Nguyên vật liệu và phối liệu xi măng thủy tinh

Nhóm nguyên liệu chính• SiO2: 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 k

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

• SiO2: 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 B2O3

• Thay thế SiO2: 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

• Al2O3 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

• P2O5 : làm đục thủy tinh và làm thủy tinh

photphat

• TiO2: làm tăng tính chất điện và chiết suất…

• ZrO2: làm tăng độ bền hóa, tăng chiết suất,

giảm hệ số dãn nở nhiệt, tăng nhiệt độ chảy mềm…

• GeO2: tăng độ thấu quang, để chế tạo một số loại thủy tinh cao cấp đặc biệt…

• TeO2: tăng khả năng cho qua quang phổ hồng ngoại…

Nguyên liệu cung cấp oxit kiềm

• Na2O: giải quyết các khó khăn có tính

công nghệ

• Nguyên liệu: Sôđa và natri sunfat

• K2O: giảm xu hướng kết tinh của tt, làm tt ánh hơn, sắc thái đẹp hơn

• NL: Potat và soda potat

• Li2O: 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

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 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

Quá trình nấu thủy tinh

Các hiện tượng

• Biến đổi vật lý

• Các phản ứng hóa học

• Các quá trình hóa lý

Qúa trình tạo silicat

• SiO2:

• Na2CO3:

• CaCO3:

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

Tạo hình

• Vai trò của độ nhớt:

• Vai trò của sức căng bề mặt:

• Yêu cầu nhiệt trong quá trình tạo hình:

• Yêu cầu của khuôn tạo hình:

Ủ sản phẩm thủy tinh

• Ứng suất nội trong sản phẩm thủy tinh:

• Nhiệt độ ủ cao và nhiệt độ ủ thấp:

• Chế độ ủ

- Giai đoạn đốt nóng hoặc làm lạnh đến nhiệt độ ủ

- giữ nhiệt độ không đổi để làm giảm ứng suất

- làm lạnh chậm sao cho không có sự tạo thành ứng suất vĩnh viễn vượt qua ứng suất cho phép ứng với giai đoạn này.

- làm lạnh nhanh, nhưng đảm bảo ứng suất tạm thời không vượt quá ứng suất cho phép.

• Là quá trình gia công nhiệt sản phẩm tt

(đốt nóng và làm lạnh nhanh) để tạo thành ứng suất nén ở lớp ngoài và ứng suất kéo

ở lớp trong một cách thật đều đặn