Giới i thiệu
Danh i từ i gốm i sứ i đợc i xuất i phát i từ i chữ i Ceramic i bao i gồm i các i sản i phẩm i đợc i sản i xuất i từ i đất i sét-cao i lanh i và i các i nguyên i liệu i không i thuộc i Silicat i nh i Titanat, i Pherit i Đồ i gốm i là i những i sản i phẩm i đợc i tạo i hình i từ i nguyên i liệu i dạng i bột, i khi i nung i ở i nhiệt i độ i cao i chúng i kết i khối, i rắn i chắc i nh i đá i và i cho i nhiều i tính i quý i nh: i độ i bền i cơ i học i cao, i bền i nhiệt, i bền i hoá, i bền i điện i Để i đạt i đợc i những i tính i chất i nh i vậy i thì i yêu i cầu i dây i chuyền i công i nghệ i sản i xuất i gốm i sứ i cũng i rất i phức i tạp.
Với i các i thuộc i tính i quý i trên, i sản i phẩm i gốm i sứ i đợc i sử i dụng i phổ i biến i trong i tất i cả i các i lĩnh i vực i từ i dân i dụng i đến i các i ngành i công i nghiệp i hiện i đại i bao i gồm i kỹ i thuật i điện-điện i tử, i vô i tuyến i điện i tử, i truyền i tin i và i truyền i hình, i tự i động i hoá i và i kỹ i thuật i điều i khiển i kể i cả i ngành i du i hành i và i chinh i phục i vũ i trụ i Chính i vì i vậy, i sản i phẩm i gốm i sứ i đợc i phân i chia i thành i nhiều i loại i với i nhiều i tên i gọi i khác i nhau, i cụ i thể i là:
Theo i cấu i trúc i và i tính i chất i của i sản i phẩm i ngời i ta i phân i thành: i gốm i thô, i gốm i mịn, i gốm i đặc i biệt.
Theo i mặt i hàng, i cách i này i trớc i hết i là i căn i cứ i vào i tên i của i loại i nguyên i liệu i chủ i yếu i để i sản i xuất i ra i loại i sản i phẩm i đó i nh: i gạch i ngói, i sành, i tràng i thạch, i sành i đá i vôi, i sứ i pherit, i sứ i xơng.
Phân i loại i theo i lĩnh i vực i sử i dụng i Theo i cách i này i không i căn i cứ i vào i cấu i trúc i hay i tính i chất i chủ i yếu i của i nó, i cũng i không i quan i tâm i đến i loại i nguyên i liệu i dùng i để i sản i xuất i ra i chúng i mà i dựa i vào i phạm i vi i sử i dụng i Thực i chất i đây i là i cách i gọi i một i nhóm i sản i phẩm i có i đặc i tính i kỹ i thuật i giống i nhau i nên i chúng i đợc i dùng i trong i một i lĩnh i vực i nhất i
4 định i Các i sản i phẩm i loại i này i cho i ta i một i khái i niệm i chung i về i vai i trò i của i ngành i kỹ i thuật i gốm i sứ i trong i nền i kinh i tế i quốc i dân i Theo i lĩnh i vực i sử i dụng i có i thể i phân i loại i các i sản i phẩm i gốm i sứ i nh i sau:
+ i Gốm i sử i dụng i trong i dân i dụng, i bao i gồm: i gốm i dân i dụng i (chum, i vại ), i gốm i xây i dựng i (gạch, i ngói ), i gốm i sử i dụng i trong i y i học, i gốm i mỹ i nghệ.
+ i Gốm i sử i dụng i trong i công i nghiệp i nh: i gốm i là i vật i liệu i mài, i đá i mài, i dao i tiện, i gốm i phủ i kim i loại, i gốm i chịu i lửa, i gốm i dùng i trong i kỹ i thuật i điện i (sứ i cách i điện, i gốm i bán i dẫn, i gốm i từ i tính). ởi nớc i ta i gốm i sứ i cũng i đã i xuất i hiện i từ i rất i sớm i Từ i thời i thợng i cổ i ông i cha i ta i cũng i đã i sản i xuất i đợc i đồ i gốm, i các i di i vật i lịch i sử i bằng i gốm i của i nền i văn i hoá i thời i Hùng i V- ơng i phát i hiện i đợc i ở i nhiều i địa i điểm i khảo i cổ i ở i khắp i mọi i miền i trên i đất i nớc i ta i chứng i minh i rằng i thời i kỳ i đó i tổ i tiên i chúng i ta i đã i có i nền i văn i minh i khá i rực i rỡ i Đặc i biệt i các i sản i phẩm i gốm i thời i Lý-Trần i với i các i hoạ i tiết i trang i trí i kiểu i hoa i văn i và i nhiều i màu i sắc i mang i tính i dân i tộc i rất i độc i đáo, i men i ngọc i và i men i lý i đợc i nhiều i ngời i a i thích i Thời i kỳ i này, i hàng i gốm i Việt i Nam i đợc i xuất i cảng i sang i Nhật i Bản i và i các i nớc i Đông i Nam i á i khác i Chúng i ta i có i rất i nhiều i cơ i sở i sản i xuất i gốm i sứ i dân i dụng i và i gốm i mỹ i nghệ i nh: i H- ơng i Canh i (sành-sứ i dân i dụng), i Bát i Tràng i (gốm i sứ i mỹ i nghệ), i Móng i Cái, i Biên i Hoà Trong i đó i ngành i gốm i sứ i mỹ i nghệ i ngày i càng i đợc i phát i triển i cùng i với i sự i phát i triển i của i đất i nớc.
Sản i phẩm i gốm i sứ i mỹ i nghệ i là i một i trong i những i sản i phẩm i tốt i nhất, i đẹp i nhất i trong i các i mặt i hàng i về i gốm i Vì i vậy i công i nghệ i sản i xuất i gốm i sứ i mỹ i nghệ i cũng i yêu i cầu i rất i nghiêm i ngặt i từ i khâu i chuẩn i bị i nguyên i liệu, i tạo i hình, i tạo i và i tráng i men i đến i khâu i nung i sản i phẩm i
Ngày i nay i với i sự i phát i triển i không i ngừng i của i khoa i học- i ỹ i thuật i cùng i với i yêu i cầu i ngày i càng i cao i của i ngời i tiêu i dùng i thì i việc i cải i tiến i quy i trình i công i nghệ, i nâng i cao i chất i lợng i sản i phẩm i là i điều i sống i còn i của i mỗi i doanh i nghiệp, i mỗi i đơn i vị i sản i xuất i Để i giải i quyết i vấn i đề i trên i cần i có i sự i nghiên i cứu i của i nhiều i ngành i nh: i cơ i học, i hoá i học, i vật i lý, i nhiệt i học cho i từng i khâu i của i quy i trình i công i nghệ i Với i phạm i vi i của i từng i ngành i sẽ i giải i quyết i từng i bài i toán i cụ i thể i cho i từng i khâu i của i quy i trình i công i nghệ, i kết i hợp i lại i ta i sẽ i có i một i quy i trình i công i nghệ i tối i u.
Dây i chuyền i sản i xuất
i KCS: i là i khâu i kiểm i tra.
Phần i cốt: i nguyên i liệu i làm i cốt i sau i khi i đợc i tuyển i chọn i và i chuẩn i bị i đợc i đa i vào i tạo i hình i chờ i tráng i men.
Tất cả các nguyên liệu vào tập kết
Cao lanhThạch anhTr ờng thạchĐá vôi Hoạt thạch
KCS KCS Đất hồ đổ rót
Phần i men: i nguyên i liệu i làm i men i sau i khi i đợc i tuyển i chọn i và i chuẩn i bị i đợc i đa i vào i khâu i tráng i men i cho i phần i men.
Sau i khi i đợc i tráng i men i i nung i i thành i phẩm.
Dới i đây i em i xin i trình i bày i sơ i đồ i dây i chuyền i công i nghệ i sản i xuất i gốm i sứ i đợc i sử i dụng i trong i xí i nghiệp i gốm i sứ i mỹ i nghệ i X51 i của i bộ i quốc i phòng. i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i
Luyện th ờng Hút chân không
Chuyển lên lò §ãng bao
Hình i 1: i Sơ i đồ i dây i chuyền i công i nghệ i sản i xuất i gốm i sứ i mỹ i nghệ
Thuyết i minh i sơ i đồ i dây i chuyền i công i nghệ: Đối i với i cốt: i cao i lanh i và i đất i sét i sau i khi i đợc i phân i tích i xác i định i độ i ẩm i , i tuyển i chọn i rồi i đợc i trộn i theo i tỷ i lệ i (thờng i cao i lanh i 85%, i đất i sét i 15% i khô i tuyệt i đối) i Sau i đó i đợc i qua i khuấy i trộn, i lắng i lọc i tuyển i từ i để i tách i tạp i chất i sắt i chứa i trong i nguyên i liệu i Phần i nớc i trong i có i chứa i tạp i chất i xenlulô i nổi i lên i trên i và i đợc i thải i bỏ i Phần i hồ i sau i khi i đã i đợc i khử i bỏ i tạp i chất i sắt i đợc i bơm i màng i bơm i vào i máy i lọc i ép i khung i bản i để i loại i bỏ i bớt i nớc, i ta i đợc i lớp i đất i mộc i (thờng i có i độ i ẩm i 25% i i 35%) i Đất i mộc i sau i khi i qua i máy i lọc i ép i khung i bản i (máy i lọc i ép i kiểu i phòng) i đợc i kiểm i tra i để i phân i loại i thành i phần i thô i và i phần i mịn i Phần i có i chứa i các i hạt i thô, i rắn i đợc i đa i qua i máy i nghiền i bi i Phần i mịn i đợc i ủ i trong i kho i để i tăng i độ i dẻo, i độ i ẩm i đều i hơn i Sau i đó i phối i liệu i đã i đợc i ủ i đợc i luyện i bằng i máy i hút i chân i không i (đối i với i nguyên i liệu i dùng i để i sản i xuất i các i mặt i hàng i cao i cấp) i hoặc i luyện i thờng i (đối i với i nguyên i liệu i dùng i để i sản i xuất i các i mặt i hàng i thứ i cấp) i để i nhằm i tăng i độ i dẻo, i giảm i lợng i không i khí i có i trong i lớp i đất i mộc i tạo i nên i độ i đặc i sít i cho i cốt i gốm i Sau i đó i đa i qua i công i đoạn i tiếp i theo i là i tạo i hình i ép i Đối i với i đất i hồ i đổ i rót, i chỉ i đạt i độ i mịn i trung i bình i đợc i đa i qua i máy i nghiền i bi i (thông i thờng i tỷ i lệ: i nguyên i liệu/ i bi/ i nớc i =1/1/1) i Sau i đó i đợc i đa i đi i kiểm i trađa i đi i gắn i quai i vòitạo i hình i ép. Đối i với i men: i cao i lanh i và i các i nguyên i liệu i khác i trớc i khi i vào i sản i xuất i cũng i đ- ợc i phân i tích i xác i định i độ i ẩm, i tuyển i chọn i Cao i lanh i có i độ i mịn i cao i hơn i nên i chuẩn i bị i đa i vào i máy i làm i men i (máy i nghiền i bi) i Các i nguyên i liệu i còn i lại i (thờng i gọi i là i nguyên i liệu i gầy) i cứng i hơn i và i thờng i chỉ i đạt i độ i mịn i trung i bình, i sau i đó i đã i trộn i theo i tỷ i lệ i đợc i đa i qua i máy i đập i hàm, i nghiền i và i sàng i phân i loại i Cuối i cùng i cao i lanh i và i các i nguyên i liệu i này i đợc i trộn i và i đa i qua i máy i làm i men i sau i đó i qua i sàng i rung, i tuyển i từ i để i loại i bỏ i các i tạp i chất i chứa i sắt i có i trong i nguyên i liệu i Hồ i này i cũng i đợc i kiểm i tra i ủ i trong i kho.
Phân i tích i nguyên i liệu i để i sản i xuất i gốm i sứ
Nguyên i liệu
Nguyên i liệu i để i sản i xuất i gốm i sứ i là i các i loại i cao i lanh i và i đất i sét i (gọi i là i nguyên i liệu i dẻo), i thạch i anh, i trờng i thạch, i hoạt i thạch i (gọi i là i nguyên i liệu i gầy).
Cao i lanh i và i đất i sét i là i sản i phẩm i phong i hoá i tàn i d i của i các i loại i đá i gốc i chứa i trờng i thạch i nh i pecmatit, i grabit, i gabro, i bazan,rhyolit i hoặc i các i cuội i sỏi i thềm i biển i đệ i tứ, i hay i đá i phun i trào i axít i nh i Kê-ra-tô-phia, i phen-zit i Ngoài i sự i hình i thành i phong i hoá i kiểu i tàn i d, i còn i có i sự i hình i thành i do i quá i trình i biến i chất i trao i đổi i các i đá i gốc i cộng i sinh i nhiệt i dịch i quắc-pho-phia, i chính i là i quắc-zit.
Kiểu i phong i hoá i tàn i d i và i biến i chất i trao i đổi i hình i thành i các i mỏ i cao i lanh i tại i mỏ i đá i gốc-là i cao i lanh i nguyên i sinh i (tức i là i cao i lanh i thô) i Nếu i sản i phẩm i phong i hoá i tàn i d i nhng i bị i nớc i băng i hà, i gió i cuốn i đi i rồi i lắng i đọng i tại i chổ i trũng i hình i thành i nên i các i mỏ i cao i lanh i hay i đất i sét, i trầm i tích-hay i còn i gọi i là i cao i lanh i thứ i sinh i Phần i lớn i các i mỏ i ấy i là i đất i sét i chịu i lửa i hay i đất i sét i khó i cháy.
Sự i hình i thành i các i mỏ i cao i lanh i và i đất i sét, i ngoài i yếu i tố i cơ i bản i là i có i đá i gốc i chứa i trờng i thạch i phải i kể i đến i yếu i tố i địa i mạo i cấu i tạo i nên i vùng i chứa i đá i gốc i và i yếu i tố i môi i trờng i (độ i ẩm i và i nhiệt i độ) i Phần i lớn i các i mỏ i cao i lanh i và i đất i sét i nằm i ở i vùng i đồi i núi i dốc i thoải i hay i thung i lũng i giữa i các i núi i Quá i trình i nghiên i cứu i sự i hình i thành i Trái i Đất i ngời i ta i cho i rằng i sự i tạo i thành i các i mỏ i cao i lanh i và i đất i sét i xẩy i ra i ở i thời i kỳ i đầu i đệ i tứ i và i mạnh i nhất i ở i thời i kỳ i đệ i tứ i muộn i Giai i đoạn i này i khí i hậu i rất i ẩm i vì i ma i nhiều, i thảm i thực i vật i phát i triển i mạnh i tạo i môi i trờng i thuận i lợi i cho i quá i trình i phong i hoá i đá i gốc i bằng i các i quá i trình i hoá i học i Mặt i khác i cũng i ở i thời i kỳ i này i sự i vận i động i của i Trái i đất i xẩy i ra i rất i mạnh i bao i gồm i sự i nâng i lên i hay i tụt i xuống i của i vỏ i Trái i đất i phần i tiếp i xúc i với i khí i quyển i tạo i nên i nhiều i nếp i uốn i và i khe i nứt.
Nh i vậy i sự i hình i thành i các i mỏ i cao i lanh i và i đất i sét i là i do i chịu i sự i tác i dụng i tơng i hỗ i của i các i quá i trình i hoá i học, i cơ i học i (kể i cả i sinh i vật i học) i bao i gồm i các i hiện i tợng i phong i hoá, i rửa i trôi i và i lắng i đọng i trong i thời i gian i dài i Về i mặt i hoá i học, i bản i chất i của i nó i là i rất i phức i tạp, i bao i gồm i nhiều i khoáng i chất i có i chứa i Al, i Mg, i Si Đất i sét i phổ i biến i là i đợc i tạo i thành i bởi i trầm i tích i lắng i đọng i nên i thành i phần i hạt i mịn i hơn i cao i lanh i và i thành i phần i khoáng i vật i cũng i phức i tạp i hơn i Về i kích i thớc i hạt i thì i nhìn i chung i cao i lanh i và i đất i sét i nằm i trong i giới i hạn i phân i tán i keo i (khoảng i 60m).
Thành i phần i và i kích i thớc i hạt i có i ảnh i hởng i rất i lớn i đến i khả i năng i hấp i thụ, i trao i đổi i ion, i độ i co i ngót i khi i sấy, i cờng i độ i mộc i cũng i nh i diễn i biến i tính i chất i của i các i khoáng i đó i theo i nhiệt i độ i nung.
Nguyên i liệu i để i sản i xuất i men i ngoài i cao i lanh i còn i có i thạch i anh, i trờng i thạch, i đá i vôi i và i hoạt i thạch. i i i Trờng i thạch i là i một i loại i khoáng i vật i silicat i Trong i đá i mácma i trờng i thạch i chiếm i tới i 60% i Về i mặt i cấu i trúc i tinh i thể i trờng i thạch i là i loại i silicát i dạng i khung i gồm i các i tứ i diện i (Si, i Al)O4 i xếp i theo i không i gian i liên i tục; i tỷ i số i (Si i +Al)/O i trong i gốc i anion i luôn i =1:2 i và i Si:Al=3:1:1.Bao i gồm i Si3Al8, i [Si2Al20] -2 i hay i [Si3Al3O10] -2 i Ngoài i ra i còn i có i các i anion i khác i nhau i nh i Cl -1 , i [OH] -1 , i [SO4] -2 i Về i mặt i hoá i học i trờng i thạch i là i những i alumosilicat i K, i Na, i Ca i Trong i thực i tế i ít i khi i chúng i tồn i tại i ở i những i dạng i đơn i khoáng i mà i thờng i phổ i biến i ở i dạng i các i hỗn i hợp.
Vai i trò i của i trờng i thạch i trong i công i nghiệp i gốm i sứ i là i rất i quan i trọng i vì i chẳng i những i nó i quyết i định i điều i kiện i công i nghệ i (nhiệt i độ i nung) i mà i còn i ảnh i hởng i lớn i đến i các i tính i chất i kỹ i thuật i của i sứ i Sứ i muốn i có i độ i trong i cao i (khả i năng i cho i ánh i sáng i xuyên i qua i lớn) i ngoài i việc i hạn i chế i các i ôxýt i gây i màu i (Fe2O3+TiO2) i phải i đa i vào i một i lợng i trờng i thạch i đủ i lớn i (29 i 30%) i Đối i với i sứ i cách i điện i cao i thế, i muốn i có i độ i bền i điện i cao i hàm i lợng i trờng i thạch i cũng i phải i lớn i i 30% i i i i i Thạch i anh i là i khoáng i chất i silicat i mà i chủ i yếu i là i hợp i chất i SiO2, i trong i thiên i nhiên i thạch i anh i tồn i tại i ở i hai i dạng i chính: i dạng i tự i nhiên i và i dạng i vô i định i hình.
Dạng i tinh i thể i bao i gồm i cát, i thạch i anh, i quắc-zít i và i sa i thạch i Cát i là i sản i phẩm i phân i huỷ i của i các i khoáng i chứa i nhiều i SiO2 i (ví i dụ i granit) i dới i tác i dụng i của i cơ i học, i hoá i học, i khí i hậuv.v Sản i phẩm i phong i hoá i đợc i làn i nớc i hay i gió i mang i đi, i các i hạt i mịn i bị i kéo i đi i xa, i hạt i thô i (tức i cát) i đọng i lại i ở i chổ i trũng i thành i các i mỏ i hay i bãi i cát i lớn i ở i các i cửa i sông i hay i bãi i biển i Loại i cát i chứa i chủ i yếu i SiO2 i là i nguyên i liệu i chính i cho i công i nghiệp i thuỷ i tinh i và i men i sứ i Sa i thạch i là i sự i liên i kết i các i quắc i với i các i chất i liên i kết i khác i nh i sét, i vôi i thạch i cao i hay i axít i silicat i thành i khối i quặng i rắn i chắc i Nếu i sa i thạch i sít i đặc i thì i gọi i là i quắc-zít i tinh i thể, i nếu i sa i thạch i gồm i các i hạt i quắc i đợc i liên i kết i lại i bằng i axít i silicat i vô i định i hình i thì i gọi i là i quắc-zít i xi i măng i Quắc-zít i tinh i thể i là i nguyên i liệu i cho i gốm i sứ i và i vật i liệu i chịu i lửa i Đặc i tính i của i loại i này i là i biến i đổi i hình i thù i yếu i (chậm) i quắc-zít i xi i măng i có i khả i năng i chuyển i hoá i mạnh i nên i rất i thích i hợp i cho i sản i xuất i gạch i đy-nát.
