Thiết kế phân xương sản xuất gạch ốp tường năng suất 1 triệu m2năm

Yêu cầu của đề tài là sử dụng nguồn nguyên liệu tại tỉnh QuảngNam và thành phố Đà Nẵng vì vậy trên cơ sở xem xét tất cả các đặc điểm địa lý vềhai vùng đất, vị trí đặt nhà máy sản xuất tấ

MỤC LỤC

CHƯƠNG1:LUẬN CHỨNG KINH TẾ - KỸ THUẬT 4

1.1.Lập luận kinh tế - kỹ thuật 4

1.1.1.Mục đích xây dựng nhà máy: 4

1.1.2 Tổng quan về tình hình sản xuất gạch ốp tường ở nứơc ta trong những năm sắp tới 4

1.2.Chọn địa điểm đặt nhà máy 5

1.3 Điều kiện tự nhiên - kinh tế - xã hội 5

1.3.1 Nguồn nhân lực 5

1.3.2 Thị trường tiêu thụ 6

1.3.3 Vốn đầu tư 6

13.4 Tài nguyên thiên nhiên 6

1.3.5 Cơ sở hạ tầng 6

1.3.6 An toàn lao động 7

1.3.7 Vấn đề về môi trường 7

1.3.8.Năng lượng và công nghệ 8

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 9

2.1.Khái quát sơ bộ về gốm 9

2.2 Lịch sử đồ gốm sứ tại Việt Nam 9

2.3 Phân biệt vật liệu gốm 10

2.3.1 Phân theo lĩnh vực ứng dụng 10

2.3.2 Phân biêt theo cấu trúc và tính chất 10

2.4 Nguyên liệu sản xuất gốm 11

2.4.1 Nguyên liệu dẻo 12

2.4.2 Nguyên liêu gầy 15

2.5 Các giai đoạn sản xuất gạch ốp tường 16

2.5.1 Gia công và chuẩn bị chọn phối liệu 16

2.5.2 Tạo hình 18

2.5.3 Ép và sấy sản phẩm 18

2.5.4 Tráng men 19

2.5.5 Nung gạch đã tráng men 20

2.5.6 Phân loại và đóng gói sản phẩm 21

CHƯƠNG 3: SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ VÀ THUYẾT MINH 22

3.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ 22

3.2 Thuyết minh sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất gạch ốp tường 23

CHƯƠNG 4: TÍNH PHỐI LIỆU CHO PHÂN XƯỞNG 26

4.1 Tính phối liệu xương 26

4.2 Tính phối liệu cho men 33

CHƯƠNG 5 :KẾT LUẬN 38

TÀI LIỆU THAM KHẢO 39

LỜI MỞ ĐẦU

Hiện nay đất nước ta đang trên đà phát triển, bộ mặt của cả thành phố lẫn nôngthôn ngày càng được đổi mới và đẹp đẽ hơn Sự thay đổi đó có được nhờ ngành xâydựng của ta phát triển, bên cạnh còn nhờ ngành công nghiệp gốm xứ nói chung vàcông nghệ sản xuất gạch ốp tường nói riêng Gạch ốp tường không chỉ mang yếu tốxây dựng mà còn cả yếu tố thẩm mỹ cao, tạo bề mặt tường nhẵn bóng, sạch sẽ, sangtrọng và gây nên cái nhìn bắt mắt cho những công trình xây dựng, nhà ở Khôngnhững thế, giá thành của gạch ốp tường vừa phải và phù hợp với tất cả mọi tầng lớpnhân dân Chính vì sự hợp lý về giá cả lẫn mang tính chất thẩm mỹ cao nên đượchầu hết mọi người dân áp dụng cho nhà cửa, các công trình lớn Và để đáp ứngđược yêu cầu ngày càng nhiều về số lượng cũng như chất lượng của gạch ốp tường,nhà nước ta đang có chỉ thị tập trung phát triển công nghệ sản xuất gạch ốp tường,

áp dụng các công nghệ mới, tiên tiến của thế giới vào trong sản xuất Các doanhnghiệp lớn cũng đang có những nghiên cứu và chuẩn bị đầu tư vào lĩnh vực này.Gạch ốp tường là gạch ceramic với 30% tràng thạch và nó xuất phát từ loại sànhxốp, loại gốm nung ở nhiệt độ cao ngang sành nhưng xương đất xốp và còn thấmnước Ở Việt Nam, sản xuất phổ biến ở vùng Nam Bộ, điển hình là gốm Biên Hòa,Lái Thiêu, ở Bắc Bộ có sản xuất Phù Lãng Không những ưu thế và tài nguyênthiên nhiên, Việt Nam còn có lực lượng lao động trẻ dồi dào Đây là những yếu tốgiúp Việt Nam phát triển nghành vật liệu xây dựng, chứng tỏ Việt Nam có đủ khảnăng cung ứng vật liệu xây dựng cao cấp nói chung và ghạch ốp tường nói riêngcho cả nước và phục vụ nhu cầu xuất khẩu Trong đồ án hóa học 2 của mình, emchọn đề tài “thiết kế phân xưởng sản xuất gạch ốp tường năng suất 1.000.000

m2/năm Góp một phần nghiên cứu vào sản xuất gạch ốp tường Do sự hạn chế vềkiến thức cũng như tài liệu tham khảo và thời gian nên chắc chắn còn nhiều thiếusót khó tránh khỏi Vì vậy em rất mong thầy đóng góp ý kiến

