ĐỒ ÁN SẢN XUẤT TẤM ỐP TRÁNG MEN

Ô Việt Nam ,thời thợng cổ ,ông cha ta cũng sản xuất đợc đồ gốm .Các di vật lịch sử bằng gốm thời kì Hùng Vơng đợc phát triển ở nhiều nơI ,chứng tỏ thời kì đó tổ tiên ta đã có nền văn hoá

A PHAÀN MễÛ ẹAÀU :

Công nghiệp gốm sứ là một trong nhữngnghành cổ truyền đợc phát triển rất sớm(sau khi con ngời tìm ra lửa ) Ngày nay trên thế giới vẫn còn giữ đợc các loạI gốm cổ

đạI của Ai Cập nh : Ngói tráng men màu xanh côban từ đất sét vùng sông Nil Một

số sản phẩm cổ của vùng Trung cận đông của Italia ,các loạI sản phẩm này rất độc

đáo về hoa văn màu sắc làm cho con ngời hiện nay phảI thán phục

Ô châu á : Trung Quốc cổ đạI đã sản xuất đợc đồ sứ từ những năm 600 BC

.Nh-ng ở thế kỉ thứ 9 đời nhà Đờ.Nh-ng Nh-nghề gốm sứ ở Tru.Nh-ng Quốc phát triển rất mạnh ,nh.Nh-ng

đến đời nhà Thanh thì phát triển cực thịnh (thế kỉ 16) Trong giai đoạn này hàng gốm

sứ tràn ngập khắp thế giới

Mặc dù ngời Trung Hoa giữ bí mật quốc gia về kĩ thuật gốm sứ song sau nhiềunăm nghiên cứu thất bạI ,đến năm 1769 Johan Firic Dericborger (ngời cộng hòa liênbang Đức ) đã thành công việc sản xuất đồ gốm sứ Trung Quốc Tuy ngành gốm sứ

có lịch sử phát triển lâu đời nhng việc sản xuất gốm sứ công nghiệp lạI phát triển rấtchậm ,sau này vào giữa thế kỉ 19 sang đầu thế kỉ 20 ngời ta mới quan tâm và tìm ranhiều tính chất quí báu của đồ gốm sứ ,từ đó ngành công nhiệp sản xuất đồ gốm sứmới phát triển mạnh nh hiện nay

Mặt hàng đồ gốm sứ nói chung và nhất là đồ gốm sứ dân dụng của mỗi nớc trênthế giới đều có những đặc điểm riêng cho từng nền văn hóa dân tộc thể hiện quamáu sắc ,hoa văn hay nói một cách khác đó là thể hiện cả bản sắc dân tộc trên cácsản phẩm đồ gốm sứ Chính vì vậy chúng ta có thể phân biệt đợc đồ gốm sứ TrungHoa ở từng thời đạI ,gốm sứ Pháp ,Nhật Bản ,Việt Nam

Ô Việt Nam ,thời thợng cổ ,ông cha ta cũng sản xuất đợc đồ gốm Các di vật lịch

sử bằng gốm thời kì Hùng Vơng đợc phát triển ở nhiều nơI ,chứng tỏ thời kì đó tổ tiên

ta đã có nền văn hoá phát triển cao ,văn minh rực rỡ Sau này nghề gốm sứ củachúng ta cũng phát triển mạnh mẽ nhất là thời kì nhà Lí ,sau đó là Trần ,thời kì nàycác sản phẩm đợc trang trí hoa văn màu sắc mang tính dân tộc rất độc đáo nh : menngọc và men màu Lí rất đẹp và quí ,đợc nhiều ngời u thích Thời kì này đồ gốm sứViệt Nam đợc xuất ra Nhật Bản và các nớc Đông Nam á khác