Dạng i vô i định i hình i bao i gồm i đá i cuội i chính i là i axít i silic i sạch, i tơng i đối i xốp, i loại i này i nếu i độ i cứng i cao i độ i mài i mòn i nhỏ i và i bề i mặt i ngoài i nhẵn i thì i dùng i làm i bi i để i nghiền i nguyên i phối i liệu i gốm i sứ i rất i tốt. i i i i Yêu i cầu i của i thạch i anh i trong i quá i trình i sản i xuất i gốm i sứ i là i hàm i lợng i SiO2 i càng i cao i và i hàm i lợng i tạp i chất i ôxýt i gây i màu i (nh i các i ôxýt i Fe ) i càng i ít i càng i tốt i Ngoài i ra i còn i có i hoạt i thạch i (3MgO4 i SiO2.H2O) i đá i vôi i (CaCO3).
Trong i quá i trình i sản i xuất i còn i sử i dụng i một i số i phụ i liệu i khác i nh: i samốt, i thạch i cao, i các i ôxýt i mang i màu i nh i Cr2O3, i CrO, i MnO2
Đặc i tính i của i đất i sét i và i cao i lanh i khi i có i nớc
Nh i chúng i ta i đã i biết, i sản i phẩm i gốm i sứ i sản i xuất i từ i cao i lanh i và i đất i sét i có i thể i tạo i hình i bằng i nhiều i phơng i pháp i khác i nhau i đó i là i nhờ i đặc i tính i của i nó i khi i trộn i với i n- íc i
Nh i đã i nói i ở i trên, i cao i lanh i và i đất i sét i là i tổng i hợp i nhiều i hạt i mịn i với i kích i thớc i hạt i rất i khác i nhau, i bề i mặt i riêng i của i chúng i lớn, i hệ i thống i ống i mao i quản i trong i chúng i vừa i lớn i vừa i phức i tạp i do i đó i khả i năng i tự i hút i ẩm i khi i để i trong i không i khí i (nớc i vật i lý i chứa i trong i đất i sét i và i cao i lanh i nguyên i khai i có i lúc i lớn i hơn i 20%) i
Trộn i thêm i nớc i vào i trong i đất i sét i và i cao i lanh, i tuỳ i thuộc i vào i hàm i lợng i nớc i thêm i vào i mà i tính i chất i của i hỗn i hợp i sẽ i rất i khác i nhau i (ít i dẻo, i rất i dẻo, i chảy i dẻo i và i chảy i thành i dòng i liên i tục) i Đặc i tính i đó i gọi i là i độ i dẻo.
Theo i cách i phân i loại i của i lu i biến i học i đất i sét i và i cao i lanh i là i vật i liệu i biến i dạng i dẻo i Chính i nhờ i tính i dẻo i của i cao i lanh i và i đất i sét i mà i phối i liệu i gốm i sứ i có i thể i tạo i hình i bằng i các i phơng i pháp i khác i nhau: i ép i bán i khô, i tạo i hình i dẻo i (ép i dẻo, i vuốt i gắn i ráp i trong i khuôn i thạch i cao) i hay i đổ i rót i hồ i trong i khuôn i thạch i cao i Nh i vậy i độ i dẻo i của i hỗn i hợp i đất i sét i và i cao i lanh i khi i trộn i với i nớc i là i khả i năng i giữ i nguyên i hình i dạng i mới i khi i chịu i tác i dụng i của i lực i bên i ngoài i mà i không i bị i nứt. Độ i dẻo i của i hỗn i hợp i trên i là i do i ảnh i hởng i của i nhiều i quá i trình i hoá i lý i phức i tạp i d- ới i tác i động i của i nhiều i yếu i tố i khác i nhau i xảy i ra i đồng i thời i Tuy i nhiên i chúng i ta i có i thể i thừa i nhận i tính i dẻo i do i các i hiện i tợng i chính i sau i đây i gây i nên:
+ i Khả i năng i trợt i lên i nhau i của i các i hạt i sét i có i hình i dạng i và i kích i thớc i khác i nhau i Khả i năng i trợt i lên i nhau i càng i dễ i dàng i khi i các i hạt i sét i hấp i phụ i đủ i nớc i và i các i cation i hấp i phụ i trao i đổi.
+ i Hiện i tợng i dính i kết i các i hạt i sét i với i nhau i thành i một i khối i Hiện i tợng i này i càng i mãnh i liệt i khi i các i hạt i sét i hấp i thụ i các i cation i hay i anion i trao i đổi i đặc i biệt i là i trờng i hợp i l- ợng i nớc i vừa i đủ i để i thực i hiện i quá i trình i hydrat i hoá i hoàn i toàn.
I.3.2.1 Các i yếu i tố i chính i ảnh i hởng i đến i độ i dẻo: Độ i lớn i và i đặc i biệt i là i hình i dạng i các i hạt i sét: i đất i sét i càng i mịn, i độ i dẻo i càng i cao; i hạt i sét i dạng i sợi i hay i dạng i ống i hoặc i dạng i vi i vẩy i nhiều i góc i cạnh i độ i dẻo i cũng i lớn.Cấu i trúc i của i khoáng i sét i đặc i biệt i là i yếu i tố i điện i tích i của i các i ion i trung i tâm i và i khả i năng i thay i thế i đồng i hình i của i các i cation i trong i các i lớp i cũng i là i yếu i tố i cơ i bản i quyết i định i tính i dẻo i Đây i là i yếu i tố i ảnh i hởng i quyết i định i đến i khả i năng i hấp i thụ i trao i đổi, i ảnh i hởng i đến i chiều i dày i màng i nớc i hydrat i hoá i (màng i nớc i này i có i tính i chất i đặc i biệt i là i tỷ i trọng i cao i từ i 1,2 i 1,4) i Chính i màng i nớc i này i tạo i cho i các i hạt i sét i vừa i có i khả i năng i trợt i lên i nhau i vừa i dính i kết i các i hạt i sét i lại i với i nhau i thành i một i khối.
Nghiên i cứu i kỹ i bản i chất i của i đất i sét, i chúng i ta i nhận i thấy i trong i thiên i nhiên i đất i sét i luôn i luôn i là i các i hỗn i hợp i có i chứa i các i cation i hoá i trị i 1 i và i hoá i trị i 2 i hay i hoá i trị i 3 i Điều i đó i có i liên i quan i đến i lực i hút i tĩnh i điện i giữa i các i nguyên i tố i (các i cation i bao i giờ i cũng i hút i các i anion i âm) i Trong i hệ i gồm i cả i cation i hoá i trị i 1 i và i hoá i trị i 2 i đều i đòi i hỏi i điện i tích i âm i do i đó i gây i nên i hiệu i ứng i điện i giữa i các i phần i tích i điện i trái i dấu i mang i tính i dây i chuyền i tức i là i vừa i gây i nên i lực i hút i và i lực i đẩy i tĩnh i điện i Chính i lực i này i là i động i lực i làm i dính i kết i các i hạt i sét i lại i với i nhau i (cũng i chính i là i lực i liên i kết) i Là i hệ i đất i sét i và i nớc i chứ i không i phải i là i hệ i rắn i thuần i tuý i nên i lực i liên i kết i trên i là i tơng i đối i bé i Lực i liên i kết i này i phụ i thuộc i rất i nhiều i vào i hàm i lợng i nớc i (giải i thích i các i đặc i tính i của i hỗn i hợp i thay i đổi i tuỳ i theo i lợng i nớc) i Khi i lợng i nớc i tăng i đến i mức i giới i hạn i nào i đó i thì i “lực i liên i kết” i giảm i hỗn i hợp i bắt i đầu i có i hiện i tợng i chảy.
Khi i nghiên i cứu i đồng i thời i ảnh i hởng i của i hàm i ẩm i và i lực i tác i động i bên i ngoài i đến i tính i chất i của i hệ i (sét-nớc) i chúng i ta i sẽ i thu i đợc i kết i quả. ứng i với i một i hàm i ẩm i nhất i định i khi i lực i bên i ngoài i đạt i đến i một i giá i trị i tới i hạn i thì i hệ i cũng i có i hiện i tợng i chảy i lu i biến i học i gọi i lực i tới i hạn i đó i là i giới i hạn i chảy. Đối i với i đất i sét i và i cao i lanh i nói i riêng i và i phối i liệu i gốm i sứ i nói i chung i thì i lực i tới i hạn i cần i đủ i lớn i để i khi i có i lực i bên i ngoài i thì i xuất i hiện i ứng i suất i cắt, i song i không i xuất i hiện i dòng i chảy i Nói i cách i khác i là i lực i tới i hạn i phải i lớn i hơn i ứng i suất i cắt. Đối i với i công i nghiệp i gốm i sứ i tính i dẻo i của i đất i sét i và i cao i lanh i là i rất i quan i trọng i Nhờ i tính i dẻo i mà i phối i liệu i gốm i sứ i có i thể i tạo i hình i dẻo i các i loại i sản i phẩm i nh: i xây i trên i máy i (bát, i đĩa ), i in i trong i khuôn, i vuốt i bộ i hay i ép i dẻo.
Ngợc i lại i khi i lợng i nớc i đủ i lớn i thì i hồ i cao i lanh i và i đết i sét i lại i chảy i thành i dòng i liên i tục, i cho i phép i ta i tạo i hình i các i loại i sản i phẩm i rỗng, i hình i dáng i phức i tạp i bằng i phơng i pháp i đổ i rót i hồ i trong i khuôn i thạch i cao, i với i phơng i pháp i đổ i rót i thì i độ i nhớt i của i hồ i lại i là i yếu i tố i đặc i biệt i quan i trọng i Yêu i cầu i của i hồ i là i lợng i nớc i phải i ít i nhất i cho i phép, i đồng i thời i độ i nhớt i cũng i phải i cực i tiểu i để i đổ i rót i dễ i dàng i và i năng i suất i lại i cao i Điều i đó i chỉ i đạt i đợc i khi i sử i dụng i biện i pháp i pha i loãng i hồ i đổ i rót i bằng i chất i điện i giải.
Khi i tạo i hình i dẻo i thì i giới i hạn i chảy i và i độ i ẩm i tạo i hình i thích i hợp i là i các i chỉ i tiêu i quan i trọng i nhất, i trong i kỹ i thuật i sấy i thì i độ i co i sấy, i độ i nhạy i khi i sấy, i cờng i độ i mộc i lại i là i các i chỉ i tiêu i cần i quan i tâm.i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i
Nguyên i liệu i cũng i nh i phối i liệu i lúc i nung i nóng i sẽ i kết i khối i Kết i khối i là i quá i trình i giảm i bề i mặt i (bên i trong i và i bên i ngoài i hay i ở i chỗ i tiếp i xúc i với i nhau) i của i các i phần i tử i vật i chất i do i xuất i hiện i hay i phát i triển i mối i liên i kết i giữa i các i hạt, i do i sự i biến i mất i của i lỗ i xốp i trong i vật i liệu i để i hình i thành i một i khối i thể i với i thể i tích i bé i nhất i Quá i trình i giảm i bề i mặt i ngoài i xẩy i ra i đồng i thời i với i sự i xuất i hiện i hay i tăng i cờng i các i cầu i nối i giữa i các i hạt i vật i thể i dới i tác i dụng i của i áp i suất i hay i nhiệt i độ i Hiện i tợng i kết i khối i là i quá i trình i sít i đặc i và i rắn i chắc i lại i của i các i phần i tử i khoáng i vật i (sản i phẩm) i dạng i bột i tơi i dới i tác i dụng i của i nhiệt i độ i hay i áp i suất, i hoặc i tác i dụng i của i cả i hai i yếu i tố i đó i Vật i thể i đã i kết i khối i có i cờng i độ i cơ i học i cao, i độ i xốp i và i khả i năng i hút i nớc i nhỏ, i mật i độ i hay i khối i lợng i thể i tích i sẽ i lớn i nhất i Hiện i tợng i kết i khối i bao i gồm i nhiều i quá i trình i hoá i học i và i hoá i lý i rất i phức i tạp i Các i quá i trình i ấy i xẩy i ra i kế i tiếp i nhau, i hỗ i trợ i nhau i hoặc i xẩy i ra i cùng i một i lúc, i về i thực i tế i không i thể i tách i riêng i từng i quá i trình i đợc i Có i rất i nhiều i yếu i tố i ảnh i hởng i đến i quá i trình i kết i khối i nh i thành i phần i hoá i học i và i khoáng i vật, i trạng i thái i bề i mặt i riêng, i điều i kiện i gia i công i tạo i hình, i điều i kiện i nung i Trong i đó i yếu i tố i điều i kiện i nung i là i quan i trọng i hơn i cả i Về i mặt i hoá i học i vật i thể i đã i kết i khối i có i bản i chất i hoàn i toàn i khác i so i với i vật i thể i trớc i lúc i nung i Tuỳ i loại i sản i phẩm i (tức i tuỳ i thành i phần i hoá i học) i mà i lúc i nung i hiện i tợng i kết i khối i chỉ i xẩy i ra i ở i trạng i thái i rắn i hay i kết i khối i có i mặt i pha i lỏng i Hiện i t- ợng i kết i khối i có i mặt i pha i lỏng i bao i giờ i cũng i xẩy i ra i mãnh i liệt i hơn i Chính i vì i vậy, i ngoài i thành i phần i hoá i học i thì i nhiệt i độ i nung i cuối i cùng i có i ảnh i hởng i rất i quyết i định i đến i chất i lợng i của i sản i phẩm i nung i cho i nên i điều i hết i sức i quan i trọng i là i phải i xác i định i đợc i nhiệt i độ i nung i hợp i lý i Để i xác i định i đợc i nhiệt i độ i nung i hợp i lý i cho i một i loại i sản i phẩm i thì i phải i biết i đợc i chính i xác i khoảng i kết i khối i của i chúng i Khoảng i kết i khối i ở i đây i là i hiệu i số i nhiệt i độ i giữa i nhiệt i độ i bắt i đầu i kết i thúc i quá i trình i và i nhiệt i độ i bắt i đầu i kết i khối i Nhiệt i độ i bắt i đầu i kết i khối i là i nhiệt i độ i ứng i với i nó i các i tính i chất i bắt i đầu i thay i đổi i đột i ngột i Nhiệt i độ i kết i thúc i quá i trình i kết i khối i là i nhiệt i độ i mà i ở i đó i các i tính i chất i của i sản i phẩm i nung i đạt i đợc i giá i trị i cực i đại i hay i cực i tiểu i Trong i kỹ i thuật i nung i khoảng i kết i khối i có i ý i nghĩa i đặc i biệt i quan i trọng i Nếu i khoảng i kết i khối i rộng i thì i quá i trình i nung i càng i dễ i dàng, i ngợc i lại i khoảng i kết i khối i hẹp i sẽ i rất i khó i nung.i i i i i i i i i i i i i
Công i đoạn i gia i công i và i chuẩn i bị i phối i liệu
Trong i công i nhiệp i gốm i sứ i gia i công i và i chuẩn i bị i phối i liệu i giữ i một i vai i trò i rất i quan i trọng i vì i nó i tạo i điều i kiện i cải i thiện i nhiều i tính i chất i của i nguyên i phối i liệu i cũng i nh i chất i lợng i của i sản i phẩm i nung i Công i việc i chính i của i công i đoạn i này i bao i gồm i :
- i Làm i giàu i và i tuyển i chọn i nguyên i liệu.
- i Gia i công i thô i và i gia i công i trung i bình i các i loại i nguyên i liệu.
- i Gia i công i tinh i (nghiền i mịn) i nguyên i phối i liệu.
- i Chuẩn i bị i phối i liệu i theo i yêu i cầu i từng i loại i sản i phẩm i phù i hợp i với i các i phơng i pháp i tạo i hình i khác i nhau.
Ngày i nay i quy i mô i cũng i nh i chủng i loại i mặt i hàng i ngày i một i tăng i dẫn i đến i việc i chuyên i môn i hoá i tới i mức i tối i đa i vì i đó i là i biện i pháp i rất i cơ i bản i nhằm i giảm i giá i thành i và i nâng i cao i chất i lợng i sản i phẩm i Vì i vậy i phần i lớn i các i công i đoạn i sản i xuất i ở i các i khâu i tr- ớc i lúc i tạo i hình i có i thể i tiến i hành i ngay i tại i nơi i khai i thác i gần i đạt i yêu i cầu i mong i muốn i (bao i gồm i tuyển i chọn, i làm i giàu, i gia i công i thô, i trung i bình i và i nghiền i mịn i đạt i đến i cỡ i hạt i 63m).i Do i thực i hiện i việc i gia i công i các i loại i nguyên i liệu i riêng i đạt i yêu i cầu i cho i nên i dây i chuyền i và i thiết i bị i cho i các i khâu i trớc i lúc i tạo i hình i ở i các i nhà i máy i gốm i sứ i đơn i giản i hơn i nhiều, i thậm i chí i cho i phép i bỏ i cả i khâu i nghiền i và i trộn i theo i phơng i pháp i cổ i ®iÓn.
Phối i liệu i gốm i sứ i đợc i tạo i hình i từ i nguyên i liệu i dạng i bột i mịn, i do i yêu i cầu i về i tính i chất i và i phạm i vi i sử i dụng i mỗi i loại i sản i phẩm i đòi i hỏi i một i mức i độ i nhất i định i Độ i mịn i càng i cao i thì i bề i mặt i riêng i của i phối i liệu i càng i lớn, i khi i nung i các i phản i ứng i giữa i các i hạt i rắn i xẩy i ra i dễ i dàng i hơn i Khả i năng i phản i ứng i giữa i các i hạt i rắn i có i độ i mịn i cao i tiến i hành i thuận i lợi i vì i một i mặt i số i điểm i và i diện i tích i tiếp i xúc i giữa i các i hạt i lớn, i mặt i khác i quá i trình i nghiền i mịn i tạo i ra i số i khuyết i tật i trên i bề i mặt i các i tinh i thể i hạt i rắn i nhiều i hơn. i Trong i kỹ i thuật i nghiền i ngời i ta i chia i làm i ba i loại: i nghiền i thô, i nghiền i trung i bình i và i nghiền i mịn i Về i phơng i thức i nghiền i có i thể i tiến i hành i nghiền i riêng i hay i nghiền i chung; i về i phơng i pháp i nghiền i có i thể i tiến i hành i nghiền i khô i hay i nghiền i ớt, i có i thể i nghiền i gián i đoạn i hay i nghiền i liên i tục i Công i nghệ i sản i xuất i gốm i thô i phần i lớn i là i nghiền i thô i và i nghiền i trung i bình, i còn i sản i xuất i gốm i mỹ i nghệ i thì i kết i hợp i cả i hai i loại i trên i song i chủ i yếu i là i nghiền i mịn i Cơ i sở i để i lựa i chọn i phơng i thức i nghiền, i thiết i bị i nghiền, i chế i độ i nghiền i là i dựa i vào i đặc i tính i của i nguyên i liệu i cũng i nh i về i chủng i loại i và i tính i chất i mong i muốn i của i sản i phẩm i
Mục i đích i của i nghiền i thô i là i nhằm i đập i và i nghiền i nguyên i liệu i dạng i cục i lớn i đến i yêu i cầu i cho i phép i nạp i vào i máy i nghiền i mịn i Khi i chọn i thiết i bị i nghiền i thô i hay i trung i bình i phải i căn i cứ i vào i tính i năng i (độ i cứng i của i nguyên i liệu i và i kích i thớc i ban i đầu i của i nó) i Đối i với i loại i vật i liệu i gầy i sử i dụng i trong i gốm i sứ i là i thạch i anh, i trờng i thạch i và i các i hợp i chất i thiên i nhiên i khác i thì i có i thể i dùng i máy i đập i búa, i máy i đập i hàm i Để i nghiền i
1 4 thô i và i gia i công i trung i bình i các i loại i nguyên i liệu i mềm i nh i đá i phấn, i đất i sét, i cao i lanh i thì i có i thể i sử i dụng i các i máy i nghiền i trục i trơn i hay i loại i có i răng. Đối i với i nghiền i mịn i thì i yêu i cầu i kích i thớc i hạt i rắn i sau i khi i nghiền i phải i i 63m i (tức i qua i hết i sàng i 10.000 i lỗ/cm 2 ) i trong i đó i miền i kích i thớc i hạt i i 20m i chiếm i đa i số i Yêu i cầu i của i nguyên i liệu i nạp i vào i máy i nghiền i mịn i phải i có i kích i thớc i các i hạt i rắn i i 1mm i Trong i công i nghiệp i sản i xuất i gốm i sứ i chủ i yếu i sử i dụng i máy i nghiền i bi i gián i đoạn i theo i phơng i pháp i ớt i để i nghiền i mịn i phối i liệu. Ưu i điểm i của i phơng i pháp i này i nh i sau:
- i Đạt i đợc i độ i đồng i nhất i cao i vì i vừa i có i tác i dụng i nghiền i và i trộn i đều, i nghiền i khô i đạt i độ i đồng i nhất i kém i do i phối i liệu i nằm i ở i các i góc i cạnh, i phần i hạt i mịn i thờng i dính i vào i thành i máy i bi i đạn i ít i tham i gia i quá i trình i trộn.
- i Hồ i phối i liệu i có i độ i mịn i cao i dễ i dàng i phân i loại i (nếu i cần), i phối i liệu i nghiền i khô i có i độ i mịn i cao i rất i khó i phân i loại.
