CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THUỶ TINH HIỆN ĐẠI

Đề tài:

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THUỶ TINH HIỆN ĐẠI GVHD: Trần Thị Thu Phương Nhóm SV:

Trần Minh Tiện Đặng Thị Thúy Hiền Nguyễn Nhật Lê Nguyễn Thị Liên Huỳnh Thị Năm Trần Thị Thanh Nga Huỳnh Thanh Tùng

NỘI DUNG 1

SƠ LƯỢC VỀ THUỶ TINH

2

QUY TRÌNH SẢN XUẤT THUỶ TINH

3

SỰ KHÁC NHAU GIỮA TRUYỀN THỐNG VÀ HIỆN ĐẠI

4

ƯU, NHƯỢC ĐIỂM CỦA CÔNG NGHỆ

5

TỔNG KẾT

SƠ LƯỢC VỀ THUỶ TINH 1

• Lịch sử của thủy tinh

2

• Định nghĩa về thủy tinh

3

• Phân loại và ứng dụng

4

• Tình hình sản xuất

Lịch sử của thủy tinh - Khoảng 1500 năm TCN ở Ai Cập đã tìm ra thủy tinh - Khoảng 300 năm TCN, những nguời thợ thuỷ tinh Siri phát minh chiếc ống thổi.

Lịch sử của thủy tinh - Vào các thế kỷ tiếp theo, ngành sản xuất thủy tinh phát triển mạnh mẽ nhờ các phát minh mới như: + Công nghệ sx kính tấm theo pp đúc thuỷ tinh không màu trên bàn thép (TK 13).

+ Phát minh ra chiếc máy ép nhờ pit-tông (1825), bơm khí nén ở Anh (1859). + Chiếc máy tự động sản xuất kính tấm theo phương pháp thổi mặt trụ (1871). + Ngành sản xuất kính hoàn toàn bị thay đổi khi Alastair Pilkington phát minh ra công nghệ kính nổi hiện đại vào những năm 1960.

Lịch sử của thủy tinh - Trong vài năm gần đây, các nhà nghiên cứu tại Viện nghiên cứu Massachusetts (MIT) đã nghiên cứu thành công quá trình in 3D bằng thủy tinh trong suốt.

Định nghĩa về thủy tinh Thủy tinh là vật liệu vô định hình được hình thành khi làm nguội các hợp chất vô cơ từ pha lỏng với vận tốc làm nguội đủ lớn để không hình thành cấu trúc tinh thể.

Phân loại và ứng dụng

Thủy tinh thông thường

Thủy tinh đặc biệt

Gốm thủy tinh

Phân loại và ứng dụng Thủy tinh thông thường

Hay thủy tinh silicat.

Chứa từ 50 – 80% SiO2

Phân loại và ứng dụng Thủy tinh thông thường

Hay thủy tinh silicat.

Chứa từ 50 – 80% SiO2

Phân loại và ứng dụng

Thủy tinh kim loại Thủy tinh đặc biệt

Thủy tinh hữu cơ

...

Khi làm chậm quá trình kết tinh của kim loại bằng cách làm nguội hỗn hợp với tốc độ cực nhanh Được tổng hợp từ các polymer hữu cơ như polycrylate, polystiren,...

Phân loại và ứng dụng Gốm thủy tinh

Là vật liệu Ceramic không có lỗ xốp có cấu trúc tinh thể kết hợp với các vùng vô định hình giống như vật liệu gốm.

Tình hình sản xuất Thủy tinh trên thế giới Một số công ty sản xuất thủy tinh hàng đầu trên Thế giới: Northwestern glass fab Asahi Glass

Tình hình sản xuất Thủy tinh trong nước - Vào những năm 1960, thổi thủy tinh thủ công phát triển mạnh mẽ tại Thường Tín, Hà Nội, mục đich sản xuất ra các dụng cụ thủy tinh đơn giản ví dụ như: chai, lọ, bóng đèn, ống nghiệm, ống xilanh,..

