời ở nhiệt độ làm việc

b 2 Nhiệt độ biến dạng dưới tải trọng

Một trong những tính chất quan trọng của vật liệu chịu lửa là khả năng chống lạiđồng thời tác dụng của nhiệt độ cao và tải trọng cơ học Tính chất này được đặc trưngbằng nhiệt độ gây ra sự biến dạng của mẫu nén dưới tải trọng tĩnh ổn định 2KG/cm2 (ởAnh và Mỹ người ta dùng tải trọng 1.75 KG/cm2), được gọi là độ biến dạng dưới tải

trọng Nó biểu thị khoảng mềm và nhiệt độ sử dụng của sản phẩm

Phương pháp xác định nhiệt độ biến dạng dưới tải trọng (TCVN 6530-6-1999):

Để xác định nhiệt độ biến dạng dưới tải trọng người ta cắt mẫu từ vật liệu cần thửthành hình trụ đường kính 36 mm, chiều cao 50 mm Mẫu này được đặt trong lò Criptôn

và luôn chịu tải trọng không đổi 2 KG/cm2 Cạnh lò có hệ thống cơ học tự ghi biến dạngcủa mẫu theo nhiệt độ Tốc độ nâng nhiệt như sau: Dưới 1000 0C tốc độ nâng nhiệt 8 

100/phútphút, trên 10000C tốc độ nâng nhiệt 4  5 0/phútphút.

Quá trình đốt nóng sẽ xác định được các nhiệt độ biến dạng sau:

+ Nhiệt độ bắt đầu biến dạng - ứng với độ lún của mẫu là 0,3 mm

+ Nhiệt độ biến dạng 4% - ứng với độ lún của mẫu là 2 mm

+ Nhiệt độ kết thúc biến dạng hay gọi là nhiệt độ phá huỷ mẫu biến dạng 40 % ứngvới độ lún của mẫu là 20 mm

Thực tế tải trọng tác dụng lên vật liệu chịu lửa ở các lò nung công nghiệp thườngnhỏ hơn tải trọng kiểm tra rất nhiều và chỉ trong những trường hợp cá biệt mới đạt tới 0.5

 1 KG/cm2

Nhiệt độ biến dạng của vật liệu chịu lửa có một ý nghĩa lớn khi sử dụng xây cácchỗ chịu lực đẩy của vòm lò, trong các lò nung và buồng đốt cao Sự biến mềm ở nhữngphần dưới của vòm lò chịu tải trọng chính khi nung nóng là nguyên nhân làm võng, biếndạng và phá huỷ vòm lò

Lớp gạch chịu lửa còn bị phá hoại do tác dụng hoá học của xỉ tro nhiên liệu, bụiquặng, hơi và khí Nhiệt độ biến dạng dưới tải trọng là một chỉ tiêu rất quan trọng

Nó đặc trưng cho cường độ xây dựng của sản phẩm trong một giới hạn nhiệt độ

mà ở đó có tải trọng cơ học Vì vậy chỉ tiêu này phản ánh đúng đắn khả năng sử dụng sảnphẩm trong điều kiện cụ thể của lò công nghiệp

Các yếu tố ảnh hưởng đến độ dão:

Tăng kích thước của pha tinh thể sẽ làm giảm tổng diện tích bề mặt của các hạt,giảm vận tốc trượt Sự có mặt của các tạp chất dễ chảy trong vật liệu và mức độ bao phủ

bề mặt các hạt của chúng sẽ làm tăng vận tốc trượt của vật liệu lên nhiều Người ta xáclập bằng thực nghiệm mối quan hệ phụ thuộc vận tốc trượt vào kích thước hạt: ε=d−n

Trong đó: ε là vận tốc trượt, d là đường kính tương đương của hạt vật liệu, n làhằng số, có giá trị bằng 2 khi có quá trình khuyếch tán xảy ra ở nhiệt độ tương đố cao.Khi có hiện tượng trượt theo bề mặt của các hạt ở nhiệt độ thấp hơn nhiều thì giá trị n lấybằng 1

Vai trò chủ yếu của quá trình khuyếch tán trong cơ chế trượt ở nhiệt độ cao của vậtliệu chịu lửa đa tinh thể là xác lập mối quan hệ tuyến tính giữa vận tốc trượt và cáckhuyết tật trong mạng lưới của các pha tinh thể chủ yếu có mặt trong sản phẩm Cáckhuyết tật đó có thể là: Sự sai lệch tỷ lệ kết hợp trong các pha, tạp chất hay các khuyết tật(lỗ trống, vị trí khuyết…) cân bằng về nhiệt

Tất cả các vật liệu gốm khi chịu tác dụng của tải trọng ở giai đoạn đầu đều biếndạng đàn hồi Các vật liệu giòn như vật liệu gốm, vật liệu chịu lửa có trị số biến dạng đànhồi nhỏ khi tăng ứng suất sẽ dẫn đến phá huỷ sản phẩm mà không trải qua giai đoạn biến

dạng dẻo Ở nhiệt độ cao hiện tượng lại xảy ra khác: Vật liệu gốm và vật liệu chịu lửa cókhả năng biến dạng dẻo.

Phương pháp xác định độ dão:

Độ dão của vật liệu gốm và vật liệu chịu lửa thường được xác định theo vận tốcbiến dạng trong giai đoạn trượt nào đó hay theo trị số biến dạng sau một khoảng thời giannhất định

Với sản phẩm vật liệu chịu lửa, độ dão thường xác định ở nhiệt độ cao (1500 

1800oC) và ứng suất không lớn lắm (từ 10  100KN/cm2) Vận tốc trượt có thể biểu diễntheo phương trình sau:

chuyển động của các dòng điện tử, hình thức truyền nhiệt này trong vật liệu gốm khôngxảy ra.

