Nghiên cứu chế tạo men có độ cứng và độ chịu mài mòn cao ứng dụng cho công nghiệp gốm sứ xây dựng

BỘ KHOA HOC CƠ QUAN CHỦ QUẢN VÀ CÔNG NGHỆ VIỆN VẬT LIỆU XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH KHCN CẤP NHÀ NƯỚC KC02 Mà SỐ KC02-13/06-10 BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MEN CÓ ĐỘ CỨNG VÀ ĐỘ CHỊU MÀI MỊN CAO ỨNG DỤNG CHO CƠNG NGHIỆP GỐM SỨ XÂY DỰNG Cơ quan chủ trì đề tài: Viện vật liệu xây dựng Chủ nhiệm đề tài : Trần Văn Cần 8151 HÀ NỘI 2010 BỘ KHOA HOC CƠ QUAN CHỦ QUẢN VÀ CÔNG NGHỆ VIỆN VẬT LIỆU XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH KHCN CẤP NHÀ NƯỚC KC02 Mà SỐ KC02-13/06-10 BÁO CÁO TỔNG KẾT ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MEN CÓ ĐỘ CỨNG VÀ ĐỘ CHỊU MÀI MỊN CAO ỨNG DỤNG CHO CƠNG NGHIỆP GỐM SỨ XÂY DỰNG Chủ nhiệm đề tài Cơ quan chủ trì đề tài Viện vật liệu xây dựng Trần Văn Cần Ban chủ nhiệm chương trình Bộ Khoa học Cơng nghệ HÀ NỘI 2010 VIỆN VẬT LIỆU XÂY DỰNG CỘNG HOÀ Xà HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc -Hà Nội, ngày 10 tháng 04 năm 2010 BÁO CÁO THỐNG KÊ KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI I THÔNG TIN CHUNG Tên đề tài: Nghiên cứu chế tạo men có độ cứng độ chịu mài cao ứng dụng cho công nghiệp gốm sứ xây dựng Mã số đề tài : KC 02-13/06-10 Thuộc Chương trình : Nghiên cứu, phát triển ứng dụng công nghệ vật liệu Mã số chương trình : KC 02/06-10 Chủ nhiệm đề tài: Họ tên : Trần Văn Cần Ngày, tháng, năm sinh : 26/11/1948 Học hàm, học vị : Kỹ sư Chức danh khoa học Nam : Nghiên cứu viên Chức vụ: Giám đốc Trung tâm Gốm sứ - Thủy tinh Điện thoại: Tổ chức: 043 8582215 Nhà riêng: 043.8262547 Mobile: 0913318265.Fax: 043.8581112 E-mail: khaccantran@yahoo.com Tên tổ chức công tác: Viện Vật liệu xây dựng Địa tổ chức : 235 Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội Địa nhà riêng : 16 Lê Thánh Tơng, Hồn Kiếm, Hà Nội Tổ chức chủ trì đề tài: Tên tổ chức chủ trì đề tài: Viện Vật liệu xây dựng Điện thoại: 043.8581111 Fax: 043.8581112 E-mail: vienvlxd@hn.vnn.vn Website: www.vibm.vn Địa chỉ: 235 Nguyễn Trãi, Thanh Xuân, Hà Nội Họ tên thủ trưởng tổ chức: Lương Đức Long Số tài khoản: 30101016 Ngân hàng: Kho bạc Nhà nước – Thanh Xuân – Hà Nội Tên quan chủ quản đề tài: Viện Vật liệu xây dựng – Bộ Xây dựng II TÌNH HÌNH THỰC HIỆN Thời gian thực đề tài: - Theo Hợp đồng ký kết: từ tháng 03/ năm 2008 đến tháng 03/năm2010 - Thực tế thực hiện: từ tháng 07/năm 2008 đến tháng 05/năm 2010 Kinh phí sử dụng kinh phí: a) Tổng số kinh phí thực : 3.536 tr.đ, đó: + Kính phí hỗ trợ từ SNKH : 1.800.tr.đ + Kinh phí từ nguồn khác : 1.736.tr.đ + Tỷ lệ kinh phí thu hồi dự án (nếu có): khơng b) Tình hình cấp sử dụng kinh phí từ nguồn SNKH: Số TT Theo kế hoạch Thời gian Kinh phí (Tháng, năm) (Tr.đ) Thực tế đạt Thời gian Kinh phí (Tháng, năm) Tháng 8/2008 560 Tháng 3/2009 Tháng 4/2009 868 Tháng 9/2009 Tháng 10/2009 372 Tháng 3/2010 c) Kết sử dụng kinh phí theo khoản chi: (Tr.đ) Ghi (Số đề nghị toán) 384,587 573,284 372,00 Đối với đề tài: Đơn vị tính: Triệu đồng Theo kế hoạch Thực tế đạt Số Nội dung khoản Nguồn Nguồn TT chi Tổng SNKH Tổng SNKH khác khác Trả công lao động (khoa học, phổ 664 664 664 664 thông) Nguyên, vật liệu, 270 270 270 270 lượng Thiết bị, máy móc 2.261 525 1.736 525 525 1.736 Xây dựng, sửa chữa nhỏ Chi khác 188 188 188 188 3.536 1.800 1.736 3.536 1.800 1.736 Tổng cộng - Lý thay đổi (nếu có): Các văn hành q trình thực đề tài: (Liệt kê định, văn quan quản lý từ công đoạn xác định nhiệm vụ, xét chọn, phê duyệt kinh phí, hợp đồng, điều chỉnh (thời gian, nội dung, kinh phí thực có); văn tổ chức chủ trì đề tài, dự án (đơn, kiến nghị điều chỉnh có) Số Số, thời gian ban Tên văn TT hành văn Quyết định việc phê duyệt