CÔNG NGHỆ sản XUẤT gốm sứ TRUYỀN THỐNG

Gốm: là vật liệu vô cơ không kim loại, có cấu trúc đa tinh thể, ngoài ra có thể gồm cả pha thủy tinh. Gốm sứ: Sứ là vật liệu gốm mịn không thấm nước và khí (< 0,5%) thường có màu trắng. Sứ có độ bền cơ học cao, tính ổn định nhiệt và hóa học tốt. Sứ được dùng để sản xuất đồ gia dụng, đồ mỹ nghệ hay trong xây dựng. Gốm: là vật liệu vô cơ không kim loại, có cấu trúc đa tinh thể, ngoài ra có thể gồm cả pha thủy tinh. Gốm sứ: Sứ là vật liệu gốm mịn không thấm nước và khí (< 0,5%) thường có màu trắng. Sứ có độ bền cơ học cao, tính ổn định nhiệt và hóa học tốt. Sứ được dùng để sản xuất đồ gia dụng, đồ mỹ nghệ hay trong xây dựng. Gốm: là vật liệu vô cơ không kim loại, có cấu trúc đa tinh thể, ngoài ra có thể gồm cả pha thủy tinh. Gốm sứ: Sứ là vật liệu gốm mịn không thấm nước và khí (< 0,5%) thường có màu trắng. Sứ có độ bền cơ học cao, tính ổn định nhiệt và hóa học tốt. Sứ được dùng để sản xuất đồ gia dụng, đồ mỹ nghệ hay trong xây dựng. Gốm: là vật liệu vô cơ không kim loại, có cấu trúc đa tinh thể, ngoài ra có thể gồm cả pha thủy tinh. Gốm sứ: Sứ là vật liệu gốm mịn không thấm nước và khí (< 0,5%) thường có màu trắng. Sứ có độ bền cơ học cao, tính ổn định nhiệt và hóa học tốt. Sứ được dùng để sản xuất đồ gia dụng, đồ mỹ nghệ hay trong xây dựng. Gốm: là vật liệu vô cơ không kim loại, có cấu trúc đa tinh thể, ngoài ra có thể gồm cả pha thủy tinh. Gốm sứ: Sứ là vật liệu gốm mịn không thấm nước và khí (< 0,5%) thường có màu trắng. Sứ có độ bền cơ học cao, tính ổn định nhiệt và hóa học tốt. Sứ được dùng để sản xuất đồ gia dụng, đồ mỹ nghệ hay trong xây dựng. Gốm: là vật liệu vô cơ không kim loại, có cấu trúc đa tinh thể, ngoài ra có thể gồm cả pha thủy tinh. Gốm sứ: Sứ là vật liệu gốm mịn không thấm nước và khí (< 0,5%) thường có màu trắng. Sứ có độ bền cơ học cao, tính ổn định nhiệt và hóa học tốt. Sứ được dùng để sản xuất đồ gia dụng, đồ mỹ nghệ hay trong xây dựng.

Lê Thị Anh Thi Nguyễn Kim Thơ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÀ RỊA – VŨNG TÀU

KHOA HÓA HỌC & CÔNG NGHỆ THỰC PHẨM

Nội dung

Giới

Giới thiệu chung

 Gốm: là vật liệu vô cơ không kim loại,

có cấu trúc đa tinh thể, ngoài ra có thể gồm cả pha thủy tinh

 Gốm sứ: Sứ là vật liệu gốm mịn không thấm nước và khí (< 0,5%) thường có màu trắng Sứ có độ bền cơ học cao, tính ổn định nhiệt và hóa học tốt Sứ được dùng để sản xuất đồ gia dụng, đồ

mỹ nghệ hay trong xây dựng

Ứng dụng

Gốm truyền thống

Gốm

DânXây

Gốm

DânXây

Thông thường gốm, sứ truyền thống được sản xuất từ nguyên liệu chủ yếu là đất sét trộn với vài loại khoáng vật hoặc hóa phẩm khác và được sản xuất theo một quy trình chung như sau:

Tạo hình sấy khô

Nung đến kết

khối

Sản phẩm

Nguyên liệu

Nguyên

Nguyên liệu dẻo: Cao lanh và đất sét

Nhóm

CóNếuAl

CóAlNhóm

Nếu

IllitCóNhóm

Các tính ch t k thu t ấ ĩ ậ

Nguyên liệu gầy: Tràng thạch và

thạch anh

 Tràng thạch là những aluminosilicat K, Na, Ca

tức K[AlSiO] hay Na[AlSiO], K+ có thể thay thế

bởi Ba2+, Sr2+ nhưng rất hiếm.