Độ dẫn nhiệt của vật liệu đặc trưng bởi hệ số dẫn nhiệt λ có thứ nguyên kỹ thuật(kcal/m.°C.h) hoặc thứ nguyên vật lý (cal/cm.°C.s)

b Sự dãn nở vì nhiệt

Sản phẩm chịu lửa khi đốt nóng có sự dãn nở vì nhiệt Hiện tượng dãn nở này cótính thuận nghịch, nghĩa là khi đốt nóng thì nở ra và khi làm nguội thì co về thể tích banđầu Bản chất của hiện tượng này là khi đốt nóng khoảng cách giữa các nguyên tử tănglên do tăng biên độ dao động của chúng

c Sự bay hơi ở nhiệt độ cao

Khi làm việc ở nhiệt độ cao (lớn hơn 1600 ÷ 1800°C) tất cả các oxit rắn có trongthành phần vật liệu chịu lửa đều bị bay hơi, sản phẩm bị mất dần trọng lượng Đây là mộtđặc trưng quan trọng liên quan đến khả năng là việc của một số thiết bị nhiệt trong cácngành kỹ thuật hiện đại sử dụng ở nhiệt độ cao

Bản chất của quá trình bay hơi này là: do kích thích của năng lượng nhiệt, biên độ

và tần số của chuyển động dao động các nguyên tử hoặc ion trở nên khá lớn Động năngcủa chúng có thể thắng được lực liên kết của mạng lưới tinh thể, tách chúng ra khỏi bềmặt vật liệu và bay vào khoảng không gian xung quanh Các ion, nguyên tử hay các tổhợp của chúng được tách ra đó có thể bị giữ lại trong không gian và bị ngưng tụ ở nhữngvùng có nhiệt độ thấp hơn Song song với quá trình bay hơi này, thì quá trình phân li,phân hủy các vật liệu ở nhiệt độ cao cũng có thể xảy ra

Phương pháp xác định độ chịu lửa (TCVN 6530-4-1999)

Để xác định độ chịu lửa của vật liệu chịu lửa, người ta lấy mẫu cần thử nghiền nhỏđến lọt sàng đường kính lỗ sàng là 0,2 mm, lấy mẫu thử bằng cách chia tư Sau đó tạo

mẫu dạng côn hình tháp cụt thẳng đứng, hai đáy là hai tam giác đều có cạnh là 8 và 2

mm, chiều cao 3 mm Khi làm mẫu từ vật liệu không có tính dẻo thì cho thêm một lượngnhỏ hồ hữu cơ nhưng không làm ảnh hưởng tới độ chịu lửa của vật liệu, đối với vật liệu

có sẵn tính dẻo thì chỉ cần trộn với nước lọc để tạo côn Côn này được thử trong lò điệnCripton với tốc độ nâng nhiệt độ như sau: Dưới 10000C (không qui định), từ 1000 

15000C (tăng từ 15  200/phút), từ 15000C trở lên (tăng từ 4  60/phút)

Dưới tác dụng của nhiệt độ cao vật liệu chế tạo côn bị biến mềm và giảm dần độnhớt của pha lỏng tạo thành Đến một nhiệt độ xác định, tuỳ theo vật liệu thử đỉnh côndưới tác dụng của khối lượng bản thân gục chạm vào bề mặt của đế Nhiệt tại thời điểm

mà đỉnh côn gục sát bề mặt đế được gọi là độ chịu lửa của vật liệu Độ nhớt của vật liệutại thời điểm này dao động trong khoảng 103104 poiz

Để xác định nhiệt độ gục của côn thí nghiệm, người ta không dùng nhiệt kế

quang học mà sử dụng các côn tiêu chuẩn đặt bên cạnh côn thí nghiệm Các côn tiêuchuẩn này đã biết trước nhiệt độ gục, nếu đến một nhiệt độ nào đấy mà cả côn thí nghiệm

và côn tiêu chuẩn đều gục thì ta xác định được độ gục của mẫu côn bằng độ gục của côntiêu chuẩn (phải tiến hành thử với nhiều côn tiêu chuẩn) Trong sản xuất công nghiệp,nhiệt độ gục của côn tiêu chuẩn (độ chịu lửa) được biểu diễn bằng 1/10 giá trị thực của

nó

Khi thành phần hạt đạt yêu cầu thì độ chịu lửa của mẫu chủ yếu phụ thuộc vàothành phần hoá của chúng Vì vậy việc xác định độ chịu lửa đầu tiên là để so sánh đánhgiá độ tinh khiết của nguyên liệu sản xuất sản phẩm đó, mà không phải để xác định giớihạn nhiệt độ sử dụng lớn nhất của chúng

b Ổn định thể tích ở nhiệt độ cao

Khi chịu tác dụng bởi nhiệt độ cao, phần lớn các vật liệu chịu lửa đều giảm thểtích do hiện tượng co phụ hay nở phụ Sự biến đổi thể tích của vật liệu chịu lửa có thểgây nên hư hỏng và phá huỷ vỏ lò Vì vậy, ổn định thể tích của vật liệu chịu lửa là điềukiện cần thiết để đảm bảo tuổi thọ của chúng trong các lò nung và ghi đốt công nghiệp

Phương pháp xác định độ co hay nở phụ của sản phẩm vật liệu chịu lửa (TCVN 6530-5-1999)

Tiến hành nung sản phẩm ở nhiệt độ xác định Nhiệt độ này đối với mỗi loại sảnphẩm phụ thuộc vào điều kiện sử dụng sau này của chúng Thời gian lưu ở nhiệt độ cựcđại từ 2  3 giờ

Xác định sự biến đổi thể tích của mẫu khi nung được tính theo công thức sau :

∆V= V1−V0

V0 x 100

Tìm độ co dài theo công thức sau: ∆l =ΔVV3

Trong đó: Vo và V1 là thể tích mẫu trước và sau khi nung

Khi sản phẩm co phụ dùng dấu (-), còn nở phụ dùng dấu (+)

c Độ bền nhiệt

Là tính chất của vật liệu chịu lửa chống lại sự dao động của nhiệt độ mà không bịphá hủy Sự thay đổi nhiệt độ của lò khi đốt nóng và làm nguội làm thay đổi ứng suấttrong sản phẩm, có khả năng làm vỡ sản phẩm do dao động nhiệt độ Vì vậy, yêu cầu vậtliệu chịu lửa cần phải có độ bền nhiệt cao

Phương pháp xác định độ bền sốc nhiệt (TCVN 6530-7-2000)