Cơ sở sản xuất đồ gốm sứ lâu đời ở nớc ta có HơngCanh -Vĩnh Phúc chuyên sảnxuất sành dân dụng ,Bát Tràng-Gia Lâm ,Hà Nội chuyên sản xuất đồ gốm sứ mỹnghệ và dân dụng lâu đời nhất (khoảng thời Lí ) ,Móng CáI-Quảng Ninh ,LáI Thiêu-Bình Dơng ,Biên Hòa-Đồng Nai Các trung tâm sản xuất đồ gốm sứ ở nớc ta cũngmang những đặc điểm riêng khi thể hiện màu sắc cũng nh hoa văn trên các sảnphẩm và có những loạI men đặc trng riêng

Ngày nay đất nớc chúng ta bớc sang thời kì phát triển mạnh mẽ nhất là ngànhxây dựng ,đòi hỏi mức độ trang trí nột thất nhiều hơn ,chất lợng hơn ,chính vì vậy

ngành sản xuất đồ gốm sứ phát triển nhah chóng về số lợng cũng nh chất lợng ,côngnghệ sản xuất mới và chuyên môn hoá cao : Nhà máy Thanh Trì ,Hữu Hng (HàNội) ,Đà Nẵng ,Thanh Thanh ,Thiên Thanh ,Đồng Tâm ,Taicera-Long Thành ,Mỹ An-Bình Dơng Sản xuất các loạI sản phẩm sứ vệ sinh ,tấm ốp tráng men với côngsuất khá lớn ,những nhà máy này hiện nay sử dụng thiết bị chủ yếu của Italia ,nuyênliệu chính ở nớc ta song phần men phảI lệ thuộc nớc ngoàI ,đây là một vấn đề màchúng ta cần phảI tập trung nghiên cứu giảI quyết càng nhanh càng tốt nhằm tạo thếchủ động trong sản xuất kinh doanh Song thực tế vấn đề men gốm sứ là một vấn đềvô cùng khó khăn ,do nó là bí mật của từng nơI sản xuất cũng nh ở từng quốc gia ,nó

đòi hỏi trình độ cán bộ kĩ thuật ,phơng tiện nghiên cứu ,thời gian ,và lòng nhiệt tìnhnghề nghiệp của cán bộ hay nói cách khác chúng ta phảI có lòng kiên trì theo đuổinghề nghiệp hay không

B BIEÄN LUAÄN DAÂY CHUYEÀN COÂNG NGHEÄ:

Đất sét sau khi khai thác đợc đem về kho ủ trong nhà ,nhằm đạt đợc độ ẩm đồngnhất ,thành phần sẽ đồng đều hơn Với thời gian ủ và dự trữ trong kho ủ là 15 ngày

đất sét có độ ẩm vào khoảng 14%

Đối với cao lanh cũng vầy ,nó đợc đem ủ và dự trữ trong vòng 15 ngày ,độ ẩmcũng khoảng 14%

Phế phẩm nung là những sản phẩm sau khi nung không đạt đợc yêu cầu sẽ đợc

đem đến kho chứa phế phẩm ,tạI đó nó sẽ đợc nghiền nhỏ bằng máy nghiền búa 2roto ,rồi theo gầu nâng vào khâu định lợng Phế phẩm nung đợc cho vào thành phầnnguyên liệu vì giảm đợc độ dẻo của hỗn hợp do đó khi nung sẽ giảm đợc độ côngvênh và tạo hình dễ dàng

Sau khi thành phần nguyên liệu đợc chuẩn bị rồi thi bắt đầu công đoạn gia công:

Xe xúc sẽ xúc đất sét và cao lanh theo tỉ lệ tính toán Vì cao lanh và đất sét cóthành phần hạt ,độ ẩm và khối lợng thể tích gần giống nhau cho nên có thể định lơng

mỗi loạI bằng gầu xúc của xe xúc Nh theo tỉ lệ giữa thành phần cao lanh và đất sétcho nhà máy là 5: 3,5 thì cứ 10 gầu xúc cho cao lanh thì có 7 gầu xúc cho đất sét,sau đó hai nguyên liệu này sẽ đợc đa qua đống đất sét,cao lanh đợc chứa chung,để từ đây có một xe xúc nhỏ đùn nguyên liệu vào máy làm tơI đất sét ,cao lanh.Máy này đợc đặt thấp hơn mặt đất vì không tốn nhiều năng lợng để đa nguyên liệuvào máy làm tơI ,có một băng tảI nằm thấp hơn hứng lấy nguyên liệu đã đợc đánhtơI

