Bài giảng Hóa công nghệ - Chương VI: Công nghệ Silicat - Ngô Xuân Lương

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HỒNG ĐỨCKHOA KHOA HỌC TỰ NHIÊNHÓA CÔNG NGHỆTH.S NGÔ XUÂN LƯƠNGThanh Hóa, năm 2008CHƯƠNG VI. CÔNG NGHỆ SILICATA. SẢN XUẤT THUỶ TINH I. NGUYÊN LIỆU1. Nguyên liệu chính+ Cát (SiO2) thành phần chủ yếu đa số thuỷ tinh công nghiệp. Ngoài ra cát chứa Al2O3, MgO, CaO, Pe2O3. (Fe2O3 tạp chất có hại vì tạo màu không cần thiết) SiO2 tăng độ bền hoá, cơ, nhiệt của thuỷ tinh+ B2O3 (hàn the Na2B4O7.10H2O) giảm hệ số giãn nở.+ Na2O tăng độ bền cơ hoá nhiệt, hạ thấp nhiệt độ màu, hạ thấp độ nhớt, tăng tốc độ khử bọt.+ H2O có tác dụng tương tự Na2O làm thuỷ tinh có ánh - thuỷ tinh cao cấp. Thường đưa vào dạng Na2CO3, H2CO3, NaSO4.+ BaO, PbO làm cho thuỷ tinh có trọng lượng riêng lớn, chiết suất cao.2. Nguyên liệu phụ+ Chất khử bọt: Nitorat, sunphat, asenoxit (AS2O3), NaCl+ Chất nhuộm màu:Hợp chất côban (xanh) H/c Mn (tím) CuO (đỏ) AlF3 màu sứ (trắng sữa)II. QUÁ TRÌNH NẤU THUỶ TINH (5 GIAI ĐOẠN)1. Giai đoạn tạo muối silicat (800-9000C)- Khi nhiệt độ tăng H2O trong nguyên liệu tách raGiai đoạn này các phản ứng xảy ra ở TT rắn, phối liệu không còn các cấu tử riêng biệt.2. Giai đoạn tạo thuỷ tinh (900-12000C)Các muối silicat chảt lỏng thành một khối trong suốt nhưng trong đó còn nhiều bọt khí và thành phần thuỷ tinh chưa đồng nhất.3. Giai đoạn khử bọt (1400-15000C)Các bọt khí thoát ra hết do nhiệt độ tăng đột nhớt của chất lỏng giảm và chất khử bọt phát huy tác dụng.4. Giai đoạn đồng nhấtXảy ra đồng thời với giai đoạn khử bọt bì nhiệt độ = 1400-15000C Độ nhớt của TT thấp tạo điều kiện khuyếch tán tp của thuỷ tinh đồng đều các hướng, sau giai đoạn 3, vấn đề TT ở nhiệt độ cao 5. Giai đoạn làm lạnhSau giai đoạn 4 hạ thấp nhiệt độ của TT tới 1100-13000C để có độ nhớt đảm bảo cho quá trình tạo hình sản phẩm như kéo chai lọ, cắt kính III. LÒ NẤU THUỶ TINH (SGK)B. SẢN XUẤT VÔI XÂY DỰNGĐá vôi (CaCO3  CaO (vôi sống)  Vôi tôi Ca(OH)2)I. NGUYÊN LIỆU:Đá vôi: II. NGUYÊN TẮCPhản ứng CaCO3  CaO +CO2 Đồng thể thuận nghịch, thu nhiệt theo chiều thuận yếu tố ảnh hưởng1. Nhiệt độ: Nhiệt độ cao, CBCD theo chiều thuận > 1000C CaCO3 bắt đầu phân huỷNhiệt độ > 12000C các axits khác trong CaCO3 như SiO2, Fe2O3, Al2O3 tác dụng với CaO  chất không thể tôi thành vôi được (vôi già), canxi silicat 2CaO, SiO2, canxi aluminat (CaO.2Al2O3), canxi ferit (2CaO, Fe2O3).2. áp suấtGiảm P cân bằng CD theo chiều thuận  lấy CO2 ra khỏi HH sau phản ứng  cho lỗ thông khí ra ngoài.3. Kích thước nguyên liệuNguyên liệu có kích thước không đều  hiện tượng vôi sống hoặc vôi giàKích thước bé  nhiệt độ nung giảm  tiết kiệm nhiên liệu song gây tắc lò, vôi vỡ vụn lãn vào xỉ  thất thoát sản phẩm.Kích thước còn phụ thuộc cấu tạo lò nung, thông thường cỡ 60-200mm, không quá 300mm, điều quan trọng đồng đều, không to không nhỏ (40-60mm)4. Thành phần hoá họcVôi ít tạp chất dễ nung, dễ tôi  sản phẩm ít lẫn tạp chất  loại tốt > 95% CaCO3 < 2,5% MgCO3,.III. ỨNG DỤNG CỦA VÔIXây dựng, sản xuất xi măngSản xuất gạch silicatTốy vải, khử chua, chống ẩmIV. LÒ NUNG VÔIC. SẢN XUẤT XI MĂNG FOOCLĂNG:I. KHÁI NIỆM CHUNGXi măng Fooclăng là loại chất kết dính, chịu nước, sản xuất từ đá vôi và đất sét nung tôi 145000C, sau đó làm lạnh và nghiền min  chế tạo xi măng dùng trong xây dựng.Thành phần hh: 4 loại oxitII. NGUYÊN LIỆU+ Chính : đá vôi 75 – 80% m nguyên liệu, đất sét 20-25% Al2O3, 2SiO3, 2H2O+ Phụ : xipirit, xilôcao, than hoa t.tính (điều chỉnh tốc độ đóng rắn) CaSO4, CaCl2, NaCl chậm V đóng rắn.Chất độn: cát, gạch non, đá vôi hạ giá sản phẩmCác nguyên liệu nghiền mịn và trộn lẫn tới kích thước hạt 0,06-0,07mm rồi đưa vào lò nung.III. NUNG LUYỆN KLINKE XI MĂNG FOOCLĂNG+ Phương pháp khô: đóng viên nguyên liệu rồi đưa vào lò nung+ Phương pháp ướt: nghiền nguyên liệu với nước  hh ở dạng bùn rồi đưa vào lò nung.Nung : xảy ra quá trình hoá lý phức tạpnhiệt độ 800-12500C hầu hết các khoáng quan trọng được tạo thànhriêng C3S (3CaO.SiO2) được tạo thành chậm do không phản ứng C2S + CaO  C3S phản ứng xảy ra với tốc độ nhanh khi có mặt pha lỏng. Pha lỏng do C5A3 và C4AF ở 14500C bị chảy lỏng tạo thành. Khi có mặt pha lỏng C2S và CaO khuyến tách vào pha lỏng phản ứng tạp chike xi măng.C3S là thành phần quan trọng qđ tính chất của xi măng. C3S chỉ tạo thành ở nhiệt độ cao  nhiệt độ nung chike có ảnh hưởng lớn tới chất lượng xi măng.IV. LÒ NUNG CHIKE (SGK)