Do tính chất phức tạp cũng như mức độ chưa hoàn thiện của phương pháp tínhtoán độ bền nhiệt đòi hỏi phải có phương pháp thực nghiệm trực tiếp xác định nó Cácphương pháp xác định độ bền nhiệt đều dựa trên cơ sở xác định mức độ phá hoại mẫu thửhay mất mát cường độ do kết quả đốt nóng ở nhiệt độ này hay nhiệt độ khác, trong nướchay trong không khí Mẫu thử cần phải tiến hành cùng một hình dạng và kích thước đểloại trừ ảnh hưởng của giá trị S

1.1.3.5 Độ bền hóa học

Trong lò công nghiệp, ở nhiệt độ cao, vật liệu chịu lửa thường tiếp xúc với xỉ, thủytinh nóng chảy hoặc hơi kiềm, SO2 hay các vật thể rắn Trong điều kiện này sẽ có tácdụng giữa môi trường với gạch chịu lửa và ảnh hưởng đến thời hạn sử dụng gạch chịu lửacủa lò Vì vậy, sản phẩm của vật liệu chịu lửa yêu cầu phải có độ bền xỉ

Phương pháp xác định độ bền hoá học: Đối với một số trường hợp quá trình phá

huỷ hoá học sản phẩm chịu lửa có thể coi là việc hoà tan vật liệu rắn trong pha lỏng.Động học của quá trình hoà tan này có thể được miêu tả bằng phương trình:

d C x

dt =

D (C o−C o) Q σ

Trị số D và  tương ứng với hệ số khuyếch tán và chiều dày khuếch tán

S π r η

Trong đó: K: Là hằng số Bônzơman, bằng 1,38 10-23J.oC-1

r: Bán kính hạt khuyếch tán

: Độ nhớt của môi trường khuyếch tán

Việc xác định các giá trị này đối với xỉ nóng chảy ở nhiệt độ cao là rất phức tạpnên người ta tìm phương pháp tính toán trị số này Bằng cách hạ thấp độ nhớt của phalỏng (tức là nâng cao nhiệt độ nấu chảy), vận tốc khuyếch tán chúng được nâng cao, cònchiều dày lớp khuyếch tán được giảm đi Điều đó được thể hiện ở sự tăng D, có đặc trưng

là mức độ thấm ướt vật liệu chịu lửa bằng xỉ lỏng

Trị số Q là bề mặt của sản phẩm bị hoà tan bao gồm: bề mặt ngoài, với tất cả bềmặt của các lỗ xốp và vết nứt xỉ lỏng xâm nhập Do đó trị số Q phụ thuộc vào độ xốpchung sản phẩm và vào đặc trưng liên kết giữa các lỗ xốp, tức là khả năng thẩm thấu củasản phẩm Với các đặc điểm này về cấu trúc đã cho phép xác định thẩm thấu của sảnphẩm bằng pha lỏng phụ thuộc vào hoạt tính và độ nhớt của nó Vì vậy mật độ sản phẩmcàng cao, diện tích tiếp xúc bề mặt với các tác nhân phá hoại càng nhỏ thì độ bền hoá họccàng lớn

Trị số (C0-Cx) đặc trưng cho mức độ bão hoà sản phẩm hoà tan trong pha lỏng, vì

Cx là nồng độ hòa tan của dung dịch ở thời điểm đang xét, còn C0 là nồng độ bão hoà Khitái sinh nhanh và liên tục các tác nhân hoà tan thì giá trị Cx thực tế bằng không Trị số C0xác định nồng độ bão hoà của pha lỏng tác dụng do sản phẩm hoà tan ở nhiệt độ và mật

độ cho trước, phụ thuộc vào bản chất hoá học của các cấu tử tác dụng với nhau

Hiện nay vẫn chưa có loại vật liệu chịu lửa nào tập hợp đầy đủ các tính chất làmviệc cần thiết để sử dụng một cách chắc chắn trong các điều kiện bất kỳ Mỗi dạng vậtliệu chịu lửa được đặc trưng bởi những tính chất nào đó riêng biệt của nó, trên cơ sở đóngười ta xác định phạm vi sử dụng thích hợp Do đó việc nghiên cứu các tính chất củatừng loại sản phẩm vật liệu chịu lửa cũng như chọn lựa phạm vi sử dụng nó và nâng cao

các tính chất của chúng là một yêu cầu quan trọng làm tăng tuổi thọ và hiệu quả sử dụngcác cấu kiện trong các lò công nghiệp.

1.1.3.6 Tính chất điện

Vật liệu chịu lửa và đặc biệt là các loại vật liệu chịu lửa cao là các nguyên liệu tinhkhiết được sử dụng khá nhiều trong các lò chạy bằng điện, làm điện cực nhiệt độ cao, làmcác chi tiết trong các thiết bị dùng điện… Tính chất điện lý của nó xác định khả năng sửdụng của vật liệu trong lĩnh vực này hay lĩnh vực khác Cũng như các vật liệu gốm kỹthuật, vật liệu chịu lửa được đặt trưng bằng một số tính chất điện lý quan trọng, bao gồm:Điện trở riêng ρ = 1σ Ω.cm, hệ số thấm điện môi ε và hệ số thấm điện môi (TKε), tổnthất điện môi (tg ), độ bền điện E 𝝈), độ bền điện E XT (Kv/mm)

Với các loại vật liệu chịu lửa thông thường, người ta chỉ quan tâm đến điện trởriêng ρ của chúng Ở các sản phẩm chịu lửa đặc biệt, các đặc trưng về điện được nghiêncứu toàn diện và chi tiết hơn

Theo độ dẩn điện các loại vật liệu đều được chia ra làm ba loại:

+ Chất điện môi với điện trở ở 20o C lớn hơn 109 Ω.cm

+ Chất bán dẩn với điện trở trong giới hạn 109 – 10-2 Ω.cm

Vật liệu chịu lửa là vật liệu điện môi điển hình ở nhiệt độ thường

1.1.3.7 Tính chính xác về hình dạng và kích thước sản phẩm:

Trong thực tế sử dụng ở các lò và buồng đốt công nghiệp, trong toàn bộ tường lòthì mạch xây là chỗ yếu nhất, dễ bị ăn mòn, phá hoại nhất vì mật độ của nó thấp hơnnhiều so với mật độ của gạch Chính vì vậy để tường lò bền vững, nâng cao tuổi thọ lò thìmạch xây phải mỏng, chắc, chiều dày phải nhỏ hơn 3 mm, đặc biệt có khi yêu cầu phảinhỏ hơn 0.5 mm Để đạt được điều đó kích thước của sản phẩm gạch chịu lửa phải chínhxác

