Nghiên cứu công nghệ sản xuất tấm gốm làm đầu đốt hồng ngoại

Tấm gốm làm đầu đốt hồng ngoại là một sản phẩm có ý nghĩa thực tiễn cao, sản phẩm được ứng dung trong dân dụng như trong bếp ga hồng ngoại và trong các lò sấy, nung công nghiệp với mục đích tiết kiệm nhiên liệu, đốt cháy hoàn toàn nhiên liệu và giảm phát thải khí CO, NOx đồng thời hiệu suất cấp nhiệt tới vật thể cao bằng bức xạ hồng ngoại.

Vật liệu dùng làm tấm gốm làm đầu đốt hồng ngoại yêu cầu có khả năng chịu lửa và độ bền nhiệt tương ứng với từng điều kiện sử dụng trong công nghiệp và dân dụng. Ngoài ra, yêu cầu vật liệu phải giúp chuyển hóa nhiệt sinh ra do quá trình cháy nhiên liệu thành nhiệt bức xạ tối đa, đặc biệt là bức xạ hồng ngoại xa để cấp nhiệt tốt nhất cho các vật thể cần nung, sấy. Các sản phẩm đang công bố hiện nay sử dụng nhiều hệ vật liệu khác nhau nhưng cần có hệ số giãn nở nhiệt thấp, chịu bền sốc nhiệt tốt. Trên thế giới hiện có nhiều mẫu thiết kế tấm đốt với kích thước lỗ đốt, cấu trúc bề mặt cho các mục đích ứng dụng khác nhau. Theo nhiều công bố, cấu trúc lỗ kiểu tổ ong với kích thước lỗ được thiết kế phù hợp sẽ cho hiệu quả đốt cháy nhiên liệu tối ưu.

Hiện nay, trong nước chưa có đơn vị nào nghiên cứu phát triển và sản xuất hệ sản phẩm này một cách hoàn chỉnh. Các sản phẩm tấm gốm sử dụng làm đầu đốt hồng ngoại phải nhập từ thị trường nước ngoài theo hai hình thức: tấm gốm đốt hồng ngoại đi cùng với thiết bị đun nấu, sấy, nung nhập nguyên chiếc; tấm gốm đốt hồng ngoại nhập riêng lẻ theo nhu cầu của đặt hàng của thị trường trong nước phục vụ thay thế, sửa chữa. Việc làm chủ được công nghệ sản xuất tấm gốm dùng làm đầu đốt hồng ngoại có ý nghĩa về mặt khoa học cũng như kinh tế. Chính vì vậy việc nghiên cứu, làm chủ công nghệ sản xuất tấm gốm chịu nhiệt làm đầu đốt hồng ngoại là cần thiết.

Viện Nghiên cứu Sành sứ Thủy tinh Công nghiệp là đơn vị khoa học công nghệ đã nghiên cứu triển khai thành công nhiều hệ vật liệu gốm công nghiệp và dân dụng bền nhiệt (gốm cao nhôm, cordierite, mulite-cordierite…) và cũng là 6 đơn vị thiết kế và chế tạo nhiều loại lò nung, lò sấy phục vụ thị trường trong nước cũng như dùng trong hoạt động nghiên cứu và sản xuất của Viện. Do vậy, nghiên cứu công nghệ sản xuất tấm gốm chịu nhiệt làm đầu đốt hồng ngoại là hoàn toàn khả thi và phù hợp vai trò, chức năng, mục tiêu phát triển sản phẩm của Viện. Từ đó, nhóm nghiên cứu do Viện Nghiên cứu Sành sứ Thủy tinh Công nghiệp do KS. Nguyễn Văn Duy làm chủ nhiệm đã đề xuất và được Bộ Công thương đồng ý cho thực hiện đề tài: “Nghiên cứu công nghệ sản xuất tấm gốm làm đầu đốt hồng ngoại”.

Sau một thời gian thực hiện, đề tài đã nghiên cứu đạt được kết quả về lý thuyết và thực nghiệm như sau:

1. Nghiên cứu tổng quan về các hệ vật liệu gốm bền nhiệt, nghiên cứu lý thuyết về cấu trúc vật liệu, cấu trúc lỗ tổ ong liên quan đến điều kiện đốt cháy hoàn toàn và phát bức xạ hồng ngoại.

2. Nghiên cứu được các đơn phối liệu tổng hợp vật liệu gốm với độ bền nhiệt cao:

+ Hệ vật liệu gốm cordierite tổng hợp từ nguyên liệu talc, cao lanh, hydroxit nhôm hoặc talc, cao lanh, oxit nhôm với nhiệt độ nung khoảng 1350 độ C.

+ Hệ vật liệu gốm cordierite kết hợp spodumene từ nguyên liệu talc, cao lanh, hydroxit nhôm, liti cacbonat với nhiệt độ nung khoảng 1250 độ C.

3. Xác định được các thống số công nghệ của phương pháp tạo hình đổ rót hồ nóng trong khuôn kim loại áp dụng chế tạo sản phẩm tấm gốm tổ ong của đề tài. Quy trình công nghệ chế tạo tấm gốm tổ ong sử dụng hệ vật liệu gốm cordierite kết hợp spodumene .

4. Chế thử thành công 20 sản phẩm tấm gốm sử dụng làm đầu đốt hồng ngoại đạt các chỉ tiêu kỹ thuật đề ra, cụ thể như sau:

Từ những kết quả nghiên cứu được của đề tài, nhóm thực hiện đề tài xin được nghiệm thu công việc. Với tính khả thi về hiệu quả kinh tế như trong phụ lục, nhóm thực hiện đề tài đề nghị được tiếp tục hỗ trợ kinh phí triển khai thành dự án sản xuất đưa sản phẩm ra thị trường.

Có thể tìm đọc toàn văn Báo cáo kết quả nghiên cứu của Đề tài (Mã số 17014/2020) tại Cục Thông tin khoa học và công nghệ quốc gia.

P.T.T (NASATI)