Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Kémiai technológia I. Szilikátkémiai technológia.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "Kémiai technológia I. Szilikátkémiai technológia."— Előadás másolata:

1 Kémiai technológia I. Szilikátkémiai technológia

2 Szilikátiparok jelentősége  Szilikátok  A földkéreg fontos alkotói  Ércként nem hasznosíthatók: stabilak, kémiailag nehezen bonthatók  Átalakításukkal kapott termékeket hasznosítjuk: építőipar, gépipar, kohászat, elektronika  Reakciók: ált. szilárd fázisban, magas hőmérsékleten  Kémiai technológiájuk csoportjai:  Kerámiaipar  Építőipari kötőanyagok  Üvegipar

3 Kerámiaipar  Kerámiai anyagok alkalmazási területei:  köznapi használati tárgy  építőanyag  hiradástechnika – szigetelőanyag  kohászat, üvegipar, tüzeléstechnika - tűzálló anyag  autóipar – gyújtógyertya, monolit katalizátorváz  fémmegmunkálás – csiszolókorongok

4 Kerámiaipari nyersanyagok  Kerámiaipari nyersanyagok  képlékeny  nem képlékeny  soványító  ömlesztő adalékok  plasztikusságot adó  Agyag:  Agyagásványokat tartalmazó, laza üledékes eredetű, törmelékes kőzet, rendszerint 2 μ m-nél kisebb szemcsemérettel  Vízzel összegyúrva jól formázható, képlékeny; a kiformázott test száradás után az alakját megtartja;kiégetése során a képlékenységét elveszti és kemény, kőszerű kerámiai anyaggá alakul át  Átlagos kémiai összetétel: Al 2 O 3 · (0,2 – 6) SiO 2 · (0,5-19) H 2 O  Agyag + mészkő = márga

5 Kerámiaipari nyersanyagok  Téglaagyag: homokkal és egyéb anyagokkal szennyezett, alacsony olvadáspontú agyagféleség. Vastag falú, nem tűzálló kerámiatermékek készítésére alkalmas. Gyakori káros szennyezője a mészkő és dolomit (mészkukac).  Fazekas agyag: az előzőhöz hasonló, csak sokkal tisztább, meszet, homokot kisebb százalékban tartalmazó agyagféleség. Vékony falú kerámiák, fazekas termékek készítésére alkalmas. A jó minőségű fazekasagyag hazánkban ritka.  Tűzálló agyag: döntően a kaolincsoportba tartozó agyagásványokat tartalmaz. Az előzőeknél világosabb, sárgás, fehéres színű agyagféleség. Tűzálló termékek, nagyszilárdságú téglák gyártására alkalmas. Olvadáspontja 1500 °C feletti. Magyarországon kevés helyen bányászható (Felsőpetény).  Kaolin: szennyező anyagoktól mentes, fehérre égő nemes agyag. Különféle finomkerámiák gyártására alkalmas nyersanyag.

6 Kerámiaipari nyersanyagok  A szükségesnél kövérebb agyagok soványító adalékok hozzáadásával kellő minőségűre alakíthatóak. Ilyenek lehetnek például a téglagyártásnál felhasznált kvarchomok, homokkő, téglatörmelék, pernye.  Ennek ellentettjét érjük el igen nagy agyagásvány- tartalmú agyagok hozzáadásával, melyek az alapanyag plasztikusságát növelik.  A kerámiatermékek végső tulajdonságukat égetéssel érik el. Az égetési hőmérséklet csökkentése érdekében ömlesztő adalékokat adunk az agyaghoz, mely szinte kivétel nélkül földpátokból áll, pl. ortoklász: K 2 O· Al 2 O 3 · 6 SiO 2