Các sản phẩm to, hình dạng phức tạp mà đảm bảo chính xác về hình dạng và kíchthước là một vấn đề khó Độ co dãn của sản phẩm khi sấy, nung theo chiều hướng khácnhau làm sản phẩm sai lệch về kích thước, vênh méo về hình dạng

Nguyên nhân làm sản phẩm co dãn không đều là tính chất nguyên liệu không ổnđịnh, kỹ thuật sản xuất chưa ổn định khống chế chặt chẽ như cấu tử không đúng, thànhphần hạt không đúng, thành phần hạt không đảm bảo, độ ẩm phối liệu không đều, phối

liệu không đồng nhất, áp lực tạo hình không đảm bảo, chế độ sấy- nung chưa đúng Vìvậy khi sản xuất có thể không phải chỉ sai một vài viên mà có khi bị hỏng hàng loạt.

Muốn tăng độ chính xác về kích thước và hình dạng sản phẩm phải gắn liền việchoàn thiện kĩ thuật sản xuất, cơ khí hoá và tự động hoá dây chuyền công nghệ với vấn đềkiểm tra theo dõi thực hiện các chỉ tiêu sản xuất Phương pháp bán khô cho sản phẩmchính xác về hình dạng và kích thước hơn so với phương pháp dẻo do độ co chung của nónhỏ

Trong quá trình sản xuất, ngoài yêu cầu về hình dạng và kích thước chính xác, sảnphẩm còn phải đảm bảo các cạnh, các mặt phải bằng phẳng, sắc nét Nếu mặt sản phẩm bịlồi lõm, cong vênh cũng dẫn đến làm tăng chiều dày mạch vữa Cạnh, góc sản phẩm bịsứt mẻ hay bị vẹt Cũng làm tuổi thọ của chúng giảm do dễ dàng bị xỉ phá hoại Trênsản phẩm sau khi nung thường có những vết hay đám do nóng chảy cục bộ tạo nên.Nguyên nhân chủ yếu là do lẫn trong nguyên liệu những hạt tạp chất lớn Ở nhiệt độnung, chúng bị chảy lỏng ra do phản ứng với gạch Hiện tượng nóng chảy này cũng phảihạn chế vì nó làm giảm chất lượng sản phẩm Ở những sản phẩm như samốt, manhêzi,đinát những vết cháy đó yêu cầu có đường kính nhỏ hơn 5  8 mm

1.1.4 Yêu cầu kỹ thuật sản phẩm

Ta chọn cơ cấu sản phẩm gạch chịu lửa loại sản phẩm gạch samốt Cao Alumin Sản xuất tại nhà máy như sau: Gạch tiêu chuẩn

1.1.4.1 Sản phẩm gạch chịu lửa samốt cao Alumin

Hàm lượng Al2O3 tính bằng %, không nhỏ hơn 45

Một số tính chất của gạch chịu lửa samot cao alumin theo TCVN 7484:2005,được quy định ở bảng sau:

Bảng 1.2 Những chỉ tiêu kỹ thuật về gạch samốt cao Alumin HA III

Tên chỉ tiêu Loại gạch chịu lửa samốt caoAlumin

3 Độ co phụ theo chiều dài, tính bằng %,

không lớn hơn, ở nhiệt độ nung, °C :

1450150015501600

0,3 -

Bảng 1.3 Sai lệch về kích thước và khuyết tật

Sai số về kích thước và khuyết tật

Loại gạch chịu lửa samốt cao

Alumin (HA III)

1 Kích thước+ Gạch chuẩn:

Những vết chảy riêng rẽ có đường kính, tính

Những vết rạn nứt chiều dài, tính theo mm,

không lớn hơn khi:

- chiều rộng vết nứt nhỏ hơn 0,25 mm Không quy định

- chiều rộng vết nứt từ 0,25 mm đến 0,5 mm 20

- chiều rộng vết nứt từ lớn hơn 0,5 mm

+ trên bề mặt làm việc+ trên bề mặt không làm việc

1.2.1 Nguyên liệu dẻo - đất sét

1.2.1.1 Khái niệm về đất sét

Đất sét là loại đa khoáng hợp lại, có độ phân tán rất cao, nó được tạo nên do sựphông hóa của các mảnh vỡ quặng trầm tích và thuộc về loại hyđrô alumosilicat, khi nhàotrộn với nước có khả năng hình thành khối vữa dẻo, khối vữa này duy trì được hình dángcủa mình sau khi ngừng tác dụng lực, có được độ bền nhất định sau khi sấy và có các tínhchất như đá sau khi nung

1.2.1.2 Thành phần hóa

Là một đặc trưng quan trọng của đất sét, trong một mức độ lớn nó xác định phạm

vi sử dụng thích hợp của các loại đất sét để sản xuất các loại sản phẩm xác định Trongthiên nhiên ít khi gặp cao lanh đúng dạng Al2O3.2SiO2.2H2O có thành phần: 39.5% Al2O3,46.6% SiO2, 13.9% H2O Tùy theo từng vùng, từng mỏ khoáng chúng có các tạp chấtkhác nhau

Hàm lượng SiO2 trong đất sét và cao lanh có thể đến 70% hay lớn hơn, tạp chấtsilic này ở dạng cát quắc, làm hạ độ dẻo và độ chịu lửa, làm tăng nhiệt độ kết khối vàtrong một số trường hợp làm tả đất sét khi nung ở nhiệt độ cao

Hàm lượng Al2O3 trong đất sét khi nung đỏ có 4 loại: Loại axit (< 15%), loại bánaxit (15 ÷ 30%), loại bazơ (30 ÷ 45%), loại cao bazơ (> 40%)

