Bài giảng Thuỷ tinh tổ ong (cellular glass) (foam glass)

BAÙO CAÙO CHUYEÂN ÑEÀ VAÄT LIEÄU CAÙCH NHIEÄTLÊ CHU THIÊN lcthien.xd@gmail.com0984435895THUYÛ TINH TOÅ ONG(CELLULAR GLASS)(FOAM GLASS)CÁC PHẦN CHÍNHGiỚI THIỆUHỆ NGUYÊN LiỆUCƠ SỞ HÓA LÝCÔNG NGHỆ CHẾ TẠOTÍNH CHẤTỨNG DỤNGSẢN PHẨM THỦY TINH TỔ ONGCƠ SỞ KHOA HỌC ĐỂ CHẾ TẠO THỦY TINH TỔ ONGI. DỰA TRÊN CƠ SỞ HÓA LÝ & HÓA KEO II. THIÊU KẾT BỘT THỦY TINH TRONG HỖN HỢP VỚI CHẤT KHÍIII. SỬ DỤNG KHOÁNG MỎ ( đất sét, tro núi lửa, ...)MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP TẠO CẤU TRÚC RỖNG TẠO BỌT KHỐI THỦY TINH TRONG LÒ NẤU THỦY TINH NUNG THIÊU KẾT BỘT THỦY TINH VỚI BỌT KT NUNG THIÊU KẾT BỘT THỦY TINH VỚI CHẤT TẠO KHÍ LÀM SỦI BỌT THỦY TINH NÓNG CHẢYHỆ NGUYÊN LiỆU Thành phần hoá học của thuỷ tinh tổ ong có phẩm chất tốt thường có hàm lượng % các oxít như sau: SiO2 = 73%, Al2O3 = 1%, CaO = 6%, MgO = 4%, Na2O = 16%, SO3 = 0,5%. Để sản xuất thuỷ tinh tổ ong có thể sử dụng các loại nguyên liệu chính sau: Phế liệu của các nhà máy thuỷ tinh, thuỷ tinh tái sinh, thuỷ tinh tạo hạt từ thuỷ tinh nóng chảy dùng cho mục đích chế tạo thuỷ tinh bọt, các loại đất đá dễ chảy chứa kiềm. Công nghệ chế tạo sẽ khác nhau nếu sử dụng phế thải sản xuất thủy tinh hay nấu thủy tinh nóng chảy tạo viên Một số chất tạo khí như: than cốc, đá vôi, đá cẩm thạch, đá phấn, canxi cacbua(Ca2C) ,silic cacbua,pirôluzít (MnO2), natri nitrát (NaNO3). ĐÁ VÔI	ĐÁ ĐÔLÔMITĂngtraxit	Karbit CanxiThan Cốc Loại và hàm lượng sử dụng phụ thuộc cấp phối thủy tinh những yêu cầu đối với sản phẩm sản xuất: Thủy tinh xốp với các bọt lỗ rỗng kín khi sử dụng với cốc, graphit, canxi cacbua, nhôm. Thủy tinh xốp với một phần lỗ rỗng kín khi sử dụng ăngtraxit, pirolugit Thủy tinh xốp với lỗ rỗng thông nhau khi sử dụng đá vôi Độ nghiền mịn chất tạo khí ảnh hưởng đến tạo cấu trúc và phẩm chất thủy tinh xốp, càng mịn càng cho khả năng có được thủy tinh xốp với lỗ rỗng nhỏ, cấu trúc đồng nhất nhưng tổng thể tích giảm.cơ sở hóa lýYÊU CẦU HÓA LÝ KHI NUNGChất lượng thủy tinh tổ ong phụ thuộc chủ yếu vào khả năng phồng nở của khối thủy tinh nóng chảyYÊU CẦU HÓA LÝ KHI NUNGKhả năng phồng nở phụ thuộc vàoĐộ nhớt khối thủy tinh là 2800-3500 Pa.sNhiệt độ nở phồng 720-930 °CSức căng bề mặt là 35 PaÁp suất riêng phần của pha khí được phát triển ở pha khí ở nhiệt độ phải cao hơn nhiệt độ làm mềm thủy tinh là 50 ÷70°C Một số yếu tố khác:Độ mịn bột thủy tinh và chất tạo khí,lượng dùng chất tạo khí,nhiệt độ phồng nở,thời gian phồng nở.... 	YÊU CẦU HÓA LÝ KHI NUNGKhi đốt nóng hạt thủy tinh mềm ra(khoảng 600 độ C)Nhiệt độ tăng → Độ nhớt khối thủy tinh giảm → Chất khí phân hủy → Tạo áp lực làm phồng nở khối thủy tinh → Tạo lỗ rỗng trong khối thủy tinh → Đường kính lỗ rỗng tăng	 → Thể tích khối thủy tinh tăngYÊU CẦU HÓA LÝ KHI NUNGGiảm nhiệt độ lò nung	Độ nhớt khối thủy tinh tăng → Giữ bọt khí ở lại trong khối thủy tinh và làm ổn định bọt khí Độ mịn phối liệu càng cao → Cấu trúc thủy tinh bọt đồng nhất,chất lượng sản phẩm caoTăng lượng chất tạo khí → Làm giảm khối lượng thể tích → Đường kính lỗ rỗng tăng,cấu trúc lỗ rỗng không đồng đềuYÊU CẦU HÓA LÝ KHI NUNGNhiệt độ phồng nở cao → khối lượng thể tích nhỏ vì: + Chất khí