Download miễn phí Đồ án Nghiên cứu tổng hợp các khoảng chịu lửa chứa Nhôm, Silic từ hóa chất tinh khiết và từ bã thải bùn đỏ



MỤC LỤC
Lời Thank 1
Mục Lục 2
Mở đầu 4
Chương 1: Giới thiệu chung về vật liệu chịu lửa 6
1. Gốm 6
1.1.Khái niệm 6
2. Vật liệu chịu lửa 9
2.4. Các loại vật liệu chịu lửa chính 11
3. Tổng quan về mullite và tổng hợp mullite 14
3.1.1. Giới thiệu chung 14
3.1.2. Giản đồ pha hệ Al2O3- SiO2 17
4. Công nghệ ché tạo. 23
4.1. Chuẩn bị nguyên vật liệu 24
4.3.1. Phương pháp ép, nén một chiều 28
4.3.2. Nén đẳng tĩnh ở nhiệt độ thường 29
4.4.1. Thiêu kết ở áp suất thường: 29
4.4.2. Thiêu kết do ép ở nhiệt độ cao 30
5.Tổng quan về tổng hợp các khoáng chịu lửa từ bùn đỏ 32
Chương 2: Mô tả các phương pháp nghiên cứu 35
1. Phương pháp thực nghiệm hòa tách bùn đỏ 35
2. Phương pháp thực nghiệm tổng hợp các khoáng chịu lửa từ bùn đỏ 35
3. Phương pháp huỳnh quang tia X 36
4. Phương pháp nhiễu xạ tia Rơnghen 36
5. Phương pháp phân tích nhiệt 38
6. Phương pháp đo độ xốp 39
7. Phương pháp hiển vi điện tử quét (SEM-Scaning Electron Microscopy) 40
Chương 3: Kết quả và thảo luận 41
1. Khảo sát khả năng tạo mullite và corundum từ hoá chất tính khiết. 41
1.2.2. Xác định các biến đổi xảy ra theo nhiệt độ của hỗn hợp trên 44
1.2.3. Tổng hợp mullite và corundum 47
2. Khả năng điều chế các khoáng chịu lửa corundum và mullite từ bã thải bùn đỏ. 51
2.1.1. Xác định thành phần bùn đỏ 51
2.1.2. Xác định các dạng khoáng có trong bùn đỏ Tân Bình 51
2.1.3. Khảo sát sự biến đổi của bùn đỏ theo nhiệt độ 53
2.3.1. Chuẩn bị nguyên liệu. 55
2.3.2.Nghiên cứu khả năng tạo thành các khoáng chịu lửa corundum và mullite từ hỗn hợp chứa Al, Si hoà tách từ bùn đỏ. 57
3. Khảo sát một số tính chất của mẫu đóng rắn từ bùn đỏ và đất sét. 60
Kết luận 63
Tài liệu tham khảo 64
 


http://s1.liketly.com/flash/edoc/web-viewer.html?file=jh2i1fkjb33wa7b577g9lou48iyvfkz6-demo-2016-02-05-do_an_nghien_cuu_tong_hop_cac_khoang_chiu_lua_chua_nhom_sili_9yXEO5REcN.png /tai-lieu/do-an-nghien-cuu-tong-hop-cac-khoang-chiu-lua-chua-nhom-silic-tu-hoa-chat-tinh-khiet-va-tu-ba-thai-bun-do-87665/


Để tải tài liệu này, vui lòng Trả lời bài viết, Mods sẽ gửi Link download cho bạn ngay qua hòm tin nhắn.

Ket-noi - Kho tài liệu miễn phí lớn nhất của bạn


Ai cần tài liệu gì mà không tìm thấy ở Ket-noi, đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí

