Nghiên cứu công nghệ sản xuất men muối tan sử dụng cho sản xuất gạch granite

VIỆN NGHIÊN CỨU SÀNH SỨ THỦY TINH CÔNG NGHIỆP BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MEN MUỐI TAN SỬ DỤNG CHO SẢN XUẤT GẠCH GRANITE CNĐT : TRẦN KIÊN 8330 HÀ NỘI – 2010 1 MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU 3 Mục tiêu nghiên cứu 4 Định hướng nghiên cứu. 4 Kết quả nghiên cứu. 4 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 5 1.1Công nghệ sản xuất gạch Granite 5 1.1.1 Giới thiệu chung về dòng sản phẩm gạch granite. 5 1.1.2 Quy trình công nghệ sản xuất gạch granite 6 1.2Men muối tan sử dụng trong công nghệ sản xuất gạch granite 7 1.2.1 Giới thiệu chung về men muối tan và dòng sản phẩm gạch granite muối tan 7 1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ thấm sâu và phát màu của men muối tan. 8 1.2.2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ thấm sâu của men muối tan 8 1.2.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến khả năng phát màu. 10 1.2.3 Công nghệ ứng dụng men muối tan trong sản xuất gạch granite 11 1.2.4 Nguyên liệu sản xuất men muối tan. 14 1.2.4.1 Nghiên cứu men muối tan hiện đang được nhập ngoại 14 1.2.4.2 Nghiên cứu lựa chọn muối màu. 14 1.2.4.3 Nghiên cứu lựa chọn chất trợ thấm 14 1.2.4.4 Nghiên cứu lựa chọn chất tăng độ nhớt 15 1.2.4.5 Nghiên cứu và lựa chọn xương mộc granite 15 1.2.5 Tính chất của các loại nguyên liệụ 16 1.2.5.1 Muối Coban Nitrate 16 1.2.5.2 Muối Coban Clorua 16 1.2.5.3 Muối Niken Axetate 16 1.2.5.4 Muối Kali đicromate 16 1.2.5.5 Muối Kali Cromate 17 2 1.2.5.6  Muối Natri Đicromate 17 1.2.5.7 Muối Kali Sắt(III) Xianua 17 1.2.5.8 Điamino methanal 17 1.2.5.9 Amoni sunfat 18 1.2.5.10 CMC 18 1.2.5.11 PEG 18 1.2.5.12 Dung môi KC02 19 CHƯƠNG 2. THỰC NGHIỆM 20 2.1Thí nghiệm với hệ muối Cr và Fe 20 2.1.1 Sử dụng chất tăng độ nhớt là dung môi in lưới KC02 20 2.1.2 Sử dụng chất tăng độ nhớt là CMC 23 2.1.2.1 Thí nghiệm lần 1 23 2.1.2.2 Thí nghiệm lần 2 28 2.2Thí nghiệm với hệ muối Coban, Niken. 32 2.2.1 Thử nghiệm với chất tăng độ nhớt là CMC 32 2.2.2 Thử nghiệm với chất tăng độ nhớt là PEG4000 34 CHƯƠNG 3. SẢN XUẤT THỬ NGHIỆM 38 3.1 Công nghệ sản xuất và ứng dụng men muối tan vào sản xuất gạch granite. 38 3.2 Sản xuất thử nghiệm 39 3.3 Ứng dụng men muối tan quy mô bán công nghiệp 40 KẾT LUẬN 44 1. Kết luận 44 2. Kiến nghị 45 3 LỜI MỞ ĐẦU Hiện nay, cùng với sự phát triển của ngành công nghiệp gốm sứ nói chung, ngành công nghiệp gạch ốp lát đã có những bước phát triển lớn. Trong đó dòng sản phẩm gạch ốp lát Granit cao cấp ngày càng được người tiêu dùng ưa chuộng vì có độ cứng cao, độ bền cao. Dòng sản phẩm gạch granite muối tan mài bóng với chất lượng cao, có độ bóng và độ cứng cao đồng thời mẫu mã đa dạng, hoa văn tự nhiên đã được nhiều cơ sở sản xuất trong nước chú ý đến từ lâu nhưng vẫn chưa có nhiều cơ sở đưa vào sản xuất thành công sản phẩm này. Hiện nay chỉ có Công ty cổ phần Taicera, Công ty cổ phần gạch Đồng Tâm đưa vào sản xuất thành công sản phẩm này. Hiện