Bài Thuyết Trình Về Sợi Basalt - Tài Liệu Text - 123doc

Có thể bạn quan tâm

Tải bản đầy đủ (.doc) (13 trang)

Trang chủ

Kỹ thuật

Cơ khí - Vật liệu

Bài thuyết trình về sợi basalt

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.35 MB, 13 trang )

Trường Đại Học Bách Khoa TPHCMMôn học: CompositeGvhd: TS. HUỲNH ĐẠI PHÚ1MỤC LỤC2I.Tổng quan về sợi Basalt1. Kháiniệm :Sợi basalt được chế tạo từ đá bazan (đơn nguyên) bằng cách kéo và thổi sợi từ đábazan nóng chảy, tiếp theo đó sợi sẽ được biến đổi cho phù hợp với từng ứng dụngcụ thể.2. Lịch sử hình thành:-Người đầu tiên nghĩ ra ý tưởng kéo sợi từ bazan là Paul Dhé .Năm1923 ,ông ấyđược cấp bằng sáng chế tại Mỹ .-Năm 1960, Mỹ và Liên Xô Cũ bắt đầu nghiêncứu , ứng dụng của sợi bazan đặcbiệt là ứng dụng trong quận sự , ví dụ như tên lửa.-Ở Tây Bắc Mỹ, sau những công trình nghiên cứu của Owens corning, nhiều côngty thủy tinh ,và nhiều nhà khoa học khác về sợi thủy tinh được cấp bằng sáng chếcủa Mỹ. Tuy nhiên, đến năm 1970, các công ty thủy tinh Mỹ từ bỏ nghiên cứu sợibazan , mà tập trung vào chiến lược phát triển sản phẩm thế mạnh của mình là sợithủy tinh.-Trong cùng thời gian năm 1970, nghiên cứu ở ĐôngÂu, vốn đã được thực hiệnvào những năm 1950 tại Moscow, Prage và nhiều nơi khác đã được Bộ quốcphòng của Liên Xô tập trung ở Kiev, Ukraine .-Sau sự tan rã của Liên Xô năm 1991, đến năm 1995 , nghiên cứu sợi bazan đượcứng dụng trong lĩnh vực dân sự-Ngày nay, sợi bazan được thương mại hóa và được sản xuất rộng rãi. Nhiều côngty kinh doanh và sản xuất sợi bazan như :KamennyVek (Dubna, Russia),Technobasalt (Kyiv, Ukraine), Hengdian Group Shanghai Russia & Gold BasaltFibre Co. (Shanghai, China), and OJSC Research Institute Glassplastics and Fiber(Bucha, Ukraine).3. Thành phần hóa học của sợi Bazalt:3-Đá Bazalt, nguồn nguyên liệu sản xuất sợi bazalt, là sự kết hợp của ba loạikhoáng vật sau đây:• Glagioclase là một loại khoáng vật silicaterất quan trọng cùng họ với tràng thạch, vớicông thức từ NaAlSi3O8 đến CaAl2Si2O8(trong đó các nguyên tử natri và canxi thaythế lẫn nhau trong cấu trúc của tinh thể)• Pyroxenes là một nhóm khoáng vật silicate tạo đá được tiềm thấytrong đá biến chất hay đá magma. Chúng tồn tại ở cấu trúc tứdiện silicat mạch và kết tinh theo hệ một nghiêng và hệ trựcthoiCông thứ. c chung của nhóm vật chất này là XY(Si,Al)2O6 (trongđó X là Ca, Na, Fe+2, Mg và ít gặp hơn là Zn, Mn và Li, còn Y là cácion có kích thước nhỏ hơn như Cr, Al, Fe+3, Mg, Mn, Sc, Ti, V đôikhi có Fe+2). Cấu trúc silicat mạch của các khoáng vật nhómpyroxen làm cho chúng rất linh động trong việc liên kết vớicác cation khác nhau.• Olivin (đá quý gọi là peridot) là khoáng vật sắt magiê silicat có côngthức cấu tạo chung là (Mg,Fe)2SiO4, kết tinh theo hệ trực thoi gồmcác tứ diện silicat, do vậy olivin thuộc nhóm silicat đảo. Olivin làmột trong những khoáng vật phổ biến nhất trên Trái Đất.4Nguồn nguyên liệu đạt tiêu chuẩn để sản xuất sợi bazalt được lấy từ rất nhiều vùngđịa lý, điều kiện, thời điểm khác nhau nên có sự dao động về tỉ lệ của 3 loạikhoáng trên. Vì nguyên nhân này, sản xuất thực tế rất khó đảm bảo sự đồng nhấttuyệt đối về thành phần hóa học, pha có trong sợi bazalt.Hình: Bề mặt sợi bazalt.