Al2O3 trong đất sét ở dạng khoáng caolinnit, hydro alumosilicat, đôi khi ở dạnghydrat nhôm Tăng hàm lượng Al2O3 thì độ chịu lửa của chúng tăng lên

Các tạp chất khác chiếm 6 ÷ 7% trong đó có sắt, canxi, magie, kali, natri, titan…Sắt nằm ở dạng FeS2, FeCO3, hydroxit sắt nếu kích thước hạt 3 ÷ 5mm dễ làm hỏng máynghiền và tạo nên nốt đen trên bề mặt sản phẩm, hàm lượng sắt trong cao lanh không quá0.5 ÷ 1.5% và trong đất sét 0.5 ÷ 3.5% Hàm lượng kiềm trong đất sét ở dạng mica haytràng thạch khoảng 0.5 ÷ 1.5% Tạp chất phổ biến nhất trong đất sét và cao lanh chịu lửa

là TiO2 hàm lượng khoảng 0.5 ÷ 2% Các oxit kiềm thổ CaO, MgO có tới 1 ÷ 1.5% ảnh

hưởng đến độ chịu lửa và độ kết khối của đất sét và cao lanh Ngoài ra còn các tạp chấthữu cơ đến 10 ÷ 15%.

1.2.1.3 Thành phần khoáng

Đất sét chịu lửa chia làm 3 loại: Loại caolinnit, loại hydromica và monotermit, loạihydragilit Cũng có loại đất sét nằm trung gian giữa 3 loại trên do sự hỗn hợp các khoángnày Phổ biến nhất là đất sét caolinnit, còn hydragilit thì hiếm gặp hơn Đất sét caolinnit

và hydromica có thành phần hóa học gần giống nhau, nhưng đất sét caolinnit chứa nhiềuoxit nhôm, có tính kết khối cao, còn loại hydromica là loại nhiều kiềm như monotermit

có độ kết khối thấp

Khoáng caolinnit (Al2O3.2SiO2.2H2O) có khối lượng riêng 2.58 ÷ 2.59 g/cm3, độrắn gần bằng 1, màu trắng hay vàng tươi nếu có lẫn tạp chất sắt hay hữu cơ Caolinnitnằm ở dạng liên tinh thể hình lăng trụ hay những tấm riêng biệt Axit HCl, HNO3 khôngtác dụng với caolinnit, còn axit H2SO4 đậm đặc khi đun nóng phân hủy caolinnit dễ dàng

Khoáng monotermit (0,2R2O.Al2O3.3SiO2.1,5H2O + aq) có tinh thể hình tấm,không tạo thành liên tinh thể Nó khác với caolinnit về tính chất lý học và quang học Đấtsét có nhiều monotermit độ dẻo cao, nhiệt độ kết khối thấp

Khoáng hydragilit (Al(OH)2) có khối lượng riêng 2.35 g/cm3, độ rắn trung bình2.5 ÷ 3.5, màu trắng Tinh thể dạng vảy mỏng thường lẫn với các quặng khác của hydratnhôm như điasspo

Bảng 1.4 Thành phần hạt của đất sét, cao lanh, bentonit

Đất sét 75 – 90 45 – 70 5 – 15

1.2.2 Nguyên liệu gầy - samốt

Samốt được sản xuất bằng cách nung đất sét hoặc cao lanh chịu lửa đến nhiệt độkết khối Chỉ tiêu để đánh giá chất lượng samốt là độ hút nước, thường độ hút nước của

nó không quá 5%, loại đặc biệt nhỏ hơn 2% (ở loại hạt nhỏ 2 ÷ 3mm) Độ hút nước phụthuộc vào nhiệt độ nung và phương pháp chuẩn bị đất sét

Giá thành của samốt đắt gấp 2 ÷ 3 lần gia thành của đất sét, vì thế người ta có thểtận dụng các mãnh vở, phế phẩm khi sữa chữa lò (loại này dùng cho sản phẩm chất lượngthấp)

Chuẩn bị chất làm gầy samốt:

Samốt được sản xuất bằng cách nung cao lanh chịu lửa đến nhiệt độ kết khối ở

1500oC Chỉ tiêu để đánh giá chất lượng Samốt B kết khối này là độ hút nước, nhỏ hơn3% Sau đó đem nghiền nhỏ đến thành phần hạt cần thiết Hạt này cần đảm bảo 2 – 3 loại:hạt lớn có kích thước > 0.5 – 1 mm (cực đại 2 – 5 mm), hạt nhỏ < 0.5 mm, trong đó cóhạt mịn < 0.02 – 0.06 mm và cỡ hạt trung bình 0.5 – 0.08 mm với hàm lượng ≤ 10%

 Nung samốt: Nung cao lanh chịu lửa thành samốt có thể thực hiện trong lò quay,

lò đứng Quá trình nung samốt từ cao lanh này nhà máy không thực hiện mà nhập sẵnnguyên liệu samốt đã nung từ Tấn Mài- Quảng Ninh về

 Nghiền samốt: Samốt sau khi nung phải nghiền nhỏ, kích thước hạt lớn nhất là3mm, trong đó lượng hạt nhỏ hơn 0,5mm chiếm 4050%

Ra khỏi lò nung samốt phải được gia công nghiền nhỏ Trước tiên samốt đượcđập nhỏ trong máy đập hàm đến kích thước d<30mm Sau đó nghiền nhỏ trong máynghiền begun, phân loại cỡ hạt bằng máy sàng rung Cỡ hạt thô (d=23mm) và trungbình (d=0,51,5mm) được đưa tới bunke chứa Các cỡ hạt không lọt sàng chuyển sangmáy nghiền bi để nghiền lấy cỡ hạt mịn (d<0,008mm) Samốt kết khối tốt khi nó đượcnghiền trong máy nghiền bi vì đạt được 100% kích thước hạt nhỏ hơn 0,1mm

Đối với sản phẩm gạch chịu lửa Samốt tiêu chuẩn, tính chất của nó phụ thuộc bậcnhất vào chất lượng samốt sử dụng, nghĩa là vào mật độ, vào thành phần hạt Samốt

nghiền phải phân loại bằng cách sàng, sau đó hỗn hợp lại theo một tỉ lệ nhất định, có tỉ lệxác định giữa hạt lớn và hạt mịn