nay chưa có cơ sở nào trong nước nghiên cứu và sản xuất vì vậy men muối tan chủ yếu được nhập ngoại với giá thành cao do đó dẫn đến giá thành sản phẩm cao. Việc nghiên cứu và sản xuất thành công men muối tan sẽ góp phần vào sự phát triển chung của ngành công nghiệp sản xuất gạch ốp lát, giúp chúng ta chủ động hơn nhờ vào nguồn nguyên liệu sẵn có từ đó có thể nâng cao chất lượng, sản lượng, đồng thời giảm giá thành sản phẩm để có thể canh tranh với các sản phẩm nhập ngoại và tiến tới xu ất khẩu. Trước tình hình đó, Viện nghiên cứu Sành sứ Thủy tinh Công nghiệp đề xuất đề tài “ Nghiên cứu công nghệ sản xuất men muối tan sử dụng cho sản xuất gạch Granit” và được Bộ Công Thương phê duyệt và cho phép Viện Nghiên cứu Sành sứ Thủy tinh Công nghiệp thực hiện theo hợp đồng số: 210.10RD/HĐ-KHCN ngày 19 tháng 3 năm 2010. 4 Tóm tắt nhiệm vụ Mục tiêu nghiên cứu. - Xác định được các loại nguyên liệu được sử dụng để sản xuất men muối tan. - Xác định được các đơn phối liệu tối ưu dùng để sản xuất men muối tan. - Xây dựng được quy trình công nghệ sản xuất men muối tan. - Sản xuất thử 1-2 loại men với màu sắc khác nhau với khối lượng ~ 100kg. Định hướng nghiên cứu. - Nghiên cứu các loại muối nào có thể đưa vào trong sản xuất men muối tan. - Nghiên cứu độ thấm sâu của men, độ thấm sâu này thì không phụ thuộc vào độ trắng của xương. - Nghiên cứu về độ phát màu của men. Với mục tiêu thứ 3 của đề tài, việc phát ra từng tông màu cụ thể ngoài phụ thuộc vào xương còn phụ thuộc vào hàm lượng và yêu cầu củ a từng nhà máy. Từ đó từng nhà máy sẽ có sự pha màu hợp lý. Vì vậy mà nhóm thực hiện hướng đến mục tiêu là men có phát màu, và có sự ổn định màu trong quá trình nung. Kết quả nghiên cứu. - Nghiên cứu lựa chọn được nguyên liệu sản xuất men muối tan. - Nghiên cứu lựa chọn được chất tăng độ nhớt cho quá trình in lưới. - Nghiên cứu sản xuất thử nghiệm được 2 đơn men muố i tan. Khối lượng men sản xuất là 110 kg. - Thử nghiệm quy mô bán công nghiệp, kết quả đạt yêu cầu, có biên bản thử nghiệm. 5 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1.1 Công nghệ sản xuất gạch Granite.[1] 1.1.1 Giới thiệu chung về dòng sản phẩm gạch granite. [1] - Gạch Granite (gạch sứ) là dòng sản phẩm có đặc tính kỹ thuật cao, có độ bền cơ học cao và độ hút nước thấp (thường là <0.1%). - Phân loại gạch granite: o Plain tiles: Đây là dòng sản phẩm với các nét trang trí đơn giản, là dòng sản phẩm gạch granite đầu tiên. o Granito (salt and pepper) – Gạch mang hi ệu ứng muối tiêu: tạo thành từ các hạt bột sấy phun có màu sắc khác nhau. Màu xương cơ bản của dòng gạch này thường là màu trắng hoặc các màu sáng khác. o Marble effect Tiles: Đây là dòng gạch được sản xuất chủ yếu và đang được ưa thích hiện nay. Hỗn hợp các bột màu sấy phun sẽ được phân phối ngẫu nhiên vào khuôn ép bởi hệ thống nạp liệu từ đó tạo lên các hiệu ứng các đường gân, vân hay các vế t. o Macro granito: Dòng sản phẩm này có thành phần hạt to chiếm khoảng 10 – 50%. Bề mặt dòng sản phẩm này cũng có các hiệu