-Thành phần hóa học của sợi Bazalt thành phẩm:Thành phần%SiO2Al2O3CaOMgO51.6 - 59.314.6 - 18.35.9 - 9.43.0 - 5.35Na2O + K2OTiO2Fe2O3 + FeOKhác (BaO, MnO, SO3, P2O5)3.6 - 5.20.8 - 2.259.0 - 14.00.09 - 0.135. Nguồn nguyên liệuĐối với một trong các nguyên vật liệu cao cấp– sợi bazan – từ vật liệu thô là đá Basalt - phổ biếnlà những mảnh vụn đá núi lửa lớn cứng và giòn. Đábasalts được sử dụng trong việc xây dựng. Gần đây,những khuông đá bazan đã được sử dụng thành côngcho công nghiệp sản xuất thiết bị kháng acid, đườngống, vật liệu bề mặt.Các quặng Basalt ở Uzbekistan được tìm thấy tại đỉnh của núi Kuramin, Chatkal,Ghissar và Bắc-Nurata, dự toán vượt quá 32 000000 m3.Nguồn đá bazan Ghavasai của đỉnh Kuramin thuộc vùng Namangan có đặc thù làkhông đồng bộ thành phần hóa chất và khoáng sản, cơ bản là cấu trúc porphyryvới nhiều thành phần khác nhau như thủy tinh núi lửa, bazan dolerit dạng phi tinhthể và khoáng diaba.Xuất hiện trong thung lũng của sông Asmansai và sông Lakchisay thuộc đỉnh BắcNurata cây rơm, đá bazan ở đây có thành phần cơ bản là đá bazan đen cơ bảnchứa không nhiều hơn 42% silica và không có khoáng plagiocla.Trên cơ sở nghiên cứu lâu dài về việc dùng basalts như là nguyên liệu thô cho việcchế tạo các loại sợi thực hiện tại các cơ sở khoa học của Uzbekistan, Ukraina vàLiên bang Nga, đá nóng chảy được phân loại theo độ nhớt của chúng, và cũng cóbốn nhóm cơ bản được phân biệt:6Nhớt cao: ở 1450° С: η > 150 ∂Pа.с,ở 1300° С: > 1000 ∂Pа.с.Nhớt: ở 1450° С: η = 50 -150 ∂Pа.с,ở 1300° С: η = 200-1000 ∂Pа.с. Dùngcho việc sản xuất sợi liên tục.Nhớt trung bình: ở 1450° С: η=30-50∂Pа.с, và ở 1300° С: η=100-200 ∂Pа.с.Dùng chủ yếu để sản xuất sợi siêumỏng.Nhớt thấp:  ở 1450° С: η< 30 ∂Pа.с,và ở 1300° С: η< 100 ∂Pа.с. Dùng sảnxuất Spun fibre.Có nhiều núi bazan ở Trung quốc: Sichuan, Yunnan, Hunan, Heilongjiang,Liaoning, Hebei, Shanxi, Jiangsu, Anhui, Zhejiang, những tỉnh Guangdong.basaltcủa Đài Loan thì có cấu trúc hóa học thích hợp nhất để tạo ra sợi basalt. Trong mộtsố thí điểm ,CBF được xử lý từ bazan Trung hoa. . Dưới thỏa thuận bằng hợpđồng những chuyên gia công ty có thể làm cho sự phân tích và sự chọn lựa sơ bộlà nguyên liệu bazan tốt nhất (cho) sự sản xuất (của) CBF, STBF, BscaleThành phần hóa học của những tảng đá, mà thích hợp cho sự sản xuất sợi bazanChemicalcompoundMinimum%Maximum%SiO2 Al2O3Fe2O3,FeOCaO MgO TiO2Na2O,OtherK2O admixtures4512563.00.92.52.06019151272.06.03.57Mỏ đá basaltnghiền đá basaltGiới hạn độ nhớt cho một loại sợi cụ thể có liên quan tới cách thức sản xuất hiệntại và nhiệt độ gần 1300 ° С hiện nay đã xác định. Sựchảy sợi liên tục nên có nhiệt độ thuộc giới hạn trên củasự kết tinh - không nhiều hơn 1250 ° С, độ nhớt ở nhiệtđộ 1300 ° С: 300-1100 Pа.