Tóm tắt nội dung tài liệu:

ghiệm và các phương pháp nội suy ngoại suy từ các số liệu thực nghiệm thu được. Điểm eutecti giữa mullite và cristobalite xảy ra ở 1587oC dưới dạng lỏng chứa khoảng 95% mole SiO2. Nhiệt độ đóng rắn giữa mullite và Al2O3 ở 1828oC, điểm đó gọi là bao tinh.
Công nghệ chế tạo và điều kiện sử dụng của nhiều vật liệu chịu lửa liên quan đến giản đồ này. Chủ yếu bao gồm : gạch chịu lửa silicavà nhôm thiêu kết.
Việc chế tạo gạch chịu lửa silica cần quan tâm đến độ bền tại nhiệt độ cao được sử dụng trong các hầm lò và các ứng dụng tương tự. Lò này thường được vận hành ở 1625oC1650oC vì thế tuổi thọ của lò tại nhiệt độ này đặc biệt được quan tâm. ở nhiệt độ này 1 phần của gạch ở trạng thái lỏng. Trong quá trình hình thành gạch silica chúng ta đã biết 1 lượng nhỏ nhôm oxit sẽ phá huỷ các tính chất của gạch, bởi vì điểm eutecti là đóng đến điểm silica cuối của giản đồ.
Do đó dù thêm 1 lượng nhỏ Al2O3 có nghĩa là thêm 1 lượng pha lỏng có mặt trên 1600oC.
Gạch đất sét nung có thành phần thay đổi từ 35 55 % Al2O3. Với thành phần không kể tạp chất pha cân bằng có mặt ở dưới 1587oC là mullite và silic. Tương tự một lượng pha này có mặt thay đổi tỉ lệ Al2O3 và SiO2 ứng, dụng cho nhiệt độ cao này là gạch nhôm cao được sử dụng.
Tính chất chịu lửa của gạch có thể được tăng lên nếu đủ Al được thiêu kết để tăng nồng độ mullite có mặt cho đến khi lớn hơn 72% khối lượng của Al2O3 trong gạch là toàn bộ mullite hay hỗn hợp của mullite thêm Al2O3. Dưới điều kiện pha lỏng cho đến khi đạt được nhiệt độ trên 1828oC.
3.2. Tổng hợp mullite
Khi tổng hợp mullite thì điều kiện tổng hợp và chất lượng của sản phẩm mullite phụ thuộc vào các yếu tố chính sau:
+ Thành phần hỗn hợp: Tỉ lệ SiO2, Al2O3. Thường tỉ lệ Al2O3/SiO2 = 3/2.
+ Nguyên liệu, phương pháp tổng hợp: Đi từ dung dịch hay đi từ nguyên liệu rắn. Có thể đi từ - Al2O3, Al(OH)3, Al2(SO4)3.18H2O hay AlCl3.6H2O
+ Nhiệt độ tổng hợp
+ Thời gian tổng hợp
+ Cỡ hạt và độ trộn đều
Thành phần hỗn hợp (tức tỉ lệ Al2O3/SiO2) là rất quan trọng nó quyết định khả năng tạo thành sản phẩm cũng như hiệu suất tạo thành sản phẩm. Trên giản đồ pha ta thấy tỉ lệ thành phần mà tại đó hiệu suất tạo thành mullite là cực đại là 72% Al2O3 và 28% SiO2. Dưới tỉ lệ đó hầu như không tạo thành mullite. Điều đó rất quan trọng, yêu cầu ta phải biết chính xác hàm lượng nguyên liệu ban đầu và tính toán chính xác thành phần hỗn hợp để thu được mullite có chất lượng tốt nhất.
Tùy thuộc vào nguyên liệu ban đầu mà mullite xuất hiện ở các nhiệt độ khác nhau. Khả năng linh động và sự tiếp xúc của các hạt Al2O3 và SiO2 là rất quan trọng, nó quyết định năng lượng cần thiết để tạo thành mullite. Vì thế thường người ta chế tạo Al2O3 và SiO2 ở dạng mới sinh khi đó nó linh động nhất và năng lượng cần thiết để tạo thanh mullite là nhỏ nhất.
Hơn nữa mullite được tạo thành theo cơ chế phản ứng tiếp xúc giữa các hạt SiO2 và Al2O3. Do đó hạt càng hạt mịn và đảo trộn càng đều thì hiệu suất tạo thành mullite càng cao. Một cách hay dùng để giảm năng lượng tạo thành mullite người ta cũng đi từ hỗn hợp dung dịch (tiếp xúc cỡ hạt nguyên tử) của SiO2 và Al2O3.