Băng tảI này đợc đặt nghiêng 1 góc 150 ,sở dĩ lấy 150 là vì nguyên liệu lúc này ởdạng dẻo và dính cho nên ta có thể lấy góc dốc cao Nguyên liệu theo băng tảI sẽ đIvào két chứ a sau đó đI vào băng tảI thứ hai rồi lên cân định lợng Để có đúng tỉ lệgiữa phế phẩm nung và hỗn hợp đất sét cao lanh ,ta đIều chỉnh vận tốc giữa haibăng tảI để có đợc tỉ lệ giữa các thành phần nh đã chọn

Cân định lợng là thiết bị có khả năng vừa định lợng đợc nguyên liệu vừa có thể

đánh đều nguyên liệu ,u đIểm của cân định lợng này là thành phần nguyên liệu đợctrộn đều trớc khi vào máy nghiền bi

Sau khi nguyên liệu đã đợc trộn đều sẽ đợc cân định lợng cho từng đợt vào máynghiền bi gián đoạn phía trên sẽ có một ống phun nớc vào máy nghiền bi đúng với l-

u lợng tính toán Trong dây chuền này phảI sử dụng 3 máy nghiền bi gián đoạn ,mỗimáy sẽ nghiền liên tục trong vòng 36 tiếng đồng hồ ,và mỗi máy sẽ chạy lệch nhau

12 giờ Giả sử máy nghiền bi số 1 đợc nạp liệu đầy rồi thì khởi động cho máy nghiềntrong 36 tiếng Khi đó máy nghiền bi số 2 sẽ đợc cân định lợng nạp đầy nguyên liệurồi chờ ,12 tiếng sau khi máy số 1 chạy ,thì cho máy nghiền số 2 chạy Cứ nh vậycho máy số ba sẽ đợc nạp đầy nguyên liệu rồi 12 tiếng sau khi máy máy số 2 chạy,thì máy số ba chạy

Độ ẩm của hỗn hợp trong máy nghiền bi gián đoạn là 34% cho nên sau khinghiền xong hỗn hợp ở dạng lỏng ,huyền phù Phơng pháp nghiền phối liệu nh thếnày còn gọi là phơng pháp gia công ớt Ưu đIểm của phơng pháp này là nguyên liệu

đợc nghiền mịn mà không gây tổn thất nhiệt do ma sát giữa vật liệu với bi nghiền ,khimáy nghiền quay ,do hỗn hợp phối liệu là bùn lỏng nên khoảng cách giữa các hạtvật liệu không sát gần nhau cho nên các viên bi nghiền dễ dàng chà xát từng hạt vậtliệu một Lực ma sát giữa các hạt vật liệu giảm khi hỗn hợp chứa nhiều nớc tự do làmcho năng lợng của bi nghiền đợc tập trung để đập nghiền nhiều hơn là phơng phápnghiền khô ĐIều thứ hai là mức độ khuếch tán của các thành phần trong hỗn hợprất cao ,mỗi mẻ nghiền đều cho thành phần giống nhau ,thành phần khoáng đồngnhất Thứ ba là khi nghiền bằng phơng pháp ớt nh trên thì dễ dàng vận chuyển hỗnhợp phối liệu đến các công đoạn sau hơn