ứng màu sắc trang trí giống như hai dòng sản phẩm Granito hay Marble effects. o Gạch được trang trí bởi muối tan: Xương mộc (chưa nung) hoặc (nung 1 lần) sau khi được trang trí bởi các muối tan bằng phương pháp in lưới (in rulo hoặc tráng đĩa, súng phun) sẽ được được nung và mài bóng. Khi đó sản phẩm sau mài bóng sẽ có các họa tiết trang trí như ý muốn. o Gạch tráng men: dòng sản phẩm này vừa có độ bền cơ học cao, độ hút nước thấp mà lại có các họa tiết trang trí phong phú như các dòng sản phẩm ceramic. Giá thành lại rẻ hơn so với các dòng gạch mài bóng. 6 1.1.2 Quy trình công nghệ sản xuất gạch granite [1] Nguyên liệu Cân định lượng Nghiền Sấy phun Silo ủ Sàng Ép Tạo Hình P~380-400bar Lò Sấy In men Chứa Mộc Nung Mài bóng Đóng hộp Nhập kho Phân loại Phân loại 7 Diễn giải quy trình: Nguyên liệu được cân định lượng, đảo trộn rồi nạp vào máy nghiền bi liên tục, hồ nghiền sau khi ra khỏi máy nghiền được qua sàng rồi vào tháp sấy phun. Bột ép ra khỏi tháp sấy phun được chứa trong silo chứa, thời gian ủ để bột ép đồng đều độ ẩm là 24 - 48h. Sau khi bột ép đã đảm bảo điều kiện cho quá trình ép, bột liệu được đưa qua hệ thông sàng để loại bỏ các h ạt không đảm bảo kích thước. Với lực ép từ 380 – 400 bar, gạch mộc sau khi ra khỏi máy ép sẽ được đưa vào lò sấy để đưa độ ẩm gạch mộc về ~1%. - Với dòng gạch mài bóng, sản phẩm mộc được đưa trực tiếp vào lò nung. Gạch sau nung được qua hệ thống mài bóng từ mài thô đến mài tinh và mài bóng để đạt được độ bóng như yêu cầu. - Với dòng gạch men muối tan, gạ ch mộc được đưa qua hệ thống lưới in men muối tan trang trí và phun hơi nước nhằm đạt được độ thấm theo yêu cầu của sản phẩm. Tiếp đó là gạch mộc tiếp tục được đưa qua hệ thống sấy nhằm đưa độ ẩm gạch mộc về ~1% trước khi đưa vào lò nung. Gạch sau nung lại tiếp tục được đưa qua hệ thống mài bóng hoàn toàn tương tự như dòng gạch mài bóng. - Với dòng sản phẩm có tráng men, gạch mộc sau sấy được qua hệ thống in lưới tráng men rồi vào lò nung và không trải qua công đoạn mài bóng. Các sản phẩm sau khi trải qua công đoạn cuối cùng được phân loại vào đóng hộp thành phẩm và nhập kho. 1.2 Men muối tan sử dụng trong công nghệ sản xuất gạch granite. [2,3,4,5,6,7,8,9,10,11] 1.2.1 Giới thiệu chung về men muối tan và dòng sản phẩm gạch granite muối tan ¾ Men muối tan là men thấm sâu và phân tán đồng đều vào xương sản phẩm được trang trí. Mức độ thấm sâu và phân tán đồng đều của men muối tan phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau và mối liên quan giữa tính chất hóa học của dung dịch men muối tan được sử dụng và dòng sản phẩm được trang trí. Các ưu thế của muối tan là : - Loại trừ được hiệu ứng chấm gián đoạn dotted effect đi ển hình của in lưới với các oxit màu và chất màu truyền thống, ảnh hưởng của vết chấm của sợi lưới điển hình của kỹ thuật in lưới với các màu quy ước có xu hướng biến 8 mất nhờ sự có mặt của các phức chất kim loại bên trong men nền, tạo ra được các tông màu liên tục hơn. - Hợp nhất tốt hơn với men cơ sở và không có khác