Tài liệu Việc sản xuất thủy tinh xây dựng bao gồm các quá trình chính sau

1. Chuẩn bị nguyên liệu Cát thạch anh (SiO2 > 98%) Soda (Na2CO3) cung cấp Na2O Đá vôi cung cấp CaO Nguyên liệu thô: Tràng thạch cung cấp Al2O3 Hàn the (Na2B4O7.10H2O) cung cấp B2O3 BaO và PbO 2. 20. Cát thạch anh ở Vân Đồn (Hải Phòng) là nguồn nguyên liệu chính cho hầu hết các nhà máy sản xuất thủy tinh ở miền Bắc của Việt Nam. 3. 21. - Chất nhuộm màu: ion của các nguyên tố chuyển tiếp Fe, Mn, Co, Ni, Cu, Cr và các nguyên tố hiếm,… - Chất khử màu: các nitrat, CeO2, các hợp chất fluor, MnO2, CeO2, selen, NiO, CoO và các nguyên tố hiếm,… - Chất khử bọt: Nitrat kết hợp với As2O3(Sb2O3), CeO2, Na2SO4, các hợp chất fluor, hợp chất amoni,… - Chất gây đục: Na2SiF6, Na2AlF6, CaF2, SnO2, TiO2, Na2HPO4, CaHPO4, Ca3(PO4)2… - Chất rút ngắn quá trình nấu: Na2SO4 CaF2, Na2SiF6,… Các loại phụ da: Chuẩn bị nguyên liệu 4. 22. Thủy tinh tái chế được sử dụng với số lượng thay đổi, dựa trên tính sẵn có. Ở một số khu vực, nó có thể chiếm 20-30%, nhưng ở các nước phát triển thì tỷ lệ này có thể lên tới 60-90%. Thủy tinh tái chế: Chuẩn bị nguyên liệu 5. 23. Gia công nguyên liệu Bao gồm có đập và nghiền những nguyên liệu ở dạng cục (đôlômít, đá vôi, than), sấy nguyên liệu (cát, đôlômít, đá vôi), sàng các cấu tử qua sàng có đường cho trước. 6. 24. - Gia công cát: • Làm giàu cát: là giảm lượng sắt và các tạp chất gây màu khác trong cát. • Sấy cát: Nếu cát có độ ẩm lớn hơn 4,5% thì phải sấy để tránh vón cục và dễ sàng hơn. • Sàng cát: Sau khi sấy, cát được phân loại bằng sàng để loại bỏ các hạt quá lớn. Gia công nguyên liệu 7. 25. Phối liệu Sau khi các nguyên liệu đã được gia công thì được cân và trộn với nhau theo tỉ lệ đã tính toán sẵn, trong đó thành phần các chất phụ gia chiếm tối đa 26-30% . Phối liệu được coi là có chất lượng tốt nếu sai số không vượt quá ± 1%. 8. 26. Nấu thủy tinh Gồm có 5 giai đoạn: 1. Giai đoạn tạo silicat. 2. Giai đoạn tạo thủy tinh. 3. Giai đoạn khử bọt. 4. Giai đoạn đồng nhất. 5. Giai đoạn làm lạnh. 9. 27. 1. Giai đoạn tạo silicat: 600-1000℃ • Khi nhiệt độ tăng dần, nước trong nguyên liệu bị tách ra, tạo ra các muối kép. CaCO3 + Na2CO3 = Na2Ca(CO3)2 • 600 – 800℃ muối kép tạo silicat và thoát CO2 Na2Ca(CO3)2 + 2SiO2 = Na2SiO3 + CaSiO3 + 2CO2 • 720 - 900℃ Na2CO3 + SiO2 = Na2SiO3 + CO2 Na2Ca(CO3)2 + Na2CO3 + 3SiO2 = 2Na2SiO3 + CaSiO3 + 3CO2 • 912℃: CaCO3 bị phân hủy CaCO3 = CaO + CO2 • 1010℃: Hòa tan hết SiO2 còn lại: • CaO + SiO2 = CaSiO3 10. 28. 2. Giai đoạn tạo thủy tinh - Đầu từ 900℃ đến 1200℃: Trong khoảng nhiệt độ này các muối silicat chảy lỏng thành một khối trong suốt, nhưng còn nhiều bọt khí và thành phần thủy tinh chưa đồng nhất. 11. 29. 3. Giai đoạn khử bọt (1400-1500℃) • Hay dùng Na2SO4: Na2SO4 nóng chảy ở 880℃, phân hủy mạnh ở 1300-1350℃ và tiến hành các phản ứng: Na2SO4 + nSiO2 = Na2O.nSiO2 + SO3 SO3 phân hủy ngay lập tức: 2SO3 = 2SO2 + O2 (Lượng dùng: 0,751,43kg Na2SO4 khan/100kg cát) • Các nitrat kết hợp với các hợp chất asen hoặc antimoan: + Ở nhiệt độ thấp: 2KNO3 + As2O3(Sb2O3) = As2O5(Sb2O5) + K2O + N2O + O2 + As2O5 bền ở nhiệt độ thấp (800-1200℃). + Ở nhiệt độ cao > 1300℃: As2O5(Sb2O5) = As2O3(Sb2O3) + O2 12. 30. 4. Giai đoạn đồng nhất - Sau khi giai đoạn khử bọt kết thúc, người ta vẫn phải giữ thủy tinh trong một thời gian nhất định ở nhiệt độ cao. Do ở nhiệt độ như vậy độ nhớt của thủy tinh rất thấp tạo điều kiện khuyếch tán các thành phần của nguyên liệu đồng đều ở các hướng. 13. 31. 