1.3 Nhiên liệu sử dụng

Trong lò nung tuynen người ta thường sử dụng nhiên liệu rắn (gồm các loại than,củi…), nhiên liệu lỏng (gồm các loại dầu cháy chủ yếu là mazut ), nhiên liêu khí (khíđốt thiên nhiên và nhân tạo )

Đối với sản phẩm gốm bền hoá ta chọn nhiêu liệu là dầu mazut có thành phần hóahọc như sau:

Bảng 1.5 Bảng thành phần hóa của dầu mazut

Trong đó: Xi: Cấu tử thứ i trước khi quy đổi

Xi’: Cấu tử thứ i sau khi quy đổi

Chuyển thành phần hóa của nguyên liệu về thành phần hóa sau nung:

Thành phần hóa của nguyên liệu sẽ trở thành:

Y i= X i '

Bảng 1.6 Thành phần hóa ban đầu của nguyên liệu

SiO2 Al2O3 TiO2 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O MKN TổngSamốt Tấn

Mài 40.83 36.32 0.99 0.39 1.68 0.25 0.18 0.26 13.56 94.46Đất sét

Hương Thủy 69.99 16.02 0.15 2.65 0.05 0.62 2.73 0.4 6.52 99.13

Samot Trung

Bảng 1.7 Thành phần hóa của nguyên liệu sau khi quy về 100%

Thành phần hóa ban đầu (%)SiO2 Al2O3 TiO2 Fe2O3

CaO

Trung

Bảng 1.8 Thành phần hóa của nguyên liệu sau khi quy về 100% trừ đi MKN

Thành phần hóa ban đầu (%)

SiO2 Al2O3 TiO2 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O TổngSamốt Tấn

Mài 50.47 44.89 1.22 0.48 2.08 0.31 0.22 0.32 100.00Đất sét

Hương Thủy 75.57 17.30 0.16 2.86 0.05 0.67 2.95 0.43 100.00samot Trung

Quốc 8.50 87.00 3.50 1.00 0.00 0.00 0.00 0.00 100.00

Thành phần hoá học của sản phẩm gạch chịu lửa Samốt cao alumin :

Al2O3 ≥ 45%

Al2O3 + TiO2 = 45-65%

Gọi: x là % samốt Tấn Mài trong cấu trúc phối liệu

y là % đất sét Hương Thủy trong cấu trúc phối liệu

z là % samot Trung Quốc trong cấu trúc phối liệu

Bảng 1.9 Bảng thành phần hóa của phối liệu sản xuất gạch chịu lửa Samốt Cao alumin

Thành phần hóa của nguyên liệu sản xuất gạch Samot CaoaluminSiO2 Al2O3 TiO2 Fe2O

Mg

Na2O

TổngSamot Tấn Mài

30.79 27.39 0.75 0.29 1.27 0.19 0.14 0.20

61.00Đất sét Đinh

Trung 12.09 2.77 0.03 0.46 0.01 0.11 0.47 0.07

16.00samot Trung

Tổng 44.75 49.29 1.54 0.97 1.28 0.30 0.61 0.27 99.0

0Phân tử khối 60.06 101.9 80 160 56.1 40.3 94.2 62

Mol

0.774 0.384 0.019 0.006

0.024

0.007

0.006

0.004

Tỉ lệ Al2O3/ SiO2 : 0.49 mol

Hình 1.4 Biểu đồ Avgustinik

Thỏa mãn yêu cầu nguyên liệu dùng sản xuất gạch chịu lửa Samốt Cao Aluminloại HA III

1 – Đất sét cho gốm tinh vàcác sản phẩm chịu lửa(samốt); 2 – Đất sét để sảnsuất ống dẫn, tấm lát nền vàcác sản phẩm dạng gốm đá,sản phẩm chịu axit; 3- Đất sétcho sản phẩm gạch và đồgốm trang trí; 4 – Đất sét đểsản xuất ngói; 5 – Đất sét đểsản xuất gạch clanhke; 6- Đấtsét để sản xuất gạch xây; 7-đất sét để sản xuất keramzit

CHƯƠNG 2 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT

2.1. Lựa chọn phương án sản xuất

Quy trình công nghệ sản xuất sản phẩm gốm xây dựng nói chung gồm các quátrình sau: Quá trình gia công nguyên liệu và chuẩn bị phối liệu, quá trình tạo hình sảnphẩm, quá trình gia công nhiệt

Sản xuất vật liệu gốm xây dựng nói chung cũng như sản xuất các loại vật liệu chịulửa nói riêng thì phương pháp sản xuất có ảnh hưởng lớn đến tính chất, chất lượng sảnphẩm như: mật độ, cường độ nén, độ bền xỉ, nhiệt độ biến dạng dưới tải trọng, kíchthước

Căn cứ vào phương pháp sản xuất của nhà máy người ta có thể đánh giá được trình

độ khoa học công nghệ, mức độ cơ giới hoá Trong thực tế để sản xuất gạch chịu lửa cóhai phương pháp gia công nguyên liệu và tạo hình chủ yếu: phương pháp dẻo và phươngpháp bán khô

 Phương pháp bán khô

Độ ẩm tạo hình của phương pháp này từ 8 - 9%, tạo hình bán khô đảm bảo cho sảnphẩm có chất lượng cao, kích thước hình dạng ổn định, cấu tạo đồng nhất, độ bền nhiệtcao Mật độ cường độ của sản phẩm ép bán khô đạt cao, đặc biệt ở sản phẩm nhiều samốtchỉ tiêu này đạt rất cao

Khác với phương pháp dẻo, ép bán khô độ ẩm phối liệu trong khoảng 8 – 9% (độ

ẩm tương đối) Ở độ ẩm này gần 50% đất sét kết dính không phải ở trạng thái dẻo mà ởtrạng thái nở phồng, khi trộn với samốt độ liên kết kém

Vì thế để liên kết tốt với samốt phải gia công kỹ lưỡng sau đó ép phối liệu với áplực cao Do đó quá trình tạo hình đòi hỏi trang thiết bị hiện đại, đầu tư tốn kém.