 Nhóm phụ plagiolaz: Là hỗn hợp đồng hình của

tràng thạch natri (albit Na2O.Al2O3.6SiO2) và

tràng thạch canxi (anortit CaO.Al2O3.2SiO2).

 Nhóm phụ ortoklaz: Là hỗn hợp đồng hình của

tràng thạch kali (K2O.Al2O3.6SiO2) và natri.

 Vai trò: Quyết định điều kiện công nghệ, tính chất

kĩ thuật của sứ.

 Thạch anh có công thức hóa học là SiO2, nó rất phổ biến trong vỏ trái đất.

 Dạng tinh thể bao gồm cát thạch anh, quaczit

và sa thạch Cát sạch chứa chủ yếu là SiO2 là nguyên liệu chính cho công nghiệp thủy tinh

và men sứ

 Dạng vô định hình bao gồm đá cuội (flint) và diatomit Đá cuội nếu loại có độ cứng cao, độ bào mòn nhỏ và bề mặt ngoài nhẵn thì dùng làm bi nghiền để nghiền nguyên liệu, phố liệu gốm sứ rất tốt.

Chất trợ dung

Nguyên li u khác ệ

 Công nghiệp gốm sứ còn dùng nhiều loại nguyên liệu khác như hoạt thạch (talc) 3MgO.4 SiO2.2H2O, đá vôi CaCO3, đôlômit CaCO3.MgCO3 (trong đó CaCO3 chiếm 54.27% TL, MgCO3 chiếm 45.73% TL), các hợp chất chứa BaO, TiO2, Zr2O3, Al2O3 v.v Ngoài ra còn dùng các ôxyt thuộc họ đất hiếm như La2O3, BeO, ThO2, hay các ôxyt thuộc nhóm chuyển tiếp như CoO, Cr2O3 v.v thường được dùng để sản xuất chất màu Khi sử dụng các hợp chất thiên nhiên như hoạt thạch, đá vôi v.v cần lưu ý đến lượng tạp chất trước hết là Fe2O3, TiO2, MnO2 v.v có trong hợp chất đó vì đây là các ôxyt làm giảm chất lượng sản phẩm (ví dụ gây màu) Trong nhiều trường hợp chúng được dùng như nguyên liệu chính, ở một

số trường hợp khác được dùng như phụ gia

 Nguyên liệu làm khuôn thường dùng phổ biến nhất là khuôn thạch cao, khuôn nhựa nhân tạo polyester hay epoxy

Nguyên liệu khác

 Hình nh ho t th ch ả ạ ạ

 ………….

Thạch cao

CaSO4.2H2O (Đá thạch cao)

CaSO4.0,5H2O (Thạch cao khan)

CaSO4(Thạch cao chết)

CaSO4.nH2O (n≥2: Nước lý

học)

CaSO4.0,5H2O(Khuôn sử dụng)

Chuẩn bị nguyên liệu

 Bao gồm việc nghiền các

Thường Là

Thường Sử

Nghiền

Thường

Nghiền

Sử Thường Là

Máy nghiền

a_máy nghiền hàm, b_máy nghiền hình nón, c_máy nghiền thứ cấp, d_máy nghiền cuộn, e_máy nghiền răng-roll, f_máy nghiền búa, g_máy nghiền quay.

Dây chuyền điển hình sản xuất gạch theo phương pháp ướt

Nguyên liệu khai thác ở mỏ

(cơ giới)

Vận chuyển băng tải

Vận chuyển vào các lô

Băng tải

Máy nghiền trục mịn

(2 trục) Nước

Chuẩn bị phối liệu

 Khâu này có nhiệm vụ tính toán thành phần các nguyên liệu đúng theo yêu cầu sản xuất Đặc biệt quan trọng là phân bố thật đồng đều tất cả các cấu tử (làm đồng nhất về thành phần hóa học của toàn khối phối liệu) để giúp cho các phản ứng hóa học xảy ra dễ dàng khi nung Thông thường giai đoạn này phải tiến hành nghiền trộn tiếp tục toàn khối phối liệu.