с., nhiệt độ gian sản xuất không nhỏ hơn 70 ° С.II/ Quy trình sản xuấtĐá basalt thiên nhiên có nhiều loại khác nhau, nhưng chí có đá có đường kínhkhoảng 9 đến 24 microns mới được sử dụng làm sợi liên tục. Thành phần SiO2khoảng 46%( acid basalt) trong đá basalt thì thích hợp làm sợi basalt. Sợi Basalt8được sản xuất bằng quy trình liên tục như sợi thủy tinh. Dù sử dụng phương phápnào đi nữa thì đá basalt sau khi được khai thác được nghiền, rữa và định lượng vàotrong 1 thùng được gắn thêm vào phần cấp liệu, ở đây vật liệu sẽ được vận chuyểnđến bồn nóng chảy trong lò đốt bằng ga. Quá trình sản xuất sợi basalt thì đơn giảnhơn sợi thủy tinh ở chổ là ít các thành phần phức tạp hơn. Sợi thủy tinh điển hìnhchứa đựng 50% Silica và bao gồm Boron Oxide, Aluminum và nhiều khoángkhác. Quá trình yêu cầu một dây truyền nhập liệu đơn để mang đá basalt đã nghiềnvào lò nóng chảy. Khi sử dụng đá basalt tự nhiên làm nguyên liệu thì quá trình ítcó sự kiểm soát về độ tinh khiết và đông nhất của vật liệu thô. Mức độ khoáng vàthành phần hóa của sợi basalt hình thành có thể khác nhau nhiều giửa khu vực nàyvà khu vực khác.Sợi basalt và sợi thủy tinh đều là vật liệu silicate, nóng chảy thủy tinh, khi làmlạnh, hình thành vật liệu rắn vô định hình, tốc độ làm lạnh cũng ảnh hưởng đếncấu trúc của vùng kết tinh. Đá basalt nghiền đưa vào lò, vật liệu sẽ được nóngchảy ở nhiệt độ 15000C ( thủy tinh nóng chảy ở khoảng nhiệt độ 14000C đến16000C). Sợi basalt thì đục và hấp thụ năng lượng ánh sáng hồng ngoại, khác vớisợi thủy tinh là trong suốt. Sử dụng lò đốt ga thông thường sử dụng cho sợi thủytinh thì không đảm bảo sự đốt nóng đồng nhất toàn bộ hỗn hợp đá basalt. Với lòkhí trên không, Basalt nóng chảy phải được giữa trong 1 cái hầm trong mộtkhoảng thời gian, có thể là nhiều giờ, để đảm bảo sự đồng nhất của nhiệt độ. Sảnxuất sợi basalt được sử dụng nhiều phương pháp khác nhau để tăng sự đông nhấtnhiệt độ, bao gồm cả ngâm điện cưc trong bồn. Cuối cùng, một phương pháp đungnóng 2 gian đoạn được sử dụng, gôm có 1 khu riêng biệt được trang bị với một hệthống gia nhiệt điều khiển độc lập. Chỉ có hệ thống điều khiển nhiệt độ mới năm ởcủa ra của lò, nơi cấp tấm lót cho sự đùn, yêu cầu sự chính xác lớn, vì thế một hệthống điều khiển ít phức tạp sẽ được sử dụng trong khu vục đâu gia nhiệt. Sợibasalt thường sản xuất bởi 2 công nghệ khác nhau. Đó là thổi ly tâm và đùn nóngchảy. c để sản xuất sợi basalt là bằng quá trình đùn nóng chảy đùn.1. Phương pháp thổi ly tâm1. Basalt nóng chảy được rótvào bộ phân ly tâm2. Bộ phận thổi3. Bộ phân ly tâm4. Giọt basalt5. 