Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Tổng quan về vật liệu chịu lửa và bước đầu thăm dò điều chế Samot Cao nhôm

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:100

Thêm vào BST

Báo xấu

25
lượt xem 5
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài "Tổng quan về vật liệu chịu lửa và bước đầu thăm dò điều chế Samot Cao nhôm" có cấu trúc gồm 3 phần trình bày tổng quan vể vật liệu chịu lửa, bước đẩu thăm dò điều chế Samot Cao nhôm, kết luận. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Tổng quan về vật liệu chịu lửa và bước đầu thăm dò điều chế Samot Cao nhôm

BỎ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TAO Đ Ạ I H Ọ C Q U Ố C G IA HÀ N Ộ I T R Ư Ờ N G Đ Ạ I HỌC K H O A HỌC T ự N H IÊ N Người là m lu ậ n văn: ỵPỉiait 'Jj / ù TỔNG QUAN VỂ VẬT LIÊU CHỊU LỬA VÀ BƯỚC ĐẦU THẢM DÒ ĐIỂU CHÊ SAMOT CAO NHÔM L U Ậ N VÃN T H Ạ C s ĩ K H O A H Ọ C HÀ NÒI -NĂM 2000
LÒ I M Ở ĐẦU Bước sang thố ký 21- Thế kỷ cùa công nghệ sinh học - thỏnu tin, và công nchệ vạt liệu. Tro nu cỏnsz nuhệ vật liệu thì vật liệu chịu lửa (VLCL) dỏnsi m ột vai tro ụuan trọnn. Nói thế ký 21 là thế ký của VLCL hời vì thô ký 21 là kỷ imuyèn mà các ngành khoa học phát triển mạnh do đó các nỵành cỏ nu nghiệp đều phat triển không ngừng. Các nước trèn thế giới đều hướne tới mục liêu còng nghiệp hoa - hiện đại hoá đất nước. Mục tiêu nàv càng cấp bach hưn đối với các nước còn chưa phát triển và đang phái triển. Các nước càng phát triển ihì nhu cầu về dời sông vật chất và linh thần ngày m ột cao. Đế đáp ứng nhu cáu cao của con người, đế thực hiện được mục tiêu còng nghiệp hoá - hiện đai hoa đất nước, nhất thiết phái có ngành công nshiệp VLCL phái trien bởi vi một đất nước phát trien ihãv rõ nhài là các thành phò. thị xã. thị trán làng què sẽ không ntiừng có nhữntĩ công trình được xàv đựntì fió là: Các Jônu trình ihuý lợi các toà nhà cao tầng, các siòu thị. nhữnu cày cầu. nhữnu con đườnụ ui ao ihòng đáp ứnti được sô lượng, phương, tiện tham gia mao thó nu ngày một nhiều và hiên đại. Như vặv đi đôi với nó là các ncành côniĩ nuhiẽp \àv dựnii. cỏnụ nghiệp sán xuất xi mãng, còng nghiệp luyện kim . còng nghiệp chế tạo máv. công nghiệp hoá chất, còng nghiệp điện tử... phát triển mạnh mẽ, mà các cõne nghiệp đó đều có nhu cầu về VLCL đặc biệt là công nghiệp luyện kim và sàn xuất xi mãng. Nước Việt Nam ta cũng nằm trong xu hướng chung dó của thố giới. Đại hội Đảnu lán thứ VIII đã xác định mục tiêu "Từ nay đến núm 2020 ra sức phùn dấu dưa nước ỉa trờ thành một nước COHỊỊ nghiệp", vì vậy trnnu nhừnc năm tới cỏ nu nghiệp VLCL Việt Nam sẽ phái trien mạnh là đưtrrm nhièn. Đii chuán bị ticm năng cho sự phát trien đó nũoài nhu cầu về VLCL cúa cac ngành còng nghiệp, nguồn nguyên liệu đê sán xuất ihì Idiỏng the thiêu nhừnt; con người có hiểu biết về VLCL để tạo ra những công nghệ sản xuất VLCL 1