Trên đây là so sánh tương quan giữa hai phương pháp tạo hình dẻo và tạo hình bánkhô Từ đó có thể thấy được hiệu quả của phương pháp bán khô trong sản xuất sản phẩmvật liệu chịu lửa samot

 Phương pháp dẻo

Độ ẩm tạo hình của phương pháp này từ 16 - 20%, đất sét chiếm 40 – 50% và phải

sử dụng đất sét dẻo phân tán cao Phương pháp này có thể tạo hình được nhiều loại sảnphẩm có hình dạng và kích thước khác nhau và cả các sản phẩm có kích thước phức tạp

Ưu điểm là có độ đồng nhất tương đối cao, khả năng liên kết tốt, hàm lượng sét lớn dể tạohình, ít bụi Nhược điểm là do độ ẩm viên mộc lớn, co nhiều khi sấy, nung ( đến 8-9%)

do đó ảnh hưởng xấu đến kích thước và hình dạng chính xác của sản phẩm Do độ ẩm tạohình cao nên quá trình sấy kéo dài ảnh hưởng đến giá thành, viên mộc quá mềm dể bịbiến dạng Các sản phẩm tạo hình dẻo đều giảm độ bền nhiệt

Vì thế phương pháp dẻo ít dùng, chỉ dùng để tạo hình những sản phẩm phức tạpkhối lớn, có thể tạo hình bằng thủ công bằng phương tiện đơn giản hơn so với phươngpháp bán khô

Theo đề bài “Chọn phương án gia công và tạo hình bán khô để chế tạo sản phẩm”.

2.1.1 Tính cấp phối hạt của nguyên liệu gầy khác:

Theo tính toán lý thuyết thì sản phẩm nhiều samốt, chứa đất sét kết dính 15-20% đạt đượcmật độ cao nhất khi nung với các cỡ hạt như sau:

n: Chỉ số phụ thuộc vào hình dáng và phương pháp sắp xếp các

hạt, vào điều kiện sản xuất, có giá trị 0,35 - 0,5

Y: hàm lượng phần trăm cỡ hạt nhỏ hơn cỡ hạt di cho trước

D: cỡ hạt lớn nhất

Sản phẩm samốt cao alumin là loại sản phẩm có mật độ cao, sử dụng nhiều samốt, do đó hình dáng và phương pháp sắp xếp các hạt sao cho đảm bảo các hạt xít chặt nhất, liên kết tốt nhất Do đó ta chọn: n = 0,4

Ta tính phần trăm các cỡ hạt của nguyên liệu gầy samốt :

Kiểm tra thành phần hạt với giả thiết ban đầu

Kết luận: Thành phần hạt của nguyên liệu gầy nằm trong vùng thành phần hạt tính theo thực nghiệm, đảm bảo sản xuất được sản phẩm chịu lửa samốt Cao alumin

2.2 Lập dây chuyền công nghệ

Hình 2.1 Dây chuyền công nghệ 2.3 Thuyết minh dây chuyền công nghệ

Lựa chọn sản xuất sản phẩm Cao alumin theo phương pháp gia công nguyên liệu

và tạo hình bán khô Do đó bố trí hai tuyến gia công nguyên liệu đất sét và samốt theo

phương pháp bán khô Quá trình vận chuyển nguyên liệu giữa có thiết bị với nhau dùngbăng tải hoặc gầu nâng, tại các vị trí nguyên liệu ở trạng thái bán khô, kích thước nhỏ thì

sử dụng gầu nâng để tránh bụi

Tuyến gia công đất sét: Nguyên liệu đất sét trong kho có độ ẩm 1525%, được xe

xúc lật đưa vào máy tiếp liệu hình hộp, từ máy tiếp liệu hình hộp đưa vào máy đập trụcnhờ băng tải để đập những hạt đất sét có kích thước lớn, đập đất sét thành các dải dày 10

mm, rộng từ 6-7 mm Do độ ẩm cao phải được sấy nhờ băng tải đưa vào trong máy sấythùng quay để hạ độ ẩm Tiếp theo đất sét được đưa vào bunke bốc ẩm Sau đó đưa đấtsét lên sàng bằng gầu nâng Vì đất sét cho sản xuất sản phẩm yêu cầu cỡ hạt phải nhỏ hơn1,5 - 2 mm do đó sử dụng sàng rung để phân loại, cỡ hạt nào không lọt sàng đưa qua máynghiền lô xô nghiền đến cỡ hạt yêu cầu Quá trình nghiền - sàng lập thành chu trình kín.Sau đó, đất sét được đưa vào bunke chứa

Tuyến gia công samốt: Samốt Tấn Mài được mua về có kích thước lớn phải đưa

qua đập sơ bộ bằng máy đập hàm sau đó mới đưa vào máy nghiền con lăn nhờ băng tải.Cấp hạt của nguyên liệu gầy là thành phần hạt gián đoạn nên phải dùng sàng rung saumáy nghiền để nhận được thành phần hạt thô và hạt trung bình Cỡ hạt thô (> 3 mm) vàhạt trung bình được đưa ngay vào bunke chứa, các cỡ hạt không lọt sàng đưa qua máynghiền bi để nghiền thành cỡ hạt mịn, cỡ hạt sau máy nghiền bi rất nhỏ (< 0,08 mm) đưa

vào bunke Samốt Trung Quốc được mua về với cỡ hạt d < 50mm được gia công qua máy nghiền con lăn rồi nghiền mịn bằng máy nghiền bi để thu được cỡ hạt mịn

Tuyến tạo hình: Cân định lượng các thành phần nguyên liệu đưa vào máy trộn

theo tỷ lệ của bài toán phối liệu Đầu tiên, trộn khô trong máy trộn hai trục có nhiệm vụlàm đồng đều phối liệu Nhờ gầu nâng, phối liệu được vận chuyển vào bunke và đưa sangmáy trộn con lăn (trộn ẩm), đồng thời đưa thêm nước và phụ gia Máy trộn con lăn cónhiệm vụ liên kết giữa các hạt samốt lại với nhau, làm đất sét dính chặt với samốt, tăngmật độ làm phối liệu xít chặt với nhau Sau khi trộn, phối liệu được đem ủ trong bunke,sau đó nghiền lại trong máy nghiền lôxô rồi mới đưa đi tạo hình bằng máy ép thuỷ lực