CHƯƠNG 1: LUẬN CHỨNG KINH TẾ - KỸ THUẬT

1.1.Lập kinh tế - kỹ thuật

1.1.1.Mục đích xây dựng nhà máy

- Đa dạng hóa các sản phẩm dịch vụ cho nhu cầu xây dựng trong nước

- Giúp cho ngành sản xuất vật liệu của chúng ta đứng vững trong sự cạnhtranh của hàng nhập khẩu khi nước ta gia nhập WTO

- Tạo công ăn việc làm cho người địa phương góp phần thúc đẩy sự pháttriển kinh tế cũng như ổn định chính trị

1.1.2 Tổng quan về tình hình sản xuất gạch ốp tường ở nứơc ta trong những năm sắp tới

Các chuyên gia cho rằng, thị trường vật liệu xây dựng trong nước đang tronggiai đoạn phát triển Với nhu cầu tiêu thụ tăng mạnh, phía các nhà sản xuất khôngngừng nâng cao chấtt lượng , cải tiếng mẫu mã và tăng sản lượng Tuy nhiên, đểngành gốm sứ Việt Nam thật sự phát triển doanh nghiệp cần đầu tư nâng cao chấtlượng, đa dạng hóa sản phẩm

Sau một thời gian dài thị trường vật liệu xây dựng trầm lắng do ảnh hưởngcủa việc thị trường bất động sản đóng băng Hơn 7 năm trở lại đây, sự sôi đông lạicủa thị trường bất động sản Việt Nam đã tác động thị trường vật liệu xây dựng pháttriển mạnh mẽ.Từ đó, cùng với sự khởi sắc của vậy liệu xây dựng, ngành sản xuấtgốm sứ xây dựng nói chung hay ngành sản xuất gạch ốp tường nói riêng đang dầnkhôi phục và phát triển Như hiện nay thị trường đang sôi động từng ngày.Theođánh giá, tình hình sản xuất ngành gốm sứ của Việt Nam đang trong giai đoạn pháttriển mạnh, nhất là khoảng 7 năm trở lại đây Như nghiên cứu của Hiệp hội gốm sứViệt Nam, trong giai đoạn 2007-2012,sự tăng trưởng của vật liêu xây dựng gốm sứtrong nước đạt mức khoảng 20%/năm, đặc biệt trong 2 năm trở lại đây, nhu cầu tiêuthụ của thị trường đã tăng mức 25%/năm Riêng ngành sản xuất gạch ốp tườngtrong những năm gần đây sản lương tiêu thụ nhanh đáng kể khoảng 200 triệum/năm (2007)

Với nến kinh tế hội nhập như hiện nay hơn nữa Việt Nam đang là thành viêncủa hiệp hội WTO, thị trường tiêu thụ không chỉ nội địa mà mở rộng sang các thị

trường thế giới Sau thời gian sản xuất cầm chừng, ngành gốm sứ nói chung-ngành

ốp tường nói riêng đã chẩn bị sức và lực để hội nhập

Từ năm 2008 đến nay các hoạt đông xúc tiến thương mại đang diễn ra mạnh

mẽ ,kéo theo sự phát triển ngành xây dựng ,vật liệu xây dựng và cả ngành sản xuấtgạch ốp tường

1.2.Chọn địa điểm đặt nhà máy

Việc lựa chọn địa điểm đặt nhà máy là yếu tố quan trọng nhất khi bắt đầu lập

dự án xây dựng Yêu cầu của đề tài là sử dụng nguồn nguyên liệu tại tỉnh QuảngNam và thành phố Đà Nẵng vì vậy trên cơ sở xem xét tất cả các đặc điểm địa lý vềhai vùng đất, vị trí đặt nhà máy sản xuất tấm lát nền xương đỏ được lựa chọn tạikhu công nghiệp (KCN) Điện Nam - Điện Ngọc huyện Điện Bàn tỉnh Quảng Nam

1.3 Điều kiện tự nhiên - kinh tế - xã hội

Vị trí địa lý: thuộc địa phận xã Điện Nam và xã Điện Ngọc huyện Điện Bàn,nằm kề tỉnh lộ 607 nối thành phố Đà Nẵng với phố cổ Hội An, giáp với các huyệnĐại Lộc, Quế Sơn Cách sân bay quốc tế Đà Nẵng 20 km, cảng Tiên Sa 29 km vềphía Bắc; cách sân bay Chu Lai, cảng Kỳ Hà, khu lọc hóa dầu Dung Quất 100 km.Tổng diện tích quy hoạch 418 ha trong đó giai đoạn I là 145 ha

Điện Bàn là huyện phát triển nhất hiện nay của tỉnh Quảng Nam với khu côngnghiệp Điện Nam - Điện Ngọc, khu thị trấn Vĩnh Điện sầm uất

Khí hậu: nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới, chỉ có 2 mùa là mùa mưa và mùakhô, chịu ảnh hưởng của mùa đông lạnh miền Bắc

Đội ngũ cán bộ kỹ thuật có thể cung cấp từ trường Đại học Bách khoa ĐàNẵng, cách vị trí xây dựng 30 km và đội ngũ cán bộ quản lý được cung cấp từ

trường Đại học Kinh tế Đà Nẵng, đội ngũ công nhân được cung cấp từ các trườngtrung cấp nghề, kỹ thuật trên địa bàn hoặc được tuyển từ lao động địa phương quacác trung tâm xúc tiến việc làm tại tỉnh Quảng Nam và thành phố Đà Nẵng.