Số:2934/QĐ- Ghi BKHCN 6/12/2007 ngày tổ chức, cá nhân trúng tuyển chủ trì thực đề tài năm 2008 (đợt II) thuộc CT KC.02/06-10 Số:254/QĐQuyết định phê duyệt đề tài, dự BKHCN ngày án bắt đầu thực năm 2008 21/2/2008 thuộc chương trình KH&CN trọng điểm cấp Nhà nước giai đọng 2006 - 2010 Ngày 10/11/2008 Trình Viện Về việc thuê thiết Về việc thuê lò nấu frit nbị phục vụ đề tài sản xuất thử nghiệm Cơng ty CP gạch ốp lát Thái Bình Cơng ty Cổ phần thuỷ tinh Thái Bình Số 99/VLXD ngày Công văn gửi Ban chủ nhiệm Về việc cơng tác nước 4/3/2009 CT KC.02/06-10 Văn phịng ngồi chương trình Số 382/QĐ- Quyết định việc cử đồn BKHCB ngày cơng tác nước ngồi thực 20/3/2009 năm 2009 đề tài KC.02-13/06-10 thuộc chương trình KC.02/06-10 Số 94/QĐ-VLXD Quyết định cử cán viên chức ngày 29/4/2009 cơng tác nước ngồi Số 392/VLXD Công văn gửi Ban chủ nhiệm Về việc sản xuất, ứng dụng ngày 13/7/2009 CT KC.02/06-10 Văn phòng thử nghiệm Cơng ty CP chương trình gạch ốp lát Thái Bình Số 2138/QĐ- Quyết định việc lựa chọn BKHCN ngày đơn vị cho thuê dây chuyền 28/9/2009 thiết bị đề tài KC.02.13/0610 chương trình KC.02/06-10 Tổ chức phối hợp thực đề tài: Số TT Tên tổ chức đăng ký theo Thuyết minh Tên tổ chức tham gia thực Công ty Cổ phần gạch ốp lát Thái Bình Cơng ty Cổ phần gạch ốp lát Thái Bình Nội dung tham gia chủ yếu Sản phẩm chủ yếu đạt Ghi chú* Ứng dụng kết thí nghiệm vào thực tế sản xuất Cơng ty từ mẫu phịng TN đến mẫu lón sản xuất cơng nghiệp Liên hiệp Khoa học Công ty Cổ phần Nấu frit thử nghiệm sản xuất thủy tinh – thủy tinh Thái nhiều đợt Viện Khoa học cơng Bình nghệ Việt nam - Lý thay đổi (nếu có): Cá nhân tham gia thực đề tài: (Người tham gia thực đề tài thuộc tổ chức chủ trì quan phối hợp, không 10 người kể chủ nhiệm) Số TT Tên cá nhân đăng ký theo Thuyết minh Tên cá nhân tham gia thực Nội dung tham gia Sản phẩm chủ yếu đạt Ghi chú* Trần Văn Cần Trần Văn Cần Chủ nhiệm đề tài Nguyễn Văn Minh Nguyễn Văn Minh Nguyễn Minh Quỳnh Nguyễn Minh Quỳnh Nguyễn Hữu Tài Nguyễn Hữu Tài Đào Anh Tuấn Đào Anh Tuấn Cộng tác viên nghiên cứu Thư ký đề tài Cộng tác viên nghiên cứu Cộng tác viên nghiên cứu chuyên đề, nghiên cứu,ứng dụng, tập hợp, báo cáo Chuyên đề, tính tốn phối liệu, n/c mẫu nhỏ Ghi chép, giải ngân, báo cáo, chuyên đề Chuyên đề, tính , n/c mẫu nhỏ, mẫu lớn, Sx thử nghiệm Chuyên đề, tính , n/c mẫu nhỏ, mẫu lớn.Sx thử nghiệm Nguyễn Anh Tuấn Nguyễn Thu Huyền Không Nguyễn Thu Huyền Đặng Thị Huyền Đặng Thị Huyền 10 Nguyễn Thị Ngỗn Hồng Việt Dũng khơng Khơng Cộng tác viên nghiên cứu Cộng tác viên khơng khơng Chun đề, tính , n/c mẫu nhỏ, mẫu lớn.Sx thử nghiệm Chuyên đề, nghiên cứu thí nghiệm khơng khơng - Lý thay đổi ( có): Bận cơng việc khác Tình hình hợp tác quốc tế: Theo kế hoạch Thực tế đạt Số TT (Nội dung, thời gian, kinh phí, địa điểm, tên tổ chức hợp tác, số đoàn, số lượng người tham gia ) (Nội dung, thời gian, kinh phí, địa điểm, tên tổ chức hợp tác, số đồn, số lượng người tham gia ) Tham quan, tìm hiểu sở sản xuất gạch gốm ốp lát có sử dụng men matt men kết tinh: Thời gian: tháng 5/2008 Kinh phí: 153 triệu đồng Ghi chú* Tham quan, tìm hiểu sở sản xuất gạch gốm ốp lát có sử dụng men matt men kết tinh: Thời gian: tháng 5/2009 Kinh phí: 131,52 triệu đồng Địa điểm: Bắc Kinh, Quảng Địa điểm: Quảng Châu, Thẩm Châu – Trung Quốc Quyến, Phật Sơn – Trung Quốc Số lượng người: người, ngày Số lượng người: người, ngày - Lý thay đổi (nếu có): khơng Tình hình tổ chức hội thảo, hội nghị: Số TT Theo kế hoạch Thực tế đạt (Nội dung, thời gian, kinh phí, địa điểm ) (Nội dung, thời gian, kinh phí, địa điểm ) Ghi chú* Tham gia viết trình bày Chương trình KHCN/ chương trình hội thảo KHCN 06-10 hội trường C2, đề tài cấp nhà nước 2006- 2010 đại học BKHN - Lý