PHẨN 1 TỔNG QUAN VỂ VẬT LIỆU CHỊU LỬA 1.1. M ó ĐẤU - KHÁI N IỆM VỂ VẬT LIỆU C H Ị l LỨA (V L C L) [3.8 1 VLCL là vật liệu mà ứng đụn*: chủ yêu cua chúng là báo vệ mỏi trườn«: hên nnoài và các bộ phận không chịu ỉứa cúa kếi cấu khỏi tác dụnn của nhiệt độ. của các khối nóng chảy và các khí bị đốt nóng. Như vậy VLCL là các vật liệu có thể làm việc láu dài ở nhiệt độ cao. tronji mỏi trườn £ khác nghiêt khác nhau. Khái niệm về VLCL do đó hao gồm lĩnh vực rộng các lớp vật liệu và có thê được phán loại một cách tổng quát Ihco loại hợp chất hoá học tạo nên chúng. Đó là các oxit và các tổ hợp 2.3.4... của chúng, các cacbua. borua. silixua. nitrua và các tổ hợp của chúng, các kim loại, hợp kim. Cuối cùng đế kẽì hợp các ưu điểm và khác phuc các nhược điểm của từng chát nsười la dime vật liệu chịu lứa tổ hợp. Khôrụ: nén nghi rằnu lấy hâi kv chát nào có nhiêt đỏ nổny chảv rất cao la được • xem như một » loai • VLCL. Đc làm VLCL cẩn đòi hỏi cỏ nhiêi độ nónt:c chả\ cao và nhiều đặc tính khác nữa. Nó cần phải bền với nhiệt, không hay íi bị biến dạrm dưới lác dụng của lải trọng ớ nhiệt độ cao. vì l(’rp lót lò chăng những phải chịu tác dung của nhiệt độ cao mà còn phải chịu tải trong cơ học lớn. Nó cần phải có độ bền nhiệt, không nứt vỡ khi nhiệt độ giao động đột niỉộl. Yì vậy. molipđen chảng hạn, mặc dù có độ nỏne chảy cao 2520°c nhurni: khỏns phải là VLCL tốt do ở nhiệt độ cao molipđen giòn. Vật liệu chịu lửa cần phải bền với xi. chịu được lác dụng của các môi trườn»: ãn mòn khác ớ
nhiệt độ cao. Cuối cùng, nó cần phải có hệ số eiãn nở nhiệt Ihấp để giữ được ihé tích không đổi ỏ' IIhiệt độ cao. Nliiẽl độ lỏi đa. lai đo vật liệu vẫn c*ciữ nuuyên ơ J dươc tất cả nhũìmCT tính chát này ờ ũiới han cần thiết Siọi là đô chiu lứa. Neười la. coi 1580°c là ‘liới han ihãp vồ độ chịu lửa có thế chấp nhận trons thực lé. Nếu độ chiu lứa cúa vậl liệu tháp hơn thì đó khống phải VLCL. Nếu độ chịu lửa nằm trong giới hạn 1580°c đến 1770°c vậl liệu hoặc san phẩm được íiọi là chịu lửa. nếu trong íỊÌỚi hạn 177Ó°C đến 20()0°c nó cỏ độ chịu lửa cao, trên 2000°c. nó có độ chịu lửa rái cao . Taniali cachua TaC và Haĩini cachua HiC cỏ độ chịu lứa kỷ lục. tư
gạch chịu lửa. vữa chịu lửa đùne để xây lò cao, lò luyện thép (lò Mac tanh, lò chuyền, lò ció nóng) lò nấu luyện các kim loại màu. lò điều chê các kim loại sạch và siêu sạch. Ngoài ra VLCL còn được sử dụng cho công nghiệp hoá chất, chế tạo máy. cônu nuhiệp nănũ lượng, để lót lò nunu xi măng, lò nấu các nồi hơi. ghi dot. lò điện... N sày nay với sự phát triển của khoa học vật liệu, người la còn dùng VLCL mới chê lạo các động cơ đốl trong đoạn nhiệt (ađia batie) làm việc ớ nhiệt độ cao hơn 1000°c không cần hệ thống làm nguội để lăng hệ số tác dụng hữu ích, chế tạo các turbine khí làm việc lâu dài ở nhiệt độ rất cao, chế tạo các buồng đốt nhiên liệu và đầu phun khí đốt của các động cơ phản lực. chế tạo vỏ tên lửa, vỏ vệ tinh lò phan ứnc của nhà máy điện nguyên tử. làm hình phản ứng, nồi lò. chén nuns. nút. cốc đúc rót thép. Người ta dùnc nồi corun đế nấu các kim loại tinh