Công ty sẽ mời các chuyên gia: giáo sư đào tạo công nhân, cán bộ trong bộphận kỹ thuật của công ty

1.3.2 Thị trường tiêu thụ: Hiện nay cả nước có 50 nhà máy, cơ sở gốm sứ xây

dựng đang sản xuất phân theo vùng lãnh thổ như sau:

Miền Bắc: 23 cơ sở với công suất 76.2 triệu m2/năm chiếm 45.87% tổngcông suất,

Miền Trung: 8 cơ sở với công suất 19 triệu m2/năm 11.44% tổng công suất,Miền Nam: 19 cơ sở với công suất 70.9 triệu m2/năm chiếm 42.69% tổngcông suất

Tổng sản lượng khoảng 166.1 m2/năm, như vậy vẫn còn khoảng gần 40 triệu

m2/năm mới đáp ứng theo yêu cầu đặt ra, điều này cho thấy vẫn có thị trường riêngdành cho sản phẩm tấm lát nền xương đỏ tại miền Trung đồng thời mở rộng phạm

vi toàn quốc tiến tới xuất khẩu sang nước ngoài

1.3.3 Vốn đầu tư

Nhà nước cộng thêm sự đầu tư của các doanh nghiệp trong và ngoài nước

Để đẩy mạnh thu hút đầu tư và tạo điều kiện thuận lợi cho nhà đầu tư đến làm việctại tỉnhQuảng Nam, chính quyền đã thực hiên đơn giản hóa các quá trình đầu tư,nâng cao chất lương đội ngũ cán bộ, công chức , xây dựng cơ sở hạ tầng, tăngcường năng lực đào tạo, cung ứng nhân lực tạo nguồn lực thuận lợi thông thoángcông khai minh bạch,hấp dẫn

13.4 Tài nguyên thiên nhiên:

Miền Trung nói chung và vùng đất Quảng Nam Đà Nẵng nói riêng là nơi tậptrung khá nhiều mỏ khoáng sản từ vàng, đá quý, đá vôi, đá ốp lát granite, than đá,sắt, đồng, chì, kẽm đặc biệt là tràng thạch Đại Lộc và ngoài ra còn có các nguồntài nguyên thuận lợi cho phát triển vật liệu xây dựng như cao lanh Quế Sơn, cátThăng Bình, cát Hòa Khánh, đất sét Thăng Bình, đất sét Duy Xuyên

1.3.5 Cơ sở hạ tầng:

Giao thông: đường trục chính rộng 51 m, dài 300 m; đường 15 m dài 5000m; đường 10.5 m dài 4300 m,

Điện: sử dụng từ hệ thống lưới điện quốc gia 500 KV truyền tải về khu côngnghiệp bằng đường dây 110 KV Tại chân khu công nghiệp có trạm biến áp 40MVA (110/22), mạng 22 KV trong khu công nghiệp,

Cấp thoát nước: trong khu công nghiệp có nhà máy nước công suất 5000 m3/ngày.đêm cung cấp cho các nhà máy Hệ thống thoát nước và xử lý nước thải hoànchỉnh,

Thông tin liên lạc: có tổng đài 3000 số giai đoạn I được phủ sóng toàn quốc

và quốc tế,

Hệ thống thanh toán tài chính, hải quan và các dịch vụ khác được thiết lậptrong khu công nghiệp để phục vụ thanh toán tài chính toàn quốc, quốc tế và cácdịch vụ phục vụ tại chỗ

1.3.6 An toàn lao động

Trong bất kì nhà máy hay cơ sơ sản xuất vấn đề an toàn lao động luôn đặtlên hàng đầu nên người lao động sẽ được học những quy định sau nhằm bảo đảmcho người lao động:

- Phải mang đầy đủ trang phục bảo hộ,

- Giữ gìn vệ sinh trong khu vực làm việc của mình và trong phạm vi công ty,

- Phải thường xuyên kiểm tra máy móc và thiết bị, phương tiện làm việc,

- Phải vận hành đúng quy định kỹ thuật nhà máy đã hướng dẫn,

- Không được tự ý bỏ vị trí làm việc của mình trong giờ làm việc,

- Chỉ tuyển dụng những người lao động có đủ sức khỏe và năng lực,

- Không hút thuốc hay nói chuyện riêng trong giờ làm việc,

- Trong nhà máy được trang bị các thiết bị chống cháy nổ và lắp đặt các đènbáo tín hiệu,

- Công nhân được huấn luyện các bài phòng chống cháy nổ và xử lý khi cóvấn đề xảy ra

1.3.7 Vấn đề về môi trường

Đây là vấn đề được quan tâm hàng đầu Nhà máy đặt xa khu dân cư để đảmbảo sức khỏe, sự ảnh ảnh hưởng không tốt do bụi.Trong sản xuất chất thải chủ yếu

là huyền phù, men và khói bụi nên cần trang bị hệ thống hút bụi, xử lí nước thảitrước khi thải ra môi trường bằng cách xây dựng bể chứa và hệ thống xử lý nướcthải để bảo vệ và giảm thiểu ô nhiễm môi trường.