- i Tháo i phối i liệu i ra i khỏi i máy i rất i thuận i tiện i nhất i là i dùng i kết i hợp i với i khí i nén i (lỗ i tháo i có i thể i rất i bé, i không i phải i tháo i bi i đạn i ra, i làm i vệ i sinh i dễ i dàng).
- i Không i phải i sấy i nguyên i liệu i đem i nghiền i mà i chỉ i cần i biết i chính i xác i độ i ẩm i của i nã.
- i Hợp i vệ i sinh i mà i không i cần i bao i che.
- i Tiêu i tốn i năng i lợng i để i nghiền i bé i hơn i nhiều i so i với i nghiền i khô.
Phần i lớn i các i loại i sản i phẩm i gốm i sứ i tạo i hình i theo i phơng i pháp i dẻo i nên i chỉ i cần i qua i máy i lọc i ép i khung i bản i là i đạt i độ i ẩm i tạo i hình i cần i thiết i Các i loại i sản i phẩm i rỗng, i hình i dáng i phức i tạp i sẽ i tạo i hình i bằng i đổ i rót i trong i khuôn i thạch i cao i thì i có i thể i đem i hồ i sử i dụng i ngay i đợc i
Tuy i nhiên i sử i dụng i nghiền i ớt i thì i lợng i hao i mòn i bi i đạn i và i lớp i lót i thờng i lớn i hơn i rất i nhiều i so i với i nghiền i khô, i cho i nên i yêu i cầu i của i bi i đạn i và i lớp i lót i cần i có i tính i chất i giống i vật i liệu i đem i nghiền i và i sau i mỗi i lần i nghiền i cần i bổ i sung i lợng i bi i đạn i
I.3.3.2 Công i đoạn i chuẩn i bị i phối i liệu:
Yêu i cầu i cơ i bản i của i việc i chuẩn i bị i phối i liệu i là:
- i Đạt i độ i chính i xác i cao i nhất i về i thành i phần i hoá i và i tỷ i lệ i các i loại i cỡ i hạt, i thành i phần i phối i liệu i và i các i tính i chất i kỹ i thuật i của i nó i ở i các i khâu i khác i nhau i trong i dây i chuyền i công i nghệ i để i đảm i bảo i đúng i tính i chất i mong i muốn i của i các i loại i sản i phẩm i sau i khi i nung.
- i Đạt i đợc i độ i đồng i nhất i cao i về i thành i phần i hoá, i thành i phần i hạt, i lợng i nớc i tạo i hình, i chất i điện i giải i và i các i loại i phụ i gia i trong i phối i liệu i theo i thời i gian i và i vị i trí i khác i nhau. i i Đó i là i hai i yêu i cầu i cơ i bản i ảnh i hởng i đến i tất i cả i các i chỉ i tiêu i kỹ i thuật i của i phối i liệu i của i bán i thành i phẩm i và i của i thành i phẩm i Muốn i đạt i đợc i các i yêu i cầu i đó i cần i phải i nắm i vững i các i đặc i tính i của i các i loại i nguyên i liệu i (bao i gồm i các i đặc i tính i kỹ i thuật i của i máy i móc-thiết i bị) i Căn i cứ i vào i chỉ i tiêu i chất i lợng i từng i loại i sản i phẩm i cần i nghiên i cứu i sản i xuất i để i tính i toán i phối i liệu i hợp i lý i và i lựa i chọn i dây i chuyền i công i nghệ i tối i u.i i i i i i i i i i
Công i đoạn i tạo i hình i ép
Sản i phẩm i gốm i sứ i mỹ i nghệ i rất i đa i dạng, i phụ i thuộc i vào i thị i hiếu i của i ngời i tiêu i dùng i Trong i các i lĩnh i vực i do i mục i đích i và i yêu i cầu i của i nó i nên i đòi i hỏi i hình i dạng i và i kích i thớc i rất i khác i nhau i Hình i dạng i và i kích i thớc i các i loại i gốm i xây i dựng i chẳng i những i do i nhiệm i vụ i chức i năng i của i nó i trong i từng i công i trình, i do i điều i kiện i và i khả i năng i thi i công i của i con i ngời i mà i còn i do i đặc i tính i kỹ i thuật i của i nguyên i phối i liệu i quyết i định i Đối i với i sứ i dân i dụng, i sứ i mỹ i nghệ i và i sứ i kỹ i thuật i ngoài i các i yêu i cầu i trên, i kích i thớc i và i hình i dạng i của i nó i lại i còn i phải i thoã i mãn i thị i hiếu i của i ngời i tiêu i dùng i Mục i đích i của i khâu i tạo i hình i cũng i nh i yêu i cầu i cơ i bản i của i nó i là i thoã i mãn i các i yêu i cầu i về i kích i thớc i và i hình i dạng i hình i học, i độ i đồng i nhất i của i bán i thành i phẩm i và i của i thành i phẩm i Muốn i đạt i đợc i điều i đó i cần i có i hiểu i biết i đầy i đủ i về i lý i thuyết i tạo i hình, i đồng i thời i cần i nghiên i cứu i chế i tạo i các i loại i máy i tạo i hình i chuyên i dùng i thích i hợp i cho i mỗi i loại i sản i phẩm i Có i rất i nhiều i phơng i pháp i tạo i hình i nh: i đổ i rót i sản i phẩm, i đổ i rót i sản i phẩm i đặc, i xây i trên i máy, i ép i bán i khô, i ép i dẻo, i nện i dập i Mỗi i phơng i pháp i tạo i hình i đòi i hỏi i một i số i điều i kiện i kỹ i thuật i nhất i định i Để i thão i mãn i đợc i các i yêu i cầu i cơ i bản i của i kỹ i thuật i tạo i hình i điều i then i chốt i nhất i là i chọn i đúng i phơng i pháp i tạo i hình i cho i một i loại i sản i phẩm i cụ i thể-phơng i pháp i tạo i hình i tối i u i Cơ i sở i để i lựa i chọn i phơng i pháp i tạo i hình i chủ i yếu i dựa i vào i các i yếu i tố i sau:
+ i Hình i dạng i và i các i tính i chất i đặc i trng i của i các i loại i sản i phẩm.
+ i Tính i chất i kỹ i thuật i của i phối i liệu.
+ i Năng i suất i và i giá i thành i sản i phẩm. Đối i với i các i loại i sản i phẩm i rỗng, i thành i mỏng, i hình i dạng i không i phức i tạp i lắm i nh i lọ i hoa, i ấm i trà i hợp i lý i nhất i là i chọn i phơng i pháp i rót i hồ i thừa. Đối i với i các i loại i sản i phẩm i rỗng i và i đặc, i hình i dạng i bên i ngoài i phức i tạp i nh i tợng, i thân i của i các i chi i tiết i của i máy i bơm i chịu i axit i nên i chọn i phơng i pháp i rót i hồ i đầy.
Các i loại i sản i phẩm i thành i mỏng, i hình i dạng i đơn i giản i tròn i xoay, i phẳng i nên i chọn i phơng i pháp i xây i trên i máy. Đối i với i các i loại i sản i phẩm i có i hình i dáng i khá i phức i tạp i có i lỗ i hoặc i có i ren i thì i nên i chọn i phơng i pháp i dẻo i hay i tiện i dẻo i bằng i dao i dây i hay i dao i bản.
Căn i cứ i vào i hình i sản i phẩm i để i lựa i chọn i phơng i pháp i là i cha i đủ i mà i điều i quan i trọng i là i phải i căn i cứ i vào i cả i đặc i tính i kỹ i thuật i của i phối i liệu i mới i chọn i đúng i phơng i pháp i tối i u: i với i phối i liệu i có i độ i dẻo i cao i có i thể i xây i trên i máy, i ép i dẻo i hay i tiện i dẻo; i với i phối i liệu i có i độ i dẻo i vừa i có i thể i ép i dẻo, i đổ i rót; i với i phối i liệu i kém i dẻo i nhng i độ i đồng i nhất i cao i thì i có i thể i ép i khô i các i loại i sản i phẩm i có i hình i dáng i khá i phức i tạp; i với i phối i liệu i rất i kém i dẻo i thì i có i thể i ép i bán i khô, i nện i dập i thủ i công i Khi i phối i liệu i có i thể i thoã i mãn i nhiều i phơng i pháp i tạo i hình i thì i chọn i phơng i pháp i có i năng i suất i cao i nhất i nếu i hình i dáng i sản i phẩm i cho i phép.
Vấn i đề i đặt i ra i là i để i tạo i hình i đạt i năng i suất i cao, i phế i liệu i ít, i chất i lợng i sản i phẩm i cao i chúng i ta i cần i chủ i động i việc i lựa i chọn i nguyên i liệu, i tính i toán i phối i liệu, i chọn i ph- ơng i pháp i chuẩn i bị i phối i liệu i tối i u, i để i tính i chất i kỹ i thuật i của i phối i liệu i thoã i mãn i đầy i đủ i yêu i cầu, i thích i hợp i phơng i pháp i tạo i hình i đã i chọn i nhằm i đạt i đợc i chất i lợng i sản i phẩm i là i cao i nhất i Nhiều i loại i sản i phẩm i đòi i hỏi i chẳng i những i có i hình i dáng i cần i thiết i mà i còn i đòi i hỏi i độ i chính i xác i về i kích i thớc i rất i cao i nh i các i loại i sứ i kỹ i thuật i điều i này i buộc i chúng i ta i phải i quan i tâm i đầy i đủ i đến i độ i co i sấy i và i độ i co i nung i của i phối i liệu i Sau i khi i đã i tạo i hình i sản i phẩm i (cốt) i đợc i sữa i chữa i các i khuyết i tật i của i quá i trình i tạo i hình i (sửa i gạt), i trang i trí i (in i hoa) i sau i đó i đợc i sấy, i tráng i men i và i sửa i tinh i lần i cuối i (cạo i chân) i trớc i khi i chuyển i lên i lò.
Công i đoạn i sấy i sản i phẩm
i i Trong i quá i trìng i tạo i hình i chúng i ta i đã i thêm i vào i phối i liệu i một i lợng i nớc i nhất i định i Ví i dụ i tạo i hình i ẩm i là i 25%, i do i đó i để i việc i sửa i mộc, i vận i chuyển i tráng i men i và i nung i đợc i dễ i dàng i bắt i buộc i chúng i ta i phải i sấy i sản i phẩm i Khi i sấy i hơi i ẩm i sẽ i thoát i ra, i nếu i chúng i thoát i ra i đột i ngột i phần i nớc i ở i trên i bề i mặt i hay i sát i bề i mặt i thoát i ra i dễ i dàng i nhng i hơi i ẩm i bên i trong i lòng i sản i phẩm i thoát i ra i rất i khó i khăn i Do i đó i áp i suất i riêng i phần i của i nó i ở i những i vị i trí i nớc i tập i trung i sẽ i tăng i đột i ngột, i nếu i áp i suất i ấy i vợt i quá i lực i liên i kết i của i các i hạt i sét i (tức i cờng i độ i phá i vỡ i của i mộc) i sẽ i gây i nên i hiện i tợng i nổ i sản i phẩm i ngay i lúc i sấy i (hay i lúc i nung) i Vấn i đề i chủ i yếu i của i kỹ i thuật i sấy i là i tìm i các i biện i pháp i kỹ i thuật i để i rút i ngắn i thời i gian i sấy, i giảm i vốn i đầu i t i thiết i bị, i giảm i diện i tích i sấy i và i tăng i năng i suất i Kinh i nghiệm i thực i tế i cho i thấy i rằng i chi i phí i cho i quá i trình i sấy i chiếm i tỷ i lệ i khá i cao i trong i giá i thành i sản i phẩm i Đối i với i các i loại i sản i phẩm i có i kích i th- ớc i lớn, i dày, i hình i dáng i phức i tạp i (nh i sứ i cách i điện i cao i thế) i thì i công i đoạn i sấy i cực i kỳ i quan i trọng i Nếu i để i xẩy i ra i sự i cố i ở i công i đoạn i này i có i thể i dẫn i đến i làm i h i hỏng i toàn i bộ i sản i phẩm i trong i lúc i nung.
Mục i đích i của i quá i trình i sấy i là i loại i bỏ i nớc, i liên i kết i lý i học i hay i nớc i liên i kết i hoá i lý i Nớc i liên i kết i hoá i lý i trong i bán i thành i phẩm i gốm i sứ i gồm i nớc i hấp i phụ, i nớc i hydrat i hoá i và i các i loại i khoáng i sét i Nớc i hấp i phụ i có i đợc i là i do i trên i bề i mặt i các i hạt i sét i có i tồn i tại i năng i lợng i d i nhờ i các i hạt i sét i hấp i phụ i hơi i ẩm i có i trong i môi i trờng i Các i hạt i sét i bên i trên i bề i mặt i sản i phẩm i đợc i hấp i phụ i trớc i còn i các i hạt i bên i trong i lòng i sản i phẩm i tiến i hành i quá i trình i đó i khó i khăn i hơn i dẫn i đến i sự i chênh i lệch i hàm i ẩm i nên i nớc i ở i mặt i ngoài i sẽ i tiếp i tục i xâm i nhập i vào i bên i trong i cho i đến i lúc i đạt i đợc i sự i cân i bằng i với i môi i trờng i bên i ngoài i Sự i liên i kết i giữa i các i phân i tử i nớc i hấp i phụ i và i các i hạt i sét i khá i bền i chặt i nên i khó i tách i lúc i sấy.
Nớc i hydrat i chính i là i lợng i nớc i chúng i ta i thêm i vào, i là i lớp i nớc i bao i phủ i quanh i hạt i sét i làm i cho i hạt i sét i có i khả i năng i đàn i hồi i tốt i (đất i sét i có i độ i dẻo i cực i đại i khi i lợng i nớc i đủ i để i thực i hiện i quá i trình i hydrat i hoá i hoàn i toàn) i Lực i liên i kết i giữa i các i hạt i sét i và i nớc i hydrat i hoá i yếu i hơn i nhiều i so i với i nớc i hấp i phụ-gọi i là i liên i kết i không i bền, i chỉ i đối i với i tạo i hình i dẻo i hay i đổ i rót i nớc i này i dễ i tách i lúc i sấy.Nớc i cấu i trúc i chỉ i có i ở i các i khoáng i sét i
3 i lớp i nh i bentonit i hay i illit, i khi i đất i sét i loại i này i hút i nớc i sẽ i nở i thể i tích i rất i lớn i vì i vậy i lúc i sấy i co i rất i nhiều i nên i rất i khó i sấy.
Nớc i liên i kết i vật i lý i nằm i ở i các i lỗ i trống i giữa i các i hạt i vật i liệu i nên i còn i gọi i là i nớc i tự i do i Khi i sấy i nớc i này i dễ i tách i nhất. i Sản i phẩm i gốm i sứ i nói i chung i là i khá i dày, i lúc i sấy i nớc i ở i bề i mặt i dễ i bốc i hơi i gây i nên i chênh i lệch i hàm i ẩm i ở i trên i bề i mặt i và i trong i lòng i sản i phẩm, i do i đó i nớc i ở i trong i lòng i sẽ i khuyếch i tán i ra i bề i mặt i và i tiếp i tục i bốc i hơi i Nh i vậy i tốc i độ i sấy i chẳng i những i phụ i thuộc i vào i khả i năng i bốc i hơi i trên i mặt i sản i phẩm i mà i còn i phụ i thuộc i vào i tốc i độ i khuyếch i tán i nớc i từ i bên i trong i ra i bên i ngoài i Tốc i độ i bốc i hơi i trên i bề i mặt i bao i giờ i cũng i lớn i hơn i tốc i độ i khuyếch i tán i hơi i nớc i từ i trong i ra, i do i đó i muốn i sấy i nhanh i phải i tìm i cách i tăng i tốc i độ i khuyếch i tán i ẩm i từ i trong i lòng i ra i bề i mặt i sản i phẩm.
Khi i sấy i sản i phẩm i sẽ i co, i tốc i độ i thoát i ẩm i không i đều i dẫn i đến i sự i xuất i hiện i ứng i suất i trong i sản i phẩm i làm i cho i sản i phẩm i biến i dạng i và i nứt.
Nghiên i cứu i sự i tơng i quan i giữa i lợng i nớc i thoát i ra, i độ i co, i độ i xốp i và i thể i tích i ban i đầu i của i sản i phẩm i (phối i liệu i 75% i vật i thể i rắn i và i 25% i nớc) i trong i quá i trình i sấy i Bơry i đã i xây i dựng i nên i biểu i đồ i sau:
Từ i biểu i đồ i cho i thấy: i
- i Nớc i thoát i ra i hầu i nh i ở i cả i toàn i bộ i thời i gian i sấy.
- i Độ i co i thể i tích i đạt i đến i giá i trị i cao i nhất i sau i 70h.
- i Độ i co i bắt i đầu i ngay i ở i giai i đoạn i I i cùng i với i việc i bốc i hơi i bao i phủ i quanh i hạt i sét i và i độ i co i tỷ i lệ i thuận i với i tốc i độ i thoát i ẩm.
- i Giai i đoạn i II i sản i phẩm i tiếp i tục i co i và i bắt i đầu i xuất i hiện i lỗ i xốp. i i - i Giai i đoạn i III i tiếp i tục i bay i hơi i lợng i nớc i tự i do i và i nớc i hấp i phụ, i thể i tích i ngay i sau i khi i bớc i sang i giai i đoạn i III i là i không i đổi i Sản i phẩm i chỉ i co i ở i hai i giai i đoạn i đầu, i l- ợng i nớc i bay i hơi i ở i hai i giai i đoạn i này i đạt i gần i 1/2.
Cuối i giai i đoạn i II i sản i phẩm i đã i bắt i đầu i mất i tính i dẻo i chuyển i sang i trạng i thái i dòn i Nh i vậy i sự i co i không i đều i ở i giai i đoạn i này i gây i nên i biến i dạng i (biến i dạng i dẻo), i cuối i giai i đoạn i II i vật i thể i chuyển i sang i trạng i thái i dòn i khi i co i không i đều i sẽ i dẫn i đến i hiện i tợng i nứt i nếu i ứng i suất i vợt i quá i cờng i độ i phá i vỡ i của i mộc i Để i
Hình i 2: i Biểu i đồ i quan i hệ i lợng i nớc i thoát i ra-độ i co-độ i xốp tránh i biến i dạng i và i nứt i phải i tìm i biện i pháp i làm i cho i sản i phẩm i co i đều i đặn i trong i toàn i bộ i quá i trình i sấy i Điều i hiển i nhiên i là i lớp i ngoài i bay i hơi i trớc, i co i trớc i nên i bị i kéo i căng i bởi i lớp i bên i trong, i còn i lớp i bên i ngoài i lại i bị i nén i ép i bởi i lớp i bên i ngoài i gây i ra i biến i dạng i và i nứt i Muốn i làm i sản i phẩm i co i đều i phải i tìm i cách i giảm i sự i chênh i lệch i giữa i tốc i độ i bay i hơi i nớc i trên i bề i mặt i và i tốc i độ i khuyếch i tán i nớc i từ i trong i ra i i ngoài i Trong i thực i tế i việc i đo i và i khống i chế i chúng i rất i khó i khăn, i bằng i thực i nghiệm i thờng i ngời i ta i xác i định i đợc i sự i chênh i lệch i độ i ẩm i ở i bề i mặt i và i ở i tâm i sản i phẩm.i i i i i i i i i
Công i đoạn i nung i tạo i thành i sản i phẩm
Nung i là i khâu i rất i quan i trọng i trong i kỹ i thuật i sản i xuất i gốm i sứ i Vì i nó i là i yếu i tố i quyết i định i đến i chất i lợng i và i giá i thành i sản i phẩm i Để i sản i phẩm i nung i đạt i chất i lợng i cao i nhất i phải i làm i chủ i đợc i kỹ i thuật i nung i phải i xây i dựng i đợc i chế i độ i nung i tối i u i cho i từng i loại i sản i phẩm i
Sản i phẩm i gốm i sứ i chỉ i nung i đến i kết i khối, i quá i trình i nung i là i không i thuận i ngịch i và i hầu i nh i không i đạt i đợc i sự i sân i bằng i pha i (nghĩa i là i không i thực i hiện i đến i cùng) i Có i rất i nhiều i yếu i tố i ảnh i hởng i đến i quá i trình i nung, i đến i chất i lợng i sản i phẩm i nh: i thành i phần i hoá i học, i kích i thớc i và i thành i phần i hạt, i mật i độ i bán i sản i phẩm, i nhiệt i độ i nung i cực i đại i và i thời i gian i lu, i tốc i độ i nâng i và i giảm i nhiệt i độ, i môi i trờng i khí.
Trong i quá i trình i nung, i trong i sản i phẩm i sẽ i xẩy i ra i các i phản i ứng i hoá i học i phức i tạp i giữa i các i ôxyt i base i và i ôxyt i axit i Lý i thuyết i và i thực i nghiệm i đều i cho i thấy i thành i phần i hoá i học i của i phối i liệu i là i yếu i tố i chủ i yếu i quyết i định i độ i chịu i lửa i của i nó i tức i là i quyết i định i nhiệt i độ i và i khoảng i kết i khối i Thành i phần i khoáng i vật i chỉ i giữ i vai i trò i phân i bố i thành i phần i hoá i và i các i thay i đổi i trung i gian i dới i tác i dung i của i nhiệt i độ i và i do i đó i có i ảnh i hởng i đến i quá i trình i hình i thành i pha i tinh i thể i mới i trong i quá i trình i nung.