5-7: quá trình hình thànhsợi8. Sợi9. Đầu sợiCông nghệ thổi xylanh ly tâm được sử dụng để sản xuất sợi giá rẻ với 60-100 mmđộ dài, 8-20µm đường kính, chủ yếu được sử dụng như là vật liệu cách nhiệt trong9công nghiệp xây dưng và ô tô. Đây là công nghệ 2 gian đoạn. Sợi BF sử dụngtrong nhựa nhiệt dẻo và nhiệt rắn composite thì được sản xuất bằng công nghệnày. Các bước của phương pháp thổi ly tâm:Bước 1: Sợi basalt nóng chảy khi nhiệt độ gần đến 15800CBước 2: sau đó được nhấp liệu vò một máy quay trục ngang. Ở đó có 3 đầu ly tâmvà bao gồm 3 đầu ly tâm, 1 bộ phân tăng tốc và 2 xilanh tạo sợi.Bước 3: Sau đó máy sẽ quay ly tâm và sợi được hình thành như là kết quả của lựcly tâm đã thổi bay với áp suất cao như mô tả hình vẽ.Bước 4: Sợi ngắn với chiều dài cụ thể và kết dính với nhau. Ưu điểm của phương pháp:- Giá thành rẻ- Sợi ứng dụng nhiều lĩnh vực- Sợi có đường kính nhỏ- Sợi chất lượng Nhược điểm của phương pháp- Đầu tư cao do tranh thiết bị đắt tiền- Quá trình gián đoạn nên nâng suất không cao1. Bộ phận nghiền đá- Chỉ làm được sợi MAT2. Bộ phận định lượng2. Phương pháp đùn nóng chảy3.4.5.6.Hệ thông vận chuyểnTrạm thu nguyên liệuBộ phận gia nhiệt đầu tiênBộ phân điều khiển nhiệtthứ cấp7. Hình thành sợi đơn8. Bộ phân điều chình kíchthước9. Hình thành sợi10.11. QuấnVì đáp ứng nhiều yêu cầu ứng dụng khác nhau của sợi basalt, phương phápkéo được sử dụng, dựa trên phương pháp kéo sợi từ nguyên liệu nóng chảy,giống như phương pháp truyền thống sản xuất sợi thủy tinh. Những sợibasalt này thì có đường kính là 10-14 µm có thể đạt được sợi thô có nhiềuthành phần sợi cơ bản khác nhau. Sợi ngắn có thể được sản xuất trực tiếp từđá basalt nghiền và công nghệ rất đơn giản vì thế các sợi có giá thành rất rẻnhưng chúng có tính chất cơ lý tương đối thấp và không đồng điều. Một10ứng dụng quan trọng khác của sợi bsalt này là thay thế sợi amiăng, ví dụ làlàm phanh xe do sự chịu nhiệt độ cao của nó.Các bước của phương pháp đùn nóng chảyBước 1: Đá nguyên liệu được nghiền để đạt kích thươc thích hợp cho quytrình sản xuấtBước 2: Đá được nghiền đến bộ phận định lượng, để định lượng khối lượngcho 1 mẻBước 3: Đá được nghiền được bộ phân vận chuyển, chuyển lên lò nungnóng chảyBước 4: Đá được gia nhiệt để nóng chảy sau đó chuyên bồn thứ 2 để giữnhiệt đông điềuBước 5: Từ lò, basalt nóng chảy được cung cấp đến và của sổ cấp liệutruyền đạt với của thu hồi. Bộ phận nhập liệu có một của sổ với mặt bíchkết nối với lổ ông lót và được gia nhiệt bởi lò. Dòng nóng chảy qua đâu gianhiệt băng platinum/rhodium ống lót với khoàng 200 lổ( 500 lổ cũng cóthể). Sợi được hình thành băng áp lực thủy tĩnh và làm lạnh để có được sợicứng. Silane được sử dụng để biến tính bề mặt sợi làm tăng khả năng tươnghợp với vợi và làm chất bơi trơn.Bước 6: Sợi được hình thành băng áp lực thủy tĩnh và làm lạnh để có đượcsợi cứng. Silane được sử dụng để biến tính bề mặt sợi làm tăng khả năngtương hợp với vợi và làm chất bơi trơn. Sợi đơn đươc gôm lại và chuyểnđến thiết bị cắt. Chỉ xoắn basalt được sản xuất bằng bộ phận quấn sợibasalt. Sợi liên tục được cắt ngắn với chiều dài cụ thể và kết dính với nhau.Hợi ẩm chứa trong sợi cuối