thay đổi (nếu có): Tóm tắt nội dung, cơng việc chủ yếu: (Nêu mục 15 thuyết minh, không bao gồm: Hội thảo khoa học, điều tra khảo sát nước nước ngoài) Số TT Các nội dung, công việc chủ yếu Thời gian Người, quan thực (Bắt đầu, kết thúc - tháng … năm) Theo kế hoạch Thực tế đạt Nghiên cứu tìm hiểu lý thuyết Lựa chọn nguyên liệu Tính tốn phối liệu Nghiên cứu thí nghiệm chế tạo frit men quy mơ phịng thí nghiệm Nghiên cứu thử nghiệm mẫu lớn quy mô pilot – 8/2008 /2008 4-5/2008 – 12/2008 – 8/2008 -/2008 4-5/2008 8-12/2008 1-3/2009 1-4/2009 Chế tạo men ứng dụng sản xuất thử nghiệm quy mô sản xuất công nghiệp Báo cáo tổng kết đề tài -12/2009 10-12/2009 1-3/2010 3-5/2010 (Các mốc đánh giá chủ yếu) Đề tài Đề tài Đề tài Đề tài Đề tài +Cty CP Thủy tinh & gạch ốp lát Đề tài + Cty CP thủy tinh & gạch ốp lát Thái Binh Chủ trì cơng tác viên - Lý thay đổi (nếu có): III SẢN PHẨM KH&CN CỦA ĐỀ TÀI, DỰ ÁN Sản phẩm KH&CN tạo ra: a) Sản phẩm Dạng I: Số Tên sản phẩm tiêu TT chất lượng chủ yếu Gạch ốp lát phủ men có Đơn vị đo m2 Số lượng 5000 Theo kế hoạch 5000 Thực tế đạt 5000 độ cứng mài mịn cao cơng nghiệp gốm sứ xây dựng - Lý thay đổi (nếu có): b) Sản phẩm Dạng II: Số TT Tên sản phẩm Quy trình cơng nghệ Sx men có độ cứng độ chịu mài mòn cao Yêu cầu khoa học cần đạt Theo kế Thực tế hoạch đạt đạt đạt Ghi - Lý thay đổi (nếu có): c) Sản phẩm Dạng III: Số TT Tên sản phẩm Bài viêt men có độ cứng mài mịn cao ứng dụng cho cơng nghiệp gốm sứ xây dựng đăng kỷ yếu KHCN KHCN Yêu cầu khoa học cần đạt Theo Thực tế kế hoạch đạt Số lượng, nơi cơng bố (Tạp chí, nhà xuất bản) - Lý thay đổi (nếu có): d) Kết đào tạo: Số TT Cấp đào tạo, Chuyên ngành đào tạo Thạc sỹ Tiến sỹ Số lượng Theo kế Thực tế đạt hoạch Ghi (Thời gian kết thúc) 0 - Lý thay đổi (nếu có): Đề án thạc sỹ thay đổi đề tài đ) Tình hình đăng ký bảo hộ quyền sở hữu công nghiệp, quyền giống trồng: Số TT Tên sản phẩm đăng ký Men có độ cứng độ chịu mài mịn cao ứng dụng Kết Theo Thực tế kế hoạch đạt Đang làm thủ 3/2010 tục đăng ký Ghi (Thời gian kết thúc) Hết tháng 6/2010 cho công nghiệp SX gốm sứ xây dựng 5/2010 - Lý thay đổi (nếu có): e) Thống kê danh mục sản phẩm KHCN ứng dụng vào thực tế Số TT Tên kết ứng dụng Địa điểm Thời gian Ứng dụng men có độ tháng cứng độ chịu 12/2009 mài mòn cao sản xuất gạch gốm ốp lát (Ghi rõ tên, địa nơi ứng dụng) Cơng ty Cổ phần gạch ốp lát Thái Bình Kết sơ Số lượng 5000m2, Độ cứng bề mặt men 7mohs, độ chịu mài mòn cấp II Đánh giá hiệu đề tài mang lại: a) Hiệu khoa học công nghệ: (Nêu rõ danh mục công nghệ mức độ nắm vững, làm chủ, so sánh với trình độ cơng nghệ so với khu vực giới…) Xây dựng quy trình cơng nghệ chế tạo men có độ cứng độ chịu mài mịn cao ứng dụng cho cơng nghiệp gốm sứ xây dựng Tạo men gốm sứ có chất lượng cao điều kiện nung nhanh, nung lần Nâng cao vị hiểu biết việc chế tạo men làm chủ công nghệ sản xuất mới, đại Tạo sản phẩm men có chất lượng cao thay men nhập ngoại nhằm góp phần giảm thiểu nhập b) Hiệu kinh tế xã hội: Nghiên cứu chế tạo men có độ cứng mài mịn cao ứng dụng cho cơng nghiệp gốm sứ xây dựng tạo hiệu kinh tế xã hội sau:- Nâng cao lực sản xuất men ứng dụng vào công nghệ đại nung nhanh, nung lần - Góp phần chủ động sản xuất tạo sản phẩm men thay men nhập giá thành men so với men nhập thấp 20% Tình hình thực chế độ báo cáo, kiểm tra đề tài: Số TT I Nội dung Thời gian thực Ghi (Tóm tắt kết quả, kết luận chính, người chủ trì…) Báo cáo định kỳ Lần Lần2 Lần II Kiểm tra định kỳ Lần Ngày 25/11/2008 Báo cáo nghiên cứu, tổng hợp lý thuyết nghiên cứu mẫu nhỏ phịng thí nghiệm: chất lượng, số lượng, tiến độ Tình hình sử dụng kinh phí vấn đề tồn Ngày 1/7/2009 Hoàn thiện chuyên đề lý thuyết, nghiên cứu mẫu nhỏ ứng dụng thử nghiệm vào sản xuất