I.3.6.2 Kích i thớc i và i thành i phần i hạt:
Kích i thớc i và i thành i phần i hạt i chẳng i những i có i tác i dụng i đến i việc i sắp i xếp i các i hạt i vật i chất i trong i sản i phẩm i lúc i mới i tạo i hình i mà i còn i là i nhân i tố i khá i quan i trọng i ảnh i hởng i đến i quá i trình i kết i khối i Nh i ta i đã i biết i quá i trình i kết i khối i thực i chất i là i quá i trình i xẩy i ra i trên i bề i mặt, i giữa i bề i mặt i tiếp i xúc i của i các i hạt i vật i thể i nhất i là i trong i trờng i hợp i kết i khối i pha i rắn.
Trong i công i nghiệp i gốm i sứ i khi i phân i loại i sản i phẩm i đã i phân i chia i ra i gốm i thô, i gốm i mịn i thì i ở i mức i độ i nhất i định i đã i thừa i nhận i vai i trò i và i tác i dụng i của i thành i phần i và i kích i thớc i hạt i Nói i chung i kích i thớc i hạt i càng i bé, i phối i liệu i càng i kết i khối i tốt, i nếu i kích i thớc i hạt i đạt i độ i mịn i mong i muốn i có i thể i hạ i thấp i nhiệt i độ i nung i cực i đại i xuống i khoảng i 2035 0 C i Khi i kết i khối i có i mặt i pha i lỏng i kích i thớc i hạt i vật i liệu i ban i đầu i ảnh i hởng i đáng i kể i đến i độ i hoà i tan i của i hạt i rắn i trong i pha i lỏng i dẫn i đến i làm i thay i đổi i mạnh i các i tính i chất i của i pha i đó i Kết i quả i là i làm i thay i đổi i mọi i tính i chất i của i sản i phẩm i Ví i dụ i sứ i giàu i SiO2 i chỉ i đạt i độ i bền i cơ i cao i nhất i khi i các i hạt i SiO2 i đạt i độ i mịn i 515m.
I.3.6.3 Mật i độ i của i bán i thành i phẩm: Độ i sít i đặc i của i các i hạt i nói i riêng i và i của i sản i phẩm i nói i chung i có i ảnh i hởng i đến i quá i trình i kết i khối, i mật i độ i càng i cao i thì i kết i khối i càng i thuận i lợi i điều i này i đạt i đợc i khi i ép i sản i phẩm i bán i khô i với i áp i lực i cao i Các i loại i sản i phẩm i tạo i hình i bằng i phơng i pháp i dẻo i hay i đổ i rót i quá i trình i sấy i ngoài i mục i đích i tách i nớc i liên i kết i cũng i còn i góp i phần i nâng i mật i độ i do i tác i dụng i của i ứng i suất i co.
Mật i độ i của i bán i thành i phẩm i nh i trên i đã i nêu i là i có i tác i dụng i tốt i đến i hiện i tợng i kết i khối i song i là i yếu i tố i phụ i và i có i ý i nghĩa i đáng i kể i khi i nung i gốm i đặc i biệt i quá i trình i kết i khối i chỉ i đơn i thuần i xẩy i ra i ở i trạng i thái i rắn i i i i i
I.3.6.4 Nhiệt i độ i nung i cực i đại i và i thời i gian i lu:
Chúng i ta i biết i rằng i nhiệt i độ i nung i hợp i lý i và i thời i gian i lu i là i yếu i tố i rất i cơ i bản i có i ảnh i hởng i quyết i định i đến i chất i lợng i sản i phẩm i nung i và i chính i lại i do i thành i phần i hoá i học i của i phối i liệu i quyết i định i Tuy i thành i phần i hoá i học i mà i hiện i tợng i kết i khối i nói i chung i hay i các i phản i ứng i hoá i học i giữa i các i cấu i tử i nói i riêng i xẩy i ra i ở i trạng i thái i rắn i hay i ở i giai i đoạn i đầu i là i kết i khối i pha i rắn i song i cuối i cùng i lại i xuất i hiện i thêm i pha i lỏng i Tr- ờng i hợp i kết i khối i có i mặt i pha i lỏng i thì i chất i lợng i và i đặc i biệt i là i các i tính i chất i của i nó i quyết i định i điều i kiện i nung.
Nhiệt i độ i nung i hợp i lý i có i thể i tính i toán i đợc i khi i biết i thành i phần i hoá i học i nhng i tốt i nhất i là i xác i định i bằng i thực i nghiệm i khi i nung i các i mẫu i nhỏ i Nhiều i nghiên i cứu i cho i thấy i nhiệt i độ i nung i cuối i cùng i và i thời i gian i lu i sản i phẩm i ở i nhiệt i độ i đó i có i ảnh i hởng i rất i lớn i đến i tính i chất i của i mẫu i nung, i thời i gian i lu i ngắn i quá i hay i kéo i dài i đều i làm i thay i đổi i tính i chất i của i sản i phẩm i nung.
Với i phối i liệu i có i khoảng i kết i khối i hẹp i nên i nung i ở i nhiệt i độ i nung i thực i tế i thấp i hơn i nhiệt i độ i nung i lý i thuyết i từ i 2030 0 C i và i kéo i dài i thời i gian i lu i ở i nhiệt i độ i đó i lâu i hơn i Phối i liệu i có i khoảng i kết i khối i rộng i cho i phép i nung i ở i nhiệt i độ i cao i hơn i nhiệt i độ i lý i thuyết i 2030 0 C i song i rút i ngắn i thời i gian i lu i ở i nhiệt i độ i đó i một i ít i vẫn i thu i đợc i sản i phẩm i tốt i đồng i thời i giảm i đợc i năng i lợng i tiêu i tốn i cho i một i đơn i vị i sản i phẩm.
I.3.6.5 Tốc i độ i nâng i và i giảm i nhiệt i độ:
Tốc i độ i nâng i nhiệt i độ i lúc i nung i sản i phẩm i gốm i sứ i phụ i thuộc i chủ i yếu i là i quá i trình i biến i đổi i các i cấu i tử i trong i phối i liệu i theo i nhiệt i độ i và i đặc i tính i của i từng i loại i sản i phẩm i (dày, i mỏng, i to, i nhỏ ) i Tuỳ i thành i phần i khoáng i vật i của i từng i loại i phối i liệu i mà i ứng i với i các i khoảng i nhiệt i độ i nhất i định i sẽ i xẩy i ra i quá i trình i biến i đổi i thù i hình, i hiệu i ứng i thu i nhiệt-toả i nhiệt i phản i ứng i hoá i học, i kết i khối, i xuất i hiện i pha i lỏng. i i ứng i với i các i quá i trình i trên i trong i sản i phẩm i vật i chất i sẽ i ứng i với i các i trạng i thái i khác i nhau: i cấu i trúc i thay i đổi, i lực i liên i kết i giữa i chúng i sẽ i khác i nhau i Do i đó i nếu i tốc i độ i nâng i nhiệt i độ i không i hợp i lý i sẽ i dẫn i đến i các i dạng i khuyết i tật, i thậm i chí i sản i phẩm i bị i phá i huỷ i hoàn i toàn i (sứ i cách i điện, i sứ i vệ i sinh i lúc i nung i dễ i bị i nổ i tung i nếu i nâng i nhiệt i độ i quá i nhanh) i Nói i chung i sản i phẩm i lớn i thành i dày i hình i dáng i phức i tạp i phải i nâng i nhiệt i độ i từ i từ; i loại i sản i phẩm i bé, i mỏng, i đơn i giản i cho i phép i nâng i nhanh i nhiệt i độ. Trong i thực i tế i sản i xuất i việc i xây i dựng i quy i trình i nung i nói i chung i và i tốc i độ i nâng i nhiệt i độ i nói i riêng i cần i quan i tâm i đúng i mức i đến i cấu i tạo i và i loại i lò i nung.
Tốc i độ i làm i nguội i chẳng i những i có i ảnh i hởng i đến i việc i phát i triển i các i tinh i thể i pha i rắn i mà i còn i liên i quan i đến i sự i xuất i hiện i ứng i suất i nội i trong i sản i phẩm i chứa i pha i thuỷ i tinh, i pha i lỏng i khi i hạ i nhiệt i độ i sẽ i chuyển i từ i trạng i thái i dẻo i nhớt i sang i trạng i thái i dòn i kèm i theo i có i thể i tích i lớn, i nếu i co i không i đều i gây i ứng i suất i làm i nứt i vỏ i sản i phẩm i nhất i là i loại i lớn, i dày, i phức i tạp i Trong i trờng i hợp i pha i rắn i có i mặt i các i khoáng i có i đặc i tính i biến i đổi i thù i hình i mãnh i liệt i sẽ i làm i thay i đổi i cấu i trúc i và i thể i tích i ở i giai i đọan i chuyển i pha i lại i càng i nguy i hiểm i nếu i chế i độ i làm i nguội i không i hợp i lý.
I.3.6.6 Môi i trờng i khí: i i Trong i quá i trình i nung i sản i phẩm i gốm i sứ, i môi i trờng i khí i giữ i vai i trò i quan i trọng i vì i nó i có i thể i làm i thay i đổi i thành i phần i hoá i học i và i kéo i theo i là i làm i thay i đổi i tính i chất i của i sản i phẩm. i i Tuỳ i loại i sản i phẩm i trong i giai i đoạn i nung i mà i điều i chỉnh i môi i trờng i cần i thiết i cho i chính i xác: i ôxy i hoá- i khử, i trung i tính, i chân i không i hay i các i khí i bảo i vệ i khác.
Khi i nung i sứ i dân i dụng i ở i giai i đoạn i 9001050 0 C i thờng i phải i duy i trì i O2 i mạnh i nhằm i tạo i điều i kiện i thuận i lợi i cho i quá i trình i phân i huỷ i các i hợp i chất i CaCO3, i MgCO3 i hoặc i thực i hiện i phản i ứng i cháy i hoàn i toàn i các i hợp i chất i hữu i cơ i có i trong i nguyên i liệu. ởi giai i đoạn i 10501300 0 C i cần i duy i trì i môi i trờng i khử i (d i CO) i là i nhằm i khử i màu i nâu i của i Fe +3 i sang i dạng i Fe +2 i để i sứ i trắng i hơn:
Theo i Bowen i thì i FeO i dễ i phản i ứg i với i SiO2 i để i tạo i thành i silicat i sắt i dễ i nóng i chảy:
Hay i i i 2FeO i + i SiO2 i i 2 i FeOSiO2 i i Các i silicat i dễ i nóng i chảy i ở i 1170 0 C i và i 1205 0 C. i i ởi nhiệt i độ i cao i nếu i FeO i ở i dạng i tự i do i (cha i phản i ứng i kịp i với i SiO2) i và i d i O2 i thì i
Fe +2 i lại i dễ i chuyển i thành i Fe +3 :
4FeO i +3 i O2 i i 2Fe2O3 i và i ngay i cả i silicat i sắt i cũng i có i khả i năng i sau:
2(2FeOSiO2) i + i O2 i i 2Fe2O3 i + i 2SiO2 i Khi i trong i môi i trờng i tồn i tại i hợp i chất i sunfat i thì i ở i nhiệt i độ i trên i 1300 0 C i còn i có i phản i ứng:
Nh i vậy i nếu i duy i trì i môi i trờng i không i đúng i thì i chẳng i những i sứ i không i đạt i đợc i màu i sắc i mong i muốn i mà i còn i có i thể i gây i nên i bọt i men i Hàm i lợng i CO i d i ở i giai i đoạn i khử i trong i khói i lò i còn i từ i 25%.
Ngoài i ra i nếu i nhiệt i độ i thuận i lợi i thì i còn i có i thể i xẩy i ra i phản i ứng i sau:
Động i lực i lọc
i i Độ i chênh i lệch i áp i suất i cần i thiết i giữa i mặt i trên i của i lớp i bã i và i mặt i dới i của i vách i ngăn i gọi i là i động i lực i của i quá i trình i lọc i P
Hình i 3: i Mô i hình i quá i trình i và i thiết i bị i lọc Động i lực i lọc i đợc i tạo i ra i theo i một i trong i ba i phơng i pháp i dới i đây: i i - i Do i trọng i lợng i cột i chất i lỏng i trên i bề i mặt i vật i ngăn i (áp i suất i thuỷ i tĩnh) i Động i lực i lọc i lớn i nhất i trong i trờng i hợp i này i là:
Pmax i = i 50 i N/cm 2 i = i 5 i mH2O i i i - i Dùng i bơm i chất i lỏng, i dùng i không i khí i nén i tạo i nên i một i áp i lực i d i trên i bề i mặt i chất i lỏng, i thông i thờng i động i lực i lọc i trong i trờng i hợp i này:
P i = i 5 i atm. i i i - i Tạo i nên i độ i chân i không i bằng i cách i dùng i bơm i chân i không i hút i phía i sau i vách i ngăn.
Vận i tốc i lọc
Trong i quá i trình i lọc i tồn i tại i hai i dạng i lọc i sau: i i - i Lọc i bề i mặt i (lọc i tạo i bã): i khi i lọc i tất i cả i các i phần i tử i rắn i của i huyền i phù i đợc i giữ i lại i trên i bề i mặt i của i vách i ngăn i lọc i tạo i thành i bã i có i chiều i dày i ngày i càng i tăng i Thông i
2 4 thờng i sản i phẩm i có i giá i trị i là i bã i lọc, i kích i thớc i các i pha i rắn i là i tơng i đối i lớn i và i nồng i độ i của i huyền i phù i tơng i đối i cao. i i - i Lọc i bề i sâu i (quá i trình i làm i trong): i khi i tạo i các i phần i tử i pha i rắn i chui i vào i trong i các i mao i quản i của i vách i ngăn i (kích i thớc i phần i tử i rắn i nhỏ i hơn i nhiều i lần i kích i thớc i lỗ i mao i quản) i các i hạt i rắn i đợc i giữ i lại i trên i thành i mao i quản i nhờ i lực i hấp i phụ i hoặc i nhờ i lực i giữ i cơ i học i Khi i nào i các i mao i quản i chứa i gần i đầy i các i phần i tử i rắn i thì i quá i trình i lọc i kết i thúc i Quá i trình i này i chỉ i dùng i lọc i các i phần i tử i rắn i có i kích i thớc i rất i nhỏ, i sản i phẩm i của i quá i trình i lọc i là i nớc i trong i còn i bã i bỏ i đi.
Phần i lý i thuyết i giới i thiệu i sau i đây i chỉ i dùng i cho i quá i trình i lọc i tạo i bã i và i với i cấu i trúc i bã i không i bị i nén i ép i ứng i dụng i đợc i cho i cả i hệ i lỏng i và i hệ i khí i không i đồng i nhất.i i i i i i
Vận i tốc i lọc i đợc i định i nghĩa i bằng i thể i tích i nớc i lọc i đi i qua i một i đơn i vị i diện i tích i bề i mặt i lọc i trong i một i đơn i vị i thời i gian.
Fd τ i [ m 3 m 2 s ] trong i đó: dV: i là i thể i tích i nớc i lọc, i m 3 i F i : i là i diện i tích i bề i mặt i lọc, i m 2 i d: i là i thời i gian i lọc, i s. i i Theo i cấu i trúc i bã i Carman- i Kozeny: i bã i có i cấu i trúc i gồm i các i mao i quản i hình i trụ i song i song i với i nhau i và i có i bán i kính i là i nh i nhau i còn i chất i lỏng i chảy i trong i mao i quản i chảy i theo i chế i độ i chảy i dòng. i Lợng i nớc i lọc: i V i = i πrr 4 n.F.τ.ΔPP
8μ.l , i m 3 trong i đó: r: i là i bán i kính i lỗ i mao i quản, i m. n: i số i lỗ i mao i quản i trên i 1m 2 i bề i mặt i lọc, i m -2
F: i là i diện i tích i bề i mặt i lọc, i m 2
P:i là i hiệu i số i áp i suất i giữa i 2 i phía i của i vật i ngăn, i N/m 2
P1:là i hiệu i số i áp i suất i giữa i 2 i phía i của i vách i ngăn, i N/m 2
P2:là i hiệu i số i áp i suất i giữa i 2 i phía i của i lớp i bã, i N/m 2 l: i là i chiều i dài i của i mao i quản i trong i vật i ngăn, i m. l= i 1h1 i + i 2h2 trong i đó:
1, i 2: i là i hệ i số i kể i đến i mức i độ i ngoằn i nghèo i của i mao i quản i trong i vách i ngăn i và i trong i bã i h1: i là i chiều i dày i của i vật i ngăn, i m. h2: i là i chiều i dày i của i bã, i m.
: i là i độ i nhớt i của i chất i lỏng, i N.s/m 2 i i Theo i định i nghĩa:
8μ.l Vì i quá i trình i lọc i là i một i quá i trình i liên i tục i cho i nên i vận i tốc i lọc i đi i qua i lớp i bã i cũng i bằng i vận i tốc i lọc i đi i qua i vách i ngăn i Do i đó: i
. trong i đó: i 1, i 2: i là i trở i lực i riêng i của i vách i ngăn i và i của i bã, i m -2 i i Do i đó:
W = ΔPP μ( ρ 1 h 1 + ρ 2 h 2 ) i i i Gọi i i i 1h1 i = i 2htđ, i trong i đó i htđ i là i chiều i dày i của i lớp i bã i có i trở i lực i đúng i bằng i trở i lực i của i vách i ngăn.
W= ΔPP μ.ρ 2 (h 2 +h td )( m 3 m 2 put) hoặc i dV dτ = ΔPP F μ ρ 2 ( h 2 +h td ) ( m 3 / phut )
Từ i đó i cho i thấy i rằng:
- i Vận i tốc i lọc i tỷ i lệ i thuận i với i động i lực i của i quá i trình i lọc, i nghĩa i là: i nếu i chênh i lệch i áp i suất i P i càng i lớn i thì i năng i suất i lọc i càng i tăng i Chính i vì i vậy i mà i trong i thực i tế: i lọc i ép i là i tốt i nhất, i đến i lọc i chân i không i và i xấu i nhất i là i lọc i thuỷ i tĩnh i Nhng i nhận i xét i này i chỉ i đúng i với i bã i không i bị i nén i ép.
- i Vận i tốc i lọc i tỷ i lệ i nghịch i với i độ i nhớt i của i pha i lỏng i Do i đó i trên i thực i tế i để i tăng i vận i tốc i lọc i ngời i ta i tìm i cách i giảm i độ i nhớt i của i pha i lỏng i mà i biện i pháp i tốt i nhất i là i gia i nhiệt i nó i đến i nhiệt i độ i thích i hợp i rồi i mới i tiến i hành i lọc.
- i Vận i tốc i lọc i tỷ i lệ i nghịch i với i trở i lực i của i bã: i Đối i với i bã i bị i nén i ép i thì i khi i tăng i động i lực i lọc i thì i trở i lực i của i bã i cũng i tăng i lên i theo i quy i luËt i sau i ®©y:i i i i i i i i i
P: i là i động i lực i lọc, i N/m 2 m: i là i chỉ i số i nén i ép i bã i (m>0 i và i thờng i đợc i xác i định i bằng i thực i nghiệm). Đối i với i bã i không i bị i nén i ép i thì i m i = i 0 i nên i 2 i = i 0 i = i constn i
Vì i vậy i đối i với i bã i bị i nén i ép i ngời i ta i thờng i cho i thêm i các i chất i ổn i định i để i dính i kết i lại i tạo i thành i dạng i hạt.
- i Vận i tốc i lọc i tỷ i lệ i nghịch i với i chiều i dầy i lớp i bã: i theo i chiều i tăng i của i thời i gian i lọc i thì i chiều i dầy i lớp i bã i càng i tăng i còn i vận i tốc i lọc i thì i giảm, i do i đó i phải i định i kỳ i để i lấy i bớt i bã i ra i hay i lấy i ra i liên i tục.
- i Ngoài i ra, i trở i lực i vách i ngăn i cũng i ảnh i hởng i đến i vận i tốc i lọc i do i đó i phải i chọn i vách i ngăn i thích i hợp i với i từng i loại i huyền i phù i i i
Phơng i trình i lọc
Thiết i lập i phơng i trình i lọc i tức i là i thiết i lập i phơng i trình i để i tính i thời i gian i lọc i hay i tính i lợng i nớc i lọc i sau i một i thời i gian i nào i đó i Xuất i phát i từ i phơng i trình: dV dτ F ΔPP μ ρ 2 ( h 2 +h td ) i Để i có i thể i tích i phân i phơng i trình i trên i thì i ta i cần i biến i đổi i một i số i tham i số.