7 Gyártástechnológia  Nyersanyag őrlés  Aprítás + keverés (nedves őrlés)  Formázás:  Nedves: korongozás, extrudálás, öntés  Száraz: préselés (0,05 – 1 t/cm2)  Szárítás  Természetes (napenergia)  Mesterséges  Égetés  Szilárd fázisú reakciók olvadékképződés, átkristályosodás  Égetési hőmérséklet:  tégla: 900 – 1000 ° C  meszes, földpátos kőedény: 1100 – 1250 ° C  kőagyag, keramit: 1200 – 1350 ° C  porcelán: 1250 – 1450 ° C  tűzálló anyagok 1300 – 1700 °C

8 Gyártástechnológia  °C : eltávozik a mechanikailag kötött víz, az agyag kiszárad  °C: kiégnek az agyagban található szerves szennyeződések, eltávozik az un. szerkezeti víz, az agyag elveszti képlékenységét  280 °C: az α -krisztobalit átalakulása β - krisztobalittá: térfogatváltozással járó folyamat, repedésveszély!  575 °C: az α -kvarc átalakulása β -kvarccá: térfogatváltozással járó folyamat, repedésveszély!  800 °C-tól: elbomlanak a karbonátok, a képződő CaO, MgO reagál az agyag szemcsékkel, megkezdődik az olvadás  °C: Al 2 O 3 ·2 SiO 2 ·2 H 2 O → Al 2 O 3 ·SiO 2 + SiO H 2 O égetés  °C: 3 (Al 2 O 3 ·SiO 2 ) → 3 Al 2 O 3 ·2 SiO 2 + SiO 2

9 Kerámiatermékek  közönséges tégla + tetőcserép  formázás szárítás égetés  Jellemzők:  anyagi összetétel  szilárdság  porozitás, vízfelvevőképesség  fagyállóság  víztartó - vízáteresztőképesség

10 Alagútkemence  A kemence egyenes égetőcsatorna, melyben a tűzzóna középen található. A fűtésre elsősorban földgázt használnak.  Az árut kocsikon tolják át a kemencén, s az elvonuló füstgázok fokozatosan melegítik elő a tűzzónához közeledő árut, mely a tűzzónától távolodva fokozatosan hűl.  A kocsikat, melyek felső lapja samot, alsórésze pedig a tűztől el van szigetelve, 1-2 órai időközökben tolják előre.  A kemence hossza méter. Építési költségük tetemes, azért csak értékesebb áruk égetésére használják.  A durvább agyagárukat (téglafélék, fazekasáru, agyagcsövek, kôagyagáruk) úgy rakják be a kemencébe, hogy a láng, füstgázak, szállóhamu érintkezik a berakott áruval (szabadtûzben való égetés), míg a finomabb agyagárukat (kôedény, porcellán), amelyeken kényes máz és díszítés van, megvédik a lánggal, füstgázzal és hamuval való érintkezéstôl

11 A téglagyártás munkafázisai 1. Agyagkitermelés 2. Depónia készítés

12 A téglagyártás munkafázisai 3. Az elkészült agyagdepó 4. Az agyag és a fűrészpor a szekrényes adagolóba kerül

13 A téglagyártás munkafázisai 5. Az agyag és a fűrészpor őrlőgépeken halad keresztül 6. Az összeőrölt agyag és fűrészpor keverék a pihentetőben

14 A téglagyártás munkafázisai 7. Az összeörölt agyag és fűrészpor keveréket vedersoros kotró dolgozza össze 8. Az agyag a vákuumprésbe kerül

15 A téglagyártás munkafázisai 9. A szájnyíláson keresztül a formázott agyag kikerül a présből 10. A „téglakígyót” a daraboló megfelelő méretre vágja

16 A téglagyártás munkafázisai 11. A téglaformájú agyag a szárítókocsira kerül 12. A formázott agyagtermék a szárítón végighalad

17 A téglagyártás munkafázisai 13. A kiszárított agyag kijön a szárítóból 14. A kiszárított terméket a rakodó a kemencekocsira helyezi

18 A téglagyártás munkafázisai 15. A kiszárított tégla elkezdi az útját a kemencében 16. A kiégetett tégla kijön a kemencéből