khiết như: Al. Cr. Mn. Sn. Fe. Co. Pd. Pt. Cu. Au. A £ và các hợp kim của chúng được dùng làm nổi. lò. bình phản ứng điều chê CÚL chất trên. Crorun hồn với HF đến 1400°c ncn được dime lam • c chén nung. Vật liệu kiểu spinel được dùng trong công nghiệp diện, điện tứ như vật liệu cách điện cao tần. vật điện từ. Gach chiu 7 lừa cromil dùnũc để lót lò đốt nóngc đòi hỏi độ• bền xỉ cao. Gạch • crom - manhezi dùng để lót lò điện nấu thép, nấu đồng, lò quav xi m ăne. Nó được dùns: cùnc với gạch manhezi để xây tườnu lò Mac tanh (chỗ khỏne tiếp xúc với thép). Dolomit không nung dùng để rải ở cửa lò Mác tanh hoặc dùns để sửa chữa iườne sau lò. úhíi dung của each chứa cachón là để lót đáv và tường lò cao. nó còn được sử dụns trong luyện kim màu. lót lò điện phán điều chế nhôm, iàm điện cực, lót lò nấu chì. ăngúmoan. ferosilic, cacbuacanxi. Vật liệu sa mot - grafit chế tạo các nồi nấu luyện kim màu. Vật liệu chịu lửa cacbua chế tạo các vật siêu cứng, bền nhiệt, ứng dụng Irons việc gia công nhanh kim loại. Các borua của các kim loại chuvcn tiếp như Cr, Zr, Ti. Nb, Ta và các hợp kim cùa chúnỉi (Cermet) được ứng dụng để chế tạo động cơ diezen 5
đoạn nhiệt, các chi tiết cùa động cơ phản lực, cánh turbin khí. Cacbua titan và một số kim loại khác được dùng làm VLCL chống oxihoá. Một số borua được dùng làm xúc lác, làm catốt của dụnẹ cụ điện tử. N itruasilic dùns chế tạo độnii co' với lớp lót của xi lanh, nắp xi lanh, đầu piston. cam... động cơ này làm việc trên ]000('C khỏnoo cần hê. thốncC7 làm nguội . c • như trong c độn-; •
các ngành trên đều dùng đến VLCL vì vậy phạm vi và qui mô sứ dụng VLCL ngày C* ■/ càng© mớ rónsz. • C* bao cgốm tất cá các vát • liệ u làm việc • ở nhiệt • độ cao. nên số lượng và chủng loại cúa chúng ngày càng tãng. Tuy có nu nnhiệp YrLCL ỏ các nước trên thế giới phái triển không đều nhau phu thuộc mức độ cóng nshiệp hoá và lài ne uyên của nước đó nhung phải nói rầne: các nước có nền cồng nehiệp càne phát triển đều là những nước có cổng nshiệp VLCL hùna mạnh, đú sức cung cấp nhu cầu VLCL cho các lĩnh vực công nghiệp cứa nước đó. Bảng sản lượng VLCL của một số nước sản xuất chính trên thế giới phần nào cho la thấy rõ điều đó. BẢNG 1: SẢN LƯỢNG VLCL MỘT s ố NƯỚC SẢN XUẤT CHÍNH TRÊN THẾ GIỚI [3 ] Ten nước Sản iương (triệu tán) ị Mỹ 10,0 Liên Xỏ cũ 6.8 Anh 2.0 Đức 1.6 Trung Quỏc và Đóng Ấu 2,0 Nhật 1,3 Pháp 1,0 Ý 0.4 Các nước khác 0.8 Tổn«c cóngc* 25,9 . BẢNG 2: PHÂN B ố NHU CẨU VLCL THEO CÁC LĨNH v ự c CÔNG NGHIỆP [3] Lính vực còng nghiệp Nhu cáu VLCL {%) Luyện kim den 47.6 Ché tạo máy 24.9 Ván * tải 5,4 Cổng nghiệp hoá học 2.8 Công nghiệp VLCL 2,5 Cóng nghiệp Nâng lượng 2,4 7