Ngoài ra,còn quan tâm đến cảnh quang của nơi làm việc, trồng những bồnhoa trang trí và những thảm cỏ, đặc biệt là trồng nhiều cây xanh dọc đường vàquanh khu nhà xưởng để tạo không khí làm việc thoải mái thoáng mát

1.3.8.Năng lượng và công nghệ

Năng lượng: Đây là vấn đề cực kì nhạy cảm của bất kỳ 1 nhà máy công

nghiệp nào Với địa điểm được chọn như trên thì nguồn điện sữ dụng trong sản xuấtcũng như trong sinh hoạt sẽ được cung cấp bởi nhà máy thủy điện Trò An với côngsuất trên 400 MVA Ngoài ra, còn có thể sử dụng điện của nhiều nơi khác nhaunhư: nhà máy điện Nhơn Trạch, nhà máy thủy điện Đa Nhim, nhà máy điện Phú

Mỹ, nhà máy nhiệt điện Bà Ròa và những đường dây chuyển tải điện đi xuyên quatỉnh Đồng Nai Bên cạnh đó còn có những trạm phát điện với công suất trên1.000KVA cho một số nhà máy coong nghiệp

Công nghệ: dây chuyền ở đây được chọn là dây chuyền sản xuất của hàng

THERMIC và INTERDRI với công nghệ tiên tiến bao gồm những máy móc, thiết

bị chính hảng hàng đầu Châu Âu Đảm bbaor theo tiêu chuẩn Châu Âu và độ bền,

độ cứng, độ bóng của sản phẩm

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN LÝ THUYẾT

2.1.Khái quát sơ bộ về gốm

Gốm: là vật liệu vô cơ không kim loại, có cấu trúc đa tinh thể, ngoài ra có

thể gồm các pha thủy tinh Nguyên liệu để sản xuất gốm một phần hay tất cả là đấtsét hay cao lanh Phối liệu sản xuất gốm để tạo hình và thiêu kết ở nhiệt độ cao làmcho vật liệu có những tính chất lý hóa đặc trưng Từ gốm còn được dùng để chỉnhững sản phẩm làm từ vật liệu gốm

Gốm sứ: sứ là vật liệu không 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 đượcdùng để sản xuất đồ gia dụng, đồ mỹ nghệ hay trong xây dựng Như vậy sứ là mộtloại gốm đặc trưng mà ai cũng biêt Ở đây dùng để nhấn mạnh

Gạch ốp tường là một trong những sản phẩm của gốm sứ Là gạch ceramicvới 30% tràng thạch, phân theo tính chất gạch ốp tường là sản phẩm của sành xốp-loại xốp hút nước Đúng như mục đích sử dụng gạch ốp tường thiên về độ dính hơn

là khả năng chịu áp lực như gạch lót

- Thiết kế: nung ở nhiệt độ cao để vật liệu được kết khối

2.2 Lịch sử đồ gốm sứ tại Việt Nam

- Đồ gốm được tìm thấy cách đây khoảng 6000 năm.Đến đời Hùng Vương,

ta đã có gốm Phùng Nguyên,Gò Mun Xương gốm đã bắt đầu được tinh luyện,nhiệt

- Ở miền Nam có gốm Cây Mai tồn tại trong vòng 200 năm, đến đầu thế kỷ20.

- Và hiện nay tại miền Nam có các trung tâm sản xuất gốm lớn là Biên Hòa,Bình Dương nối tiếp truyền thống gốm Cây Mai.Nổi tiếng với gốm mỹ nghệ chấtliệu sành xốp Tiếp thu được tinh hoa của gốm Limoges(Pháp)

- Lò nung gốm được người Việt Nam cải tiếng không ngừng Từ lò ếch, lòđàn ngày xưa đến lò bầu, lò đứng Và ngày nay đã tiếp thu kỹ thuật của lò buồnggián đoạn hiện đại, đốt bằng nhiên liệu khí ,tường và vòm lò lát bông gốm chịunhiệt Năng suất làm việc cao, chất lượng sản phẩm tốt

- Về sản xuất dân dụng, mỹ nghệ và gốm, kỹ thuật quy mô công nghiệp nhưcông ty sứ Hải Dương…và nhiều công ty khác nữa gạch ngói, tấm ốp lat ceramic,granit, sứ vệ sinh….phục vụ cho nhu cầu vật liệu xây dựng công nghiêp hóa hiệnđại hóa đất nước

2.3 Phân biệt vật liệu gốm

- Gốm làm vật liệu mài,đá mài

2.3.2 Phân biêt theo cấu trúc và tính chất

2.3.2.1 Cấu trúc

Gốm thô và gốm mịn

+ Gốm thô: cấu trúc hạt nhìn được bằng mắt thường 100µm

+ Gốm mịn: cấu trúc hạt không nhìn được bằng mắt thường (nhìnbằng kính lúp hay kính hiển vi).