cùng phải nhỏ hơn 1% với kích thước thêm vàotrong khoảng từ 1%-2%. Phương pháp sản xuất BF theo phương phápJunkers thì tốt và rẻ nhưng cũng có nhược điểm đó. Ưu điểm của phương pháp:- Giá thành rẻ- Sợi ứng dụng nhiều lĩnh vực- Sợi có đường kính nhỏ- Có thể làm ra nhiều sản phẩm khác nhau- Nâng suất cao do quá trình liên tục Nhược điểm của phương pháp- Sợi không đông điều, tính chất không tốtIII. Tính chất của sợi Basalt.1. Tính chất cơ lý.- Basalt có độ cứng cực kì tốt, độ cứng dao động trong khoảng 5-9 Mohr’sscale. Do đó, chứng có khả năng kháng mài mòn tốt.11- Sợi basalt có tỷ trọng thấp, khoảng 2,7g/cc. Sợi basalt nhẹ hơn sợi thép vàcó tỷ trọng sấp xỉ bằng sợi thủy tinh và sợi cacbon.- Độ bền của sợi basalt tương đương với sợi thủy tinh. Nhưng do giá thànhthấp hơn nên sợi basalt là một trong sự lựa cho tốt nhất để thay thế sợi thủytinh.Dưới đây là bảng so sánh một số tính chất cơ lý của sợi Basalt so với mộtsố loại sợi khác:2. Tính chất nhiệtSợi basalt có tính chất nhiệt tốt hơn so với E-glass, nó có thể duy trì ở nhiệtđộ 1100-1200oC trong nhiều giờ liên tiếp dưới điều kiện không có tác dụnglực cơ học.Basalt có thể sử dụng trong khoảng nhiệt độ rộng từ -260/-200 đến 650/800oC ( trong khi đó E-glass từ -60 đến 450/460oC)Ứng suất dư ( sau khi xử lý nhiệt) cao hơn E-glass.* Số liệu cho thấy từ kết quả kiểm tra ứng suất ( loạiroving B2 và G1) sau khi xử lý nhiệt ( 2h): ( Giá trịban đầu là 100%) .- Sợi basalt có thể duy trì tính chất ở khoảng nhiệtđộ lớn hơn so với sợi thủy tinh. Tại nhiệt độ 400500, nó trở nên yếu hơn so với glass, nhưng sợibasalt vẫn giữ được tính nguyên vẹn vã vẫn có khảnăng kháng nhiệt. ??3. Hóa tínhSợi basalt có khả năng kháng lại hoạt động của vikhuẩn và vi sinh.Độ hút ẩm khoảng 1%Ưu điểm lớn nhất của sợi Basalt bền trong môitrường kiềm mạnh.Tuy nhiên, chúng lại yếu hơntrong môi trường acid manh so với sợi thủy tinh.Môi trường nước sôi cũng làm khối lượng của sợi basalt bị giảm đáng kể.12Basalt có thể bền trong môi trường pH 13-14 và có độ ổn định tương đốitrong môi trường acid mạnh. Nó có thể duy trì 92% khối lượng trong dungdịch NaOH 2N và khoảng 75% trong môi trường acid HCl 2N.Kết luận:Basalt là loại sợi có tính chất rất tốt: độ bền ứng suất cao, kháng môi trườngbase và acid tốt, tính chất điện tốt, kháng ăn mòn, độ bền nhiệt cao…13

Tài liệu liên quan

Bài thuyết trình về công ty NOKIA
- 25
- 6
- 7
BÀI THUYẾT TRÌNH VỀ TRẦN NGUYÊN HÃN
- 10
- 1
- 4
BÀI THUYẾT TRÌNH VỀ TÀI CHÍNH BẢO HIỂM XÃ HỘI Ở VIỆT NAM HIỆN NAY
- 115
- 1
- 1
Bài thuyết trình về Trọng tài - Tài phán
- 26
- 458
- 0
Tài liệu Bài thuyết trình về luật chứng khoán pdf
- 55
- 1
- 6
Bài thuyết trình về Gen potx
- 32
- 1
- 1
Bài thuyết trình về đường lối kháng chiến chống pháp và đế quốc mỹ xâm lược
- 14
- 8
- 29
Bài thuyết trình về Độ tin cậy và bảo trì
- 27
- 1
- 8
bài thuyết trình về tỉnh cần thơ
- 8
- 5
- 59
bai thuyet trinh ve chung khoan
- 23
- 747
- 0