Sấy Quắc đã mịn

Bơm màng Lọc khung bản

Kho ủ Luyện lentô thường Luyện lentô chân không Đem đi tạo hình dẻo

Nước + bể khuấy (riêng)

Trộn phối liệu

Phối liệu sành đá vôi:

Sành trường thạch (hay sành cứng):

Tạo hình

 Bán thành phẩm được tạo hình từ nguyên liệu dạng bột.

 Ở giai đoạn này phải sử dụng nhiều phương pháp khác nhau như tạo hình dẻo (dùng tay xoay), tạo hình theo phương pháp đổ rót (làm khuôn thạch cao), tạo hình theo phương pháp nén ép (tạo hình theo phương khô)…

Sấy khô

hành sấy khô từ 1 đến 3 giờ tuỳ thuộc vào kích cỡ của sản phẩm Các sản phẩm có kích

cỡ lớn phải được sấy lâu hơn

để tránh bị nứt trong khi nung Mục đích của quá trình sấy là giảm độ ẩm trong sản phẩm nung, nhiệt độ sấy thường vào khoảng 2000C.

 Hình máy s y ấ

 Lò s y ấ

Men phủ và màu trang trí sản phẩm

 Men phủ là lớp phủ silicat hay

lớp phủ oxit dùng để phủ lên bề

mặt vật liệu giúp nó bền hơn

dưới ảnh hưởng của môi trường

và nhiệt độ Thường dùng lớp

phủ silicat tráng lên gốm (dày

khoảng 0,1 ÷ 0,4 mm.

 Nhiệt độ nóng chảy của men

thường dao động trong khoảng

900 ÷ 14000C.

Chế tạo men

 Nghiền bi:

 Nghiền tay:

Nung đến kết khối

 Nung là toàn bộ quá trình gia nhiệt sản phẩm gốm sứ với chế độ thích hợp, từ nhiệt độ thường cho tới nhiệt độ cao nhất nhiệt độ nung) và sau đó làm nguội trong môi trường nung cần thiết.

 Giai đoạn quan trọng nhất trong toàn bộ quá trình sản xuất đồ gốm là nung thiêu kết sản phẩm.

 Giai đoạn này thực hiện các phản ứng giữa pha rắn, kết khối các hạt sản phẩm rắn và ổn định hình dạng sản phẩm.

 Công đoạn nung đốt là công đoạn tiêu hao năng lượng chủ yếu.

Nhiệt độ nung

Nhiệt độ nung các sản phẩm gốm thường trong khoảng:

xây dựng, một số loại gốm vệ sinh, gạch ốp lát…

thuật cao cấp…

corund, zincon… nhiệt độ tương đối cao, yêu cầu lò có kết cấu riêng.

Hình nh lò nung ả

Giai đoạn làm nguội

 Quá trình làm nguội là một quá trình tự nhiên, thời gian từ khi chồng lò đến khi ra lò phải mất từ 4 – 5 ngày tuỳ theo sản phẩm nung đốt lớn hay nhỏ Trong quá trình dỡ lò, vì sản phẩm và nhiên liệu được xếp chồng xen kẽ nên đây cũng là một khâu rất nặng nhọc, ảnh hưởng đến sức khoẻ của người lao động do bụi than và hơi nóng.

Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình

yếu tố chủ yếu quyết định độ chịu lửa (nhiệt độ và khoảng kêt khối).

trình kết khối Nói chung kích thước hạt càng bé, phối liệu càng tốt Tuy nhiên, nếu kích thước hạt quá bé thì vẫn đến dễ nứt vỡ khi sấy hoặc nung do độ co lớn

sản phẩm nói chung có ảnh hưởng đến quá trình kết khối Mật độ càng cao, kết khối càng thuận lợi.

Hình nh v lò nung ả ề

Những hạn chế của lò thủ công truyền thống đốt than

Công việc xếp sản phẩm vào lò và ra lò rất nặng nhọc, tốn nhiều lao động, suất tiêu hao nhiên liệu cao, tỷ lệ thu hồi sản phẩm thấp, chất lượng sản phẩm không cao.

Chỉ nung được trong môi trường oxy hoá, không nung được trong môi trường khử (gốm chất lượng cao cần nung trong môi trường khử)

Không điều chỉnh được nhiệt độ theo ý muốn trong quá trình nung,

Hàm lượng tro thải lớn từ 33 – 40%,

Gây ô nhiễm môi trường do phát thải nhiều loại khí thải trong quá trình nung như khí: CO, CO2, SO2.