Cóng nghiệp nhiônliộu 2.2 Luvên kim màu 2,1 Công nghiệp luyện cốc 1,6 Các cổng nghiệp khác 8,5 Tổng số 100,0 Nhưng luỳ theo lừng ngành công nghiệp và mức độ phát triển của ngành cổna nghiệp đó mà nhu cầu VLCL. của các neành khác là khác nhau. (Xem bảng 2) Như vậy có thể nói VLCL là cái "bánh mỳ" cho nhiều ngành công nghiệp. Với Việt Nam. Đại hội Đảng lần thứ VIII đã xác định mục tiêu "Từ nay đến nám 2020 ra sức phán đấu đưa đất nước la trở thành một nước công nghiệp". Trong nội dung công nghiệp hoá - hiện đại hoá đấl nước, cống nghiệp VLCL có vị trí chủ đạo. đáp ứne vêu cầu phái triển các ngành khác, góp phán tàng trưởng chung của cả nước. Với một nước dang tiến hành công nchiộp hoá - hiện đại hoá đất nước thì thấy rõ hcm cả là nơành công nghiệp xây dựng phát triển mạnh kéo theo công nghiệp sản xuất xi mãng, công nchiệp luyện kim phát triển không ngừng. Các VLCL thông thường nhất là samot. cao nhỏm, kiềm tính, spinel và được dùng chủ yếu cho ngành xi mãng và luyện kim. Tổng số lượng VLCL tiêu thụ hàng nãm là 32.000 - 35.000 tấn trong đó VLCL samot khoảng 20.000 - 25.000 tấn (chiếm khoảng 60%). VLCL cao nhôm khoảng 2000 tấn (chiếm khoảng 6-7%), VLCL kiềm tính khoảng 9000 - 10.000 tấn (chiếm khoảng 30%) về số lượng tiêu thụ của các ngành cồng nghiệp. Lượng tiêu thụ của ngành xi mãng chiếm 24 - 35%, ngành lu vện kim chiếm 56-57% và các ngành cổng nghiệp khác, chiếm 8 - 9 % tổng lượnc tiêu thụ trên cả nước. 8
Như vậy qua hảng trên riêng VLCL kiềm tính nãm 2000 đã lăng 1.84 lần so với năm 1998. Cóne nghiệp xây dựnc chế tạo máy phái triển, nhu cầu về vật liệu chịu lứa cua ngành luyện kim cũng tănu nhanh. Để thấy nhu cầu VLCL của nuành luvện kim cũng như các ngành khác ta xem bãnc (5) các lĩnh vực chủ yếu sứ dụng sản phẩm VLCL của riêng nhà máy sản xuất VLCL cùa công ty thép Thái Nguvên. C ' J nhà mávJ VLCL . Để thấy nhu cầu VLCL của ngành sản xuất xi măng ta xcm bảng (3): BÀNG 3: ĐỊNH MƯG TIEU HAO VLCL MỘT s ố CÔNG TY XI MĂNG CỦA NƯỚC TA [ 3] [ Định mức Kg V L C L /tán xi m ăng TT Ten nhà máv C hủng loai VLCL i 1993 1994 1995 19% 1997 Crom - Manhezi 2.88 1.88 1,14 1,28 1.71 1 Hải Phòng Cao nhỏm - - - - - Sa mot 1,98 2.65 2,12 2,15 0,52 Crom - Manhezi 2,38 2.82 2,31 1.99 2,33 2 Bỉm sơn Cao nhóm - - - - - Sa mot 0.37 1.13 1.30 0,87 1,06 Crom - Manhezi 1.77 2,19 1,89 1,80 0,86 3 Hoàng Thạch Cao nhóm 0,26 0,25 0,20 0,17 0,17 Sa mot 0.44 0,76 0,55 0,48 0,25 Crom - Manhezi 0.87 0,73 0,71 0,81 0,82 4 Hà Tiên 1 Cao Iihôm - - - - - Sa mot 0.59 0,10 0,67 0,68 0,78 9
BẢNG 4: NHU CẦU GẠCH CHỊU LỬA KIỂM TÍNH HÀNG NĂM CỦA NGÀNH XI MĂNG [14] Tén công ty Nãm 1998 (tấn) N ãm 2000 (tấn) Hoàng Thach 1687 1.700 Bỉm Sơn 2.294 1.500 i o\ Hải Phòng 600 o 1 Hà Tiên 2 644 650 Chin Fon 1.000 Sao Mai 1.500 Nghi Sơn 1.600 Tổng số: 5.185 9.550 BẢNG 5: CÁC LĨNH v ự• c CHỦ YẾU s ử DỤNG ế SẢN PHẨM VLCL CỦA NHÀ MÁY (TẤN) [ 14 ] Các lĩnh vực Năm TT sử dụng 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 Ngành luyện kim 13.136 16.107 16.853 19.806 17.620 13.904 10.340 8.444 6.122 Ị oCO !Ị j : 1 Luyện gang 816 836 879 392 622 253 ^ 869 821 : Luyện thép + màu 12.267 15.291 16.032 18.970 16.704 13.196 9.948 7.822 5.869 Ị Ngành xi măng 255 424 544 790 1.075 874 874 2 Xi măng lò quay 105 124 78 395 775 324 316 Xi măng lò đứng 167 250 300 465 349 300 550 531 Ngành hoá chất 20 50 100 311 3 Các XN phản lân 311 ---------------------------------- Các XN phân đạm 20 50 100 10