thực tế Ngày 26/2/2010 Hoàn thiện Nghiên cứu mẫu nhỏ phịng thí nghiệm, thử nghiệm áp dụng đánh giá kết nghiên cứu Ngày 11/12/2008 Lần2 Lần III Ngày 23/7/2009 Ngày 20/3/2010 Nghiệm thu sở Đề tài thực đầy đủ nội dung kỳ báo cáo theo tiến độ đề Nội dung chuyên đề cần tiếp tục bổ sung, chỉnh sửa lại báo cáo định kỳ GS.TSKT.Thân Đức Hiền Đề tài thực nội dung đăng ký hợp đồng, chất lượng sản phẩm đảm bảo, cần nghiên cứu thêm số tính chất vi cấu trúc, cần làm thủ tục để triển khai sản xuất thử Thái Bình Đề nghị làm báo cáo chun đề, phải có hình ảnh sản phẩm; Kiểm tra lại mặt tài chính; Bổ sung đầy đủ văn nơi áp dụng kết nghiên cứu Hoàn thiện báo cáo để nghiệm thu cấp sở 31/5/2010 Chủ nhiệm đề tài (Họ tên, chữ ký) Thủ trưởng tổ chức chủ trì (Họ tên, chữ ký đóng dấu) 10 Frit lị làm lạnh đột ngột nước lạnh, thùng nước làm lạnh frit bơm đầy nước trước múc frit lị ln có dịng nước cấp, nước lưu thơng để nước khơng q nóng q trỡnh lm ngui frit Khi mẻ frit thứ đợc mỳc hết khỏi lò tiến hành nạp mẻ phi liu vic lm ny c lặp i lp lại theo trình tự nấu nh đà trình bày ë trªn Frit nguội đóng bao sẵn sàng cho việc chuyển chế tạo men L−ỵng hao hơt trung bình trình nấu frit lò nu gián đoạn là11% Chi phớ nhiờn liu cho nu frit l 0,20 kg dầu /kg frit tương ứng 0,17 kg dầu/ kg phối liệu 7.4 Chuẩn bị chế tạo men: + Chuẩn bị phối liệu: Chuẩn bị phối liệu men cho sản xuất ứng dụng thử nghiệm: Phối liệu men chuẩn bị cho sản xuất thử nghiệm gồm nguyên liệu thiên nhiên, hóa chất cơng nghiệp frit F4 Bài phối liệu dược thử nghiệm nhiều lần nghiên cứu mẫu nhỏ ứng dụng sản xuất thử quy mơ phịng thí nghiệm quy mô pilôt Thành phần phối liệu cụ thể sau: Bảng 13 : Thành phần phối liệu men ứng dụng thử nghiệm Thành phần Hàm lượng (%) Frit F4 45 - 50 Nguyên liệu thiên nhiên : Cao lanh, Đất sét, thạch 35 - 40 anh Hóa chất : Zirconsilicat, titan, nhôm ôxyt Phụ gia điện giải STTP & CMC 10 -15 0,4 Các nguyên liệu thiên nhiên, frit hóa chất chất điện giải định lượng xác theo phối liệu đóng bao loại 40 kg/bao đưa đến 51 Công ty cổ phần gạch ốp lát Thái Bình để sản xuất ứng dụng thử nghiệm men điều kiện sản xuất công nghiệp + Chuẩn bị hồ men: Phối liệu men nghiền bi ướt máy nghiền bi loại 500 kg /mẻ máy nghiền men chuyên dụng nhà máy Tuy vậy, trước nghiền men thí nghiệm máy vệ sinh Bi cao nhôm máy tháo hết để loại bỏ mảnh bi vỡ, hay frit lỏi đợt nghiền trước, sau tiến hành nạp phối liệu men, nước điện giải STPP CMC Độ ẩm nghiền 30% Máy nghiền bi loại 500 kg/mẻ, nghiền men thử nghiệm men Tỷ lệ bi nghiền liệu 2: 1, thời gian nghiền men 10 h /mẻ Hồ men sau nghiền mịn có độ sót sàng - 2% sàng 16.000 lỗ Sau nghiền hồ men lọc qua sàng rung loại 10.000 lỗ /cm2 chứa vào thùng chuyên dụng chuẩn bị cho công đoạn tráng men Chất lượng hồ men sau nghiền cụ thể sau: Bảng 14: Các thông số kỹ thuật hồ men sản xuất thử nghiệm Tên tiêu Độ mịn (µm) Độ nhớt ( giây/ 100ml) Khối lượng thể tích ( g/cm3) Độ ẩm (%) Thông số kỹ thuật ≤ 44 30 1,81 – 1,82 30 52 Chất điện giải CMC (%) 0,2 STPP (%) 0,2 Lượng men phủ, ( gam/ viên) 120 Chất màu trang trí bề mặt ZY23008 (%) 0,17 Chất màu trang trí bề mặt CT1903 (%) 0,006 + Phủ men: Men sau nghiền mịn thành hồ kiểm tra thông số kỹ thuật bảng 14 chuyển đến giây chuyền thực công đoạn tráng men Gạch để tráng men ứng dụng thử nghiệm loại gạch có kích thước 400 x 400 mm Hồ men chứa thùng chuyên dụng có máy khuấy máy bơm lên thiết bị tráng chuông để phủ men lên gạch Lượng men phủ dư quay lại qua lưới lọc trở thùng chứa Xương gạch sau tạo hình có độ ẩm 5% sấy khô tới độ ẩm 0,5% làm ẩm phủ men Gạch mộc vận chuyển tới công đoạn tráng men dây cua roa nhờ hệ thống thiết bị điều khiển tự động Men thử nghiệm phủ lên xương gạch thiết bị tráng chuông