Hình 1.4: Cơ chế tạo thành mullite đi từ hỗn hợp - Al2O3 và SiO2(Đi từ hỗn hợp rắn):
Hình 1.5: Cơ chế tạo thành mullite từ hỗn hợp dung dịch có chứa Al2O3 và SiO2:
Trong trường hợp này thì ở khoảng nhiệt độ 1100oC đã có thể tạo thành mullite.
4. Công nghệ ché tạo.
Về tổng thể, có thể tóm tắt quy trình công nghệ chế tạo sản phẩm bằng gốm trong hệ khảo sát nói riêng và sản phẩm gốm kỹ thuật nói chung như sau:
ép nóng
Chuẩn bị nguyên vật liệu
NL chính
Phụ gia:
Y2O3, keo
Nghiền, trộn
Sấy
Tạo hạt
ép
Thiêu kết
Gia công cơ khí
Kiểm tra
Làm tơi hạt
Hình 1.6: Sơ đồ công nghệ chế tạo gốm
4.1. Chuẩn bị nguyên vật liệu.
* Al2O3: Đây là nguyên liệu chính để sản xuất hệ gốm đang xét. Ôxit nhôm Al2O3 được sản xuất chủ yếu bằng phương pháp Bayer. Phương pháp này cho bột có đọ sạch cao, > 99,2%.
Corundun (Al2O3) là dạng thù hình ổn định nhất và bền vững nhất trong số các thù hình của oxit nhôm Al2O3 () và là thành phần chủ yếu của hệ gốm khảo sát.
Bảng 1.3: Tính chất của bột Al2O3.
Tính chất
Al2O3 (95)
Al2O3 (99)
Khối lưọng riêng (g/cm3)
3.6
3.9
Độ cứng (HV)
1600
1800
Độ bề uốn (MPa)
300
345
Độ bền phá huỷ   (MPa.m1/2)
4
3.6
Modulus đàn hồi (GPa)
250
300
Những nguyên liệu oxit nhôm Al2O3 không ở dạng thù hình phải qua quá trìh xử lý sơ bộ: nung chuyển pha ở nhiệt độ trên 12000C trong nhiều giờ. ở đây ta tiến hành nung sơ bộ ở nhiêt độ 16000C trong 2 giờ.
Gốm tiên tiến có cấu trúc hạt rất nhỏ mịn, bởi vậy nguyên liệu phải qua quá trình nghiền sạch và mịn để đạt cỡ hạt nhỏ hơn 1m.
Bảng1.4: Một số tính chất khác của Al2O3:
Khối lượng mol
101,96g/mol
Trọng lượng riêng và pha
3,97g/cm3, rắn
Khả năng hoà tan trong nước
Không hoà tan
Điểm nóng chảy
2054oC
Điểm sôi
cỡ 3000oC
Độ dẫn nhiệt
18 W/m.K
Cấu trúc hình học
Hình tám mặt
Cấu trúc tinh thể
Hình lập phương
* SiO2: Là oxit của silic, nó được tìm thấy trong tự nhiên trong nhiều dạng, bao gồm thạch anh và opal. Thực tế silica có 17 dạng tinh thể. Các dạng chính trong cuộc sống bao gồm các cấu trúc silica, cấu trúc vi sinh vật như tảo cát, động vật như bọt biển
Nó được sản xuất dưới dạng bao gồm thuỷ tinh, tổng hợp silica vô định hình và silica gel. Si với Al là thành phần chủ yếu trong đất sét cho phép phát triển cấu trúc tinh thể khi nung. Si còn là thành phần chính của ximăng.
Thành phần và tính chất cơ bản của SiO2 được tổng hợp dưới bảng sau:
Silicon dioxide
Giới thiệu chung
Tên khác
Silica
Công thức phân tử
SiO2
Khối lượng mol
60.1 g/mol
Bề ngoài
Trắng (khi tinh khiết)
Tính chất
Khối lượng riêng và pha
2.6 g/cm3, rắn
Khả năng hoà tan trong nước
Không hoà tan
Điểm nóng chảy
1710 °C
Điểm sôi
2230 °C
Cấu trúc
Cấu trúc hình học
Tứ diện
Cấu trúc tinh thể
Riêng lẻ
4.2. Quá trình nghiền trộn nguyên liệu:
Để đánh giá chất lượng nguyên vật liệu bột đầu vào, ta có một số thông số sau:
Độ sạch hoá học cao;