1.2.3. D ư báo n h u c ầ u sử d u n g V L C L ò V iệt N a m đến n ă m 2010 [7] Trong chương trình phát triển sản xuất VLCL đến nãm 2010 của tổng cỏ n e 1\ Thuv tinh và Gôm xây dirnu đã dự háo nhu cầu sử dụng VLCL đến nãm 2010 của các ngành công nghiệp: xi mãng, luvện kim, năng lượng, hoá chất, phãn bón. lọc hoá dầu... > Cho còng nghiệp xi mãng Dưa vào các chi tiêu phát triển của nuành xi măng trong chương trình phát triển cóng nghiệp xi măug đến năm 2010 đã được chính phử phc duyệt và điều chinh: + Đến năm 2000. sản lượnc xi mãng đạt 14.23 triệu tấn. + Đen năm 2005, sản lượng xi mãng đạt 22.71 triệu tấn. ■+Đến năm 2010. sản lượng xi măng đạt 38.39 triệu tán. Do đó, nhu càu VLCL cho ngành sản xuất xi màng đen năm 2010: • Đến nãm 2000, tổng số lượng các loại VLCL dược SƯ dụng là: 20.000- 23.000 tấn. trong đó: + VLCL sa mot : 5.000 - 6.000 tán + VLCL kiềm tính: 13.000 - 14.000 tấn + VLCL cao nhôm: 2.000 - 3.000 tân • Đén nãm 2010. tổng số lượng các loại VLCL sử dụng là 41.000 - 44.000 tấn. irong đó: + VLCL sa mot : 10.000 - 11.000 tấn + VLCL kiềm tính: 25.000 - 26.000 tấn + VLCL cao nhỏm: 6.000 - 7.000 tấn > Các nganh luyện kim • Các c h ỉ tiêu phái triển cua ngành luvện kim: + Đên năm 2000, sán lượng thép đạt 2 - 2.5triệu tấn + Đỏn năm 2010. sản lươnc thép đai 5-6 triệu tấn 11
Nhu cầu VLCL cho ncành luyện kim đến nãm 2010. • Đến nãm 2000, tổng sản lượng các loại VLCL sử dụng là 62.000-65.000 tấn trong đó: + VLCL sa m o t: 28.000 - 29.000 tấn + VLCL kiềm tính: 9.000 - 10.000 tấn + VLCL cao nhôm: 11.000 - 12.000 tấn • Đến năm 2010, lổng sán lượng các loại VLCL sử dụng là 83.000 - 86.000 tấn trong đó: 4- VLCL sa mot : 37.000 - 38.000 tấn + VLCL kiềm tính: 16.000 - 17.000 tấn + VLCL cao nhôm: 30.000 - 31.000 tấn > C ho các ngành công nghiệp khác Nhu cầu VLCL cho các ngành khác đốn năm 2010: • Đến nãm 2000, tổng sô các loại VLCL là 4.400 - 4.600 tấn. trong đó: + VLCL sa m o t: 4.300 - 4.400 tán + VLCL kiềm tính: 60 - 120 tấn + VLCL cao nhôm: 40 - 80 tấn • Đến năm 2010, tổng số các loại VLCL là 8.500 - 8.700 tấn trong đồ: + VLCL sa m o t: 8.350 - 8.550 tấn + VLCL kiềm tính: 100 - 150 tấn + VLCL cao nhôm: 50 - 100 tấn Sau đáv là bảng tổng hợp nhu cầu sử dung VLCL đến năm 2010. BẢNG 6: BẢNG TổNG HỢP NHU CẦU s ử DỤNG VLCL ĐẾN NĂM 2010 [7] Nhu cáu sử dụng VLCL (l.OOOtán/nãm) Loại Nàm 2000 Năm 2010 TT VLCL Xi Luvện Các ngành Tổng Xi Lu vện Các ngành Tong sò mãng kim khác số màng kim khác 1 Sa moi 5-6 28-29 43-4 .4 37-40 10-1] 37-38 8,8-8,5 55-58 ! 2 Kiém tính 13-14 9-10 22-24 25-26 16-17 0,1-0,15 41-43 1 3 Cao nhỏm 2-3 11-12 0,04-0,08 13-15 6-7 30-31 0.05-0.1 36-39 .—— ... —„,-r , Tòng cóng 20-23 48-57 4,4-4,6 72-79 41-44 83-86 8,5-8,75 132-140 12