Thiết bị tráng chuông 53 Tổng lượng men phủ khoảng 120 gam/viên Gạch sau phủ men trang trí chất màu vàng nhạt giả hoa văn đá ký hiệu T47 Để đảm bảo cho q trình sản xuất thử nghiệm khơng có rủi ro đề tài lấy mẫu men kiểm tra trước số viên quy mô phủ men phịng thí nghiệm nung mẫu lị lăn công nghiệp để đánh giá chất lượng men trước đưa vào sản xuất lớn, sau tiến hành sản xuất thử nghiệm Số lượng gạch sản xuất thử nghiệm 5000m2 *Nhận xét : Các bước ứng dụng thử nghiệm chuẩn bị tỷ mỉ, thận trọng, sau khâu chuẩn bị phối liệu, hồ men cho sinh thiết bị để đảm bảo không bị lẫn với men khác kiểm tra thông số kỹ thuật đưa vào ứng dụng thử nghiệm 7.5 Nung sản phẩm phủ men thử nghiệm: Nung gạch ứng dụng men thử nghiệm lò nung lăn dài 70m Công ty gạch gốm ốp lát Thái Bình Lị có hệ thống điều tự động cao Gạch sau phủ men tự động xếp lại thành hàng ngang (4 viên gạch 400 x400mm / hàng ) di chuyển vào lò, lò hệ thống lăn Chu kỳ nung gạch 45 phút nhiệt độ cao vùng nung 1184 0C Các vùng nung lò chia khoảng nhiệt độ cụ thể sau: 54 - Vùng sấy đầu lị khoảng 10% tính theo chiều dài lò, nhiệt độ vùng 50- 5000C - Vùng tiền nung khoảng 31%, nhiệt độ vùng khoảng 500 -10000C - Vùng nung khoảng 19 %, nhiệt độ max 1184 0C - Vùng làm nguội nhanh 6% nhiệt độ từ 11840C xuống dần 7000C - Vùng làm nguội chậm khoảng 20% nhiệt độ từ 700 0C xuống 500 0C - Vùng làm nguội cuối khoảng 14% từ 5000C xuống 500C Lò nung gạch sản xuất thử nghiệm 7.6 Chất lượng sản phẩm thử nghiệm: Sản phẩm gạch gốm lát phủ men thử nghiệm thực sản xuất theo quy trình cơng nghệ sản xuất Công ty Gạch sau nung đạt tỷ lệ thành phẩm 98% tương đồng chủng loại gạch khác phủ men nhập ngoại sản xuất Công ty Gạch sau phủ men trang trí bề mặt sấy nung điều kiện sản xuất công nghiệp nên sản phẩm thử nghiệm hoàn toàn gạch thương phẩm Điều khác biệt men phủ men nghiên cứu thử nghiệm có độ cứng độ chịu mài mòn cao gạch sản xuất Công ty 55 Kết lấy mẫu đánh giá chất lượng sản phẩm sản xuất thử nghiệm so sánh với mức yêu cầu tiêu kỹ thuật đề nhiệt độ nung 11840C , chu kỳ nung nhanh 45 phút phù hợp với điều kiện sản xuất Sản phẩm sản xuất thử nghiệm đạt đăng ký dãn nở nhiệt 7,2 10-6, sai số kích thước < 0,6% độ cứng bề mặt men cao Mohs, độ chịu mài mòn cấp II (450 - 600 vòng) +Sản phẩm ứng dụng thử nghiệm men có độ cứng độ chịu mài mịn cao 56 Kết chất lượng gạch phủ men thử nghiệm cụ thể bảng 15 Bảng 15 : Chất lượng gạch phủ men thử nghiệm: STT Chỉ tiêu kỹ thuật Đơn vị Kết Mức tiêu đạt đăng ký C 1184 1180 -1200 phút 45 45- 55 % 4,5 3-6 Không rạn Không rạn Nhiệt độ nung sản phẩm Chu kỳ nung Độ hút nước gạch Độ bền rạn men Độ cứng bề mặt Mohs 6-7 Độ chịu mài mòn cấp cấp II cấpII Độ bền hóa Đạt Đạt Đạt Sai lệch kích thước % 10 10 Hệ số dãn nở nhiệt dài 10-6 /0C 7,2 ≤9 11 Độ bền băng giá Đạt Đạt Đạt 8.Quy trình cơng nghệ sản xuất men có độ cứng chịu mài mịn cao Từ bước nghiên cứu, chế tạo ứng dụng thử nghiệm men có độ cứng chịu mài mịn cao vào sản xuất cơng nghiệp cho phép ta xây dựng quy trình cơng nghệ sản xuất men, dự kiến cơng suất 10.000 tấn/ năm Quy trình sản xuất men định hình sở thơng số công nghệ sản xuất thử nghiệm bao gồm bước sau: - Chuẩn bị nguyên liệu - Sản xuất frit - Sản xuất phối liệu men - Sản xuất hồ men, phủ men nung men 57 8.1.Sơ đồ công nghệ sản xuất men: Ngun liệu Hóa chất cơng nghiệp Kho chứa 200 Phễu nạp liệu Si lô chứa (loại 10 - 20m3/ si lô Định lượng cân băng Máy trộn hành tinh loại 500 kg/h Phễu chứa phối liệu sau trộn Lò quay hay lò bể nấu frit công suất 20 tấn/ngày Làm lạnh đột ngột nước lạnh Frit rời đóng bao loại 50 &1000kg/bao Nguyên liệu Frit rời Hóa chất Phụ gia tạo mâm tinh thể Định lượng 50 kg /bao Kho chứa phối liệu men matt sức chứa 3000 Cty SX gạch