C 2 ρ ba F , i m. trong i đó: i i i i i i i C: i là i khối i lợng i bã i khô i đợc i giữ i lại i trên i bề i mặt i lọc i F i ứng i với i 1m 3 i nớc i lọc i chảy i qua, i kg/m 3 i i i i i C2: i là i hàm i lợng i pha i rắn i trong i bã i ẩm, i %.
0 i i i i i i F: i là i diện i tích i bề i mặt i lọc, i m 2 i i i V: i là i thể i tích i nớc i lọc i chảy i qua i bề i mặt i lọc i sau i thời i gian i i kể i từ i khi i bắt i đầu i quá i trình i lọc, i m 3 i i i V0: i thể i tích i nớc i trong i tơng i đơng, i m 3
i (V+V0) i dV= i ΔPP F 2 C 2 μ C r b d.i i i i i i i i i i (*) trong i đó i rb= i ρ 2 ρ bk : i là i trở i lực i của i bã, i m/kg.
Trong i thực i tế i quá i trình i lọc i thờng i xẩy i ra i theo i một i trong i hai i phơng i thức i sau: i + i Động i lực i lọc i không i thay i đổi i (p=constan), i vận i tốc i lọc i giảm i dần i theo i thời i gian i lọc.
Lấy i tích i phân i hai i vế i phơng i trình i (*) i ta i có:
2 ΔPP F 2 C 2 , i phut/m 6 b: i đợc i gọi i là i hằng i số i lọc.
i Thời i gian i lọc: i i = i b(V 2 i + i 2V0V). i Thể i tích i nớc i trong i thu i đợc i sau i thời i gian i lọc i i sẽ i là:
Cũng i từ i phơng i trình i trên i ta i có: τ
Từ i đó i ta i có i đồ i thị i biểu i thị i mối i quan i hệ i giữa i τ
V −V i + i Vận i tốc i lọc i không i thay i đổi i (W i = i constan):
Từ i phơng i trình i (*) i ta i có: dV dτ = V τ = ΔPP V F 2 μ r b C (V 0V +V )
⇒ τ= μ r b C ΔPP V F 2 V ( V 0 V +V ) trong i đó i Pv i là i hiệu i số i áp i suất i tức i thời i ứng i với i lợng i nớc i lọc i là i V. Đặt: i μ r b C ΔPP V F 2 = 2.b V ⇒ b V = μ r b C
Từ i đó i ta i có i thời i gian i lọc i và i thể i tích i nớc i trong i thu i đợc i sau i thời i gian i lọc i i đợc i xác i định i theo i phơng i trình i sau: i τ =2 b v ( V 2 +V 0 v V )
2 b V ] 0,5 −0,5V 0V bV: i đặc i trng i cho i trở i lực i của i bã.
V0V: i đặc i trng i cho i trở i lực i của i vách i ngăn.
Cũng i từ i phơng i trình i trên i ta i có:
Từ i đó i ta i có i đồ i thị i biểu i thị i mối i quan i hệ i giữa i τ
Các i loại i máy i lọc i dùng i để i phân i riêng i huyền i phù
Các i máy i và i thiết i bị i lọc i làm i việc i gián i đoạn
Gồm i có i hai i loại i là: i máy i lọc i ép i khung i bản i và i máy i lọc i ép i kiểu i phòng. a i Máy i lọc i ép i khung i - i bản: i - i Công i dụng: i để i lọc i huyền i phù i mịn, i keo i nhớt i với i hàm i lợng i pha i rắn i vào i loại i trung i bình i và i nhỏ. i - i Cấu i tạo: i Gồm i một i dãy i khung i và i bản i ghép i liền i nhau, i giữa i khung i và i bản i có i đặt i vải i lọc i Mỗi i khung i và i bản i đều i có i rãnh i để i dẫn i huyền i phù i và i nớc i rửa i Sơ i bộ i về i cấu i tạo i máy i lọc i ép i khung–bản i đợc i trình i bày i nh i hình i vẽ i dới i đây.
Hình 7: Cấu tạo máy lọc ép khung bản
Bản cố định Dầm khung Bản Bản di động Bánh răng Vô lăng
Nguyên i lý i hoạt i động i của i máy i lọc i ép i khung i bản:
Huyền i phù i đợc i bơm i màng i bơm i từ i bể i chứa i vào i cửa i dẫn i huyền i phù i của i máy i lọc i ép i khung i bản, i chui i vào i các i rãnh i của i khung i rồi i chui i vào i khoảng i trống i bên i trong i khung i Dới i tác i dụng i của i áp i lực i lọc, i chất i lỏng i sạch i chui i qua i lớp i vải i lọc i chảy i theo i các i đờng i gân i của i bản, i rồi i tập i trung i ở i rãnh i nằm i ngang i phía i dới i theo i van i đi i ra i ngoài i Bã i đợc i bám i vào i bề i mặt i vải i và i ngày i càng i dày i thêm i cho i đến i khi i khoảng i trống i của i khung i chứa i đầy i bã, i khi i đó i nớc i lọc i không i chảy i qua i đợc i nữa i (vì i trở i lực i của i bã i rất i lớn) i Lúc i đó i ta i ngừng i cung i cấp i huyền i phù, i tiền i hành i rửa i bã i Nớc i rửa i đi i vào i lỗ i dẫn i khác i với i cửa i vào i của i cửa i huyền i phù i đi i qua i các i rãnh i của i bản, i qua i lớp i vải i lọc i , i qua i toàn i bộ i chiều i dày i của i lớp i bã, i rồi i qua i lớp i vải i lọc i thứ i hai, i chảy i theo i các i khe i của i bản, i sau i đó i theo i van i chảy i ra i ngoài i Khi i rửa i xong i ta i lùi i bản i di i động i để i các i khung i và i bản i tách i nhau i ra, i bã i sẽ i rơi i xuống i máng i hứng, i và i đợc i đa i ra i ngoài. Ưu i điểm i của i máy i này i là: i bề i mặt i lọc i trên i một i diện i tích i đặt i máy i lớn i Động i lực i của i quá i trình i lọc i lớn, i có i thể i kiểm i tra i quá i trình i làm i việc i và i có i thể i ngừng i chỉ i một i vài i bản i không i làm i việc.
Nhợc i điểm i của i máy i này i là: i Làm i việc i gián i đoạn, i thao i tác i bằng i tay i nặng i nhọc, i thời i gian i phụ i lớn, i vải i lọc i chóng i hỏng. b.Máy i lọc i ép i kiểu i phòng:
Máy i lọc i ép i kiểu i phòng i có i nguyên i lý i làm i việc i giống i máy i lọc i ép i khung i bản i
Về i cấu i tạo i thì i nó i chỉ i có i các i bản i mà i không i có i khung i Tuy i nhiên, i loại i máy i này i có i u i điểm i hơn i máy i lọc i ép i khung i bản i ở i chổ: i nó i làm i việc i với i động i lực i lọc i lớn i hơn i máy i lọc i ép i khung i bản i Do i đó, i nó i có i thể i phân i riêng i đợc i những i huyền i phù i khó i lọc i hơn, i nhỏ i hơn i mịn i hơn i kiểu i khung i bản.
Thiết i bị i lọc i tấm i là i loại i thiết i bị i làm i việc i gián i đoạn, i động i lực i của i quá i trình i lọc i đợc i tạo i nên i nhờ i khí i nén i hay i hút i chân i không i Thiết i bị i loại i này i để i lọc i huyền i phù i có i nồng i độ i pha i rắn i bé.
Các i bộ i phận i cơ i bản i của i thiết i bị i lọc i tấm i là i những i bản i (hay i khung) i hình i tròn i hay i chữ i nhật i đợc i làm i từ i thanh i thép i tiết i diện i lòng i máng i có i khe i hở i hớng i vào i trong i Trong i khe i hở i đó i ngời i ta i lồng i vào i các i tấm i lới i kim i loại, i tấm i thép i uốn i sóng i hay i các i bản i bằng i gỗ, i bằng i cao i su i cứng, i bằng i chất i dẻo i có i gân i về i cả i hai i mặt i Tất i cả i khung i cùng i với i phần i lõi i đợc i bao i bọc i bằng i lớp i vải i lọc i phía i ngoài i tạo i thành i cái i bao i (cái i túi) i Những i túi i đó i đợc i xếp i trong i những i thùng i hình i trụ i hay i hình i hộp i chữ i nhật, i đặt i thẳng i đứng i hay i nằm i ngang, i có i bít i kín i và i chứa i đầy i huyền i phù i Dựa i vào i hình i dáng i tấm i lọc i và i thùng i mà i ngời i ta i chia i ra i nhiều i loại i thiết i bị i lọc i tấm i khác i nhau, i cụ i thể i là: a i Thiết i bị i lọc i tấm i chân i không: i Tấm i lọc i là i một i cái i khung i rỗng i có i đục i lỗ, i bên i ngoài i bọc i vải i lọc, i bên i trong i khung i đợc i hút i chân i không i Nớc i lọc i chui i qua i lớp i vải i lọc, i đi i vào i trong i khung i rồi i theo i đờng i ống i đến i bộ i phận i chứa, i bã i bám i trên i bề i mặt i vải i khi i đạt i đến i bề i dày i quy i định i (khoảng i 533mm) i ngời i ta i mang i khung i sang i bể i rửa i nhng i vẫn i tiếp i tục i hút i chân i không i để i bã i không i bị i rơi i ra i Sau i khi i rửa i xong i mang i khung i sang i bể i tháo i bã, i ở i đây i ngời i ta i thổi i không i khí i ngợc i lại i để i tháo i bã i ra. b i Thiết i bị i lọc i tấm i nằm i ngang, i thùng i chứa i hình i trụ, i tấm i chữ i nhật:
Thiết i bị i gồm i một i thùng i hình i trụ i nằm i ngang, i bên i trong i đặt i các i tấm i hình i chữ i nhật i Các i tấm i này i có i một i đầu i gắn i chặt i vào i nắp, i nắp i và i tấm i cùng i di i trợt i trên i hai i đ- ờng i ray i gắn i trong i thùng i nhờ i hai i con i lăn.
Huyền i phù i đợc i bơm i vào i thùng i (hay i nhờ i không i khí i nén) i tạo i thành i áp i suất i d i làm i cho i chất i lỏng i đi i qua i lớp i vải i lọc, i vào i bên i trong i tấm i lọc, i tập i trung i lại i và i đợc i dẫn i ra i ngoài i theo i một i đờng i ống i riêng i Bã i đợc i giữ i lại i trên i mặt i ngoài i của i vải i lọc, i khi i nó i đạt i đến i bề i dầy i quy i định i thì i dùng i không i khí i nén i đẩy i huyền i phù i d i ra i ngoài i (nhng i vẫn i dùng i áp i lực i để i giữ i bã i trên i bề i mặt i vải i lọc) i Sau i đó i cho i nớc i i vào i rửa i bã i Sau i khi i rửa i dùng i không i khí i nén i đẩy i nớc i rửa i đi i rồi i làm i khô i bằng i không i khí i Cuối i cùng, i tháo i nắp i cùng i các i tấm i lọc i ra i khỏi i thùng i rồi i tách i bã i bằng i dòng i nớc i hay i phun i khí. Ưu i điểm i của i loại i thiết i bị i này i là: i cấu i tạo i đơn i giản, i áp i suất i làm i việc i không i lớn i lắm.
Nhợc i điểm: i khó i bít i kín, i khó i kiểm i tra i chiều i dầy i bã, i khó i thay i vải i lọc. c i Thiết i bị i lọc i tấm i nằm i ngang, i thùng i chứa i hình i trụ, i tấm i lọc i hình i tròn:
Thiết i bị i gồm i có i một i hình i trụ i hai i nửa, i nửa i trên i đợc i giữ i chặt i trên i hai i gối i đỡ i hai i đầu, i nửa i dới i đợc i nối i với i nửa i trên i bằng i khớp i bản i lề, i nó i có i thể i quay i đợc i nhờ i bộ i phận i piston i thuỷ i lực i và i quả i đối i trọng i Bề i mặt i tiếp i xúc i giữa i hai i nửa i hình i trụ i cần i đợc i gia i
3 2 công i thật i chính i xác i và i có i rãnh i để i đặt i đệm i bít i kín i Nhờ i vậy i mà i thiết i bị i này i có i thể i làm i việc i ở i áp i suất i khá i cao i d i Thiết i bị i lọc i tấm i đặt i đứng, i thùng i hình i trụ i đáy i món, i tấm i chữ i nhật:
Loại i này i dùng i để i lọc i huyền i phù i mịn i có i hàm i lợng i pha i rắn i bé i Nó i gồm i một i thùng i hình i trụ i đặt i đứng, i trong i có i đặt i các i tấm i lọc i hình i chữ i nhật i (hay i hình i vuông) i một i phía i gác i lên i ghi i đỡ, i còn i một i phía i ăn i thông i với i ống i dẫn i nớc i lọc i Nguyên i lý i và i quy i trình i làm i việc i của i thiết i bị i này i cũng i giống i những i loại i thiết i bị i trên. Ưu i điểm: i vải i lọc i lâu i hỏng, i năng i suất i cao, i tiêu i tốn i ít i nớc.
Nhợc i điểm: i giá i thành i thiết i bị i cao, i khó i thay i vải i lọc, i khó i kiểm i tra i chiều i dầy i bã.
3 i Thiết i bị i lọc i bằng i ống i sứ i xốp
Thiết i bị i gồm i có i các i ống i hình i trụ i đậy i kín i làm i từ i bột i thạch i anh, i thuỷ i tinh i hay i kim i loại… i Trong i ống i có i lồng i ống i thép i có i các i gờ i và i lỗ i để i ghóp i nớc i lọc. Ưu i điểm i của i loại i thiết i bị i này: i i - i Thiết i bị i gọn i gàng, i chắc i chắn. i i - i Rửa i và i sấy i bã i đơn i giản. i i - i Nớc i lọc i rất i trong. i i - i Lọc i đợc i các i huyền i phù i ăn i mòn i hoá i học. i i - i Có i thể i tự i động i hoá i quá i trình.
Nhợc i điểm i của i loại i thiết i bị i này: i i - i Các i lỗ i mao i quản i dễ i bị i tắc. i i - i Không i quan i sát i đợc i quá i trình i lọc.i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i
Chu i trình i làm i việc i của i thiết i bị i lọc i tấm: i i 1 i Chứa i đầy i huyền i phù i vào i thùng. i i 2 i Cho i không i khí i nén i (hay i hút i chân i không) i để i thực i hiện i quá i trình i lọc. i i 3 i Khi i thấy i nớc i lọc i chảy i ra i ít i (lớp i bã i có i chiều i dày i đạt i yêu i cầu) i thì i phải i tháo i hết i huyền i phù i trong i thùng. i i 4 i Đổ i đầy i nớc i rửa i vào i thùng. i i 5 i Tiến i hành i rửa i bã i giống i nh i quá i trình i lọc. i i 6 i Tháo i hết i nớc i rửa i còn i lại. i i 7 i Tháo i bã i bằng i cách i thổi i khí i ngợc i lại i hoặc i bằng i cơ i khí i hay i bằng i tay.
Các i máy i và i thiết i bị i lọc i làm i việc i liên i tục
Các i máy i và i thiết i bị i lọc i làm i việc i liên i tục i thờng i là i máy i lọc i chân i không i Chúng i cũng i làm i việc i theo i nguyên i tắc i và i các i giai i đoạn i giống i nh i máy i lọc i ép i nhng i động i lực i của i quá i trình i lọc i là i chân i không i và i các i giai i đoạn i của i quá i trình i đợc i tiến i hành i một i cách i liên i tuc i Ngng i loại i máy i này i có i nhợc i điểm i là i thiết i bị i cồng i kềnh, i cấu i trúc i phức i tạp i nên i ít i đợc i dùng i phổ i biến i
Theo i cấu i tạo,máy i lọc i chân i không i đợc i chia i ra i ba i loại i chủ i yếu i là: i loại i thùng i quay, i loại i đĩa i và i loại i băng i
Từ i những i phân i tích i các i máy i và i thiết i bị i lọc i ở i trên i ta i thấy i với i loại i huyền i phù i cần i lọc i là i cao i lanh-đất i sét i có i hàm i lợng i pha i rắn i tơng i đối i lớn, i yêu i cầu i động i lực i lọc i cao, i hơn i nữa i trong i quá i trình i lọc i không i yêu i cầu i rửa i bã i cho i nên i loại i máy i sử i dụng i thích i hợp i nhất i là i máy i lọc i ép i kiểu i phòng i Dới i đây i em i xin i trình i bày i cụ i thể i về i máy i lọc i ép i kiểu i phòng.
II.5 i máy i lọc i ép i kiểu i phòng: i i i i Mục i đích i sử i dụng i máy i lọc i ép i kiểu i phòng i trong i dây i chuyền i sản i xuất i gốm i sứ i là i loại i bỏ i bớt i nớc i trong i huyền i phù i đến i hàm i lợng i cho i phép i để i thu i đợc i phần i nguyên i liệu i cốt i đem i đi i tạo i hình i dẻo. i i i Huyền i phù i cần i lọc i ở i đây i là i huyền i phù i cao i lanh- i đất i sét i có i hàm i lợng i pha i rắn i là i C1%%, i bã i lọc i thu i đợc i là i lớp i đất i mộc i có i độ i ẩm i là i W0% i (tức i là i hàm i lợng i pha i rắn i trong i bã i ẩm i là i C2 i = i 70%). i i Cấu i tạo i của i máy: i Gồm i một i dãy i các i bản i lọc i ghép i liền i nhau, i giữa i các i bản i lọc i có i đặt i vải i lọc i Trên i mỗi i bản i lọc i có i hai i tay i vịn i (tai i đỡ) i để i tựa i trên i hai i thanh i đỡ i nằm i ngang i ở i hai i bên i Sơ i bộ i về i cấu i tạo i máy i lọc i ép i kiểu i phòng i đợc i trình i bày i nh i hình i vẽ i ở i trên.
1: i Bể i chứa i huyền i phù 9: i Bản i di i động.
Hình 8: Máy lọc ép kiểu phòng
2: i Bơm i màng i i i i i i i i 10: i Piston i thuỷ i lực.
3: i Cữa i dẫn i huyền i phù i vào.i i i i i i i i 11: i Cữa i cấp i dầu i lùi i pitston.
4: i Cữa i ra i nớc i lọc i i i i i i i i 12: i Vỏ i xylanh i i
5: i Bản i cố i định i i i i i i i i 13: i Cữa i cấp i dầu i tiến i piston i
6: i Vải i lọc i i i i i i i i i i i i 14: i Các i gối i đỡ i máy i lọc i ép.i i i i i i
7: i Các i bản i lọc i i i i i i i i 15: i Máng i chứa i nớc i lọc i và i bã i lọc 8: i
Trên i bề i mặt i các i bản i lọc i ngời i ta i có i bố i trí i gân i để i tăng i khả i năng i thoát i nớc i trên i bề i mặt i bản i lọc i (nghĩa i là i tăng i hiệu i suất i lọc) i Tuỳ i theo i tính i chất i của i huyền i phù i và i động i lực i quá i trình i lọc i mà i bố i trí i gân i trên i bề i mặt i bản i cho i thích i hợp, i thờng i dùng i các i loại i g©n i sau i ®©y: i i
Hình 9: Biểu diễn các loại gân th ờng gặp trong thực tế
Gân thẳng đứng tiết diện gân hình thang
i i Đối i với i huyền i phù i cần i lọc i là i cao i lanh i - i đất i sét i thì i trên i bề i mặt i các i bản i lọc i chúng i ta i bố i trí i gân i dạng i hình i tròn i Với i dạng i gân i này i chúng i ta i dễ i chế i tạo i đồng i thời i nớc i trong i cũng i dễ i tách i khỏi i bã i chảy i xuống i các i rãnh i để i chảy i xuống i cữa i thoát i ra i ngoài i Quá i trình i lọc i đảm i bảo i đạt i đợc i độ i ẩm i yêu i cầu. i i i Nguyên i lý i hoạt i động i của i máy i lọc i ép i kiểu i phòng: i Trớc i khi i cho i máy i hoạt i động i cần i phải i làm i vệ i sinh i các i bản i lọc, i rửa i sạch i vải i lọc i thật i sạch i hết i các i bã i rắn i còn i bám i lại i trên i đó i Sau i đó i dầu i đợc i bơm i vào i xylanh i theo i cửa i số i 13 i để i tiến i piston i ép i chặt i các i bản i lọc i lại i với i nhau i thông i qua i bản i di i động i số i 9 i Huyền i phù i cần i lọc i là i cao i lanh-đất i sét i chứa i ở i bể i chứa i 1 i đợc i bơm i màng i 2 i bơm i vào i máy i lọc i ép i ở i áp i suất i 8at i D- ới i áp i suất i này i nớc i lọc i chui i qua i vải i lọc i đi i vào i các i khe i rãnh i bản i lọc i và i đợc i chảy i xuống i máng i hứng i 15, i bã i rắn i đợc i giữ i lại i trên i bề i mặt i vải i lọc i trong i không i gian i giữa i hai i bản i lọc. i i Sau i một i thời i gian i lọc i thì i chiều i dầy i của i lớp i bã i tăng i làm i tăng i trở i lực i lọc i dẫn i tới i lợng i nớc i trong i thoát i ra i chậm, i đến i khi i thấy i lợng i nớc i trong i không i còn i thoát i ra i nữa i thì i chúng i ta i tiến i hành i dừng i máy i 2 i (dừng i bơm i màng) i Sau i đó i dừng i bơm i cấp i dầu i số i
13, i khởi i động i bơm i cấp i dầu i số i 11 i để i lùi i pitston i kéo i bản i di i động i lùi i ra i Để i thu i đợc i bã i lọc i chúng i ta i dịch i các i bản i lọc i hở i ra i theo i chiều i từ i phải i qua i trái i thì i bã i lọc i sẽ i rơi i xuống i máng i chứa i 15 i Sau i khi i thu i hết i các i bã i lọc i chúng i ta i tiến i hành i vệ i sinh i máy i và i kết i thúc i chu i trình i làm i việc i của i máy. i i i Sau i một i thời i gian i làm i việc i nếu i vải i lọc i trên i một i bản i nào i đó i bị i hỏng i thì i chúng i ta i phải i thay i vải i lọc i mới i Đồng i thời i cũng i cần i phải i kiểm i tra i lại i mức i dầu i ở i thùng i chứa i dầu i để i bổ i sung i thêm i dầu i vào i nhằm i đảm i bảo i lực i ép i cần i thiết i trong i quá i trình i máy i hoạt i động. i i i
PHầN III Tính i toán i thiết i kế i máy i lọc i ép i kiểu i phòng
III.1 i Tính i công i nghệ i máy i lọc i ép
Mục i đích i của i phần i tính i công i nghệ i là i phải i xác i định i đợc i thời i gian i lọc i và i diện i tích i bề i mặt i lọc i để i lọc i đợc i theo i yêu i cầu i của i đầu i bài.