Ta có thể sử dụng máy bơm pittông để vận chuyển vật liệu đI đến bể khuấy ,lí dokhông sử dụng máy bơm li tâm là vì máy bơm li tâm bơm các hỗn hợp bùn rất khó

khăn ,có khi dễ bị tắc nghẹn tạI cánh quay li tâm , và không sử dụng pittông bằngthép ,nếu pittông bằng thép thì khi vận hành sẽ bị màI mòn pittông ,làm cho thép bịmòn trong pittông tan vào hỗn hợp bùn Thành phần oxit sắt sẽ tăng lên và sẽ chosản phẩm ngả về màu đỏ sau khi nung ,ảnh hởng đến thẩm mỹ của xơng gốm,không giữ đợc màu trắng mong muốn vì thế ngời ta không sử dụng pittông làm bằngthép Cũng nguyên nhân nh vậy mà trong máy nghiền bi gián đoạn ,viên bi nghiềnkhông đợc làm bằng thép mà phảI thay bằng các viên sỏi nghiền ,các tấm lót trongcủa máy nghiền bi gián đoạn cũng phảI đợc làm từ đá ,ngời ta sẽ xác định bán kínhcủa tấm lót rồi đặt gia công đẽo đá thành những phiến nh trên rồi đặt ghép vàotrong vỏ máy nghiền bi.

Sau khi tháo hỗn hợp bùn phối liệu sẽ đợc đI qua máy bơm màng đặt phía dớimáy nghiền bi số hai Nếu máy nghiền bi số ba hay số một xả hỗn hợp bùn thì hỗnhợp bùn sẽ theo máng dẫn đến máy bơm màng Máy bơm màng có nhiệm vụ vừasàng lọc những hạt vật liệu lớn cha đợc nghiền ,vừa bơm hỗn hợp bùn đã lọt quasàng đI vào bể khuấy Ông dẫn bùn có đờng kính là 300 mm ,có một van xoay đểchuyển hớng chảy của hỗn hợp bùn ,đợc đặt gần bể khuấy Khi máy bơm màng hoạt

động ngời ta sẽ cho hỗn hợp bùn chảy vào bể thứ nhất ,khi đấy bể rồi thì ngng cungcấp nữa ,khởi động hệ thống cánh khuấy để khuấy bùn trong vòng 24 giờ Sau khi

bể khuấy thứ nhất khuấy xong thì bể khuấy thứ hai đợc cho chạy ,cứ thế thay phiênnhau khuấy cách nhau 24 tiếng đồng hồ

Hệ thống cánh khuấy gồm 4 cánh khuấy ,mỗi môtơ quay một cánh khuấy ,đợcgắn xuôI theo trục cánh khuấy Cánh khuấy đợc sử dụng trong bể khuấy này là cánhkhuấy loạI cánh trộn hành tinh Khi môtơ quay cánh trộn các cánh lợc sẽ quay theokiểu hành tinh làm cho hỗn hợp bùn đợc trộn đồng đều

Bể khuấy sử dụng trong nhà máy là bể khuấy hình hộp có kích thớc đã tính toán

nh sau : dàI 5m : rộng 3m : cao 3m ,có khả năng chứa là 42 m3 hỗn hợp bùn phốiliệu cùng lúc và khuấy trộn liên tục trong vòng 24 giờ Thành bể đợc xây bằngbêtông dày 200 mm ,trên thành bể có hai thanh ray đợc đặt dọc theo chiều dàI bểkhuấy Trên nó là hệ thống khuấy sẽ chạy theo đờng ray chạy tới chạy lui theo chu kì

đợc lập sẵn Ưu đIểm khi sử dụng loạI bể khuấy này là số lợng bể không nhiều ,tiếtkiệm thời gian thi công ,diện tích sử dụng cho bể khuấy không nhiều ,thích hợp chonhà xởng có diện tích gia công sản xuất ít Thêm nữa là phối liệu đợc tập trungkhuấy cùng một lúc cho nên các thành phần nguyên liệu đồng nhất trong hỗn hợpbùn

Sau khi hỗn hợp đợc khuấy liên tục trong 24 giờ ,máy bơm pittông sẽ bơm hỗnhợp bùn đI qua máy sàng rung đIện từ TạI đây bùn sẽ đợc lọc bớt thành phần oxitsắt vì thế khi nung màu xơng gạch sẽ trắng nhiều hơn Sau khi qua sàng lọc hỗn hợpbùn sẽ đợc bơm lên máy sấy phun để tạo thành bột ép