Như vậy nhu cầu về các loại sản phẩm VLCL khác nhau đối với các neành cỏníi nshiệp xi mans:, luyện kim cũng như các ncành cóng nghiệp khác đều tảnc cấp đổi. Trong khi đó các vật liệu chịu lửa như cao nhôm, kiềm tính, spinel phải nhập hoàn loàn. Hànu nãm. cả nước nhập khoảnc 13-14 nchìn tấn các loại với lổng giá trị nhập khẩu khoảng 8 triệu USD. tronc đó riêng ngành xi mãng nhập khoảng 5 triệu USD. Để đap ứng nhu cầu về VLCL cán phải có định hướnc phát triển cỏne nghiệp VLCL. Xét thấy liềm năng về nguyên liệu sản xuất và lao động kỹ thuậl, nuành công nghiệp VLCL có thể vữim bước trên con đường phát triển của mình. 1.3. PHÀN LOẠI V L C L [3.9] Có nhiều cách khác nhai) để phán loại VLCL đó là dựa vào thành phần tính chất và phạm vi sử dụnỉ: hay điều kiện sử dụnci chúng. Có thể phán loại VLCL theo: • Độ chịu lửa • Hình danc • c kích thước • Cách tạo hình • Đặc tính gia công nhiệt • Đặc tính lò xốp của sản phẩm • Bán chất lý hoá và tính chất kỹ thuật > P hán loại theo độ chịu lửa - Loại thường: Độ chịu lứa 1.580°c -rl.770°c - Loại chịu lửa cao: Độ chịu lửa 1.770°c -r 2.000°c - Loại chịu lửa rất cao: Độ chịu lứa > 2.000°c 13
> Phân loại theo hình dạng kích thước sản phẩm - Loại thường. loại gạch tiêu chuẩn: hình chữ nhật, hình nêm kiểu lưỡi quốc. - Loại dị hình: đơn eiản. phức tạp. rất phức tạp. khối lớn. - Bè lỏncw chiu 1 nhiêt « - Phán loại theo cách tạo hinh - Sản phẩm nén dẻo (W = 12-18%). nén bám khô (W =3-5-10% ) - Đúc từ chất nóng chảy - Cưa từ quặng > Phán loại theo đặc tinh gia cóng nhiệt - Loại nung - Loai khỏníi nun c2 - Loại đúc từ chất nónc chảy. - Phán loại theo đặc tính lỗ xốp của sản phám - Loại kết khối: độ xốp < 1% - Loại đặc: độ xốp 10 - 30% - Loại xốp nhẹ: độ xốp > 50% - Phán loại VLCL theo bàn chát lý hoá và theo nguyên ỉiệu đau của chúng Theo Liên x ỏ cũ neười ta chia làm 18 loai BẢNG 7: PHÂN LOẠI VLCL [3] Cac loai ò xit Alumo- Silicat Silic Manhezi Cromit Zicron Cacbon khác 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 Crom-manhezi Các loai khác Cao Alumine Các oxit tinh Zircon-silicot Cacborua Manhezi Bánaxít Forsterit Dolomit Spinen Samot Cromit Zircon iS Đinat Quăc khiết o CO o o 14
BANG 8: THANH PHÂN HOÁ HỌC VA TÍNH CHAT CÚA ĐINAT DÙNG LÓT LÒ MÁC TANH VÀ LÒ ĐIỆN NẤU THÉP [3] Đ inat lót lò M ác tanh Đinat lót lò điện Các tinh chái Loại Đ.biệt Loại 1 Loại 2 Iiáu thép Thành phán hoá học :SiO,_ khône> —nhỏ hưn 94.5 94.5 93 96 ,AUO, khônc lớn hơn 1.5 - - 1.5 CaO khôna lớn hơn 2.8 - - 2.0 Độ chịu lửa không nhỏ hơn 1710 1710 1690 1720 ll° BDBD dưới lải trọng 1660 1650 1620 1660 !2 kg/cm 2 không nhỏ hơn 'Trons lươnt: riéns OG oi 2.36 2.40 2.34 ikhỏnii km hơn IĐộ xỏp biểu kiến 23 23 25 22 ikhónp lơn hơn Cườní: đỏ nén Àm 0 200 175 250 ICKg/crrr) không nhỏ hơn 1 Sau đáy la mót vài V LC L quan trọng 1.4. G IỚ I T H IỆU VÀI LOẠI V LC L QUAN T R O N G [3.9] 1.4.1. V L C L a x i t - Đinat là sản phẩm chịu lửa chứa chủ yếu SiO: hàm lượn*; SiCX > 93% - Đinat là sản phẩm man«: tính axit. bền đối với xỉ. axit và tro nhiên liệu, nsiược lại tro và xí kiềm lại phá hoại chúng. 15