biệt gì về mức độ đậm nhạt trên bề mặt của viên gạch hoàn tất do có sự hợp nhất màu tốt hơn (nếu như ứng dụng đối với các sản phẩm tráng men). - Sự thấm c ủa muối tan tạo ra độ sâu của hoa vǎn trang trí trên bề mặt viên gạch thành phẩm nhờ có sự thấm sâu của các muối tan vào trong men. - Do thấm được vào xương creamic xốp trong giai đoạn ô-xi hoá và phát triển màu ở nhiệt độ 400 o C nên muối tan tạo sự liên kết đồng đều và hoàn hảo giữa các phân tử của cấu tử nóng chảy do đó là một phản ứng sinh màu điển hình cho chất mang cation. Nếu có các nguyên tố hoá học khác thì có thể hình thành các pha tinh thể trung gian với các hiệu ứng màu sắc ba chiều tương ứng. ¾ Gạch granite muối tan: Xương mộc (chưa nung) hoặc (nung1 lần) sau khi được trang trí bởi các muối tan hbằng phương pháp in lưới ( hoặc in rulo ho ặc tráng đĩa, súng phun) sẽ được được nung và mài bóng. Khi đó sản phẩm sau mài bóng sẽ có các họa tiết trang trí như ý muốn. Hiện nay các dòng sản phẩm gạch men muối tan chủ yếu là gạch có hiệu ứng tự nhiên như gạch giả đá hoặc vân mây, Với những dòng sản phẩm này thì phương pháp dải liệu hai hoặc ba lần đều gặp khó khăn do đó việc đưa muối tan vào trang trí là một bước cải thiệ n lớn nhằm tạo ra những sản phẩm mang các hiệu ứng màu sắc tự nhiên. Tuy nhiên hiện nay có một thực tế khó khăn đối với dòng sản phẩm gạch muối tan mài bóng là việc kiểm soát chất lượng sản xuất dòng sản phẩm này cũng yêu cầu rất chặt chẽ từ chất lượng xương mộc cho đến quá trình sản xuất nhằm đảm bảo chất lượng ổn định do vậy còn ít đơn vị mạnh dạn đưa vào sản xuất dòng sản phẩm này. Hiện nay trên thế giới như Trung quốc còn kết hợp phương pháp in lưới trang trí men muối tan (in lưới hai, ba lưới) với rải liệu hai, ba lần nhằm tạo ra các hiệu ứng màu sắc khác nhau từ đó tạo sự phong phú về kiểu dáng màu sắc. 1.2.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ thấm sâu và phát màu củ a men muối tan. 1.2.2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến độ thấm sâu của men muối tan. - Thành phần : Thành phần khoáng của các nguyên liệu được sử dụng để sản xuất xương sản phẩm có ảnh hưởng đến mức độ thấm sâu của men vào 9 trong xương. Ví dụ: nếu trong xương chứa hàm lượng khoáng Monmorilonit cao thì khả năng thấm sâu của men vào xương sẽ kém. - Độ xốp: mộc xương có độ xốp khác nhau sẽ ảnh hưởng khác nhau đến độ thấm sâu của men muối tan vào trong xương. Xương càng xốp thì độ thấm sâu của men càng dễ. - Nhiệt độ xương được trang trí: Nhiệt độ xương càng cao thì độ thấm sâu của men muối tan càng thấp. Đó là do nhi ệt độ xương đã ảnh hưởng đến sự bay hơi của nước hay dung môi có trong dung dịch men muối tan. - Tính mao dẫn: Độ thấm sâu của men muối tan vào mộc xương sản phẩm cũng bị ảnh hưởng bởi tính mao dẫn. Kích thước của hệ thống mao dẫn càng lớn thì độ thấm sâu của men muối tan càng tốt. Khi thay đổi kích thước hạt của bột ép và áp lực tạo hình thì sé thấy rõ s ự ảnh hưởng của nó đến độ thấm sâu của men muối tan. - Độ hút nước: Nước sẽ được