Khi hỗn hợp bùn từ đỉnh máy sấy phun xuống ,nó sẽ qua một dĩa quay ,dĩa quaynày quay li tâm làm phân tán nhỏ hỗn hợp bùn lỏng thành những giọt bùn nhỏ li tivăng ra khỏi dĩa quay Đồng thời không khí nóng để sấy sẽ đợc cung cấp từ hệ thốngphun khí nóng từ bên ngoàI máy sấy ,dòng không khí này sẽ đợc đa vào theo phơngtiếp tuyến của vòng tròn nhằm tạo ra một dòng khí xoắn bên trong vỏ máy sấy Khicác giọt bùn tiếp xúc với dòng không khí nóng này sẽ bị nhanh chóng mất nớc liênkết vật lí ,làm cho độ ẩm giảm đáng kể ,độ ẩm của bột ép sau khi sấy còn khoảng6% Khi sử dụng máy sấy phun này sẽ có u đIểm là năng suất sấy rất cao ,chất lợngbột ép tốt ,thành phần bột ép đồng đều ,độ ẩm cũng đồng đều

Bột ép sau khi ra khỏi máy sấy phun sẽ theo gầu nâng lên băng tảI vào bun kechứa ủ bột ép trong 24 giờ ,sau đó theo băng tảI vào máy ép thủy lực ,để ép thànhtấm ốp nh khuôn ép Hệ thống bunke chứa bột ép gồm 8 bunke ,đợc chia làm hainhóm ,4 bunke chứa thì 4 bunke chứa còn lạI sau khi đợc ủ sẽ xả bột ép ra ,theobăng tảI vào máy ép thủy lực

Khi đã tạo thành tấm ốp rồi ,sản phẩm sẽ theo băng tảI qua khâu sấy ,tráng men ,rồi nung thành phẩm

C T ÍNH TOAÙN CAÂN BAẩNG VAÄT CHAÁT :

Thể tích V 1 (x10 -4 m 3 ) 1.5 2.5 3

Trong lợng G 1 (kg) 0.285 0.475 0.57

-)w100)(

MKN100

(

100.100.GG

2

1

2 = − − độ ẩm w2 : 0.7 %

lợng MKN : 2 % -V2 = V1

(

100.GG

2 3

1

3 = − − w2 :độ ẩm sau khâu sấy 0.7%

w3 : độ ẩm sau khâu tạo hình 6%

Tính toán năng suất ,thông số của nguyên liệu cho từng khâu :

(

100

(

100

2100(

100x659.149.2)p100

(

100

d.100

Với γ3 là trọng lợng thể tích trớc khi sấy : 2,04125 (Tấn/m3)

5) Thông số về nguyên liệu tr ớc khi tạo hình :(lúc ở dạng bột ép ,với độ ẩm là 6%)

nguyên liệu ở dạng bột ép trở về trớc khi khuấy phảI qua 2 khâu là khuấy và sấy phun ,do đó lơng hao hụt tổng cộng là 4 %

−

=

)p100

(

100.100

trong đó w4 :độ ẩm nguyên liệu lúc khuấy trộn :34%

w3 : độ ẩm nguyên liệu lúc ở dạng bột ép :6%

• γ4 = G6 / N6 = 1,45 (Tấn/m3)

TạI máy nghiền bi hỗn hợp phối liệu đợc trộn chung với nhau ,do đó :

• Lợng phối liệu cho máy nghiền :

83,23033)

2100))(

3614(100(

100.25,27539)

p100))(

ww(100

(

100.100.GG

6 7

- Nh vậy lợng đất sét cần tạI kho chứa là :

- Khâu tạo hình bằng máy ép thủy lực

- Khâu nghiền mịn bằng máy nghiền bi gián đoạn

Các khâu trên đây đều làm việc trong một năm 330 ngày ( trong đó có 35 ngày dànhcho duy tu ) ,mỗi ngày làm việc 3 ca