2.3.2.2 Tính chất

- Xốp hút nước (gốm thô),

- Sít đặc không hút nước (gốm mịn),

=>Tuy nhiên không phải lúc nào cũng vậy

* Phân liệu vật liệu gốm theo cấu trúc và tính chất:

- Gốm tinh( ), xốp hút nước: sành xốp, sản phẩm gạch men ốp

tường, nguyên liệu sản xuất đất sét, phương pháp nung oxi hóa

- Gốm tinh, sít đặc không hút nước:

+ Sành: sản phẩm bình hoa, gạch lót nền, nguyên liệu sản xuất đátsét,phương pháp nung oxi hóa

+ Sành dạng đá tinh: sản phẩm gạch geramit, nguyên liệu sản xuất đất sét,tràng thạch, phương pháp nung oxi hóa

+ Bán sứ: sản phẩm sứ vệ sinh, nguyên liệu sản xuất cao lanh, đất sét,tràngthạch, phương pháp nung oxi hóa

+ Sứ: sản phẩm sứ bàn ăn, nguyên liệu sản xuất cao lanh, đất sét, tràngthạch, phương pháp nung khử

2.4 Nguyên liệu sản xuất gốm

Nguyên liệu sản xuất gốm sứ chủ yếu từ thiên nhiên mà thành phầnhóa,khoáng và thành phần cỡ hạt sẽ quyết định tính chất của xương hay men gốm

sản xuất ra Người ta chia nguyên liệu thành nguyên liêu dẻo (là nguyên liệu khi trộn với nước có độ dẻo và khả năng tạo hình) và nguyên liệu gầy.

Cao lanh, đất sét xuất hiện do hiện tượng phong hóa các loại đá giàu tràngthạch, gồm quá trình phân hủy nhiệt, quá trình vận chuyển và sa lắng các cấu tưphân hủy ra Tính chất nguyên liệu sét thành phần các loại đá gốc và bản chất môitrường.

2.4.1 Nguyên liệu dẻo: cao lanh và đất sét.

2.4.1.1 Nguồn gốc, sự tạo thành cao lanh đất sét

Cao lanh, đất sét là sản phẩm phong hóa tàn dư của các loại đá gốc chứatràng thạch

Cao lanh nguyên sinh là cao lanh hình thành ngay tại mỏ đá gốc

Nếu sản phẩm phong hóa tàn dư, nhưng bị nước, băng hà, gió cuốn đi rồilắng đọng tại các chỗ trũng hình thành nên các mỏ cao lanh hay trầm tích- còn gọi

là cao lanh thứ sinh

- Cơ chế pản ứng quá trình phong hóa xảy ra như sau, nếu chúng ta coi đágốc trực tiếp phong hóa thành cao lanh là trường thạch kali Khi độ PH của môitrường là 3-4 thì khoáng chính hình thành là Al2(OH)4Si2O5

2KalSi3O8 + 8H2O -> 2KOH + 2Al(OH)3 +2H4Si3O8 ->Al2(OH)4Si2O5 + K2O + 4SiO2 + 6H2O

Khi độ PH của môi trường là 8-9 thì khoáng chính hình thành làmoontmorilonit:

Al1,67Mg0,33 [(OH)2/Si4O10]0,33Na0,33(H2O)4

2.4.1.2 Thành phần khoáng

Cao lanh, đất sét là các khoáng trầm tích, có thể ở dạng bột rời hay dạng sítđặc, bao gồm một lượng lớn các hạt khác nhau về loại khóang và kính thước, hạtlớn nhất có thể lên đến 2 mm Nếu nguyên liệu chứa >45% các hạt khoáng sét,chúng ta có đất, còn lại là đất cát Các khoáng sét là thành phần quyết định nênnguyên liệu sét, chúng ta có aluminosilic

Ba nhóm khoáng quan trọng nhất đối với ngành công nghiệp gốm sứ là:

Nhóm caonilit:

Đặc trưng của nhóm caonilit là khoáng caonilit( tên khoáng này lấy làm tên

cả nhóm), là khoáng chủ yếu trong các mỏ cao lanh và đất sét, có công thức hóa

học là Al2O3.2SiO2.2H2O Thành phần hóa học của khoáng này là SiO2: 46,54%,Al2O3: 39,5%, H2O: 13,96%.

Nếu mỏ cao lanh nào chứa chủ yếu là khoáng caonilit thì chất lượng rất cao

và chưa rất ít tạp chất gây màu( hàm lượng oxit sắt Fe2O3< 1%)

Khoáng có cấu trúc lớp đôi tạo nên từ các lớp tứ diện [SiO4]4- và lớp bát diện[AlO6]9- Chiều dài của một lớp đôi là 0.7nm, nếu kể cả không gian giữa 0.715nm.Tinh thể thuộc hệ ba nghiêng, ít phổ biến nhưng lại rất dẻo

Montmorilonit là loại silicat 3 lớp nên khi có nước các phân tử H2O có thể đisâu vào và phân bố giữa các lớp làm cho mạng lưới của nó trương nở rất lớn, cũngchính do cấu trúc của chính bản thân nó cũng chính do cấu trúc của bản thân nó nênkhoáng này có khả năng hấp phụ trao đổi ion lớn Khối lượng riêngmonotmorilonit từ 1.7-2.7 g/cm3

Trong sản xuất gốm này có tên là bentonit Đối với gốm mịn khi phối liệu có

độ dẻo kém ngưới ta thường thêm một lượng 2-5% bentonnit để tăng độ dẻo

Nhóm khoáng chứa alkali (ilit hay mica):

