Giáo trình Hóa đại cương - Chương 7: Kỹ thuật sản xuất một số hợp chất SILICAT

Nội dung text: Giáo trình Hóa đại cương - Chương 7: Kỹ thuật sản xuất một số hợp chất SILICAT

1. Chương 7: Kỹ thuật sản xuất một số hợp chất SILICAT
2. 7.1 Nguyên liệu sản xuất các sản phẩm silicat 7.1.1 Nguyên liệu chính  Đá vôi – CaCO3 chủ yếu  Phân huỷ 6000C, mãnh liệt 9000C  12000C gọi là vôi già  Đất sét, cao lanh  Cung cấp Al2O3 và SiO2  Tính dẻo, hydrat hoá tăng lượng nước hút vào dễ tạo hình  Đốt nóng → mất nước → co lại  Khi nung với đá vôi ở 9000C → phân huỷ thành oxit → khoáng  Khi nung gốm sứ, vật liệu chịu lửa, tạo thành mulit, oxit silic kết tinh
3.  Thạch anh: khoáng chứa SiO2  Nguyên liệu chính để nấu thủy tinh  Tràng thạch (penat)  Cung cấp Al2O3, SiO2 và (KNa)O  Chất trợ dung cho sứ  Hoạt thạch (đá tan)  Khoáng mềm, chứa Mg3[Si4O10](OH)2  Dùng làm phối liệu cho thủy tinh  Đolomit:  Đá vôi chứa nhiều MgCO3  Nguyên liệu gạch chịu lửa đolomit, chất kết dính, phối liệu thủy tinh, gốm sứ
4.  Thạch cao thiên nhiên và anhydrit  CaSO4.2H2O, mềm  CaSO4 anhydrit, cứng  Phụ gia điều chỉnh ximăng, thạch cao  Phế thải công nghiệp  Xỉ lò cao, xỉ nhiệt điện, bã thải công nghiệp nhôm  Dùng thay thế nguyên liệu khoáng, phế liệu  Hóa chất hoặc vật liệu nhân tạo  Bổ sung khoáng còn thiếu  Nguyên tố hiếm quí
5. 7.1.2 Nguyên liệu phụ  Cho thêm vào làm tốt thêm tính chất của sản phẩm  Tạo điều kiện thay đổi qui trình công nghệ 7.2 Sản xuất chất kết dính 7.2.1 Sản xuất vôi  Nguyên liệu A: 95% CaCO3 25% MgCO3 25% tạp chất B: 82% CaCO3 10% MgCO3 8% tạp chất C: 50% CaCO3 40% MgCO3 8% tạp chất  Nung vôi CaCO3 ⇋ CaO + CO2 - 180KJ
6.  T0 = 6000C phân hủy, 9000C phân hủy mãnh liệt  12000C tạo khoáng vôi chất lượng kém  Kích thước nguyên liệu tối ưu 60 – 200 mm  Lò nung  Lò nung thủ công: 150m3, kích thước nguyên liệu 150 – 300mm, chu kỳ 12 – 20 ngày, nung 5 – 9 ngày. Tiêu tốn 16800 KJ/Kg CaO  Lò đứng: liên tục hoặc nửa liên tục, nhiên liệu rắn, khí hoặc bán khí, đường kính lò: 1 – 4m, cao 8 – 10m, nguyên liệu 60 – 80 mm, tiêu tốn 4180 – 6400 KJ/kg CaO
7.  Sự đóng rắn của vôi  Ca(OH)2 + CO2 = CaCO3 + H2O  Đóng rắn chậm  Trộn thêm cát và xỉ để chống co  Trộn thêm rỉ đường, bột giấy, mùn cưa 7.2.2 Công nghệ sản xuất ximăng Pooclang  Nguyên liệu đá vôi và đất sét  Qui trình gồm 3 công đoạn:  Chuẩn bị nguyên liệu và phế liệu  Nung 14500C, làm lạnh đột ngột 6750C  Nghiền, trộn phụ gia, đóng bao
8.  Nung ximăng bằng lò đứng hoặc lò quay  Lò đứng: chiều cao 3,4 – 4 lần đường kính chia làm 3 vùng: sấy, nung, làm lạnh  Lò quay: lò nằm nghiêng, nung khô hoặc ướt  Lò đặt nghiêng 1 góc 3 – 50. Tỷ số chiều cao/đường kính = 30 – 40 lần  Lò làm việc theo nguyên tắc ngược chiều  Chia làm 6 vùng:  Vùng sấy và đốt nóng: 50 – 60% chiều dài  Vùng phân hủy: 20 – 23%  Vùng tỏa nhiệt: 5 – 7%  Kết khối: 10 – 15%  Làm lạnh: 2 – 4%