Ceramic Nghiền bi ướt tạo hồ men, phủ men nung men 58 8.2 Mô tả công nghệ sản xuất men: Nguyên liệu khoáng sản thạch anh, trường thạch, cao lanh, đá vôi, đôlômit lựa chọn khai thác tuyển lọc, làm giàu cao lanh chế biến, nghiền mịn tới cỡ hạt nhỏ 0,5 mm trường thạch, thạch anh, đá vôi đôlômit Chất lượng nguyên liệu lựa chọn làm men phải có số lượng lớn chất lượng phù hợp với yêu cầu kỹ thuật sản xuất Ví dụ cao lanh lọc phù hợp với TCVN 6598-2000 ®ã cần lưu ý tới yêu cầu trắng Độ trắng cao lanh trước sau nung phải ≥ 70% Chỉ số dẻo khoảng 12-14 Đất sét trắng phù hợp với TCVN 6030 – 1997,Sét cần trắng, dẻo, độ trắng ≥ 70%, số dẻo 22 - 23 Đối với trường thạch, phù hợp TCVN 6598 – 2000 Thạch ạnh phải phù hợp với TCVN Ngun liệu hóa chất cơng nghiệp bao gồm chất tạo thủy tinh SiO2, B2O3, chất trợ dung borax, sô đa, chất ổn định ôxyt nhôm kẽm, chất kết tinh phụ gia tạo mầm kết tinh TiO2, ZnO Các nguyên liệu tập kết kho Từ kho, nguyên liệu chuyển tới phễu nạp liệu, có sức chứa 1- Tại nguyên liệu vận chuyển lên si lô cầu trục lên xilô chứa Từ silô nguyên liệu tháo vào băng tải cân định lượng xác theo mẻ trộn (500 kg/mẻ) phối liệu frit Sau cân phối liệu đưa tới máy trộn hành tinh trộn đồng Phối liệu sau trộn đưa tới thùng phễu nạp liệu hệ thống khí nèn đưa tới thiết bị nạp liệu vào lò nấu frit Loại lò nấu liên tục lò bể nấu gián đoạn lị quay Lị quay cơng suất 1000 kg/mẻ, lị bể 17 tấn/ ngày, cơng suất lị 20 tấn/ngày Lò quay thuận lợi cho việc nấu frit frit điều chỉnh Frit nấu nhiệt độ 1360 -14000C tháo chảy xuống bể nước làm lạnh đột ngột để frit vỡ vụn Frit matt (mang mầm tinh thể) có loại rời đóng bao, loại rời đưa tới silơ chứa để chế tạo phối liệu men , loại đóng bao đưa kho để chờ xuất xưởng Phối liệu men gồm frit ngun liệu khống sản, hóa chất, phụ gia tạo mầm kết tinh chúng lấy từ xilơ định lượng xác theo phối 59 liệu men 50 kg/bao tập kết vào kho để đưa tới Công ty gạch ceramic chế tạo men Công suất sản xuất phối liệu men 10.000 tấn/năm Phối liệu men nghiền ướt máy nghiền bi sứ loại 1- tấn/mẻ công ty sản xuất gạch ceramic Sau khoảng 10 nghiền hồ men tháo khỏi máy qua lọc, tuyển từ để tĩnh 24 khuấy phủ lên xương gạch phương pháp tráng chng Hồ men có độ độ ẩm 30 %, độ mịn cỡ hạt sau nghiền ≤ 44µm, độ nhớt 30 giây/100ml, khối lượng thể tích 1,81 – 1,83g/cm3 Gạch sau phủ men sấy nung lò lăn, nhiệt độ nung max 1184 C, chu kỳ nung nhanh 45 phút Tinh thể men hình thành trình nung làm nguôi làm tăng độ cứng bề mặt men Sản phẩm gạch phủ men có độ cứng mohs độ chịu mài mòn cao cấp II (450- 600 vòng) 8.3.Dự kiến thiết bị cho dây chuyền sản xuất men 10.000 tấn/năm: + Kho chứa : Yêu cầu có kho có mái che, dung tích chứa 200 3000 để chứa bao nguyên liệu khoáng sản, hóa chất, frit phối liệu men + Si lơ chứa : dung tích chứa 10 – 20m3, số lượng 10 - 12 si lô + Thiết bị định lượng: Định lượng băng chạy cửa tháo silô + Thiết bị trộn gồm máy trộn hành tinh công suất máy 500 kg/h +Thùng chứa phễu chứa cái, dung tích chứa 3- 5m3 + Thiết bị nạp liệu với lò bể suất 500 kg/h, với lò quay theo mẻ + Thiết bị lọc bụi tay áo để lọc bụi cho trình nạp liệu, trộn + Lò nấu frit gồm lò bể lò quay, nhiệt độ max lò 15000C, sử dụng 14000C Nhiên liệu nấu dầu gaz + Hệ thống cấp nước làm nguội frit tuần hoàn bao gồm bể chứa nước bể làm nguội, việc cung cấp nước máy bơm + Hệ thống vận chuyển : gồm xe nâng, gầu tải, băng tải, khí nén + Đóng gói tự động kết hợp thủ công bao ni lon bao dứa 60 Hiệu kinh tế: Men nghiên cứu thử nghiệm chế tạo từ frit nguyên liệu thiên nhiên có sẵn nước hóa chất cơng nghiệp nhập Đối với chủng loại men có độ cứng độ mài mòn cao sử dụng nguyên liệu thiên nhiên cao lanh, trường thạch, thạch anh chiếm tỷ lệ cao yếu tố thuận