Ilit hay mica ngậm nước là những khoáng chính trong nhiều loại đất sét Cácdạng mica ngậm nước thường gặp:

2.4.1.3 Các tính chất kỹ thuật:

- Thành phần hạt:

+ Nhìn chung kích thước các hạt đất sét và cao lanh nằm trong giới hạn phântán keo(< 60µm) Kích thước các loại tạp chất bao gồm thạch anh, tràng thạch,mica thường khá lớn

+ Thành phần và kích thước hạt có tác dụng rất lớn đến khả năng hấp thụtrao đổi ion, tính dẻo, độ co sấy, cướng độ mộc cũng như biểu diễn tính chất củakhoáng đó theo nhiệt độ nung

- Khả năng trương nở thể tích và hấp thụ trao đổi ion:

+ Tính chấy này của đất sét, cao lanh chủ yếu là do cấu trúc tinh thể của cácđơn khoáng của nó quyết định

+ Các silicat 2 lớp (caonilit): sự hấp thụ trao đổi ion trước hết và chủ yếu xảy

ra ở các mặt cơ sơ chứa SiO2 bên ngoài của các cạnh tinh thể, đặc biệt là khi có sựthay thế đông dạng của Si4+ bằng Al3+ hay Fe3+

+ Các silicat 3 lớp (monomorilomit): đại lượng hấp thụ trao đổi ion lớn do

sự thay thế đồng hình xảy ra đồng thời cả trong lớp tứ diện và bát diện Khả năngtrương nở thể tích lớn do có kiểu cấu trúc dạng vi vảy chồng chít lên nhau, tạo điềukiện cho các phân tử nước dễ bám vào khoảng không gian giữa các gói làm trương

nở thể tích của nó lên đến 16 lần so với thể tích lúc đầu khan nước

- Đặc tính đất sét và cao lanhkhi có nước Độ dẻo và khả năng tạo hình:

+ Độ dẻo của hỗn hợp đất sét và cao lanh khi trộn với nước là khả năng giữnguyên hình dạng mới khi chịu tác dụng của lực bên ngoài mà không bị nứt.Nguyên nhân:

Khả năng trượt lên nhau của các hạt sét

Hiên tượng dính kết các hạt sét với nhau thành một khối

+ Thành phần kích thước và hình dạng (vảy, ống, sợi) cảu trúc hạt sét, cấutrúc của khoáng sét (ảnh hưởng đến chiều dày màng nước hydrat hóa) là những yếu

Khoáng chính và phổ biến nhất trong đất sét và cao lanh là caonilit Khinung nóng xảy ra các hiện tượng chính sau đây:

+ Biến đổi thể tích kèm theo mất nước lí học

+ Biến đổi thành phần khoáng bao gồm mất nước hóa học, biến đổi cấu trúctinh thể khoáng cũ (kể cả biến đổi thù hình)

+ Các cấu tử phản ứng với nhau để tạo ra pha mới

+ Hiện tượng kết khối

2.4.2 Nguyên liêu gầy

2.4.2.2 Các loại nguyên liệu khác

Công nghiệp gạch ốp tường còn dùng nhiều loại nguyên liệu khác như hoạtthạch (talc) 3MgO.4SiO2.2H2O, đá vôi CaCO3, đôlômit CaCO3.MgCO3 (trong đóCaCO3 chiếm 54,27% TL, MgCO3 chiếm 45,73% TL), các hợp chất chứa BaO,TiO2, Zr2O3, Al2O3.v.v Ngoài ra còn dùng các oxyt thuộc họ đất hiếm nhưAl2O3, 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 nhưhoạt 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 oxyt 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

2.4.2.3 Nguyên liệu làm khô

Phổ biến nhất người ta hay dùng làm khuôn thạch cao Ngày xưa người tadùng khuôn gỗ

Trong thiên nhiên thạch cao tồn tại dưới dạng đihiđrat sulfat caxiCaSO4.2H2O (với 21% nưới kết tinh) Lúc sản xuất khuôn người ta dùng thạch caochứa 0.5 phân tử nước (CaSO4.0.5H2O), dạng thạch cao này nhận được bằng cáchsấy bột thạch cao sống CaSO4 2H2O ở nhiệt độ 17000C Khi trộn thạch cao chứa0.5 phẩn tử nước với một lượng nước thích hợp (thường từ 50-55% khối lượng) nó

sẽ thực hiên phản ứng hydrat hóa (gọi là quá trình đóng rắn) cho cường độ cơ họckhá cao như độ xốp lớn Chú ý nếu sấy trên 18000C, đặc biệt đến gần 30000C thì

sẽ giảm thậm chí mất hẳn khả năng hydrat hóa Hiện nay ngoài thạch cao người tacòn dùng nhựa nhân tạo polyester hay epoxy

2.5 Các giai đoạn sản xuất gạch ốp tường

2.5.1 Gia công và chuẩn bị chọn phối liệu

Giữ vai trò rất quan trọng vì tạo điều kiện cải thiện tính chất của nguyênphối liệu cũng như chất lượng của sản phẩm nung Nội dung này bao gồm:

+ Làm giàu và tuyển chọn nguyên liệu,

+ Gia công thô và gia công trung bình các loại nguyên liệu,

+ Gia công tinh (nghiền mịn) nguyên phối liệu,

+ Chuẩn bị phối liệu theo yêu cầu từng loại sản phẩm phù hợp với cácphương pháp tạo hình khác nhau