- Thời gian sau đó nhiều nhà máy sản xuất thủy tinh áp dụng công nghệ hiện đại được xây dựng, phát triển song song với nền sản xuất thủy tinh truyền thống.

* Danh sách một số công ty sản xuất thủy tinh trong nước: + Cty TNHH SX-TM-DV XNK Trường Vinh + Cty cổ phần thủy tinh Hưng Phú ( Long An)

+ Cty TNHH MTV Thủy tinh Tân Tạo (Tp. HCM) + Cty TNHH Thủy tinh VINA (Đà Nẵng) ...

Tình hình sản xuất Thủy tinh trong nước

Tình hình sản xuất Thủy tinh trong nước

QUY TRÌNH SẢN XUẤT THUỶ TINH

Chuẩn bị nguyên liệu Gia công nguyên liệu

Sản phẩm

Kiểm tra chất lượng

CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT THỦY TINH HIỆN ĐẠI

Ủ thủy tinh

Phối liệu

Nấu thủy tinh

Xử lý nhiệt Tạo hình sản phẩm

Chuẩn bị nguyên liệu Nguyên liệu thô:

Cát thạch anh (SiO2 > 98%)

Soda (Na2CO3) cung cấp Na2O

Hàn the (Na2B4O7.10H2O) cung cấp B2O3

Đá vôi cung cấp CaO

Tràng thạch cung cấp Al2O3

BaO và PbO

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.

Chuẩn bị nguyên liệu Các loại phụ da: - 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, CeO 2, selen, NiO, CoO và các nguyên tố hiếm,…

- Chất khử bọt: Nitrat kết hợp với As2O3(Sb2O3), CeO2, Na2SO 4, 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,…

Chuẩn bị nguyên liệu Thủy tinh tái chế: 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%.

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.

Gia công nguyên liệu - 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.

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%.

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.

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

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.

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: 0,75-1,43kg 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

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.

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.

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.

1. Phương pháp kéo

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.

2. Phương pháp ép

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.

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

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.

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.

Làm mát

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.

Bất cứ bình chứa nào không đạt tiêu chuẩn được tự động từ chối và đưa trở lại lò để được nóng chảy lại.

Kiểm tra chất lượng

Kiểm tra chất lượng

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.

SỰ KHÁC NHAU GIỮA TRUYỀN THỐNG VÀ HIỆN ĐẠI

Sự khác nhau giữa công nghệ sản xuất thủy tinh truyền thống và hiện đại

Nấu bằng lò than

Nấu bằng lò điện

Lấy thủy tinh theo kiểu truyền thống

Tạo phôi thủy tinh

Thổi bằng miệng

Khuôn khí nén

Tạo hình thủ công

Tạo hình bằng máy móc

ƯU, NHƯỢC ĐIỂM CỦA CÔNG NGHỆ

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.

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.

Gây ô nhiễm môi trường.

TỔNG KẾT

TỔNG KẾT Trong quá trình phát triển kinh tế xã hội của đất nước, các sản phẩm thuỷ tinh ngày càng trở nên đa dạng và được sử dụng rộng rãi. Nhu cầu trên thị trường vẫn đang phát triển, song ngày càng đòi hỏi cao về chất lượng và sự đa dạng về mẫu mã của sản phẩm.Do đó công nghệ sản xuất thủy tinh đòi hỏi cần phải nâng cao sao cho đáp ứng nhu cầu đó và phát triển cùng với sự phát triển của xã hội.

Công nghệ sản xuất thủy tinh hiện đại đã bao gồm cả quy trình sản xuất truyền thống, nó kế thừa quy trình truyền thống và lược bỏ những hạn chế, lấy quy trình của truyền thống để hiện đại hóa thành một dây chuyền và có những cải tiến,mở rộng nhờ vào công nghệ hiện đại từ đó thì sản phẩm tạo ra sẽ đạt sản lượng cũng như là chất lượng. Do đó chúng ta có thể thấy được tầm quan trọng của công nghệ sản xuất thủy tinh hiện đại từ tính bao quát và tính thực tiễn của nó hiện nay.

Cảm ơn sự theo dõi của Cô và các bạn !