III.1.1 i i Xác i định i các i thông i số i bằng i thực i nghiệm:
Trong i rất i nhiều i thông i số i công i nghệ i cần i xác i định i có i một i số i thông i số i có i thể i tra i hoặc i chọn i còn i một i số i thông i số i phải i xác i định i bằng i thực i nghiệm. a i Xác i định i hàm i lợng i pha i rắn i trong i huyền i phù: i i i Hàm i lợng i pha i rắn i trong i huyền i phù i đợc i xác i định i bằng i khối i lợng i pha i rắn i (khối i lợng i khô i tuyệt i đối) i trên i tổng i khối i lợng i huyền i phù i
Mẫu i thí i nghiệm: i dung i dịch i huyền i phù i trớc i khi i vào i máy i lọc i ép i (dung i dịch i cao i lanh-đất i sét) i đợc i i lấy i từ i xí i nghiệp i gốm i sứ i X51 i bộ i quốc i phòng.
Dụng i cụ i làm i thí i nghiệm:
+ i Tủ i sấy: i có i nhiệt i độ i sấy i 0 i i 250 0 C.
+ i Các i loại i ống i lờng i và i cốc i thuỷ i tinh i i Tiến i hành i làm i thí i nghiệm: i Cân i mẫu i huyền i phù i trong i chai i ta i đợc i tổng i khối i l- ợng i của i cả i chai i và i khối i lợng i huyền i phù i là: mtổng= i mchai i + i mhp i = i 1460g i Chúng i ta i tiến i hành i tách i bớt i nớc i chứa i trong i huyền i phù i bằng i phơng i pháp i lắng i tự i nhiên i (phơng i pháp i lắng i trọng i lực) i nh i sau: i để i chai i nớc i chứa i huyền i phù i sau i thời i gian i 6giờ i thì i pha i rắn i nặng i hơn i sẽ i lắng i xuống i phía i dới i còn i pha i lỏng i (là i nớc i trong) i nhẹ i hơn i sẽ i ở i phía i trên i Chúng i ta i dùng i Pipét i để i tách i bớt i nớc i ra i khỏi i lợng i huyền i phù i trên i Sau i đó i toàn i bộ i lợng i huyền i phù i đợc i đổ i ra i một i chiếc i khay i để i tiến i hành i quá i trình i sấy i Chai i đựng i huyền i phù i đợc i rửa i sạch i và i đem i phơi i thật i khô i sau i đó i đem i chai i cân i ta i xác i định i đợc i khối i lợng i chai i là: mchai= i 60g.
Vậy i khối i lợng i huyền i phù i sẽ i là: mhp i = i mtổng- i mchai= i 1460 i – i 60 mhp i = i i 1400g i Sấy i toàn i bộ i 1400g i huyền i phù i ở i nhiệt i độ i t i = i 110 0 C i cho i đến i khi i trọng i lợng i không i thay i đổi i thì i dừng i quá i trình i sấy, i ta i xác i định i đợc i khối i lợng i pha i rắn i (khô i tuyệt i đối) i là: i
i mr i = i 351.5 i g Vậy i hàm i lợng i pha i rắn i trong i huyền i phù i vào i là:
1400 100% i = i 25%. b i i Xác i định i hàm i lợng i ẩm i trong i bã i lọc: i i Hàm i lợng i ẩm i trong i bã i lọc i đợc i xác i định i bằng i khối i lợng i nớc i có i trong i bã i trên i khối i lợng i bã i ẩm i i i Mẫu i thí i nghiệm: i bã i lọc i cao i lanh-đất i sét i sau i khi i qua i máy i lọc i ép i tại i xí i nghiệp i gốm i sứ i X51 i bộ i quốc i phòng. i i Dụng i cụ i thí i nghiệm:
+ i Tủ i sấy: i có i nhiệt i độ i sấy i 0 i i 250 0 C.
+ i Các i loại i đĩa i và i cốc i thuỷ i tinh i i i Tiến i hành i làm i thí i nghiệm: i Các i cốc i thuỷ i tinh i chịu i nhiệt i đợc i rửa i sạch i rồi i sấy i khô i sau i đó i chúng i ta i đem i các i cốc i ra i cân i để i xác i định i khối i lợng i các i cốc i nh i sau: mcèc1 i = i 39g mcèc2 i = i 48.5g mcèc3 i = i 58.8g mcèc4 i = i 60g mcèc5 i = i 40.7g i i Lấy i một i mẫu i bã i lọc i cho i vào i trong i mỗi i cốc i là i 5g i ta i có i khối i lợng i mỗi i cốc i chứa i mÉu i nh i sau:
Mcèc5 i = i 45.7g i i Cho i 5 i cốc i chứa i mẫu i vào i tủ i sấy, i đặt i thang i nhiệt i độ i sấy i là i 110 0 C i sấy i cho i đến i lúc i nào i giá i trị i 2 i lần i cân i liên i tiếp i không i đổi i thì i kết i thúc i quá i trình i sấy i Sau i quá i trình i làm i thí i nghiệm i ta i thu i đợc i bảng i số i liệu i sau: i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i i Bảng i 1
Khối i lợng i mẫu i và i b× i tríc i lóc i sÊy (g)
Khối i lợng i mẫu i và i bì i sau i khi i sấy i khô
Từ i kết i quả i thu i đợc i bằng i thực i nghiệm i ta i tính i đợc i độ i ẩm i bã i nh i sau:
5 5 3,55 1,45 29 Độ i ẩm i bã i đợc i xác i định i bằng i giá i trị i trung i bình i của i 5 i mẫu i ở i trên, i cụ i thể i là:
Nh i vậy i hàm i lợng i pha i rắn i chứa i trong i bã i lọc i sẽ i là: i C2= i 70%.
III.1.2 Xác i định i các i thông i số i còn i lại. a i Xác i định i khối i lợng i riêng i bã i khô: i Với i lớp i đất i mộc i dùng i trong i sản i xuất i gốm i sứ i mỹ i nghệ i ta i lựa i chọn i thành i phần i phối i liệu i nh i sau: i i i Bảng i 3 Đất i sét-cao i lanh Thạch i anh Trờng i thạch x(%) 50 30 20
- i Khối i lợng i riêng i bã i khô:
i bk i = i 2395.76 i kg/m 3 b i Xác i định i khối i lợng i riêng i huyền i phù: i i - i Khối i lợng i riêng i của i nớc i ở i 25 0 C: ρ H
= i 997.08 i kg/m 3 i i i - i Độ i nhớt i của i chất i lỏng: i i i i i i i = i μ H 2 O
60 i N.phut/m 2 i i i = i 14,895.10 -6 i N.phut/m 2 i i - i Khối i lợng i riêng i huyền i phù i đợc i xác i định i theo i công i thức i sau i đây:
0.25 2395.76 i i i i i i i i i i i hp i = i 1167,48 i kg/m 3 c i Xác i định i khối i lợng i riêng i bã i ẩm: i i Khối i lợng i riêng i bã i ẩm i đợc i xác i định i theo i công i thức i sau i đây:
0.7 2395,76 i ba i = i 1686,16 i kg/m 3 i i d i Xác i định i lợng i bã i ẩm i bị i giữ i lại i trên i bề i mặt i lọc i ứng i với i 1m 3 i nớc i lọc i chảy i qua:
Dựa i trên i phơng i trình i cân i bằng i vật i chất i ta i có: mhp i = i mba i + i ml i Mặt i khác i ta i có: i mhp i = i m bk
C 2 i Do i đó i ta i có: i m bk
997.08 1 0.25 − 1 0.7 = i 387.75 i kg/m 3 i i - i Năng i suất i lọc: i Q i = i 0,8 i m 3 /h. i i - i Động i lực i quá i trình i lọc: i chọn i p i = i 8 i at i = i 8.9,81.10 4 i N/m 2 = i 78,48.10 4 i N/m 2 e i Xác i định i thời i gian i lọc: i i Với i giả i thuyết i rằng i động i lực i lọc i không i thay i đổi i trong i suốt i quá i trình i lọc, i ta i có i thời i gian i lọc i của i máy i đợc i tính i theo i công i thức i sau:
: i là i thời i gian i lọc, i phut. b: i là i hằng i số i lọc, i phut/m 6
V: i là i lọng i nớc i trong i thu i đợc i sau i trong i thời i gian i i kể i từ i khi i bắt i đầu i quá i trình i lọc, i m 3
Tính i công i nghệ i máy i lọc i ép
Xác i định i các i thông i số i còn i lại
a i Xác i định i khối i lợng i riêng i bã i khô: i Với i lớp i đất i mộc i dùng i trong i sản i xuất i gốm i sứ i mỹ i nghệ i ta i lựa i chọn i thành i phần i phối i liệu i nh i sau: i i i Bảng i 3 Đất i sét-cao i lanh Thạch i anh Trờng i thạch x(%) 50 30 20
- i Khối i lợng i riêng i bã i khô:
i bk i = i 2395.76 i kg/m 3 b i Xác i định i khối i lợng i riêng i huyền i phù: i i - i Khối i lợng i riêng i của i nớc i ở i 25 0 C: ρ H
= i 997.08 i kg/m 3 i i i - i Độ i nhớt i của i chất i lỏng: i i i i i i i = i μ H 2 O
60 i N.phut/m 2 i i i = i 14,895.10 -6 i N.phut/m 2 i i - i Khối i lợng i riêng i huyền i phù i đợc i xác i định i theo i công i thức i sau i đây:
0.25 2395.76 i i i i i i i i i i i hp i = i 1167,48 i kg/m 3 c i Xác i định i khối i lợng i riêng i bã i ẩm: i i Khối i lợng i riêng i bã i ẩm i đợc i xác i định i theo i công i thức i sau i đây:
0.7 2395,76 i ba i = i 1686,16 i kg/m 3 i i d i Xác i định i lợng i bã i ẩm i bị i giữ i lại i trên i bề i mặt i lọc i ứng i với i 1m 3 i nớc i lọc i chảy i qua:
Dựa i trên i phơng i trình i cân i bằng i vật i chất i ta i có: mhp i = i mba i + i ml i Mặt i khác i ta i có: i mhp i = i m bk
C 2 i Do i đó i ta i có: i m bk
997.08 1 0.25 − 1 0.7 = i 387.75 i kg/m 3 i i - i Năng i suất i lọc: i Q i = i 0,8 i m 3 /h. i i - i Động i lực i quá i trình i lọc: i chọn i p i = i 8 i at i = i 8.9,81.10 4 i N/m 2 = i 78,48.10 4 i N/m 2 e i Xác i định i thời i gian i lọc: i i Với i giả i thuyết i rằng i động i lực i lọc i không i thay i đổi i trong i suốt i quá i trình i lọc, i ta i có i thời i gian i lọc i của i máy i đợc i tính i theo i công i thức i sau:
: i là i thời i gian i lọc, i phut. b: i là i hằng i số i lọc, i phut/m 6
V: i là i lọng i nớc i trong i thu i đợc i sau i trong i thời i gian i i kể i từ i khi i bắt i đầu i quá i trình i lọc, i m 3
V0: i thể i tích i nớc i trong i tơng i đơng i đi i qua i vách i ngăn i lọc i tạo i nên i một i lớp i bã i có i trở i lực i đúng i bằng i trở i lực i của i vách i ngăn i đợc i xác i định i theo i công i thức i sau:
C r b i , i m 3 i Nh i vậy, i V0 i là i đại i lợng i đặc i trng i cho i trở i lực i vải i lọc i Do i trở i lực i riêng i của i vách i 0 i rất i nhỏ i so i với i trở i lực i của i bã i rb i do i đó i V0 i là i rất i nhỏ i cho i nên i ta i có i thể i bỏ i qua i đại i lợng i 2V0V i trong i công i thức i trên i Nh i vậy i thời i gian i lọc i lúc i này i sẽ i đợc i tính i theo i công i thức i sau i ®©y:
C 2 ρ ba F ), i m 3 Thay i b i và i V i vào i công i thức i (*) i ta i có: τ = μ r b C
2 ΔPP C , phut i Từ i phơng i trình i trên i cho i ta i thấy i thời i gian i lọc i phụ i thuộc i vào i chiều i dày i lớp i bã i lọc i h2: i thời i gian i lọc i i tỷ i lệ i thuận i với i h2 2 i Nếu i ta i tăng i chiều i dày i bã i thì i thời i gian i lọc i cũng i tăng i lên i ngợc i lại i nếu i ta i giảm i chiều i dày i bã i thì i thời i gian i lọc i giảm i xuống. i i - i Độ i nhớt i của i chất i lỏng:
60 i N.phut/m 2 i i i = i 14,895.10 -6 i N.phut/m 2 i i - i Khối i lợng i bã i khô i bị i giữ i lại i trên i bề i mặt i lọc i ứng i với i một i đơn i vị i thể i tích i nớc i lọc i chảy i qua:
997.0810.25 − 10.7 = i 387.75 i kg/m 3 i i - i Chiều i dày i lớp i bã i chọn: i h2 i = i 0,02m. i i - i Khối i lợng i riêng i bã i khô: i bk i = i 2395,76 i kg/m 3 i i - i Khối i lợng i riêng i bã i ẩm: i ba i = i 1686,16 i kg/m 3 i i - i Trở i lực i bã: i rb i = i 6,2.10 12 i m/kg i (đợc i xác i định i bằng i thí i nghiệm) i i i - i Động i lực i lọc: i P i = i 78,48.10 4 i N/m 2 i i - i Hàm i lợng i pha i rắn i chứa i trong i bã i lọc i là: i C2 i = i 70%. i Thay i tất i cả i các i giá i trị i trên i vào i phơng i trình i lọc i ta i có i thời i gian i lọc i ép i là: τ = μ r b h 2 2 ρ ba 2 C 2
- i Thể i tích i nớc i trong i thu i đợc: i i i i i i i i Vntr i = i Vhp- i Vba hay i i i
V ntr τ = V hp τ − V ba τ =Q hp −Q ba i i Do i đó i V=Vntr=(Qhp i – i Qba). i = i (Q i – i Q4). i Thay i các i giá i trị i vào i ta i có i thể i tích i nớc i trong i thu i đợc i sau i một i chu i trình i lọc i là: i i i V i = i (0,0133 i – i 0,0033).120 i i i i i i i i i i i V i = i 1,2 i m 3 i Từ i đó i ta i có i diện i tích i bề i mặt i lọc:
F= C V h 2 ρ ba C 2 , i m 2 i (v× i h 2 = C V ρ ba F C 2 ) i Thay i các i giá i trị i vào i ta i đợc:
Theo i đầu i bài i thiết i kế i ta i chọn i bơm i màng i có i lu i lợng i bơm i 0,8 i m 3 /h i và i áp i lực i bơm i là i 8atm. f i Xác i định i các i kích i thớc i bản i lọc:
Theo i tài i liệu i hớng i dẫn i tính i toán i và i thiết i kế i thiết i bị i máy i hoá i chất i ta i xác i định i sơ i bộ i các i kích i thớc i bản i lọc i nh i sau: i Với i kích i thớc i bao i ngoài i bản i lọc i là i 630x630mm, i kích i thớc i lòng i khung i là i 550x550mm, i chiều i dày i phần i giữa i bản i lọc i là i 25mm, i chiều i dầy i bản i lọc i là i 45mm i
tính i cơ i khí i máy i loc i ép
Tính i bền i bản i lọc
i i Trong i trờng i hợp i máy i hoạt i động i bình i thờng i thì i áp i lực i tác i dụng i vào i hai i bên i bề i mặt i bản i lọc i là i bằng i nhau i Nhng i khi i xảy i ra i sự i cố i một i bản i nào i đó i không i làm i việc i (do i bị i tắc) i thì i tại i bề i mặt i bản i bên i phía i cấp i liệu i bản i hoàn i toàn i chịu i một i áp i lực i nén i đúng i bằng i động i lực i lọc i P i Chính i lực i này i làm i cho i bản i bị i uốn i và i có i thể i sẽ i phá i huỷ i bản i nếu i bản i không i đảm i bảo i độ i bền i cho i phép.
Trong i trờng i hợp i này i chúng i ta i chọn i kích i thớc i bản i là i hình i vuông i cho i nên i theo i tài i liệu i (I-122) i ta i có i ứng i suất i lớn i nhất i sinh i ra i trong i trờng i hợp i này i là:
Hình 10: Kích th ớc bản lọc A
i i max k p a 2 δ 2 ≤[σ ] n i i i i N/m 2 trong i đó: k: i là i hệ i số i k=0,3. p:là i áp i suất i chất i lỏng, i N/m 2 i i i a: i cạnh i của i bản i hình i vuông, i m.
[]n: i là i ứng i suất i nén i cho i phép i của i vật i liệu i chế i tạo i các i bản i lọc i Với i vật i liệu i chế i tạo i các i bản i lọc i là i gang i ta i có i []n= i (90120).10 6 i N/m 2 i (I–206).
Với i cách i chọn i kích i thớc i bản i nh i trên i ta i có i kích i thớc i bản i aU0mm, i chiều i dày i bản i %mm i (chiều i dày i phần i giữa i lòng i bản i lọc). i i áp i lực i chất i lỏng i tác i dụng i lên i bề i mặt i bản i lọc i p i = i P= i 78,48.10 4 i N/m 2 i Thay i các i giá i trị i đó i vào i công i thức i trên i ta i có:
max= i 114.10 6 i i N/m 2 i < i []n0 i 10 6 i N/m 2 i Nh i vậy i bản i lọc i thoả i mãn i điều i kiện i bền.
Xác i định i số i lợng i bản i lọc i cần i thiết i để i lọc i hết i số i huyền i phù
Ta i có i thể i tích i huyền i phù i cần i phải i lọc i trong i một i chu i trình i máy i làm i việc i là: i
i Vhp i = i 1,6m 3 i huyền i phù i ứng i với i hàm i lợng i pha i rắn i trong i huyền i phù i là i C1 i = i 25% i và i hàm i lợng i pha i rắn i trong i bã i lọc i thu i đợc i là i C2 i = i 70%; i chiều i dày i bã i là i h2 i = i 0,02m. i Để i xác i định i đợc i số i lợng i bản i ta i cần i xác i định i thể i tích i bã i ẩm i thu i đợc i sau i khi i lọc i xong i 1,6m 3 i huyền i phù i và i xác i định i thể i tích i không i gian i trống i của i một i bản i (chúng i ta i giả i thiết i rằng i bã i điền i đầy i không i gian i trống i của i bản).