Yêu cầu cơ bản của việc chuẩn bị phối liệu là

+ Đạt được độ chính xác cao nhất về thành phần hóa và tỉ lệ các loại cỡ hạt,thành phần phối liệu và các tính chất kỹ thuật của nó ở các khâu khác nhau trongdây chuyền công nghệ để đảm bảo đúng tính chất cần mong muốn của các loại sảnphẩm khi nung

+ Đạt được độ đồng nhất cao về thành phần hóa, thành phần hạt, lượng nướctạo hình, chất điện giảỉ hay các loại phụ gia v.v trong phối liệu theo thời gian và vịtrí khác nhau

Mục đích của việc chuẩn bi phối liệu là:

+ Tạo ra phối liệu đúng theo bài cấp phối

+ Tiếp tục nghiền mịn các loại nguyên liệu đến cỡ hạt yêu cầu

+ Tạo được sự hòa trộn đồng nhất của tất cả các loại nguyên liệu trongphốliệu, có độ ẩm đồng nhất, có những thông số công nghệ tối ưu phù hợp với côngđoạn tạo hình tiếp theo.

Phương pháp chuẩn bị phối liệu truyền thống là nghiền trộn chung các loạinguyên liệu thành huyền phù nước trong máy nghiền bi (phương pháp nghiền biướt) Khi máy nghiền bi quay, sự chà xát, va đập của bi đạn vào nhau và vào thâncủa thùng nghiền làm cho liệu được nghiền mịn và trộn điều Cho đến nay đây vẫn

là phương pháp hiệu quả nhất do có những ưu điểm sau:

+ Nước môi trường tốt giúp tăng cường quá trình nghiền và trộn đều, phốiliệu sẽ đạt độ đồng nhất cao

+ Đất sét, cao lanh thường có độ ẩm dao động, ta chỉ cần xác định chính xác

độ ẩm của nó để tính dung lượng nước cho vào nghiền (mà không cần sấy khônguyên liệu nếu nhưng lựa chọn phương pháp nghiền khô)

+ Tiêu tốn năng lượng để nghiền bé hơn nhiều so với nghiền khô

+ Hồ sau nghiền có thể đêm dùng ngay để tạo hình đổ rót hay tạo hình dẻosau khi qua ép lọc khung bản

Nhược điểm là lượng hao mòn bi đạn, lớp lót thường lớn gấp 5 lần so vớinghiền khô Cho nên yêu cầu của bi đạn va lớp lót cần có tính chất giống vật liệuđêm nghiền (coi lượng hao hụt bi đạn, lớp lót như cấu tử của phối liệu) và sau mỗilần nghiền cần bổ sung bi đạn Đối với sành mịn và sứ vật liệu lót nên dùng đá hoacương (granit) hay làm bằng silex (một dạng thạch anh vô định hình), bi là đá cuội(flint, là SiO2 vô định hình) hay sứ cứng (sứ côrunđôn chẳng hạn); đối với máynghiền phối liệu họ titanat (TiO2, BaO v.v ) thì vật liệu lót và bi đạn là sứ rutinTiO2 Lớp lót có thể làm bằng cao su cứng để không làm bẩn liệu bởi tạp chất sắt từthân thùng nghiền

Tỉ lệ nạp liệu thường như sau: Liệu nghiền: bi đạn: nước = 1: 1: 1 dến 1: 1 :0,5 tùy theo yêu cầu độ ẩm hồ ra, lượng và loại chất điện giải cho vào Tỉ lệ 1:1: 0,5dùng cho hồ ra mấy sấy phun trong sản xuất tấm ốp tường ceramic

+ KIỂM TRA KỸ THUẬT PHỐI LIỆU

Nội dung kiểm tra bao gồm:

+ Kiểm tra độ chính xác và đồng nhất về thành phần hóa, thành phần hạt và

độ ẩm

+ Kiểm tra màu sắc của đất mộc sau khi nung

+ Kiểm tra một số tính chất kỹ thuật của phối liệu ở nhiệt độ thường: độ dẻo,cường độ mộc, độ co sấy v.v…

+ Kiểm tra các tính chất của phối liệu ở nhiệt độ cao (chủ yếu là ở nhiệt độnung)

2.5.2 Tạo hình

Mục đích của khâu tạo hình cũng như yêu cầu cơ bản của nó lả thỏa mãn cácchỉ tiêu về kích thước, hình dạng hình học, độ đồng nhất của bán thành phẩm vàcủa sản phẩm

Theo mức độ đồng nhất (thành phần, độ ẩm, mật độ và cấu trúc) do cácphương pháp tạo hình đạt được thì tổng quát có thể sắp xếp theo thứ tự sau:

+ Đổ rót sản phẩm rỗng (hồ thừa)

+ Đổ rót sản phẩm đặc (rót hồ đầy)

+ Xây trên mấy (loại đầu nén)

+ Xây trên mẩy (loại dao bản) và kể cả vuốt, gắn ráp bằng tay

Khi sấy hơi ấm sẽ thoát ra, nếu chúng thoát ra đột ngột, phần nước ở trên bềmặt hay sát bề mặt thoát ra dễ dàng nhưng hơi ẩm bên trong lòng sản phẩm thoát rarất khó khăn do đó áp suất riêng phần của nó ở những vị trí nước tập trung sẽ tăngđột ngột nếu áp suất ấy vượt quá lực liên kết của các hạt sét (tức cường độ phá vởcủa mộc) sẽ gây nên hiện tượng nổ ngay lúc sấy (hay lúc nung) Như vậy vấn đề

chủ yếu của kỹ thuật sấy là sấy đồng đều để bán thành phẩm không bị nứt, sau đó làtìm các biện pháp kỹ thuật để rút ngắn thời gian sấy, giảm vốn đầu tư thiết bị, giảmdiện tích và tăng năng suất.