5. Giai đoạn làm lạnh Ở trạng thái quá lỏng không thể gia công thuỷ tinh thành sản phẩm được, phải hạ thấp nhiệt độ của xuống 1100 - 1300℃ để có độ nhớt đảm bảo cho quá trình tạo hình. 14. 32. Tạo hình sản phẩm Được tiến hành bằng các phương pháp khác nhau : - Phương pháp Kéo. - Phương pháp rót. - Phương pháp cán. - Phương pháp ép. - Phương pháp ly tâm. Phương pháp thổi. 15. 33. 1. Phương pháp kéo 16. 34. 2. Phương pháp cán Cán gián đoạn: Chỉ dùng để sản xuất các tấm thủy tinh đặc biệt như thủy tinh quang học, thủy tinh màu, thủy tinh đục… Cán liên tục: Dùng sản xuất các tấm thủy tinh trong suốt, kính in hoa, kính có cốt thép với năng suất lớn. 17. 35. 2. Phương pháp ép 18. 36. 4. Phương pháp ép li tâm Hình 1: Chế tạo sợi thuỷ tinh bằng phương pháp ly tâm (a) và phương pháp thổi (b) 1. Bể chứa dụng dịch chảy lỏng; 2. Tia chất chảy lỏng; 3.Bộ phận tăng nhiệt; 4.Ống nối để chuyển không khí nén hoặc hơi nén; 5. Bộ phận ly tâm; 6. Sợi thuỷ tinh. 19. 37. 5. Phương pháp thổi cơ khí 1. Phôi được đưa vào khuôn trống. 2. Không khí được bơm vào khuôn và hình thành cổ chai (lọ). 3. Bơm không khí vào khuôn qua cổ chai, hình thành hình dạng ban đầu của sản phẩm. 4. Khuôn được mở ra và xoay 1800. 5. Sản phẩm ban đầu được chuyển sang khuôn thổi. 6. Không khí được bơm để thổi khối thủy tinh thành hình dạng. 7. Sản phẩm đã hoàn thành 20. 38. Ủ và xử lý nhiệt - Để đảm bảo độ vững chắc của các hộp chứa thủy tinh được tạo thành, chúng cần được xử lý bằng nhiệt và được làm lạnh một cách có kiểm soát. - Quá trình này mất từ 30 phút đến 2 giờ. 21. 39. Để làm cho lọ và bình chống trầy xước và bền trong quá trình sử dụng, chúng thường được xử lý bằng lớp phủ bề mặt trước khi vào lò ủ. Sau đó chúng được xử lý bề mặt lần thứ 2 ở đầu làm lạnh để cải thiện độ bôi trơn, khả năng chống xước của sản phẩm. 22. 40. Làm mát 23. 41. Kiểm tra sản phẩm Để đảm bảo chất lượng sản phẩm, trải qua gia đoạn kiểm tra chất lượng tất cả các sản phẩm bằng cách sử dụng một loạt các thiết bị chuyên dụng, sử dụng công nghệ cơ khí, như quét sản phẩm, kiểm tra áp suất, kiểm tra độ nhẵn bề mặt. 24. 42. Bất cứ bình chứa nào không đạt tiêu chuẩn được tự động từ chối và đưa trở lại lò để được nóng chảy lại. 25. 43. Kiểm tra chất lượng 26. 44. Kiểm tra chất lượng 27. 45. Đóng gói và vận chuyển Sử dụng thiết bị đóng gói tự động đặt các sản phẩm thủy tinh lên các băng chuyền và được đánh bằng các mã vạch. Việc sử dụng mã vạch để theo dõi mọi chuyển động của băng chuyền qua nhà kho, nơi đó sẽ được vận chuyển để phân phối trong nước và quốc tế. 28. 46. SỰ KHÁC NHAU GIỮA TRUYỀN THỐNG VÀ HIỆN ĐẠI 29. 47. Sự khác nhau giữa công nghệ sản xuất thủy tinh truyền thống và hiện đại Nấu bằng lò than Nấu bằng lò điện 30. 48. Lấy thủy tinh theo kiểu truyền thống Tạo phôi thủy tinh 31. 49. Thổi bằng miệng Khuôn khí nén 32. 50. Tạo hình thủ công Tạo hình bằng máy móc 33. 51. ƯU, NHƯỢC ĐIỂM CỦA CÔNG NGHỆ 34. 52. Ưu điểm của công nghệ sản xuất thủy tinh hiện đại - Sản xuất được các bộ phận hiện đại như: kính quang học, kính ô tô, kính máy bay, kính chống đạn… - Sản phẩm có chất lượng đồng đều, độ đồng nhất lớn, bề mặt chất lượng cao … - Sử dụng máy móc hiện đại, hầu như toàn bộ quy trình sản xuất đều tự động hóa, hạn chế nguồn nhân lực trong nhà máy. - Ít độc hại cho người lao động. - Sử dụng tiết kiệm nguồn nguyên, nhiên liệu. 35. 53. Nhược điểm của công nghệ sản xuất thủy tinh hiện đại Chi phí đầu tư trang thiết bị ban đầu là quá lớn. Yêu cầu nguồn nhân lực phải là các kỹ sư thành thạo về máy móc và chuyên môn, cần phải tính toán chính xác thành phần nguyên liệu cũng như là thời gian của từng giai đoạn.