- Tính chát đặc trưnn:+ Nhiệt độ biến dạng dưới lải trọng cao 1.650 - 1.67()"C + Độ chịu lửa 1710- 1720ũc + Độ bền nhiệt thấp : 1-2 lần khi làm lanh (20-850-20) - Ung dụm;: Đinai được ứnc dụnu xây ỏ' các nơi có tải trọng cơ học cao như: bệ đỡ. ciá xếp sản phẩm . vòm lò cốc. lò Ihuv linh, lót lò điện nấu ihép. Đc hicu rõ các tính chất của VLCL Đinat. chúng la hãy xcm các hang dưới đá\ chi ra thành phần hoá học và các lính chất hoá lý của chúng (Bànẹ 8.9). BẢNG 9: CÁC ĐẶC TÍNH HOÁ LÝ CỦA ĐINAT DUNG CHO LÒ CỐC HOÁ VÀ LÒ NẤU THUỶ TINH. [3] Các tính chát Đ inat lò cốc Đ inat lò thuỷ tinh Hàm lượn«: SiO, không nhỏ hơn 94-93.5 93 Troncc* lư(ĩn£ • c riênckhônc1— lón hơn 2.37 2.38-2.39 ỊĐộ xốp biểu kiến (%) không nhỏ hơn ịCho nền lò 16 - |Cho đâu và tường lò 23 - Các loai • khác - - ICường độ nén (kg/crrr) không nhỏ h(tn 300 500 Nở phụ (%) ỏ' 1450°c không lớn h(Tn 0.4 t° BDBDDTT 2kg/cm 2 không nhỏ hcrn 16500 1650 I 1.4.2. Vật liệu chịu lửa alumino - silicat Có thể chia VLCL alumino - silicat ihành hai loại chính là: samot và VLCL cao nhóm >- Samot là VLCL thuộc nhóm alumino - silicat Trong đó: Hàm lượng A1-, O , 30 - 45% 16
Samol là VLCL tìm được sớm nhất và hiện nay phổ biến nhất chiếm hơn l{Y/ 45%. VLCL cao nhóm được phán loại theo % Al:0 , Loại A cổ hàm lượns AkO,, 40 - 60% Loại B có hàm lượng Al:0 , 60 - 75% Loại c có hàm lượng A ụo, > 75% Có thể phân loại VLCL cao nhỏm theo Ihành phần khoánc và từ đó đặt tcn sản phám là: Sản phẩm Silimanit thành phần AỈ-,0, nhỏ hem Al;0 ,. S i0 2; sản phẩm mulit có thành phần Al-,0* nằm trong khoảng giữa Al:0< . SiO: và 3AKO,. 2SiO: . San phâm mulit corum có thành phẩn A ụ o , nằm tronc khoáng giữa 3AI:0 (. 2SiO: và A ỊO y San phẩm corun có thanh phần Al:0 , > 95%. 17
Thay đổi hàm lượng ALOj thì thay đổi thành phán pha và tính chài sản phẩm. Tính chát được sáp xốp lừ thấp đến cao theo % ALO,. Dựa vào giản đồ trạng thái hệ bậc hai A 1,0, - SiCX (hình 1) Hình I - Giản đổ trạng thái hệ Si()2 - Al-,0Ị Ọua giản đổ ta thấy thành phần pha cúa sa mot phụ thuộc vào hàm lượnc AUO3 và nhiệt độ thiêu kết vật liệu. Trong khoảng 5.5 - 72% AI-,0, luôn luôn có pha mulit (3A1X),. 2SiO; .) tương ứng với thành phần 71,2% A 1,0, và 28.2% SiO: bén đến nhiệt độ 1.910°c. 0 thành phán 72% A1:0_,, nhiệt độ thiéu kết dưới 1910°c hệ chỉ có mulit dạng rán. ơ nhiột độ 1600ùc và thành phán ALO,20%. 80% SiO: hệ gồm pha lỏng và mulit. hạ nhiệt độ xuống la có mulit và critstobalit (mộl dạng thù hình của SiO,). Khi hàm lượng AlọO, irong khoáng 72 - 78% la có dung dịch rắn giữa mulit và corun (một dạnc thù hình cua AKO,). Trên 78% AlnO, ta cỏ dung dịch rắn mulil corun dư. Như vậy ta thấy tâng hàm lượng ALO, sẽ tăng chất lượng của VLCL alumosilicat. 1.4.3. Vật liệu chịu lửa kiềm tính (Bazic) Là VLCL có các o xít kiềm và khả năng bền kiềm, rất cao. Vật liệu chịu lứa kiềm tính có 6 sản phẩm. > VLCL M anheú (MgO) VLCL manhezi là VLCL kiềm tính có chứa khoáng Pericias (MgO). Các lạp chấl có trong manhezi thường là CaO. Si(X FeO. F e ,0 ,. Khi nunũ, các tạp IX