19 A téglagyártás munkafázisai 17. Az ürítő rakodó gép a raklapra helyezi a téglát 18. A csomagológép a zsugorfóliát rámelegíti a rakatra

20 A téglagyártás munkafázisai 19. A rakatok kikerülnek a gyártócsarnokból 20. A villástargonca a tárolóterületre hordja a rakatokat

21 Tűzálló anyagok  Kazánok, égető- vagy olvasztókemencék, kohók és más nagy hőmérsékletnek kitett építmények belső falazatának építőelemei  1600 °C-ig: samott, szillimanit (Al 2 SiO 5 )  1800 °C-ig: szilikatégla, magnezit mullit (3Al 2 O 3 ·SiO 2 )  2100 °C-ig: karborundum, korund  2100 °C-tól: grafit

22 Porcelán  Tömörre égetett fehér kerámiai termék.  Kínában már évezredekkel ezelőtt készítettek porcelánárukat  A porcelángyártás európai felfedezője az alkimista Böttger volt (1709)  Összetétele:  Plasztikus anyag ~ 50% kaolin  Soványító anyag ~ 25% kvarchomok  Ömlesztő adalék ~ 25% földpát  MÁZ: ~ 50% földpát

23 Porcelángyártás  A három alapanyagot vízzel elegyítik és úgynevezett dob- malomban, 63 mikron szemcseméret alá őrlik.  A kapott iszapot szitákon vezetik át és szűrősajtolóval víztelenítik, majd az anyagot pihentetik  A porcelánmasszából a tárgyakat gipszformák és sablonok segítségével fazekas korongon vagy öntéssel és sajtolással formálják

24 Porcelángyártás  Formálás után az árukat megszárítják, majd égetőkemencében 900°C-on kiégetik (samott tok!)  A terméket mázazzák.  A máz lényegében az árunak egy üvegszerű szilikáttal való bevonata, amely a mázas égetés ( °C - on) során tömörré, üvegszerűvé alakul.  A minősített fehér porcelánokat ezután dekorálják. A díszítés anyagai a porcelán festékek, amelyek „alacsony„ olvadáspontú színezett üvegek. Végül a dekorált porcelánt °C-os hőmérsékleten kiégetik.

25 Csiszolókorongok  Normál elektorkorund ~ 95-96% Al 2 O 3  Nemes elektorkorund ~ 99,5% Al 2 O 3  + kötőanyag

26 Építőipari kötőanyagok  Azok az anyagok, amelyek – kémiai és fizikai folyamatok hatására – képesek folyékony vagy pépszerű állapotukból szilárd állapotúvá átalakulni, szilárdságukat az idők folyamán általában fokozni, s ez által a hozzájuk kevert szilárd anyagokat is összeragasztani

27 Mész  Nyersanyaga: mészkő  A mészkövet „kiégetik” vagyis addig melegítik, míg a megkötött szén- dioxid "elillan" belőle és keletkezik "égetett mész" (kalcium-oxid):  CaCO 3 = CaO + CO 2  „Mészoltásnál” az égetett mészből (kalcium-oxid) vízzel „oltott mész” (kalcium-hidroxid - Ca(OH) 2 ) keletkezik  CaO + H 2 O = Ca(OH) 2  Ebből készül a habarcs. A falazásnál használt oltott mész idővel a levegőből felvett szén- dioxiddal visszaalakul mészkővé (kalcium-karbonát), amiből kiindultunk.  Ca(OH) 2 + CO 2 = CaCO 3 + H 2 O

28 Gipsz  CaSO 4 · 2 H 2 O: gipsz  CaSO 4 · 1/2 H 2 O: hemihidrát: 120°C felett  CaSO 4 : anhidrit: 200°C felett

29 Portlandcement  Hidraulikus kötőanyag  Összetételük szerint:  Szilkátcementek  Aluminátcementek  Nyersanyagok:  Agyag  Mészkő vagy márga  CaCO 3 tartalom kb 76-78%  Technológia:  Őrlés  Égetés (1450°C), Klinkergyártás  Pihentetés  Finomörlés