Tuyến gia công nhiệt: những viên mộc sau khi được ép thủy lực xong sẽ được

đem đi phơi và tập kết lại, sau đó xếp lên vagoong rồi được đứa vào lò sấy nung lien hợp.Sau khi nung xong, gạch được đưa ra ngoài và dở vagoong, sau đó thành phẩm và phếphẩm sẽ được đưa vào kho bãi để chứa

CHƯƠNG 3 CẦN BẰNG VẬT CHẤT 3.1 Chế độ làm việc của nhà máy

Nhà máy được thiết kế bao gồm 3 phân xưởng chính:

- Phân xưởng gia công nguyên liệu

- Phân xưởng chuẩn bị phối liệu và tạo hình sản phẩm

- Phân xưởng nung sản phẩm

Tuỳ theo đặc tính công việc yêu cầu kĩ thuật của sản xuất mà chế độ làm việc khácnhau

3.1.1 Phân xưởng gia công nguyên liệu

Phân xưởng làm việc 2 ca/ngày: Ca 1 (6h00 – 14h00), ca 2 (14h00 – 22h00)

- Số ngày trong năm là: 365 ngày

- Số ngày nghỉ chủ nhật là: 52 ngày

- Số ngày nghỉ lễ tết là: 11 ngày

- Số giờ làm việc trong ca là: 7 giờ

- Số ngày nghỉ sửa chữa bảo dưỡng thiết bị là: 10 ngày

- Số ngày làm việc trong năm là: 365 – (52 + 11 + 10) = 292 ngày

- Số ca làm việc trong năm là: 292 x 2 = 584 ca

- Số giờ làm việc trong năm là 584 x 7 = 4088 giờ

3.1.2 Phân xưởng chuẩn bị phối liệu và tạo hình sản phẩm

Chế độ làm việc tương tự như phân xưởng gia công nguyên liệu

3.1.3 Phân xưởng nung sản phẩm

Phân xưởng nung làm việc liên tục: 3 ca/ngày

- Số ngày trong năm là: 365 ngày

- Số ngày dừng để sửa chữa thiết bị trong năm là: 45 ngày

- Số ca làm việc trong ngày là: 3 ca

- Số giờ làm việc trong ca là: 8 giờ

- Số ngày làm việc trong năm là: 365 – 45 = 320 ngày

- Số ca làm việc trong năm là: 320 x 3 = 960 ca

- Số giờ làm việc trong năm là:6x 8 = 7680 giờ

3.2 Kế hoạch sản xuất của nhà máy

Nhà máy sản xuất gạch chịu lửa Samốt Caoalumin với các loại sản phẩm như sau:Gạch tiêu chuẩn

Công suất thiết kế của nhà máy là 40.000 tấn/năm, với cơ cấu thành phần chủngloại sản phẩm sản xuất đã chọn ta tính được công suất mỗi loại là 20000 m3/năm và thống

kê kế hoạch sản xuất trong một năm là 11735024 viên/ năm

Bảng 3.3 Thống kê hao hụt các công đoạn sản xuất

Bảng 3.4 Thống kê độ co và độ ẩm các công đoạn sản xuất tạo hình

theo phương pháp bán khô độ ẩm W = 9%

2 Độ ẩm sau khi phơi( trước

nung)

3.3 Tính cân bằng vật chất cho nhà máy

Thành phần nguyên liệu có độ ẩm như sau:

- Đất sét Hương Thủy : Wđs = 14%

 Khi sấy thùng quay trước khi trộn hỗn hợp: W=7-8%, γ0 = 1450 kg/m3

 Khi sấy thùng quay γ = 1200 kg/m3

- Samốt Tấn Mài - Quảng Ninh: Wsm = 4%

3.3.1 Tính cân bằng vật chất cho tuyến gia công nhiệt

3.3.1.1 Công suất tại kho sản phẩm (hao hụt 0.5%):

3.3.1.3 Công suất tại lò sấy, nung tuynel (hao hụt 3%)

Mất khi nung: MKN = %ĐS x MKNĐS = 1.05%

Độ ẩm tạo hình: Wtn = 5%

Ws = 0%

- Khối lượng Thể tích sản phẩm :  = 2000 kg/m3

Xác định kích thước 1 sản phẩm mộc trước khi nung (Vì tạo hình theo phương

pháp bán khô nên sản phẩm có thể tích co sau nung nhỏ Chọn Vco = 2%)

Gạch tiêu chuẩn:

Thể tích 1 viên sản phẩm là:

V = D x R x C =0.230 x 0.114 x 0.065 = 1,7043 x 10-3 (m3)Khối lượng 1 sản phẩm:

Gtc3sn = 1.7043 x 10-3 x 2 = 3.4086x10-3 (tấn) = 0.003486 (kg)Khối lượng 1 sản phẩm trước nung:

G tc 3 tn=G tc3 sn × 100

100100−(W tr−W s)=3.4086×

Viên 12597790 43143.1 21571.6 3081.7

3.3.2 Tính cân bằng vật chất cho tuyến tạo hình

3.3.2.1 Công suất tại khâu phơi và tập kết viên mộc (hao hụt: 0.5%)

Độ ẩm tạo hình: Wtr = 9%

Ws = 5%

Khối lượng Thể tích sản phẩm tiêu chuẩn  = 2058 kg/m3

Xác định kích thước 1 sản phẩm mộc trước khi phơi mộc (Vì tạo hình theo phươngpháp bán khô nên sản phẩm có thể tích co sau phơi nhỏ Chọn Vco = 0.5%)

Gạch tiêu chuẩn:

Thể tích 1 viên sản phẩm là: Thể tích sản phẩm sau phơi bằng thể tích sản phẩmtrước sấy.

Ép tạo viên mộc (hao hụt: 0,2%)

Khối lượng 1 sản phẩm sau ép mộc:

G16 = G15 = 46950.17 (tấn/năm)

V16 = V15 = 23475.08(m3/năm)

Bảng 3.6 Cân bằng vật chất cho tuyến tạo hình