lợi làm giảm giá thành men chúng nghiên cứu chế tạo nước Ngoài việc nhập frit, hóa chất, màu men nhiều cơng ty sản xuất gạch gốm ốp lát cịn nhập ln phối liệu men Như vậy, phần nguyên liệu khoáng sản phối liệu nhập theo giá men Điều khơng làm tăng giá thành sản xuất mà cịn không tận dụng lợi nguồn nguyên liệu nước Nghiên cứu chế tạo men nước không góp phần làm giảm giá thành sản xuất mà nâng cao vị lực khoa học kỹ thuật chủ động sản xuất gạch gốm ốp lát 9.1 Chi phí sản xuất frit: Đơn vị tính tốn sản phẩm Chi phí thực sản xuất frit cho chế tạo men có độ cứng độ chịu mài mòn cao cần chi phí lượng ngun liệu, hóa chất, nhiên liệu, nhân cơng cụ thể sau: Bảng 16: Chi phí trung bình cho sản xuất frit STT Nguyên liêu Giá thành Ghi (đ) Chi phí ngun liệu khống sản 950.000 thạch anh, trường thạch, cao lanh… Chi phí hóa chất cơng nghiệp boric, 4.800.000 borax, kẽm, titan, zircon silicat Chi phí nhiên liệu nấu frit 2.800.000 61 Chi phí thiết bị,nhân cơng trộn, nấu 400.000 Chi phí điện, nước 50.000 Chi phí hao hụt 1.001.000 Chi phí bao bì 100.000 Tổng cộng 10.101.000 Kết tính bảng 16 cho thấy chi phí chế tạo frit 10.101.000 đồng Hiện nhập frit loại men matt 12.500.000 - 13.000.000 đồng trung bình 12.750.000 đồng cao frit nghiên cứu chế tạo thử nghiệm 2.649.000 đồng/ Như tự nghiên cứu chế tạo frit giảm chi phí 20,7% 9.2 Chi phí sản xuất men Để chế tạo phối liệu men có độ cứng mài mịn cao cần chi phí khoản cụ thể bảng 17 Bảng 17: Chi phí trung bình cho sản xuất men STT Nguyên liêu Chi phí ngun liệu khống sản như, Giá thành(đ) Ghi 600.000 thạch anh, trường thạch, cao lanh, đất sét… Chi phí hóa chất cơng nghiệp nhơm, 2.800.000 titan, ơxyt zircon silicat… Chi phí frit Chi phí nhân cơng định lượng đóng bao 150.000 Chi phí điện, nước 20.000 Chi phí vận chuyển,bao bì 200.000 Tổng cộng 5.005.000 8.795.000 62 Kết tính bảng 17 cho thấy chi phí sản xuất chế tạo men có độ cứng mài mịn cao 795.000 đồng Phối liệu men matt nhập khoảng 11.000.000 đồng /tấn cao men nghiên cứu chế tạo thử nghiệm 2.195.000 /tấn Viêc nghiên cứu chế tạo men thay phần men nhập khơng tạo men có độ cứng mài mịn cao mà giảm chi phí men cho sản xuất khoảng 20% VI KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Đề tài nghiên cứu chế tạo men có độ cứng độ chịu mài mịn cao cho gạch gốm lát nhóm nghiên cứu thuộc Trung tâm gốm sứ thủy tinh, Viện vật liệu xây dựng thực bước nghiên cứu chế tạo men cách trình tự từ nghiên cứu sở lý thuyết, khảo sát ngun liệu, tính tốn phối liệu, nghiên cứu mẫu nhỏ, mẫu lớn, thử nghiệm quy mô pilôt đến ứng dụng sản xuất thử nghiệm điều kiện sản xuất cơng nghiệp Nhìn chung kết nghiên cứu đạt tiêu kỹ thuật men mà mục tiêu nghiên cứu đề Trong trình thực nghiên cứu đề tài rút số kết luận cụ thể sau: + Việc nghiên cứu chế tạo men có độ cứng độ chịu mài mòn cao điều kiện nung nhanh( chu kỳ nung 45 phút), nung lần nguyên liệu chủ yếu sản xuất nước phần hóa chất nhập hồn tồn thực + Nhiệt độ nấu frit (1360 -14000C) nhiệt độ nung men (1184 -1185 0C) không cao phù hợp với điều kiện thực tế sản xuất + Men nghiên cứu phù hợp với xương gạch, gạch không bị cong vênh, hệ số dãn nở nhiệt phù hợp, mặt men khơng có khuyết tật, độ cứng bề mặt men đạt mohs độ chiụ mài mòn đạt cấp II (450 - 600 vòng) đạt mục tiêu nghiên cứu đề 63 + Kết nghiên cứu ứng dụng sản xuất thử nghiệm cho thấy hướng nghiên cứu giải pháp thực phù hợp + Đề tài đưa kết nghiên cứu quy mơ phịng thí nghiệm vào ứng dụng thử nghiệm sản xuất thành công số lượng chất lượng + Men nghiên cứu sử dụng nguyên liệu với tỷ lệ lớn, sản xuất men nước nhập nguyên liệu phối liệu men với giá thành cao + Do nghiên cứu thử nghiệm phí chế tạo frit men cao, song so với frit men nhập cịn có giá thành thấp