hấp thụ trên bề mặt của xương được trang trí do đó sẽ tăng khả năng chống thấm ướt và làm giảm khả năng thấm sâu và số lần thấm của dung dịch màu. Độ hút nước của bề mặt phụ thuộc vào cả tính chất hóa h ọc nguyên liệu tạo xương. Ví dụ như Bentonite và smectite có khuynh hướng mạnh làm phồng vật liệu dó đó làm cản trở sự thấm sâu của men muối tan. - Khả năng tương tác lẫn nhau giữa các dung dịch: Thành phần hóa và khoáng của các nguyên liệu xương và men có ảnh hưởng đến khả năng thấm sâu của men vào trong xương sản phẩm. Ta có thể thấy được sự tương tác giữa men muối tan và xương . Khả năng phản ứng của xương có thể tăng lên khi giảm kích thước hạt, do đó nó cũng sẽ làm tăng khả năng thay thế ion Si 4+ bởi các ion kim loại khác như Ca 2+ , Mg 2+ . - Độ thấm sâu của màu cũng bị ảnh hưởng bởi các phương pháp trang trí. Chúng ta có thể xem xét vấn đề này thông qua phương pháp in lụa. Với phương pháp in này, màu sẽ được in thành 1 lớp trên bề mặt ở dạng hồ màu do đó sẽ cần một phương án xử lý bề mặt được in màu. Phương án này sẽ làm cho màu được chìm xuống, tăng khả năng thấm sâu của muối tan, nó cũng giúp cho men muối tan được thấ m sâu liên tục và đồng đều trên toàn bộ bề mặt mộc. Thông thường ta thường phun nước lên trên bề mặt sản phẩm đã được trang trí nhờ đó mà men muối tan dễ dàng thấm sâu xuống xương mộc tốt hơn. [...]... phụ gia và men muối tan - Cường độ màu còn phụ thuộc vào hàm lượng men muối tan được in lên bề mặt xương gạch, độ thấm sâu của men muối tan Cùng một lượng màu in, men thấm càng sâu màu sắc càng nhạt và ngược lại 1.2.3 Công nghệ ứng dụng men muối tan trong sản xuất gạch granite Hiện nay, có nhiều phương pháp trang trí tráng men được sử dụng trong sản xuất gạch granite: - Phương pháp phun men - Phương... liệu sản xuất men muối tan 1.2.4.1 Nghiên cứu men muối tan hiện đang được nhập ngoại Thông qua nghiên cứu tìm hiểu các hệ men muối tan hiện đang được sử dụng trong nước cũng như thông qua các tài liệu nước ngoài, men muối tan gồm hai thành phần chính: o Chất màu: mang cấu tử mang màu và có tính tan mạnh trong nước o Chất trợ thấm: có tính tan mạnh trong nước và khả năng thấm sâu vào đất Có tác dụng. .. pháp phun men muối tan 11 Yêu cầu: - Cỡ hạt men: nhỏ hơn 40µm - Tỷ trọng: D=1,28 g/cm3 - Độ nhớt V (Ф4) = 130” – 150” - Lưới in: sử dụng lưới in với kích thước lỗ lưới 68-71µm Công nghệ ứng dụng men muối tan hiện nay Chuẩn bị hồ màu muối tan in lưới: có 2 cách chuẩn bị nhằm tăng độ nhớt cho hồ màu muối tan o Cách 1: Sử dụng chất đông kết với hàm lượng khoảng từ 5-6% - Với hàm lượng chất sử dụng như... thiết bị in lưới khoảng 20g (đối với gạch có kích thước 400*400) Lưới in hồ màu muối tan được sử dụng cũng là lưới in được sử dụng trong công nghệ in men thông thường trong các nhà máy sản xuất gạch Lượng hồ màu được in lên xương gạch mộc thường từ 100 – 200g/m2, đôi khi có thể lên đến 400g/m2 tùy vào yêu cầu của sản phẩm Xương mộc gạch granit sau khi được in màu muối tan sẽ được phun trên bề mặt một loại... chứa 