B¶ng c©n b»ng vËt chÊt cho c¸c kh©u theo viªn vµ diÖn tÝch

C¸c c«ng

®o¹n s¶n

xuÊt

Lîng hao hôt

Các kho đều đợc tính với số ngày dự trữ là 15 ngày và một ngày làm việc ,tức là có tổng cộng là 16 ngày

• Khối lợng đất sét cần cung cấp cho nhà máy là :

• Sức chứa của kho caolanh :

Theo khối lợng : Gcaolanh x 16 / 330 = 558,4 ( tấn đất sét )

Theo thể tích : Vcaolanh x 16 / 330 = 334,4 ( m3 đất sét )

2) Trữ l ợng kho cho đất sét :

• Khối lợng cao lanh cần cung cấp cho nhà máy là :

• Sức chứa của kho đất sét :

Theo khối lợng : Gđsét x 16 / 330 = 390,9 ( tấn cao lanh )

Theo thể tích : Vđsét x 16 / 330 = 234 ( m3 cao lanh )

Do phế phẩm ở dạng sản phẩm nung bị loạI cho nên khó có thể xác định đợc thể tích yêu cầu cho kho chứa ,cho nên ta chỉ tính tơng đối khả năng chứa của kho theo trọng lợng

• Khả năng của kho là : Gpp x 16 / 330 = 167,5 (tấn phể phẩm)

- do đó năng suất ép tối đa của máy là 2500 viên/giờ

⇒ Ta chọn 1 máy ép cho loạI 250x200

• Năng suất ép của máy cho loạI 300x200 là :

- Với S = 600 cm2 nên một lần ép của máy đạt đợc là 1 viên loạI 300x200

- do đó năng suất ép của một máy ép tối đa là 1250 viên/giờ

⇒ Ta chọn 2 máy ép cho loạI 300x200

Két chứa bột ép phảI có khả năng chứa ,ủ bột ép trong 24 giờ ,với tổng thể tích phối liệu là 13.010 (m3/năm)

• đối với két chứa bột ép cung cấp cho máy ép loạI 150x200 :

- trong đó lợng bột ép cần cung cấp cho 1 máy ép loạI 150x200 là 3903 (m3/năm)

- cùng với năng suất máy ép là 330 ngày làm việc ,mỗi ngày 3 ca ,thì két chứa có thể tích chứa là : V1 = 3903 x 24 / ( 330 x 3 x 8 ) = 11,83 (m3)

- nh vậy ta chọn két hình chữ nhật có kích thớc nh sau :

• đối với két chứa bột ép cung cấp cho máy ép loạI 250x200 :

- lợng bột ép cần cung cấp cho máy ép gạch loạI 250x200 là 4554 m3/năm

- thể tích chứa của két là :

V2 = 4554 / 330 = 13.8 m3

Chọn kích thớc cho két chứa là :

đối với két chứa bột ép cung cấp cho máy ép loạI 300x200 :

- do lợng bột ép cung cấp cho máy giống nh lợng bột ép cần cho máy trên cho nên

• Ta chỉ sử dụng 1 gầu nâng để vận chuyển bột ép đến các két chứa bột ép

Vậy năng suất của gầu theo yêu cầu là : 26.339 (Tấn bột ép /năm)

Tốc độ gầu : v= 1 m/s

Khối lợng thể tích của bột ép : γ = 1,7 (tấn/m3)

Máy sấy phun có thông số đợc chọn nh sau :

Trong nhà máy phảI cần hai bể nh thế này ,mỗi bể hoạt động lệch nhau 24 giờ

Đối với hệ thống cánh khuấy ta sử dụng 4 môtơ cho mỗi bể ,kích thớc môtơ đợc chọn

Cánh khuấy đợc sử dụng là cánh khuấy chân vịt

Hệ thống đờng ray đặt theo cạnh dàI của bể

Bơm hỗn hợp bùn từ bể khuấy vào sàng lọc đIện từ dùng máy bơm pittông

Năng suất của máy bơm màng là 3 (m3/h) so với năng suất yêu cầu là 2,8 (m3/h)

Hệ số d năng suất = 6.67 % < 20%