9.  Ra khỏi lò nung làm nguội nhanh đến 100 – 2000C  Ủ tiếp 10 – 15 ngày  Nghiền độ mịn 8 – 10% còn lại trên sàng số 85 (4900 lỗ/cm2)  Trộn phụ gia CaSO4.2H2O  Đóng bao 7.3 Công nghệ sản xuất thủy tinh 7.3.1 Nguyên liệu và phối liệu  Nguyên liệu chính  Cát cung cấp SiO2 tạp chất Fe2O3 có hại < 0,1 – 0,25%  Tràng thạch cung cấp Al2O3
10.  Đá vôi và đolomit cung cấp CaO và MgO  Hàn the Na2B4O7.10H2O cung cấp B2O3 và oxit kiềm  Xôđa hoặc Na2SO4, K2CO3  Thủy tinh vỡ 15 – 30%  Nguyên liệu phụ  Chất khử bọt: oxit asen, oxit antimon  Chất khử màu  Chất nhuộm màu  Chất làm gợn đục
11.  Phối liệu  Cỡ hạt tốt nhất 0,7mm  Độ ẩm 3 – 5%  Hàm lượng khí để khuấy trộn  Độ đồng nhất  Chuẩn bị phối liệu  Làm giàu cát: tách oxit sắt và hợp chất hữu cơ  Sấy nguyên liệu đá: 4000C, cát: 900 – 10000C  Đập, nghiền, sàng  Đóng bánh
12. 7.3.2 Giaiđoạn nấu 1. Giai đoạn tạo silicat 900 – 11000C 2. Giai đoạn tạo thủy tinh 1150 – 13000C 3. Giai đoạn khử bọt 1400 – 15000C 4. Giai đoạn đồng nhất lưu ở nhiệt độ khử bọt 5. Giai đoạn làm lạnh 1100 – 13000C  Lò nấu thủy tinh  Lò gián đoạn: lò vôi dung tích 100 – 200kg; lò bể dung tích 1 – 5 tấn/bể  Lò liên tục rộng 2 – 5m, dài 8 – 10m, năng suất 5 – 100 tấn/ ngày
13. 7.3.3 Tạo hình và gia công sản phẩm thủy tinh  Tạo hình  Ép ở nhiệt độ thủy tinh còn mềm  Thổi dùng cho sản phẩm rỗng  Kéo dùng tạo thanh, vừa kéo vừa thổi để tạo ống  Dát dùng cho sản phẩm có bề dày, diện tích lớn  Chắp nối dùng cho sản phẩm có sản phẩm phức tạp và cùng loại thủy tinh  Gia công  Hấp hay ủ làm cho sản phẩm bền thường 400 – 6000C  Tôi làm cho sản phẩm bền cơ
14.  Mài dùng cho sản phẩm chính xác hoặc nhám  Dùng HF để khắc lên thủy tinh  Dùng ete silicon etylic [Si(OC2H5)4] tráng lên thủy tinh  Vẽ men màu lên thủy tinh  Tráng bạc, tráng nhôm lên thủy tinh 7.4 Công nghệ sản xuất gốm sứ 7.4.1 Nguyên liệu  Đất sét thêm phụ gia để giảm độ cao  Phụ gia cát, thạch anh, cao lanh  Chất trợ dung tràng thạch  Phụ gia cháy như than mùn cưa
15. 7.4.2 Phương pháp sản xuất gốm  Phương pháp dẻo dùng cho đất sét độ ẩm cao  Phương pháp bán khô dùng cho đất sét có độ ẩm trung bình  Phương pháp đúc rót dùng cho sản phẩm mỏng, hình dáng phức tạp 7.4.3 Nung sản phẩm gốm thô  Sấy khô 100 – 2000C  Đốt nóng 200 – 9000C  Nung cao lửa 900 – 10500C  Giai đoạn làm nguội  1050 – 6000C làm lạnh nhanh  600 – 5000C làm lạnh từ từ  500 – 400C làm lạnh nhanh
16. 7.4.4 Sản xuất gốm mịn – sứ  Nguyên liệu giống như gốm nhưng thêm thạch anh, cao lanh, tràng thạch  Nung sứ: trước khi nung cần sấy đến độ ẩm 1 – 2% 7.4.5 Tráng men và trang hoàng sản phẩm  Men là lớp thủy tinh mỏng 0,1 – 0,3mm  Có 2 loại men:  Men dễ chảy có oxit kim loại kiềm, kiềm thổ, chì, nhiệt độ nóng chảy 950 – 11800C  Men khó chảy chứa oxit silic ở nhiệt độ 1180 – 13500C
17.  Tráng men có thể nhúng, phun, dội, lăn  Có thể tráng sau khi sấy rồi nung  Tráng lên sản phẩm đã nung phải nung lại  Có thể trang trí bằng các men màu  Có 2 loại màu  Màu trên men sau khi nung người ta dính màu rồi nung lần 2 ở 600 – 8500C  Màu dưới men người ta dính màu rồi tráng men  Chất màu có 2 phần  Chất màu gồm các oxit màu  Chất mồi chảy thủy tinh dễ chảy