Mục đích của quá trình sấy loại bỏ nước liên kết lý học (còn gọi là nước tự

do, nằm ở các lổ trống giửa các hạt vật liệu) hay nước liên kết hóa lý (bao gồmnước hấp thụ, nước hydrat hóa và ở các loại khoáng sét ba lớp silicat là nước trươngnở)

Sản phẩm gốm sứ nói chung là khá dày, lúc sấy nước ở bề mặt dể bốc hơigây nên chênh lệch hàm ẩm ở trên bề mặt và trong lòng sản phẩm, do đó nước ởtrong lòng sẽ khuếch tán ra ngoài bề mặt và tiếp tục bốc hơi Nhưng vậy tốc độ sấychẳng những phụ thuộc vào khả năng bốc hơi trên mặt sản phẩm mà còn phụ thuộcvào tốc độ khuếch tán nước từ bên trong ra ngoài

Qúa trình sấy được đặc trưng bằng 3 giai đoạn: giai đoạn đốt nóng, giai đoạnhằng tốc độ sấy và giai đoạn giảm tốc độ sấy

Yêu cầu chung đối với thiết bị sấy là:

+ Tốc độ sấy lớn nhất cho phép song vẫn đảm bảo được chất lượng sản phẩm

+ Tiêu tốn nhiệt năng riêng ít

+ Sấy đảm bảo đồng đều

+ Cường độ bốc hơi ẩm trên một đơn vị (m3) thiết bị lớn

+ Dễ điều chỉnh các thông số của độ lực sấy

+ Cơ giới hóa việc bốc dỡ, vận chuyển sản phẩm và đạt điều kiện vệ sinh

2.5.4 Tráng men

Men được gia công và dự trữ trong bể chứa để cấp cho xưởng trán men Gạch ra khỏi sấy thanh lăn theo dây chuyền được đưa thẳng vào dây chuyền tráng men, làm sạch, phủ men, in hoa văn trang trí bằng các thiết bị chuyên dùng

Các nguyên liệu men sau khi kiểm tra đạt yêu cầu cho phép nhập kho Sau cân định lượng theo đơn phối liệu men cho vào hủ nghiền, nghiền một thời gian đã định trước hoặc lò được nghiền theo số vòng quay của hủ nghiền Sau đó, khi gần đến thời gian nghiền ta dừng hủ, trích men đi kiểm tra Sau đó chạy tiếp đủ số vòng quay thì dừng hủ để đi kiểm tra lần cuối, nếu thấy đạt thì cho xả hủ, nếu không đạt

thì tiếp tục nghiền, cuối cùng men được chuyển đến các bể chứa có cánh khuấy để chờ sử dụng.

Các phương pháp tráng men:

+ Đôi men phía trong hoặc ngoài sản phẩm

+ Nhúng toàn bộ vật thể vào men

+ Đối với những sản phẩm đã nung sơ bộ thường cho sản phẩm đi qua máng men mỏng theo nguyên tắc chảy tràng

Chất màu cho gốm sứ chủ yếu thuộc hệ dung dịch rắn Trong sản suất màu cho gạch lát nền thì điều kiện công nghệ chủ yếu là nhiệt độ nung

Môi trường là các yếu tố quyết định đến khả năng tạo màu

2.5.5 Nung gạch đã tráng men

Đối với công nghệ nung một lần thì sau khi tráng men, trang trí, qua máy xếp tải, gạch được sắp xếp lên các xe lưu chứa, sau đó cấp vào lò nung thanh lăn Nhiệt độ làm việc của lò nung là khoảng 1150-11800 độ C với chu kỳ nung khoảng

50 phút Đối công nghệ nung hai lần thì sau khi tráng men, gạch đưa vào lò nung thanh lăn Nhiệt độ làm việc khoảng 950-10000 độ C với chu kỳ nung khoảng 40 phút

Nung là khâu quan trọng nhất trong kỹ thuật sản xuất gạch ốp tường Nó ảnhhưởng quyết định đến chất lượng và giả thành Khi nung, cụ thể trong vật liệu sẽ xảy ra phản ứng nhiệt độ cao của các cấu tử trong nguyên liệu, quá trìh kết khối, quá trình xuất hiên pha lỏng, quá trình hòa tan và tái kết tinh các tinh thể Tóm lại, nói tổng quát khi nung xảy ra đồng thời các quá trình trao đổi nhiệt và trao đổi chất,các quá trình này lại do những biến đổi hóa học và biến đổi pha diễn ra rất phứt tạp.Tuy nhiên, điều quan trọng nhất là kết quả của quá trình nung: Tạo ra vật liệu mới

+ Nhiệt độ nung cực đại và thời gian lưu

+ Tốc độ nâng và giảm nhiệt độ