30

31 A cement előállítása  A kitermelt anyagokat több fokozatban aprítják  A kívánt vegyi összetételnek megfelelően mesterségesen állítják elő a keveréket  Az előkészített anyagokat őrléssel, homogenizálással készítik elő (nyersliszt)

32 A cement előállítása  Klinkerégetés  Az égetés a forgókemencében zajlik, amely 3-4% lejtésű, tűzálló béléssel kifalazott acélhenger. Hossza több mint 100 m, átmérője kb. 5 m.  Itt megy végbe a zsugorítással történő klinkerégetés: azaz a klinker (nagy kalcium-oxid tartalú ásványok) képződése. Ez a folyamat 1450 –1500 °C hőmérsékleten történik.  Fontos folyamat a klinker hűtése. A hűtés tulajdonképpen a végbement kémiai folyamatok befagyasztását, a képződött klinkerfázisok megőrzését, és kezelhető hőmérsékletű klinker előállítását szolgálja.

33 A cement előállítása  Cementőrlés  A lehűtött klinkert 1-2 hétig tárolják  Az örlés célja a megfelelő szemcseméretű cement előállítása  A klinkerhez – finomra örlés előtt – a kötési idő szabályozása céljából néhány százalék gipszet adnak (meghosszabítja a kötésidőt)

34 A cement előállítása

35 A cementek vegyi összetétele  Klinkerásványok  alit - trikálcium-szilikát  belit - dikálcium-szilikát  Jellemzők: modulusok

36 A cement kötése és szilárdulása  A cement kötése  Hidrolízis  Hidratáció  Hidrolízis:  Hidratáció:

37 Üvegipar  Üveg:  Termék  Állapot: a molekulák izotrop rendezetlenségű szilárd halmazt képeznek  Melegítésre az üveg újra meglágyul és viszkozitása a hőmérséklet emelésével fokozatosan csökken. Olvadáspontja az üvegnek nincs.  Üvegalkotó oxidok:

38 Üvegek összetétele

39 Az üveggyártás technológiája  Alapanyagok: kvarchomok, szóda (és/vagy K 2 CO 3, Na 2 SO 4 ), mészkő, timföldhidrát, dolomit, bórax, mínium  Technológia: alapanyag őrlés, keverés, olvasztás ( ~ 1450°C), formázás, hőkezelés  Olvasztás részfolyamatai: szilikátképződés, üvegesedés, tisztulás, homogenizálódás

40 Termékek  A feldolgozás főbb ágazatai:  Öblös üvegeket cső vagy „pipa” segítségével fúvással készítenek vagy úgy, hogy formába fújják az üveget, vagy forma nélkül alakítják.  Tömegcikkek, pl. folyadéküvegek izzólámpaburák stb. gyártására körforgó automaták szolgálnak, melyek formába fújják a megfelelő mennyiségű üvegömledéket.  Vastag falú üvegtárgyakat sajtolással állítanak elő.  Táblaüveget úgy gyártanak, hogy kb. 1100°C –os hőmérsékletű ömledéket egy, az üvegtábla szélességének megfelelő hosszúságú vízszintes résen át lemez alakban felhúzzák és kb. 500°C-ra lehűtve hengerpárokból álló függőleges hengersoron vezetik át. A hengersor végén már teljesen megszilárdult az üvegszalag, amit géppel a kívánt hosszúságú darabokra vágnak.  Vastagabb üvegtáblákat öntéssel gyártanak úgy, hogy vízszintes hengersorra folyatják az üvegtörmeléket.  Az üvegcsöveket géppel gyártják húzás útján.


Letölteni ppt "Kémiai technológia I. Szilikátkémiai technológia."

Hasonló előadás


Google Hirdetések