chất nàv thường phản ứng với nhau tạo ra các khoáng như íorsleril Mg-,Si04, ĩcrii MuFe 20 4, CaSiCỵ,, monchichelii (Mg, Ca) S i0 4... > VLCL Đolomit VLCL Đolomit là vật liệu dược sản xuất lừ đolomit khoáng chủ tronc vật liệu này là periclaz. CaO. các hợp chất của can xi với các tạp chất trons đolomit như 3CaO. SiCX. 2CaO. SiO: , 2CaO. Fe 00 ,. 3CaO. Al-,0,. và 4CaO. ALO_,. F e ,0 ,. Người ta phân loại đolomi theo hàm lượng. CaO và McO (sau khi nung) như sau: Loại 1: MgO > 36% CaO 50-60% Loại 2: MgO 32.5 - 36% CaO 40-50% Loại 3: MgO 29-32.5% CaO 25-40% V VLCL cromit (Cr: 0 3) VLCL cromit được điều chế chứ yếu từ quặng cromit với 1 ít phụ gia. Pha chủ yếu trong vậi liệu này là Spincl (78-80%), chất liên kết thường là jbrsterit 2Me[0. SiCh (gần 20%). ngoài spinel có thành phần biến đổi (Fen, Mg) (Cr. Al)-,0 4 cũng có thể điều chế VLCL cromit chất lượnu cao từ quặng giàu Cr,0< với chất liên kết spinel. MgAl:0 4 ^ VLCL crom-manhezi VLCL crom - manhezi được sản xuất từ quặng cromit và manhezi kết khối. Nỏ có độ chịu lửa cao hơn 2000°c. Trong công nghiệp người ta chia các sản phẩm crom-manhezi làm hai loại: Loại thường và loại crom-manhezi bền nhiệt, chúng khác nhau ở hàm lượng manhezi . > VLCL spineỉ (M gAUOJ Spinel là khoáng M gA K 04có thành phẩn theo lí thuyết là 71,5% AKO^: 28,5% MgO trong thực tế VLCL spincl chỉ chứa khoảng 85% khoáng spinel còn lại là phụ gia và tạp chất. Phụ gia khoáng hoá thường dùng là B:0 3 hoặc 19
C i\0,(thường dùng C r,0 , hơn) tạp chất có ưong phối liệu thường là F e .o ,. SiO: . Cr-,0,. > VLCL forsterit VLCL forslerii được sản xuất từ quặng silicat manhe và manhezi (kết khối hoặc basic). Nó chứa chủ yếu khoáng forsterit 2MgO. S i0 2 (khoảng 85% và ferit manhe MíiO. Fe:Oị (khoảng 15%) ngoài ra có các tạp chất với lượnu rãì nhỏ. 1.4.4- V ật liệu ch ịu lửa đ ặc biệt Thời gian gần đây, do sự phát triển của khoa học công nghệ vật liệu do nhu cầu của các lĩnh vực cỏne nghệ cao, đã xuất hiện nhiều VLCL đặc biệt lừ các oxit tinh khiết, các cachua, các silixua, các borua, các nitrua. Các hợp chất này có thành phần thay đổi. được gọi là hợp chất bectolit ngoài ra nhiều kim loại và hợp kim đã được biết từ láu là có tính chịu lứa. nhưng do hạn chế của nguồn nguyên liệu. Irữ lượng và công nghệ khai thác nên chưa được,sử dụng phổ biến thì ngày nay đã được sử dụng trong nhiều lình vực công nghệ cao, khấc phục các nhược điểm của từng chất người ta đã tạo ra nhiều vật liệu tổ hợp chịu lứa. Như vậy vật liệu chịu lửa đặc hiệt bao gồm: các oxit tinh khiết, các cachua, các borua. các nitrua, các silixua. các kim loại và hợp kim chịu lứa. > Các oxit tinh khiết: Các oxit chịu lửa được thống kê trong bảng 11 BẢNG 11: CÁC OXIT CHỊU LỬA [3] Các oxit t° n/c Oxit t" n/c BeO 2610 Zt0 2 2850 MgO 2800 H f0 2 2900 CaC) 2585 Cr:0 3 2265 SrO 2430 ThOj 3050 A l,0 , 2050 La2Oj 2200 2 0