III.2.2.1 Xác i định i thể i tích i bã i ẩm i thu i đợc i sau i một i chu i trình i chạy i máy: i Ta i có i khối i lợng i pha i rắn i có i trong i Vhp i = i 1,6m 3 i huyền i phù i là:
i Mr i = i 567 i kg. i Từ i đây i ta i có i khối i lợng i bã i ẩm i tơng i ứng i là:
i Mba i = i 667,1428 i kg. i Do i đó i thể i tích i bã i ẩm i i thu i đợc i sau i một i chu i trình i máy i làm i việc i sẽ i là:
III.2.2.2 Xác i định i thể i tích i không i gian i trống i của i một i bản i lọc:
i Vrỗng i = i 0,005994 i m 3 i i Từ i đây i ta i xác i định i đợc i số i bản i lọc i cần i thiết i là: n= V ba
Các i thông i số i tính i toán i đợc i trình i bày i nh i bảng i dới i đây: i i i i i i i i i i Bảng i 4
Khối i lợng i riêng i bã i khô i bk(kg/m 3 ) 2395,76
Khối i lợng i riêng i bã i ẩm i ba(kg/m 3 ) 1686,16
Khối i lợng i riêng i huyền i phù i hp(kg/m 3 ) 1167,48
Trở i lực i bã i rb(m/kg) 6,2.10 12 Độ i nhớt i của i nớc i lọc i i (N.phut/m 2 ) 14,895.10 -6
Lợng i bã i khô i bị i giữ i lại i trên i bề i mặt i lọc i C(kg/m 3 ) 387,75 Động i lực i lọc i P(N/m 2 ) 78,48.10 4
Diện i tích i bề i mặt i lọc i F(m 2 ) 20
Năng i suất i lọc i theo i huyền i phù i vào i Q(m 3 /h) 0,8
Thể i tích i nớc i trong i thu i đợc i V(m 3 ) i sau i thời i gian i 1,2
Số i lợng i bản i lọc i cần i thiết i (n) 68
Kích i thớc i bao i ngoài i bản i lọc i (mm) 630x630
Kích i thớc i trong i lòng i bản i lọc i 550x550
Xác i định i chiều i dài i máy i lọc i ép
i Chiều i dài i máy i lọc i đợc i xác i định i bằng i tổng i chiều i dài i máy i khi i ghép i các i bản i lại i với i nhau i và i chiều i dài i khoảng i lùi i bản i di i động. i i - i Chiều i dài i máy i khi i gép i các i bản i lại i với i nhau: i (n-2) i bản i lọc i bình i thờng i có i chiều i dày i là i 45mm, i còn i hai i bản i cố i định i và i bản i di i động i có i chiều i dày i là i 100mm i Do i đó:
i L1 i = i 3170mm. i i - i Chiều i dài i khoảng i lùi i bản i di i động: i chiều i dài i khoảng i lùi i bản i di i động i phải i đảm i bảo i khi i quá i trình i lọc i kết i thúc i thì i chúng i ta i lùi i bản i di i động i sẽ i tháo i đợc i bã i lọc i
Do i đó i chiều i dài i khoảng i lùi i bản i di i động i chúng i ta i chọn i là: i 300mm.
L2 i = i 300mm. i Nh i vậy i chiều i dài i máy i sẽ i là:
Xác i định i trọng i lợng i máy i lọc i ép
i i Trọng i lợng i máy i lọc i ép i đợc i xác i định i bằng i tổng i trọng i lợng i của i các i bản i lọc i và i trọng i lợng i bã i ẩm i thu i đợc i sau i một i chu i trình i lọc i ép i i i - i Khối i lợng i một i bản i lọc:
M= i gang.V=gang(V1-V2) i i i i ,kg trong i đó:
gang: i là i khối i lợng i riêng i của i gang, i kg/m 3
V1: i là i thể i tích i bản i khi i coi i cả i bản i là i đặc, i m 3
V2: i là i thể i tích i phần i rỗng i của i bản, i m 3 i i Tra i bảng i ta i có i khối i lợng i riêng i của i gang i là: i gang= i 7250 i kg/m 3 i i Thể i tích i bản i khi i coi i bản i là i đặc:
V1= i 45.10 -3 630.630.10 -6 =0,0178 i m 3 i i Thể i tích i phần i rỗng i của i bản:
V2= i 0,00612 i m 3 Thay i các i giá i trị i vào i công i thức i trên i ta i có:
i M1= i 84,68 i kg. i Trọng i lợng i các i bản i lọc:
Gb= i g.n.M i i i i ,N. trong i đó: i g: i là i gia i tốc i trọng i trờng i g= i 9,81 i m/s 2 i i Nh i vËy: i Gb= i 9,81.68.84,68 i i i i Gb= i 56488,33 i N.
Khối i lợng i bã i ẩm i thu i đợc i sau i một i chu i trình i lọc:
Trọng i lợng i bã i ẩm i thu i đợc i sau i một i chu i trình i lọc:
Bản ép Trôc Ðp ptx p P
Trọng i lợng i toàn i máy i là:
Xác i định i lực i ép i bản i cần i thiết
Lực i P i đợc i tạo i nên i nhờ i áp i lực i thuỷ i lực i của i xylanh i thuỷ i lực i nhằm i tạo i nên i áp i lực i đảm i bảo i bít i kín i các i bản i lọc i trong i quá i trình i máy i hoạt i động i i
Hình i 11: i Mô i tả i các i lực i tác i dụng i lên i bản i lọc
Nếu i áp i lực i P i không i đủ i lớn i thì i giữa i hai i bản i nào i đó i sẽ i không i đảm i bảo i bít i kín i dẫn i tới i hiện i tợng i là i huyền i phù i bị i xì i ra i tại i khe i hở i giữa i hai i bản i lọc i Chính i vì i vậy i lực i ép i P i rất i quan i trọng i đối i với i máy i lọc i ép i kiểu i phòng.
Lực i ép i cần i thiết i tác i dụng i lên i bản i di i động i đợc i xác i định i theo i công i thức:
P i i Ptx.Ftx i + i p.Fb i i i i i i i i (N) trong i đó:
P: i là i lực i ép i cần i thiết i tác i động i lên i bản i di i động, i N.
Ptx:là i lực i tiếp i xúc i giữa i bề i mặt i hai i bản i lọc, i N/m 2
Ftx: i là i diện i tích i tiếp i xúc i giữa i bề i mặt i hai i bản, i m 2 p: i là i áp i suất i chất i lỏng i (động i lực i của i quá i trình i lọc i P), i N/m 2
Fb: i là i diện i tích i phần i bản i chịu i áp i suất i chất i lỏng i tác i dụng i lên, i m 2 i Ta i cã:
Fb i = i 550.550.10 -6 i = i 0.3025 i m 2 Thay i các i giá i trị i vào i công i thức i trên i ta i có:
Sau i khi i xác i định i đợc i P i ta i có i thể i tính i đợc i bơm i cấp i dầu i để i tạo i truyền i động i tịnh i tiến i của i bản i di i động i và i tính i bền i một i số i chi i tiết i máy.
Chọn i kích i thớc i xylanh i nh i sau:
- i Đờng i kính i ngoài i xylanh: i Dn i = i 154mm.
- i §êng i kÝnh i trong i xylanh: i Dtr i = i 144mm.
Chọn i lực i ép i tác i dụng i lên i bản i di i động i là: i P i = i 50.10 4 i N i Từ i đó i ta i chọn i bơm i cấp i dầu i cho i cơ i cấu i thuỷ i lực i nh i sau:
Loại i bơm: i SHP i – i 2 i 2 i i Công i suất i thiết i kế i của i bơm: i P i = i 2,2 i KW.
Tính i cơ i cấu i đỡ i các i bản i lọc
Toàn i bộ i trọng i lợng i các i bản i lọc i và i trọng i lợng i huyền i phù i đợc i đỡ i trên i hai i dầm i đỡ i chữ i I. i i Cơ i cấu i đỡ i các i bản i lọc i đợc i thiết i kế–chế i tạo i theo i nhiều i loại i khác i nhau i tuỳ i thuộc i vào i từng i loại i tải i trọng. i i - i Đối i với i những i máy i lọc i nhẹ i (bản i lọc i bé) i ta i sử i dụng i cơ i cấu i đỡ i là i loại i xà i hai i gối i đỡ i nh i sau:
Hình i 12: i Cơ i cấu i xà i đỡ i hai i gối i đỡ i i - i Đối i với i các i loại i máy i lọc i nặng i (các i bản i lọc i lớn) i thì i ta i sử i dụng i cơ i cấu i đỡ i là i loại i xà i nhiều i gối i đỡ i Tính i toán i cơ i cấu i đỡ i loại i này i giống i nh i dầm i liên i tục i (tĩnh i định i hay i siêu i tĩnh) i Nhng i trong i thực i tế i lúc i làm i việc i rất i vớng i nên i nó i ít i đợc i sử i dụng i và i th- ờng i thay i bằng i khung i đỡ i hình i thang i hay i khung i đỡ i hình i tam i giác.
Hình i 13: i Khung i đỡ i hình i thang i i Với i năng i suất i yêu i cầu i của i máy i thì i kết i cấu i của i máy i thuộc i loại i trung i bình i do i đó i ta i sử i dụng i cơ i cấu i đỡ i kiểu i xà i hai i gối i đỡ i Ta i xét i hai i trờng i hợp i dới i đây:
+ i Trờng i hợp i 1: i Hai i dầm i đỡ i chịu i tải i trọng i phân i bố i đều i và i bố i trí i lệch i sang i gối i đỡ i trái i Đây i là i trờng i hợp i ứng i với i lúc i máy i đang i hoạt i động i và i bản i di i động i dới i tác i dụng i của i trục i xylanh i i ép i sát i các i bản i lọc i lại i với i nhau i Các i lực i tác i dụng i lên i dầm i đỡ i đ- ợc i trình i bày i nh i sơ i đồ i dới i đây: i i
Hình i 14: i Sơ i đồ i phân i bố i tải i trọng i trên i dầm
+ i Trờng i hợp i 2: i Hai i dầm i đỡ i chịu i tải i trọng i phân i bố i đều i trên i suốt i chiều i dài i dầm i Đây i là i trờng i hợp i ứng i với i lúc i quá i trình i lọc i ép i đã i kết i thúc i và i ta i chuyển i động i tịnh i tiến i bản i di i động i lùi i ra i để i tiến i hành i tháo i bã i Các i lực i tác i dụng i lên i dầm i đỡ i đợc i trình i bày i nh i sơ i đồ i dới i đây: i i
Hình i 15: i Sơ i đồ i phân i bố i tải i trọng i trên i dầm
Ta i xét i riêng i từng i trờng i hợp i cụ i thể i xem i trờng i hợp i nào i có i mô i men i uốn i lớn i hơn i thì i tính i bền i cho i dầm i theo i trờng i hợp i đó i i
III.2.6.1 Trờng i hợp i hai i dầm i chịu i tải i trọng i phân i bố i đối i xứng i và i bố i trí i lệch i sang i gối i đỡ i bên i trái:
Sơ i đồ i bố i trí i các i lực i trên i dầm i nh i hình i vẽ i dới i đây: i
Hình i 16: i Sơ i đồ i phân i bố i tải i trọng i trên i dầm
Xác i định i các i phản i lực i gối i đỡ: i coi i dầm i là i vật i rắn i tuyệt i đối, i xét i sự i cân i bằng i của i dầm i dới i tác i dụng i của i các i lực i nh i hình i vẽ. i i Do i lực i G i gồm i trọng i lợng i của i các i bản i lọc i và i trọng i lợng i của i bã i ẩm i phân i bố i đều i hai i bên i dầm i Vì i vậy i mỗi i dầm i chịu i một i nửa i trọng i lợng i G:
YB = 14392,8N z i i i Tải i trọng i phân i bố i của i một i dầm i là: q= 1
G: i là i trọng i lợng i của i các i bản i lọc i và i bã i ẩm, i G i = i 63032,97N.
L1: i là i chiều i dài i máy i khi i ép i các i bản i lọc, i L1 i = i 3170mm.
L2: i là i chiều i dài i khoảng i lùi i bản i di i động, i L2 i = i 300mm i i i Phơng i trình i mô i men i đối i với i điểm i A:
⇔Y B 392 ,8 N i i Tổng i hợp i lực i theo i phơng i y:
YA i = i 17117N. i i + i Xét i đoạn i CB: i dầm i đợc i cắt i bởi i mặt i cắt i (1-1) i cách i B i một i khoảng i bằng i z i ( i 0 i z i i L2) i Ta i bỏ i phần i bên i trái i và i giữ i nguyên i phần i bên i phải i ta i có i sơ i đồ i phân i bố i lực i các i và i mô i men i nh i sau: i
Hình i 17: i Sơ i đồ i phân i bố i các i lực i và i mô i men i i Xét i sự i cân i bằng i của i các i lực i và i mô i men i ta i có:
C q i i + i Xét i đoạn i AC: i dầm i đợc i cắt i bởi i mặt i cắt i (2-2) i cách i B i một i khoảng i bằng i z i
(L2 i z i i L1 i + i L2) i Ta i bỏ i phần i bên i trái i và i giữ i nguyên i phần i bên i phải i ta i có i sơ i đồ i phân i bố i các i lực i và i mô i men i nh i sau: i i i i
Hình i 18: i Sơ i đồ i phân i bố i các i lực i và i mô i men
Xét i sự i cân i bằng i của i các i lực i và i mô i men i ta i có:
Qy i = i -14392,8N i Mx i = i 4317840Nmm. i i i + i Tại i z i = i L1 i + i L2 i = i 3170 i + i 300 i = i 3470 i mm i ta i có:
Từ i phơng i trình i Mx i ta i đạo i hàm i theo i z i ta i đợc: i i i i i i dM x dz =0
Nh i vậy i tại i giá i trị i z i = i 1748mm i thì i dầm i sẽ i chịu i ứng i suất i uốn i cực i đại i Mx max i = i 14737996Nmm i i Từ i các i số i liệu i trên i ta i vẽ i đợc i biểu i đồ i mô i men i uốn i Mx i và i biểu i đồ i lực i cắt i Qy i nh i sau:
Hình i 19: i Biểu i đồ i mô i men i uốn i M x i và i lực i cắt i Q y i i i Từ i biểu i đồ i ta i thấy i dầm i chịu i mô i men i uốn i lớn i nhất i tác i dụng i lên i dầm i là i i i Mxmax i
III.2.6.2 Trờng i hợp i hai i dầm i chịu i tải i trọng i phân i bố i đối i xứng i và i phân i bố i đều i suốt i chiều i dài i dầm:
Sơ i đồ i bố i trí i các i lực i tác i dụng i lên i dầm i nh i hình i vẽ i sau: i
Hình i 20: i Sơ i đồ i phân i bố i tải i trọng i trên i dầm
Xác i định i các i phản i lực i gối i đỡ: i coi i dầm i là i vật i rắn i tuyệt i đối, i xét i sự i cân i bằng i của i dầm i dới i tác i dụng i của i các i lực i nh i hình i vẽ.
Do i lực i G i gồm i trọng i lợng i của i các i bản i lọc i và i trọng i lợng i của i bã i ẩm i phân i bố i đều i hai i bên i dầm i Vì i vậy i mỗi i dầm i chịu i một i nửa i trọng i lợng i G: i Tải i trọng i phân i bố i của i một i dầm i trong i trờng i hợp i này i sẽ i là: q=1
YB = 15753,8N z q i i Chiều i dài i dầm i L i = i 3470mm. i i Phơng i trình i mô i men i đối i với i điểm i A:
2 i YB i = i 15753,8N. i i Tổng i hợp i lực i theo i phơng i y:
YA i = i 15753,8N. i Xét i đoạn i AB: i dầm i đợc i cắt i bởi i mặt i cắt i (1-1) i cách i B i một i khoảng i bằng i z i (0 i z i
i L) i Ta i bỏ i phần i bên i trái i và i giữ i nguyên i phần i bên i phải i ta i có i sơ i đồ i phân i bố i lực i các i và i mô i men i nh i sau: i
Hình i 21: i Sơ i đồ i phân i bố i các i lực i và i mô i men i i Xét i sự i cân i bằng i của i các i lực i và i mô i men i ta i có:
+ i Tại i z i = i 0 i ta i có: i i Qy= i - i YB i = i i -15753,8 i N.
13666421,5 i Mx i = i 0. i i i + i Tại i z i = i L i = i 3470 i mm i ta i có:
M x =0 Xác i định i vị i trí i của i dầm i mà i tại i đó i dầm i chịu i mô i men i uốn i là i lớn i nhất, i muốn i vậy i ta i đạo i hàm i mô i men i uốn i Mx i theo i z i i
Nh i vậy i tại i giá i trị i z i = i 1735mm i thì i dầm i sẽ i chịu i ứng i suất i uốn i cực i đại i Mx max i = i 13666421,5Nmm. i i Từ i các i giá i trị i đã i tính i toán i đợc i ở i trên i ta i có i thể i vẽ i đợc i biểu i đồ i mô i men i uốn i Mx i và i biểu i đồ i lực i cắt i Qy i nh i sau: i i
Hình i 22: i Biểu i đồ i mô i men i uốn i M x i và i lực i cắt i Q y i Từ i biểu i đồ i ta i thấy i dầm i chịu i mô i men i uốn i lớn i nhất i tác i dụng i lên i dầm i là i i i Mxmax i = i
5 4 i So i sánh i hai i trờng i hợp i ta i thấy i trờng i hợp i 1 i dầm i chịu i mô i men i uốn i lớn i hơn i trờng i hợp i 2 i Vì i vậy i ta i tiến i hành i kiểm i tra i bền i cho i dầm i ứng i với i trờng i hợp i 1 i và i giá i trị i mô i men i uốn i lớn i nhất i trong i trờng i hợp i này i là i Mxmax= i 14737996Nmm. i Theo i thuyết i bền i ứng i suất i uốn i lớn i nhất i ta i có: σ max = M x max
Mxmax: i là i mô i men i uốn i cực i đại, i Nmm.
Wx: i là i mô i men i chống i uốn, i mm 3
max: i là i ứng i suất i uốn i cực i đại, i N/mm 2 i i
[]: i là i ứng i suất i cho i phép, i N/mm 2 i i Từ i đó i ta i suy i ra i mô i men i chống i uốn:
[σ ] i i i i Ta i sử i dụng i loại i thép i chữ i I i có i độ i bền i cao i loại i 1 i thì i ứng i suất i cho i phép i khi i uốn i là: i i 180 i i [] i i 240 i N/mm 2 i (Theo i bảng i I i – i 206) i Ta i chọn i [] i = i 200 i N/mm 2 i i Từ i đó i ta i thay i các i giá i trị i đó i vào i công i thức i trên i ta i đợc:
200 s689 , 98 mm 3 ≈73 ,69 cm 3 i i Từ i đó i ta i chọn i đợc i dầm i chữ i I i mang i số i hiệu i I i - i 16 i với i các i thông i số i của i dầm i nh i sau: h i = i 160mm i i i b i = i 81mm i i i i d i = i 5mm i i t i = i 7,8mm i i i R= i 8,5m i i r i = i 3,5mm i i
Wx i = i 109cm 3 i i i Sx= i 62,3cm 3 , i jx i = i 873cm 4
Các i kích i thớc i hình i học i của i dầm i chữ i I i đợc i minh i hoạ i nh i hình i vẽ i dới i đây.
TÝnh i bÒn i cho i dÇm i ch÷ i I
III.2.7.1 Kiểm i tra i phân i tố i trợt i thuần i tuý: i i Trị i số i ứng i suất i tiếp i trên i phân i tố i là: τ max = Q max y S x j x d i []i i i i i i N/m 2 i trong i đó:
max: i là i ứng i suất i tiếp i lớn i nhất, i N/m 2
Qy max: i là i lực i cắt i lớn i nhất i trên i phân i tố, i N. i i Dựa i vào i biểu i đồ i lực i cắt i đối i với i dầm i chữ i I i i ta i thấy i Qy max i = i 17117N i i
Sx: i là i mô i men i tĩnh i của i mặt i cắt i ngang i đối i với i trục i x, i ta i có:
= i 62,3.10 -6 m 3 i (Theo i II-425). jx: i là i mô i men i quán i tính i của i mặt i cắt i ngang i đối i với i trục i x, i ta i có: j x = ∫
= i 873.10 -8 m 4 i (Theo i II-425). d: i là i bề i rộng i dầm, i cm i Ta i có i : d i = i 5mm i = i 5.10 -3 m i []: i là i ứng i suất i tiếp i cho i phép, i N/m 2 i i Thay i các i giá i trị i đó i vào i công i thức i trên i ta i sẽ i có i giá i trị i ứng i suất i tiếp i lớn i nhất i trên i dầm i chữ i I i là:
Hình 23: Tiết diện ngang dầm chữ I
873 10 −8 m 4 5 10 −3 cm $ , 43 10 6 N /m 2 i i Theo i thuyết i bền i thế i năng i biến i đổi i hình i dáng i ta i có:
. i i Từ i đó i ta i thấy i max= i 24,43.10 6 N/m 2 i i [] i = i 115,47.10 6 N/m 2 i Nh i vậy i dầm i đảm i bảo i điều i kiện i bền i cắt.
III.2.7.2 i Kiểm i tra i phân i tố i chịu i ứng i suất i đơn: i i Phân i tố i đợc i chọn i là i nơi i có i mô i men i uốn i lớn i nhất. σ max = M max x
Mx max: i là i mô i men i uốn i lớn i nhất, i Nm. i i Dựa i vào i biểu i đồ i mô i men i uốn i ta i có: i Mx max= i 14737996Nmm14738Nm.
Wx: i là i mô i men i chống i uốn, i m 3 i Ta i có:
Wx i = i 109cm 3 i = i 109.10 -6 m 3 i (Theo i II-425). i i Thay i các i giá i trị i đó i vào i công i thức i trên i ta i có: σ max = 14738
i [] i = i 200.10 6 Nm. i i Nh i vậy i dầm i thoã i mãn i điều i kiện i bền.