khoảng 20% Như vậy, nghiên cứu chế tạo men khơng góp phần đa dạng hóa sản phẩm, tạo men có chất lượng cao độ cứng độ chịu mài mòn mà nâng cao khả tự chủ sản xuất giảm chi phí nhập + Kết nghiên cứu ứng dụng thử nghiệm xác định thông số công nghệ chính, đề tài xây dựng quy trình cơng nghệ sản xuất men với công suất 10.000 tấn.năm Kiến nghị : Đề tài nghiên cứu chế tạo men bước đầu thành cơng để hồn thiện cơng nghệ sản xuất, kiến nghị nhà nước xem xét cho thực dự án sản xuất thử nghiệm men có độ cứng mài mòn cao cho gạch gốm ốp lát 64 Tài liệu tham khảo: [1] Bùi Văn Chén : Nhiệt động học - Xuất 1974 [2] Kuchinski FA In: Wachtman JB, Haber RK, editors Ceramic films and coatings Noyes Publications; 1993 p 97–100.& Kinzie CJ, Plunkett JA Titanium compounds and application thereof in vitreous enamels Journal of the American Ceramic Society 1935;18(1– 12):117–22.& Yee TB, Andrews AI The relation of viscosity, nuclei formation, and crystal growth in titania-opacified enamel Journal of the American Ceramic Society 1956;39(5):188–95 [3] Eppler RA, McLeran Jr WA Kinetics of opacification of a TiO2-opacified coverThe Potter's Dictionary of Materials and Techniques, by F & J Hamer Ceramics Glaze Technology, by J R Taylor & A C Bull [4] West R & Gerow J V., Trans and Journal Brit Ceram Soc., 70,7:265-268 (1971) 'Estimation and Optimisation of Glaze Properties' (3) Winkelmann A & Schott O., Ann Physik, 51,735, (1894) 'Expansion Coefficients of Glazes' + S Habelitz, G Carl and C Rüssel, “Oriented mica glass-ceramic by extrusion and subsequent heat treatment”, Glastech Ver Glass Sci Technol., 70 [3] 86-92 (1997) [5] T Höche, S Habelits and I I Khodos, “Origin of unusual fluorophlogopite morphology inmica glass-ceramics of the system SiO2- Al2O3-MgO-K2O-Na2O-F2”, J Cryst Growth, 192 185-195 (1998) [6] S Habelitz, G Carl, C Rüssel, S Thiel, J D Schnapp, A Jordanov and H Knake,“Mechanical properties of oriented glass-ceramics”, J Non-Cryst Solids, 220 291-298 (1997) [7] K Cheng, J Wan and K Liang, “Enhanced mechanical properties of oriented mica glassceramics”,Mat Lett., 39 350-353 (1999) T Uno, T Kasuga and S Nakajima, “Highstrength mica-containing glass-ceramics”, J Am.Ceram Soc., 74 [12] 3139-3141 (1991) [8] K Cheng, J Wan and K Liang, “Differential thermal analysis on the crystallization kinetics of K2O-B2O3-MgO-Al2O3-SiO2-TiO2-F glass”, J Am Ceram Soc., 82 [5] 1212-1216 (1999) [9] Parmelee – Ceramic glazes & Kingery, Bowen e Uhlmann, Wiley – Interscience1975 [10] T Höche, S Habelits and I I Khodos, “Origin of unusual fluorophlogopite morphology in mica glass-ceramics of the system SiO2- Al2O3-MgO-K2O-Na2O-F2”, J Cryst Growth, 192 185195 (1998) [11]S Habelitz, G Carl, C Rüssel, S Thiel, J D Schnapp, A Jordanov and H Knake, “Mechanical properties of oriented glass-ceramics”, J Non-Cryst Solids, 220 291-298 (1997) [12] K Cheng, J Wan and K Liang, “Enhanced mechanical properties of oriented mica glassceramics”, Mat Lett., 39 350-353 (1999) [13] I J Colm, in “Ceramic Hardness” Plenum Press, New York, 1990 65 ... bị mòn xớc Để tạo men gốm có độ cứng độ chịu mài mịn cao ứng dụng cơng nghiệp sản xuất gốm sứ xây dựng cần tạo loại men chứa nhiều tinh thể có độ cứng cao ( - mohs) Những năm qua đà có số công. .. đục loại men engobe, men nn loi bóng thng có độ cứng, độ chịu mài mòn khụng cao 11 Nghiên cứu ch to men cú độ cứng độ chịu mài mịn cao nhằm n©ng cao chất lợng sn phm gạch gốm ốp lát cao cấp việc... kết nghiên cứu đề tài nhóm nghiên cứu thuộc Trung Tâm gốm sứ thủy tinh, Viện vật liệu xây dựng thực hiện: 12 II.MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU - Nghiên cứu chế tạo men có độ cứng, ®é chịu mài mòn cao cho