Bề mặt riệng của hỗn hợp bột lớn (kích thước hạt nhỏ mịn);
Độ đồng nhất hoá lý cao;
Tính tương thích thiêu kết cao: phân bố cấp hạt hợp lý, hạt không co cụm, nhiệt độ thiêu kết nằm trong khả năng của thiết bị hiện có;
Thành phần hoá tinh thể ổn định.
Nhiều phương pháp chế tạo đã được áp dụng nhằm đạt được tối ưu các yêu cầu trên: Phương pháp sol-gel, phương pháp đồng kết tủa, phương pháp nhiệt phân, phương pháp PlasmaTuy vậy, các phương pháp này đều có năng suất thấp, nguyên liệu đắt do đó giá thành sản phẩm cao. Do vậy phần lớn các phương pháp này vẫn chưa được áp dụng trong công nghiệp.
Cho tới nay, phương pháp nghiền sạch và mịn vẫn là phương pháp tối ưu cho việc chuẩn bị nguyên vật liệu thiêu kết nhờ có năng suất cao, nguyên liệu đầu vào phong phú sẵn có và rẻ.
Để nghiền mịn nguyên liệu đầu vào tới kích thước hạt tối ưu (< 1m) ta dùng phương pháp nghiền ướt trong thiết bị nghiền rung, nghiền ly tâm hành tinh, nghiền khuấy. Các phương pháp nghiền khác ít được sử dụng trong công nghệ sản xuất gốm do không có khả năng nghiền hạt tới kích thước m.
D.A.Stanley và các cộng sự [35.A.2] đã nghiên cứu hiệu quả của các phương pháp nghiền.
(1): Nghiền khuấy.
(2): Nghiền li tâm hành tinh.
(3): Nghiền rung
(4): Nghiền bi quay
Hình 16: Đồ thị quan hệ giữa phương pháp nghiền, kích
thướchạt và thời gian nghiền.
Để nguyên vật liệu sau khi nghiền có độ sạch cao nhất đảm bảo cho chất lượng, người ta áp dụng xử lý sau:
Xử lý axit với bột sau khi nghiền để loại các tạp chất do thành bình nghiền, bi nghiền làm bằng thép không gỉ tạo ra, các biện pháp này đòi hỏi rất công phu, tốn kém và hiệu quả thấp.
Bọc lót bình nghiền, trục, cánh khuấy của thiết bị nghiền ly tâm hành tinh và thiết bị nghiền khuấy bằng cao su hay chất dẻo. Còn bi nghiền thì bằng vật liệu không ảnh hưởng đến tính chất của sản phẩm sau này: bằng chính nguyên liệu hệ khảo sát (dùng bi nghiền bằng silica).
Một giải pháp rất hiệu quả của Bureau of mines (Mỹ 21.A.2 ) là chế tạo ra thiết bị nghiền kiểm tuốc bin với toàn bộ chi tiết nghiền như bình nghiền, rô to, stato đều bằng vật liệu polime còn môi trường nghiền là chính vật liệu nghiền với cấp hạt thô để nghiền cấp hạt mịn xuống cấp hạt siêu mịn (< 1m)
4.3. ép tạo hình
quá trình ép tạo hình nhằm tạo cho hỗn hợp bột có hình dáng kích thước xác định, có độ bền nhất định, để giữ hình dáng chi tiết đến các công đoạn tiếp theo.
Hỗn hợp bột trước khi ép cần được chuẩn bị về hình dáng kích thước hạt, tỷ lệ, sự đồng đều về thành phần hóa học. Trong lĩnh vực vật liệu gốm tiên tiến, tuỳ hình dáng, kích thước cũng như yêu cầu đối với các chi tiết bằng gốm mà người ta lựa chọn các phương pháp tạo hình:
Phương pháp nén một chiều;
Nén đẳng tĩnh ở nhiệt độ thường;
Phương pháp cán bột;
Phương pháp ép chảy ở nhiệt độ thường;
Phương pháp nén xung
Mỗi phương pháp đều có những ưu điể riêng của mình và được áp dụng trong tong trường hợp.
4.3.1. Phương pháp ép, nén một chiều
Đây là phương pháp được dùng phổ biến nhất, thường chế t...

---