III.2.7.3 Kiểm i tra i phân i tố i ở i trạng i thái i ứng i suất i phẳng i đặc i biệt: i i Phân i tố i đợc i chọn i kiểm i tra i là i phân i tố i tiếp i giáp i giữa i lòng i và i đế i của i dầm i chữ i I i
Mặt i cắt i nguy i hiểm i là i vị i trí i có i lực i cắt i lớn i nhất i Qy max i và i có i mô i men i uốn i lớn i nhất i
Mx max. i i Từ i biểu i đồ i lực i cắt i và i biểu i đồ i mô i men i uốn i ta i có: i i Qy max= i 17117N.
Mx max i = i 14738Nm i i K: i là i điểm i tiếp i giáp i giữa i lòng i và i đế i của i dầm i chữ i I b t d
Hình i 24: i Biểu i diễn i mặt i cắt i dầm i chữ i I i i Theo i (II i – i 115) i ta i có i ứng i suất i pháp i sinh i ra i tại i điểm i K i là: σ k = M x j x y k
, i N/m 2 trong i đó: i Mx: i là i mô i men i uốn i lớn i nhất, i Nm i Ta i có: i Mx i = i 14738 i Nm. i i i i jx: i là i mô i men i quán i tính i của i mặt i cắt i ngang i đối i với i trục i trung i hoà i x i - i x, i ta i có: j x = ∫
= i 873.10 -8 m 4 i (Theo i II-425). yk: i là i khoảng i cách i từ i trục i trung i hoà i x i – i x i tới i điểm i K i Từ i các i số i liệu i dầm i chữ i
I i ta i xác i định i đợc i yk i = i 72,2mm i = i 72,2.10 -3 i m. i i Từ i các i số i liệu i đã i tính i toán i đợc i thay i vào i công i thức i trên i ta i đợc: σ k = 14738
873.10 −8 72 , 2.10 −3 i i k i = i 121,89.10 6 i N/m 2 i i Theo i công i thức i D.I i Giurapxki i (II i – i 115) i ta i có i ứng i suất i tiếp i sinh i ra i tại i điểm i
Qy: i là i lực i cắt i lớn i nhất i sinh i ra i tại i điểm i K, i N i Ta i có i Qy i = i 17117N.
Sx c: i là i mô i men i tĩnh i đối i với i trục i trung i hoà i x i – i x i của i phần i mặt i cắt i nằm i về i i một i phía i của i đờng i có i toạ i độ i y, i là i đờng i mà i ta i đang i xét i ứng i suất i tiếp i i áp i dụng i công i thức i chuyÓn i trôc i ta i cã:
⇒S x c ,684 10 −6 m 3 d: i là i chiều i dày i dầm i chữ i I, i m i Theo i dầm i ta i đã i chọn i thì i ta i có: d i = i 5mm i = i 5.10 -3 m i (Theo i II i – i 425) i i i Thay i các i giá i trị i vào i ta i có: τ k = 17117 16 , 684 10 −6
⇒ τ k =6 , 54 10 6 N /m 2 i i i Theo i thuyết i bền i thế i năng i biến i đổi i hình i dáng i ta i có i ứng i suất i tơng i đơng: σ td = √ σ k 2 +3 τ k 2 ≤[ σ ]
, N/m 2 i i i Thay i các i giá i trị i vào i ta i đợc: i σ td =√ ( 121, 89.10 6 ) 2 +3 ( 6 ,54 10 6 ) 2 2 , 4.10 6 , i i i i i N/m 2 i i i Theo i bảng i (I i - i 206) i ta i có i giá i trị i ứng i suất i cho i phép:
[] i = i 200.10 6 i N/m 2 i i i Từ i đó i ta i thấy i i td i 2,4.10 6 i N/m 2 i < i [] i = i 200.10 6 i N/m 2 i Nh i vậy i dầm i thoả i mãn i điều i kiện i bền i tại i điểm i K.
III.2.7.4 i i i i Kiểm i tra i độ i võng i và i góc i xoay i cho i dầm i chữ i I: i i Trục i của i thanh i sau i khi i biến i dạng i gọi i là i đờng i đàn i hồi i Độ i võng i của i dầm i là i thành i phần i chuyển i vị i thẳng i đứng, i đó i là i thành i phần i chuyển i vị i chính, i thành i phần i chuyển i vị i ngang i thờng i không i tính i đến i vì i rất i bé i có i thể i bỏ i qua. i i i
Hình i 25: i Quy i ớc i chiều i dơng i của i mô i men i uốn i M x i i Độ i võng i và i góc i xoay i của i dầm i đợc i xác i định i theo i phơng i pháp i tích i phân i không i định i hạn.
+ i Phơng i trình i đờng i đàn i hồi: y ( z )= ∫ dz ∫ − M EJ x x dz +Cz + D
⇔ y ( z )= ∫ θ dz+D trong i đó: i C, i D: i là i các i hằng i số i tích i phân i đợc i xác i định i nhờ i điều i kiện i biến i i và i liên i tục.
E: i là i môđun i đàn i hồi i của i vật i liệu i chế i tạo i dầm i Với i vật i liệu i là i thép i CT3 i ta i có i E i = i 20.10 4 N/mm 2 i = i 2.10 5 i N/mm 2 i (Theo i I i – i 700). jx: i là i mô i men i quán i tính i của i mặt i cắt i ngang i đối i với i trục i trung i hoà i x i - i x, i ta i có: j x = ∫
= i 873.10 4 mm 4 i (Theo i II-425). i i Để i máy i hoạt i động i ổn i định i trong i suốt i quá i trình i làm i việc i thì i độ i võng i và i góc i xoay i theo i tính i toán i đợc i phải i nhỏ i hơn i giá i trị i độ i võng i và i góc i xoay i cho i phép i Do i vậy:
Theo i điều i kiện i bài i toán i ta i có i sơ i đồ i bố i trí i tải i trọng i trên i dầm i nh i sau: i
Hình i 26: i Sơ i đồ i phân i bố i tải i trọng i trên i dầm i i - i Xét i đoạn i CB i (0 i i z i i L2) i ta i có i phơng i trình i biểu i thị i mô i men i uốn:
M x 392,8z i i - i Xét i đoạn i CA i (L2 i i z i i L2 i + i L2) i ta i có i phơng i trình i biểu i thị i mô i men i uốn:
Từ i đó i ta i có i phơng i trình i đờng i đàn i hồi i và i góc i xoay i viết i cho i đoạn i CB i là: θ CB =− ∫ M EJ x x dz+ C 1 =− ∫ 14392 EJ ,8 z x dz +C 1
Phơng i trình i đờng i đàn i hồi i và i góc i xoay i viết i cho i đoạn i CA i là: θ CA =− ∫ M EJ x x dz +C 2 =− ∫ −4 EJ , 97 z 2 +17374 ,8 z− 447300 x dz+C 2
EJ x (1 , 66 z 3 −8687 , 4 z 2 + 447300 z )+ C 2 y CA =∫ θ CA dz+D 2 =∫ [ 1 EJ x
EJ x (0,415z 4 −2895,8z 3 +223650z 2 )+C 2 z+D 2 Điều i kiện i biên: i i Khi i i i z i = i 0 yCB i = i 0 i i i i i i i i i i i i i i z i = i L2 yCB i = i yCA CB i = i CA i i i i i i i i i i i i i i z i = i L1 i + i L2 i yCA i = i 0
Từ i điều i kiện i trên i ta i xác i định i đợc i các i hằng i số i tích i phân i nh i sau:
EJ x L (−1 ,245 L 2 4 +944 L 2 3 −223650 L 2 2 −0 , 415 L 4 + 2895 ,8 L 3 −223650 L 2 ) i i Thay i các i giá i trị i L2 i = i 300mm, i L i = i 3470mm i vào i các i công i thức i trên i ta i đợc:
EJ x i i i i Ta i có i phơng i trình i đờng i đàn i hồi i viết i cho i đoạn i CB i là: y CB = 1
EJ x (−2398 , 8 z 3 +1 , 68.10 10 z ) i i Phơng i trình i đờng i đàn i hồi i viết i cho i đoạn i CA i là: y CA = 1
EJ x ( 0 , 415 z 4 −2895 , 8 z 3 +223650 z 2 +1 , 675 10 10 z +0 , 47 10 10 ) i i Độ i võng i của i dầm i tại i z i = i L2 i = i 300mm i là: y C = 1 2.10 5 873 10 4 (−2398 , 8.300 3 +1 , 68 10 10 300)
⇒ y C ≈2, 85 mm. i i Từ i phơng i trình i mô i men i viết i cho i đoạn i CA:
⇔ z48 mm i i Tại i vị i trí i z i = i 1748mm i dầm i sẽ i chịu i mô i men i uốn i cực i đại i Mx max i ta i có i độ i võng i của i dầm i tại i vị i trí i này i là: y=1
2.10 5 873 10 4 (0,415 1748 4 −2895,8.1748 3 +223650 1748 2 +1,675.10 10 1748+0,47.10 10 ) y≈10,5mm. i i Ta i thấy i với i độ i võng i lớn i nhất i của i dầm i là i y i = i 10,5mm i là i quá i lớn i Do i đó i dới i độ i võng i này i các i bản i lọc i không i thể i đảm i bảo i bít i kín i trong i quá i trình i máy i hoạt i động i Nh i vậy, i để i dầm i đảm i bảo i đợc i tính i ổn i định i trong i quá i trình i máy i hoạt i động i ta i chọn i lại i dầm i có i các i kích i thớc i lớn i hơn i để i giảm i độ i võng i xuống i tới i mức i cho i phép.
Ta i chọn i dầm i chữ i I i mang i số i hiệu i N 0 i – i 27a i có i jx i = i 5500.10 4 i mm 4 i ta i có: y=1
Ta i thấy i với i giá i trị i độ i võng i này i có i thể i chấp i nhận i đợc, i dầm i đảm i bảo i ổn i định i trong i quá i trình i máy i hoạt i động i Ta i có i các i thông i số i của i dầm i mang i số i hiệu i N 0 i – i 27a i là: i h i = i 270mm i i i b i = i 135mm i i i i d i = i 6mm i i t i = i 10,2mm i i i R= i 11 i mm i i r i = i 4,5mm i i
Wx i = i 507cm 3 i i i Sx= i 229cm 3 , i jx i = i 5500cm 4
Lắp i đặt i và i vận i hành i thiết i bị
Lắp i đặt i thiết i bị
Máy i lọc i ép i kiểu i phòng i là i loại i máy i thờng i đợc i sử i dụng i phổ i biến i trong i các i nhà i máy i sản i xuất i gốm i sứ i Tuy i nhiên, i loại i máy i này i cũng i làm i việc i rất i có i hiệu i quả i trong i các i nhà i máy i có i yêu i cầu i về i lọc i và i với i các i huyền i phù i tơng i đơng i i Quá i trình i lắp i máy i đợc i tiến i hành i nh i sau:
- i Lắp i bộ i chân i đế i trên i nền i móng i bằng i bulông i M24.
- i Lắp i bản i cố i định i và i giá i đỡ i i bộ i phận i piston-xylanh i lên i chân i đế i bằng i bulông i
- i Hai i dầm i đỡ i chữ i I i đợc i hàn i vào i 4 i bulông i M60 i và i một i đầu i đợc i bắt i bulông i vào i bản i cố i định i còn i đầu i còn i lại i đợc i bắt i bulông i vào i giá i đỡ i piston-xylanh.
- i Lắp i bộ i phận i piston-xylanh i vào i giá i đỡ.
- i Lắp i đặt i bản i di i động i với i trục i xylanh i và i đặt i các i bản i lọc i lên i hai i dầm i đỡ.
- i Tiến i hành i lắp i đặt i các i bộ i phận i phụ i trợ i khác i nh: i bơm i màng i để i cấp i huyền i phù i vào i máy, i thùng i cấp i dầu i cho i truyền i động i thuỷ i lực i và i bơm i cấp i dầu, i các i van i điều i khiển i và i các i đồng i hồ i đo i áp i suất…và i kiểm i tra i lại i các i mối i lắp.
Vận i hành i thiết i bị
- i Trớckhi i cho i máy i hoạt i động i cần i phải i kiểm i tra i lại i các i bản i lọc i (các i bản i lọc i phải i đợc i vệ i sinh i sạch i sẽ i trớc i khi i cho i máy i hoạt i động) i Sau i đó i hoạt i động i bơm i cấp i dầu i vào i xylanh i để i tạo i ra i lực i ép i 5.10 5 N i để i ép i các i bản i lọc i lại i với i nhau.
- i Hoạt i động i bơm i màng i để i cấp i huyền i phù i vào i máy i lọc i ép.
- i Sau i một i thời i gian i lọc i i = i 2h i thì i ta i dừng i bơm i màng i và i tiến i hành i tháo i bã.
- i Khởi i động i bơm i cấp i dầu i để i lùi i bản i di i động i Tách i các i bản i lọc i ra i theo i chiều i từ i phải i qua i trái i để i gạt i các i bã i lọc i rơi i xuống i máng i hứng.
- i Sau i khi i thu i hết i các i bản i lọc i thì i tiến i hành i vệ i sinh i máy i và i kết i thúc i chu i trình i lọc.
Các i dạng i hỏng i thờng i gặp:
- i Đối i với i máy i lọc i ép i thì i dạng i hỏng i thờng i hay i gặp i nhất i đó i là i hỏng i vải i lọc i Sau i một i thời i gian i lọc i thì i vải i lọc i bị i tắc i phải i giặt i để i tái i sinh i vải i lọc i Và i sau i một i thời i gian i lâu i hơn i nữa i thì i vải i lọc i bị i mục i do i đó i không i còn i đảm i bảo i khả i năng i lọc i nh i yêu i cầu, i ta i phải i thay i vải i lọc i mới.
- i Bổ i sung i thêm i dầu i vào i thùng i chứa i dầu i cấp i cho i bộ i phận i thuỷ i lực i theo i định i kỳ i và i khi i cần i thiết i có i thể i thay i dầu i mới i Nếu i dầu i cấp i không i đủ i có i thể i xẩy i ra i hiện i t- ợng i lực i ép i các i bản i không i đảm i bảo i theo i yêu i cầu i dẫn i đến i có i thể i xì i huyền i phù i ở i một i bản i lọc i nào i đó.i i i i i i
Tài i liệu i tham i khảo i i I i – i Bộ i môn i máy i và i thiết i bị i hoá i chất i i i i i i Tính i toán i và i thiết i kế i thiết i bị i máy i hoá i chất i i i i i i i NXB i Trờng i ĐHBK i Hà i Nội i 1973. i II i – i Bùi i Trọng i Lựu i – i Nguyễn i Văn i Vợng i i i i i i i i Bài i tập i sức i bền i vật i liệu i i i i i i i i NXB i Giáo i Dục i 1999. i III i – i PGS.TS i Hà i Thị i An i i i i i i i i i Quá i trình i và i thiết i bị i thuỷ i cơ
IV i – i Phạm i Xuân i Yên, i Huỳnh i Đức i Minh, i Nguyễn i Thu i Thuỷ. i i i i i i i i Kỹ i Thuật i sản i xuất i gốm i sứ. i i i i i i i i i NXB i Trờng i ĐHBK i Hà i Nội i 1992 i V i - i i Bộ i môn i máy i và i thiết i bị i hoá i chất. i i i i i i i i Máy i và i thiết i bị i sản i xuất i hoá i chất.
VI i - i i NguyÔn i V¨n i May i i i i i i i i Bơm i quạt, i máy i nén. i i i i i i i i NXB i Khoa i học i và i kỹ i thuật i Hà i Nội i 1997 i
PHầN i I i tổng i quan i về i công i nghệ i sản i xuất i gốm i sứ 4
I.3 Phân i tích i nguyên i liệu i để i sản i xuất i gốm i sứ: 10
I.3.2 Đặc i tính i của i đất i sét i và i cao i lanh i khi i có i nớc: 12
I.3.2.1 Các i yếu i tố i chính i ảnh i hởng i đến i độ i dẻo: 13
I.3.3 Công i đoạn i gia i công i và i chuẩn i bị i phối i liệu: 16
I.3.3.2 Công i đoạn i chuẩn i bị i phối i liệu: 18
I.3.4 Công i đoạn i tạo i hình i ép: 19
I.3.5 Công i đoạn i sấy i sản i phẩm : 20
I.3.6 Công i đoạn i nung i tạo i thành i sản i phẩm: 23
I.3.6.2 Kích i thớc i và i thành i phần i hạt: 23
I.3.6.3 Mật i độ i của i bán i thành i phẩm: 23
I.3.6.4 Nhiệt i độ i nung i cực i đại i và i thời i gian i lu: 23
I.3.6.5 Tốc i độ i nâng i và i giảm i nhiệt i độ: 23
PHầN i IITóm i tắt i lý i thuyết i lọc 23
II.4 Các i loại i máy i lọc i dùng i để i phân i riêng i huyền i phù: 23
II.4.1 Các i máy i và i thiết i bị i lọc i làm i việc i gián i đoạn: 23
1 i Máy i lọc i ép .23 a i Máy i lọc i ép i khung i - i bản: 23 b.Máy i lọc i ép i kiểu i phòng: 23
2 i Thiết i bị i lọc i tấm .23 b i Thiết i bị i lọc i tấm i nằm i ngang, i thùng i chứa i hình i trụ, i tấm i chữ i nhật: 23 c i Thiết i bị i lọc i tấm i nằm i ngang, i thùng i chứa i hình i trụ, i tấm i lọc i hình i tròn: 23 d i Thiết i bị i lọc i tấm i đặt i đứng, i thùng i hình i trụ i đáy i món, i tấm i chữ i nhật : 23
3 i Thiết i bị i lọc i bằng i ống i sứ i xốp .23
II.4.2 Các i máy i và i thiết i bị i lọc i làm i việc i liên i tục 23
II.5 máy i lọc i ép i kiểu i phòng: 23
PHầN i III Tính i toán i thiết i kế i máy i lọc i ép i kiểu i phòng 23
III.1 Tính i công i nghệ i máy i lọc i ép 23
III.1.1 Xác i định i các i thông i số i bằng i thực i nghiệm: 23 a i Xác i định i hàm i lợng i pha i rắn i trong i huyền i phù: 23 b i i Xác i định i hàm i lợng i ẩm i trong i bã i lọc: 23
III.1.2 Xác i định i các i thông i số i còn i lại 23 a i Xác i định i khối i lợng i riêng i bã i khô: 23 b i Xác i định i khối i lợng i riêng i huyền i phù: 23 c i Xác i định i khối i lợng i riêng i bã i ẩm: 23 d i Xác i định i lợng i bã i ẩm i bị i giữ i lại i trên i bề i mặt i lọc i ứng i với i 1m 3 i nớc i lọc i chảy i qua: 23 e i Xác i định i thời i gian i lọc: 23 f i Xác i định i các i kích i thớc i bản i lọc: 23
III.2 tính i cơ i khí i máy i loc i ép 23
III.2.1 Tính i bền i bản i lọc: 23
III.2.2 Xác i định i số i lợng i bản i lọc i cần i thiết i để i lọc i hết i số i huyền i phù 23
III.2.2.1 Xác i định i thể i tích i bã i ẩm i thu i đợc i sau i một i chu i trình i chạy i máy: 23
III.2.2.2 Xác i định i thể i tích i không i gian i trống i của i một i bản i lọc: 23
III.2.3 Xác i định i chiều i dài i máy i lọc i ép: 23
III.2.4 Xác i định i trọng i lợng i máy i lọc i ép: 23
III.2.5 Xác i định i lực i ép i bản i cần i thiết: 23
III.2.6 Tính i cơ i cấu i đỡ i các i bản i lọc: 23
Hình i 12: i Cơ i cấu i xà i đỡ i hai i gối i đỡ 23
Hình i 13: i Khung i đỡ i hình i thang 23
Hình i 14: i Sơ i đồ i phân i bố i tải i trọng i trên i dầm 23
III.2.6.1 Trờng i hợp i hai i dầm i chịu i tải i trọng i phân i bố i đối i xứng i và i bố i trí i lệch i sang i gối i đỡ i bên i trái: 23
III.2.6.2 Trờng i hợp i hai i dầm i chịu i tải i trọng i phân i bố i đối i xứng i và i phân i bố i đều i suốt i chiều i dài i dầm: 23
III.2.7 TÝnh i bÒn i cho i dÇm i ch÷ i I: 23
III.2.7.1 Kiểm i tra i phân i tố i trợt i thuần i tuý: 23
III.2.7.2 Kiểm i tra i phân i tố i chịu i ứng i suất i đơn: 23
III.2.7.3 Kiểm i tra i phân i tố i ở i trạng i thái i ứng i suất i phẳng i đặc i biệt: 23
III.2.7.4 Kiểm i tra i độ i võng i và i góc i xoay i cho i dầm i chữ i I: 23
III.3 Lắp i đặt i và i vận i hành i thiết i bị: 23
III.3.1 Lắp i đặt i thiết i bị: 23
III.3.2 Vận i hành i thiết i bị: 23
