Trong ngành vật liệu chịu lửa, gạch chịu lửa samot là một trong những dòng sản phẩm cơ bản và phổ biến nhất, được ứng dụng rộng rãi trong các lò nung công nghiệp, lò luyện kim, lò hơi, và nhiều môi trường nhiệt độ cao khác. Gạch samot có thành phần chính là đất sét chịu lửa, với hàm lượng oxit nhôm (Al₂O₃) dao động từ 11% đến 45%, tùy theo cấp độ chịu lửa yêu cầu.

Lựa chọn và chuẩn bị nguyên liệu

Chất lượng của gạch chịu lửa samot phụ thuộc trước tiên vào chất lượng nguyên liệu đầu vào. Các thành phần chính bao gồm:

• Đất sét chịu lửa: có khả năng chịu nhiệt độ > 1.500°C, là thành phần chính giúp tạo nên tính chịu lửa của sản phẩm.
• Chamotte (Samot nghiền): là phần đất sét chịu lửa đã được nung sơ bộ và nghiền mịn hoặc thô tùy yêu cầu, giúp ổn định thể tích, giảm co ngót khi nung.
• Chất kết dính: thường sử dụng đất sét dẻ hoặc phụ gia kết dính hữu cơ, hỗ trợ tạo hình và tăng cường liên kết khi ép viên.
• Phụ gia chức năng: như chất dẻ, chất khử, chất hoạt hóa, giúp điều chỉnh tính chất công nghệ của phối liệu.

Nguyên liệu phải được phân tích thành phần hóa học (Al₂O₃, SiO₂, Fe₂O₃…), độ ẩm, độ mịn và khả năng chịu lửa (pyrometric cone equivalent – PCE) để phối trộn đạt hiệu quả tối ơu.

Phối liệu và nghiền trộn

Sau khi xác định tỷ lệ phối liệu theo yêu cầu kỹ thuật, hỗn hợp nguyên liệu được đưa vào máy nghiền bi hoặc máy nghiền trục, đảm bảo độ mịn đồng đều. Trong giai đoạn này:

• Chamotte thường chiếm từ 40 – 70% hỗn hợp và phân bố hạt hợp lý: hạt thô (2–3 mm), hạt trung (0.5–1 mm) và mịn (<0.1 mm).
• Độ ẩm phối liệu được điều chỉnh phù hợp với phương pháp tạo hình (khoảng 4–8% cho ép bán khô).

Việc trộn đều là cực kỳ quan trọng nhằm đảm bảo độ đồng nhất, tránh phân lớp hoặc sai lệch thành phần trong quá trình tạo hình và nung.

Tạo hình gạch

Phương pháp ép bán khô là công nghệ tạo hình chủ yếu đối với gạch samot thông thường:

• Sử dụng máy ép thủy lực hoặc cơ khí với áp lực ép 200–400 kg/cm².
• Gạch sau khi ép có hình dạng chính xác, độ chặt cao, và đủ khả năng để chuyển qua giai đoạn sấy mà không bị biến dạng.

Với các sản phẩm có hình dạng phức tạp hoặc yêu cầu đặc biệt, có thể sử dụng phương pháp đùn dẻ (plastic extrusion) hoặc đổ khuôn.

Sấy khô (drying)

Gạch sau khi tạo hình có độ ẩm khá cao (khoảng 5–8%), cần được sấy khô trước khi nung:

• Buồng sấy cưỡng bức hoặc sấy tự nhiên tùy quy mô nhà máy.
• Thời gian sấy: từ 24 đến 48 giờ, phụ thuộc vào kích thước viên gạch và điều kiện môi trường.
• Mục tiêu: đưa độ ẩm về mức < 1.5% để tránh nứt nẻ, bung gạch trong quá trình nung.

Quá trình sấy đòi hỏi kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm và tốc độ gió để đạt hiệu quả tối ơu mà không làm hỏng cấu trúc viên gạch.

Nung gạch (firing)

Đây là công đoạn quan trọng nhất, quyết định trực tiếp đến tính chất cơ-lý-hóa của sản phẩm:

• Lò nung tunnel là lựa chọn tối ưu cho sản xuất quy mô lớn, với nhiệt độ nung khoảng 1.300 – 1.400°C.
• Thời gian nung: 24 – 36 giờ, bao gồm các pha gia nhiệt – nung – làm nguội.
• Mục đích của nung là tạo kết khối khoáng học (sintering), giúc tăng độ bền, giảm hút nước và nâng cao khả năng chịu lửa.

Các phản ứng khoáng vật học diễn ra trong quá trình nung như:

• Sự phân hủy kaolinit: Al₂Si₂O₅(OH)₄ → mullite (3Al₂O₃·2SiO₂) + SiO₂
• Sự hình thành mullite – pha khoáng chính tạo nên tính chất chịu lửa ưu việt của gạch samot.

Kiểm tra chất lượng và phân loại

Sau khi ra lò, gạch được làm nguội và tiến hành kiểm tra:

• Cơ lý: độ bền nén, khối lượng thể tích, độ hút nước, độ chịu nhiệt.
• Hóa học: phân tích Al₂O₃, SiO₂, Fe₂O₃…
• Thị giác: kiểm tra nứt vỡ, biến dạng, đồng đều màu sắc, kích thước.

Sản phẩm được phân loại thành gạch loại I, II, III tùy theo mức độ đạt chuẩn. Các loại đạt tiêu chuẩn cao thường dùng cho vùng nhiệt độ cao trong lò công nghiệp.

Đóng gói và bảo quản

Gạch sau khi phân loại được xếp lên pallet, quấn màng PE hoặc đóng thùng. Bảo quản ở nơi khô ráo, tránh ẩm ướt để không làm suy giảm tính chất chịu lửa trước khi đưa vào sử dụng.

Kết luận

Quy trình sản xuất gạch chịu lửa samot là một chuỗi công nghệ khép kín, đòi hỏi sự kiểm soát chặt chẽ ở từng công đoạn: từ chọn nguyên liệu, phối liệu, tạo hình đến nung luyện. Sự am hiểu sâu về đặc tính khoáng học, cơ học và nhiệt học của vật liệu là yếu tố then chốt để tạo ra sản phẩm chất lượng cao, ổn định, phục vụ hiệu quả trong môi trường khắc nghiệt của công nghiệp nhiệt.

Bảo Sơn Chịu Lửa, với kinh nghiệm và uy tín trong ngành, luôn cam kết cung cấp các dòng gạch samot đạt tiêu chuẩn cao, đáp ứng đầy đủ yêu cầu kỹ thuật của khách hàng trong và ngoài nước.