tạo ra nhanh + Vách lỗ rỗng vỡ ra tạo lỗ rỗng lớncơ chế tạo phồng nởĐối với chất tạo khí là:cacbon( than, angtraxit)Ở 500°C phản ứng khử : C + O2 = CO2 2CO + O2 = CO2Ở nhiệt độ 580 ÷600°C : CO2 + C = CO CH4 = 2H2 + CỞ 770 ÷ 800 °C nhiệt độ tăng đột ngột: 2CO + O2 = 2CO2 CO + 3H2 = CH4 + H2Ocơ chế tạo phồng nởĐối với chất tạo khí là: cacbonat( đá vôi, đá granit)Ở nhiệt độ 620 ÷ 700 : CaCO3 + SiO2 = CaSiO3 + CO2 Ở nhiệt độ 700 ÷ 800: Na2CO3 + CaCO3 = CaNa2(CO3) CaNa2(CO3) + SiO2 = CaCO3 + Na2SiO3 + CO2Ở 795 ÷ 818 xảy ra phân hủy một phần đá vôi: CaCO3 = CaO + CO2QUÁ TRÌNH PHỒNG NỞQUAN SÁT CẤU TRÚC DƯỚI KÍNH HIỂN VI ĐIỆN TỬSƠ ĐỒ CÔNG NGHỆRÓT THỦY TINHKHUÔN VÀO LÒ NUNGCÁC TÍNH CHẤT CHỦ YẾU CỦA THUỶ TINH TỔ ONG1.Độ rỗng của thuỷ tinh tổ ong:-Thuỷ tinh tổ ong cách âm có cấu trúc rỗng hở,các loại còn lại có cấu trúc rỗng kín-Độ rỗng của thuỷ tinh tổ ong từ 80-95%.-Kích thước của lỗ rỗng vĩ mô trong thuỷ tinh tổ ong nằm trong khoản 0,1 – 2(3) mm,còn các lỗ rỗng vi mô là vài micrômet.-Tính chất rỗng của thuỷ tinh tổ ong phụ thuộc vào thành phần hoá của thuỷ tinh và loại chất tạo khí.2.Khối lượng thể tích của thuỷ tinh tổ ong:-Khối lượng thể tích của thuỷ tinh tổ ong từ 150 – 800 kg/m3 -Hầu hết các tính chất lý học của thuỷ tinh tổ ong đều phụ thuộc vào khối lượng thể tích.-Khối lượng thể tích của thuỷ tinh tổ ong có thể điều chỉnh bằng cách:+Thay đổi nhiệt độ, thời gian phồng nở.+Loại chất tạo khí.+Độ nghiền mịn của chất tạo khí và bột thuỷ tinh.3.Cường độ của thuỷ tinh tổ ong:-So với các loại vật liệu có cấu trúc tổ ong khác, thuỷ tinh tổ ong có cường độ cơ học cao vì nhờ cường độ cao của pha thuỷ tinh.(Rnén =0,49–4,41 MPa, Ruốn =0,19–2,45 MPa)-Cường độ nén của thuỷ tinh tổ ong có thể xác định bằng công thức thực nghiệm sau: Rn=0,20 - 20 (daN/cm2)(Thường áp dụng 0=150 – 700 kg/m3)4.Độ hút nước của thuỷ tinh tổ ong:-Với thuỷ tinh tổ ong có lổ rỗng kín thì độ hút nước là 1 – 10% theo thể tích.-Với thuỷ tinh tổ ong có lổ rỗng hở thì độ hút nước là 70 – 80% theo thể tích.-Độ bền của thuỷ tinh tổ ong dưới tác dụng lâu dài của nước rất lớn,còn đỗ hút ẩm thì rốt nhỏ.	5.Độ bền băng giá của thuỷ tinh tổ ong:	 -Thuỷ tinh tổ ong là một loại vật liệu bền băng giá khi bề mặt của nó được bảo vệ không bị làm ướt, do đó tránh được sự phá hoại do nước đóng băng trong các lỗ rỗng hở nằm trên bề mặt.	6.Độ dẫn nhiệt của thuỷ tinh tổ ong:	 -Thuỷ tinh tổ ong có độ dẫn nhiệt nhỏ do có độ rỗng lớn đồng thời pha thuỷ tinh của vách rỗng cũng có hệ số dẫn nhiệt nhỏ.Thường dao động từ 0,055 – 0,085 W/(m.0C).7.Độ bền nhiệt độ của thuỷ tinh tổ ong:-Thuỷ tinh tổ ong là vật liệu không cháy, chịu được nhiệt độ gần đến nhiệt mềm của thuỷ tinh (600 oC).-Nhiệt độ sử dụng tới hạn của thuỷ tinh tổ ong từ các loại thuỷ tinh công nghiệp loại thường khoảng 400 – 500 oC.-Đối với thuỷ tinh tổ ong ít kiềm nhiệt độ sử dụng tsd=600 oC. Với thuỷ tinh tổ ong có hàm lượng SiO2 cao tsd=1000oC.8.Tính hút âm của thuỷ tinh tổ ong:-Thuỷ tinh tổ ong có cấu trúc lỗ rỗng kín với tần số âm có giá trị trong khoảng f= 600 – 1200 Hz và hệ số hút âm k= 0,5 – 0,65, nhằm thoả mãn yêu cầu đối với vật liệu hút âm.ứng dụngTHI COÂNG TÖÔØNG TAÀNG HAÀMLAØM BLOCK XAÂY TÖÔØNG