2 với men muối tan ở thùng chứa 1, khuấy trộn liên tục đến khi đạt độ đồng đều trong toàn bộ thùng màu - Dừng khuấy và để yên lặng để độ nhớt hồ màu tăng lên o Cách 2: Sử dụng chất đông kết với hàm lượng khoảng từ 1-2% - Với hàm lượng chất sử dụng như vậy thì không cần thiết sử dụng chất phân tán Mà có thể đưa trực tiếp hòa trộn với màu - Cân lượng men muối tan cần sử dụng, cho lượng men đó vào... cộng với 40% muối ( natri clorua và natri glycolat ) Sản phẩm này thường được sử dụng trong sản xuất chất tẩy rửa, công nghiệp gốm sứ Một quy trình tinh chế thêm được sử dụng để loại bỏ các muối để sản xuất tinh khiết CMC được sử dụng cho thực phẩm, dược phẩm và kem đánh răng (kem đánh răng) ứng dụng 1.2.5.11 PEG Tên quốc tế: Poly ethylene glycol Công thức: H(OCH2CH2)nOH Ứng với mỗi giá trị khác nhau... là men in:dung môi =100:80 Hỗn hợp trên cùng với màu được đưa vào máy nghiền để nghiền đến hỗn hợp có độ đồng đều cao và có độ nhớt đạt yêu cầu cho quá trình in lưới trang trí trên bề mặt gạch Mục tiêu thực hiện của đề tài: o Nghiên cứu các loại muối nào có thể đưa vào trong sản xuất men muối tan o Nghiên cứu độ thấm sâu của men, độ thấm sâu này thì không phụ thuộc vào độ trắng của xương o Nghiên cứu. .. Quy trình hòa tan: Bước 1: Các muối tan được hòa tan trong dung môi, men được hòa tan hoàn toàn tạo thành dung dịch trong suốt Bước 2: Kiểm tra độ nhớt dung dich men muối tan sau khi hòa tan Độ nhớt đã hoàn toàn đảm bảo cho quá trình in lưới Tiến hành in lưới các mẫu men lên trên gạch mộc đã được lựa chọn 21 - - STT 1 2 3 4 5 6 7 Quy trình in lưới thí nghiệm như sau: Gạch mộc được sử dụng có kích thước... các loại muối chứa các cấu tử mang màu, có khả năng tan mạnh trong nước Nhóm thực hiện đề tài thực hiện lựa chọn một số muối sau để sử dụng vào sản xuất men muối tan: - Hệ muối chứa cấu tử Cr dưới dạng các gốc ion như CrO42-, Cr2O72- như: K2CrO4, K2Cr2O7, Na2CrO4, Na2Cr2O7, - Muối chứa cấu tử Fe như FeSO4, phức K3Fe(CN)6 - Hệ muối chứa cấu tử Coban như Co(NO3)2, CoCl2 - Muối Niken axetate ( Muối này... đông kết với hàm lượng khoảng từ 5-6% - Với hàm lượng chất sử dụng như vậy, cần sử dụng thêm một chất phân tán ( thường được sử dụng là ethanol) nhằm pha loãng chất đông kết để tránh hiện tượng đóng kết lại khi sử dụng - Cân lượng men muối tan cần sử dụng, cho lượng men đó vào thùng chứa - Cân lượng chất đông kết cần sử dụng và chứa trong thùng chứa thứ 2 - Thêm cùng hàm lượng đó chất phân tán vào thùng . Quy trình công nghệ sản xuất gạch granite 6 1.2 Men muối tan sử dụng trong công nghệ sản xuất gạch granite 7 1.2.1 Giới thiệu chung về men muối tan và dòng sản phẩm gạch granite muối tan 7 1.2.2. VIỆN NGHIÊN CỨU SÀNH SỨ THỦY TINH CÔNG NGHIỆP BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MEN MUỐI TAN SỬ DỤNG CHO SẢN XUẤT GẠCH GRANITE CNĐT :. sản phẩm nhập ngoại và tiến tới xu ất khẩu. Trước tình hình đó, Viện nghiên cứu Sành sứ Thủy tinh Công nghiệp đề xuất đề tài “ Nghiên cứu công nghệ sản xuất men muối tan sử dụng cho sản xuất