Quy trình vận hành lò gas con thoi

Các công đoạn làm mộc tương tự như lò thủ công truyền thống.

 Lò gas được trang bị các tấm kê nung bằng vật liệu chịu nhiệt cao Công đoạn chồng xếp lò theo trình tự: từng lớp sản phẩm trên mặt xe, lớp nọ cách lớp kia bằng các cục kê giữa các tấm kê, sản phẩm được xếp ở dạng như các giá hàng Lúc xếp sản phẩm, xe nung để ở ngoài Khi xếp đủ sản phẩm, đủ chiều cao, xe được đẩy vào buồng lò Sau khi kiểm tra an toàn, bắt đầu châm lửa một số bép phun để dấm sấy (chú ý chưa vội đóng cửa lò để tránh nổ khi lượng gas trong lò cao) khoảng 2 – 3 giờ hoặc dài hơn tuỳ theo sản phẩm dày mỏng Khi đạt được nhiệt độ sấy như yêu cầu thì châm lửa toàn bộ bép và điều chỉnh áp theo quy định từng giai đoạn Nâng nhiệt theo quy trình đường cong nung, đồng hồ báo tới nhiệt thiêu kết, tuỳ theo chủng loại sản phẩm mà điều chỉnh áp để bảo ôn dài hay ngắn nhằm làm cho sản phẩm kết khối.

 Nguyên lý cháy của lò gas là nhiên liệu được phun từ 2 hàng bép bố trí dọc hai bên sườn lò, cháy tự nhiên, chuyển động theo hướng lên nóc và cuộn ngang, chạy vào kênh dẫn khói theo nguyên lý lửa đảo, trên đường đi dòng khí cháy cấp nhiệt cho sản phẩm Thời gian gia nhiệt và suất tiêu hao nhiên liệu cho một mẻ lò phụ thuộc vào chủng loại sản phẩm và nhiệt độ thiêu kết Khi nung xong, lò được làm nguội tự nhiên, nhiệt độ được hạ xuống đến 100 – 200 OC là an toàn đối với sản phẩm.

Kho nguyên liệu

Nguyên liệu tuyển

chọn Máy nghiền bi

Máy sàng rung Máy khử từ

Ép lọc khung bản

Ủ ẩm Đùn hút chân không

Luyện Đóng gói

Máy đựng Máy cắt

In ộp lăn Buồng sấy hàng Chỉnh sửa Nung sơ Trang trí Làm men

Lò nung Phân loại chất

lượng Mài chân Đóng gói Tiêu thụ

Máy phun Nghiền

Nguyên liệu

men

Nguyên liệu đã được tinh chế

Kết luận và thảo luận

than, củi, gas Xu thế sử dụng lò gas đang tăng mạnh do các doanh nghiệp cần nâng cao chất lượng sản phẩm nhằm đáp ứng nhu cầu thị trường ngày càng cao

ở trong nước và xuất khẩu Đa số các sản phẩm xuất khẩu đều được nung đốt bằng lò gas Nung bằng lò gas cho sản phẩm đạt chất lượng cao và đồng đều,

tỷ lệ thành phẩm cao Tuy vậy, tỷ lệ doanh nghiệp sử dụng lò thủ công truyền thống đốt than còn rất cao (Ví dụ, ở làng nghề Bát Tràng có 600 lò đốt than so với 320 lò gas) Nhiều doanh nghiệp, hộ gia đình sử dụng lò thủ công đốt than

để sản xuất sản phẩm có tính đại trà, giá rẻ có thể cạnh tranh với hàng Trung Quốc

trường rất nặng nề trong sản xuất gốm sứ, đặc biệt trong các làng nghề tập trung nhiều doanh nghiệp Ô nhiễm do khí thải, bụi than đang ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống của nhân dân trong vùng

 Việc thúc đẩy công nghệ sử dụng hiệu quả năng lượng, đặc biệt là sử dụng lò gas sẽ đưa đến cuộc cách mạng giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường, tăng hiệu quả sản xuất kinh doanh sản phẩm gốm sứ

Tài liệu tham khảo

 Giáo trình công nghệ sản xuất gốm sứ_Ts Nguyễn Văn Dũng

 Giáo trình chuyên đề vật liệu vô cơ_Trường đại học Bà Rịa-Vũng Tàu

 Google.com