CHUYÊN đề CÔNG NGHỆ gốm xây DỰNG mới

CHƯƠNG 1: Nguyên vật liệu sử dụng Trong công nghệ sản xuất các sản phẩm gốm tinh như các loại tấm , gạch lát, sản phẩm sứ vệ sinh… sử dụng rất nhiều các loại nguyên liệu khác nhau, tùy

CHUYÊN ĐỀ CÔNG NGHỆ GỐM XÂY DỰNG

MỞ ĐẦU

Vật liệu gốm xây dựng là vật liệu xây dựng truyền thống

có từ lâu đời, được dùng rộng rãi trong nhiều bộ phận của công trình xây dựng Trong xây dựng hiện đại vật liệu gốm được dùng trong nhiều chi tiết của kết cấu nhà cửa, khối xây,

ốp trang trí mặt ngoài và trong nhà, lát nền, các sản phẩm sứ

vệ sinh Ngoài ra, vật liệu gốm còn có mặt trong các ngành công nghiệp hóa học, luyện kim và các ngành công nghiệp khác Theo tính chất nguyên liệu, công dụng sản phẩm, phương pháp công nghệ chia ra: gốm thô và gốm tinh

Vật liệu gốm xây dựng là vật liệu xây dựng truyền thống

có từ lâu đời, được dùng rộng rãi trong nhiều bộ phận của công trình xây dựng Trong xây dựng hiện đại vật liệu gốm được dùng trong nhiều chi tiết của kết cấu nhà cửa, khối xây,

ốp trang trí mặt ngoài và trong nhà, lát nền, các sản phẩm sứ

vệ sinh Ngoài ra, vật liệu gốm còn có mặt trong các ngành công nghiệp hóa học, luyện kim và các ngành công nghiệp khác Theo tính chất nguyên liệu, công dụng sản phẩm, phương pháp công nghệ chia ra: gốm thô và gốm tinh

Sản phẩm gạch lát

Ưu điểm

Độ bền và

tuổi thọ cao

Sử dụng được vật liệu địa phương

Công nghệ sản xuất đơn giản, giá thành hạ

Nhược điểm

Dễ vỡ,

giòn đối nặng Tương

Thu hẹp diện tích đất nông nghiệp

Khó cơ giới hóa xây dựng

Mô tả kích thước sản phẩm gạch gốm ceramic

theo TCVN 7132:2002

Hiện nay, các sản phẩm tấm ốp lát rất phổ biến và được sử dụng rộng rãi trong ngành xây dựng vì nó có những ưu điểm vượt trội so với các loại vật liệu khác Do đó, chyên đề này tập chung vào tìm hiểu về công nghệ sản xuất các sản phẩm gạch lát gốm xây dựng nói chung và

đi sâu vào tìm hiểu về công nghệ loại gạch lát

có cấu trúc xương đỏ (gạch ceramic).

Hiện nay, các sản phẩm tấm ốp lát rất phổ biến và được sử dụng rộng rãi trong ngành xây dựng vì nó có những ưu điểm vượt trội so với các loại vật liệu khác Do đó, chyên đề này tập chung vào tìm hiểu về công nghệ sản xuất các sản phẩm gạch lát gốm xây dựng nói chung và

đi sâu vào tìm hiểu về công nghệ loại gạch lát

có cấu trúc xương đỏ (gạch ceramic).

CHƯƠNG 1: Nguyên vật liệu sử dụng

Trong công nghệ sản xuất các sản phẩm gốm tinh như các loại tấm , gạch lát, sản phẩm sứ vệ sinh… sử dụng rất nhiều các loại nguyên liệu khác nhau, tùy theo vai trò và chức năng của từng nhóm chia ra:

 Nhóm các nguyên liệu dẻo.

 Nhóm nguyên liệu chứa chất trợ dung.

 Nhóm nguyên liệu gầy (điều chỉnh cấu trúc xương gốm).

 Nhóm nguyên liệu giảm co.

 Nhóm phụ gia công nghệ.

Trong công nghệ sản xuất các sản phẩm gốm tinh như các loại tấm , gạch lát, sản phẩm sứ vệ sinh… sử dụng rất nhiều các loại nguyên liệu khác nhau, tùy theo vai trò và chức năng của từng nhóm chia ra:

 Nhóm các nguyên liệu dẻo.

 Nhóm nguyên liệu chứa chất trợ dung.

 Nhóm nguyên liệu gầy (điều chỉnh cấu trúc xương gốm).

 Nhóm nguyên liệu giảm co.

 Nhóm phụ gia công nghệ.

1.1 Nhóm các nguyên liệu dẻo.

Nhìn chung vật liệu làm xương gốm là vật liệu chứa sét và vật liệu cứng gồm chủ yếu là đất sét và cao lanh Phần sét thường chiếm dưới 50% khối lượng xương phần còn lại từ quartz và fenspat chất lượng cao Đất sét và cao lanh tạo ra tính dẻo cho phối liệu.

Đặc tính quan trọng của nhóm nguyên liệu dẻo này là yêu cầu hàm lượng các oxyt tạo màu (Fe 2 O 3 + TiO 2 ), đối với các sản phẩm gạch lát gốm xương đỏ yêu cầu hàm lượng Fe2O3≥ 5% để tạo ra sản phẩm có màu đỏ (màu mận chín).

1.1 Nhóm các nguyên liệu dẻo.

Nhìn chung vật liệu làm xương gốm là vật liệu chứa sét và vật liệu cứng gồm chủ yếu là đất sét và cao lanh Phần sét thường chiếm dưới 50% khối lượng xương phần còn lại từ quartz và fenspat chất lượng cao Đất sét và cao lanh tạo ra tính dẻo cho phối liệu.

Đặc tính quan trọng của nhóm nguyên liệu dẻo này là yêu cầu hàm lượng các oxyt tạo màu (Fe2O3 + TiO2), đối với các sản phẩm gạch lát gốm xương đỏ yêu cầu hàm lượng Fe 2 O 3 ≥ 5% để tạo ra sản phẩm có màu đỏ (màu mận chín).

 Vật chất sét là tổng hợp các khoáng hình thành đất sét,

có độ phân tán cao và có tính dẻo Các khoáng chủ yếu là:

+ Caolinhit (Al2O3.2SiO2.2H2O )

+ môntmorilonhit(Al2O3.4SiO2.H2O+nH2O)

+ illite(K2O.3Al2O3.6SiO2.2H2O)

 Ngoài ra, còn có một số tạp chất là quắc, fenspat, mica, cacbonat, pyrit, thạch cao,…

Giá trị công nghiệp của đất sét được quyết định bởi thành phần hạt, thành phần khoáng, hóa

 Vật chất sét là tổng hợp các khoáng hình thành đất sét,

có độ phân tán cao và có tính dẻo Các khoáng chủ yếu là:

+ Caolinhit (Al2O3.2SiO2.2H2O )

+ môntmorilonhit(Al2O3.4SiO2.H2O+nH2O)

+ illite(K2O.3Al2O3.6SiO2.2H2O)

 Ngoài ra, còn có một số tạp chất là quắc, fenspat, mica, cacbonat, pyrit, thạch cao,…

Giá trị công nghiệp của đất sét được quyết định bởi thành phần hạt, thành phần khoáng, hóa

Đất sét Cao Lanh (khoáng caolinhit)

 Cao lanh ở nước ta được thành tạo từ nhiều nguồn gốc khác nhau theo dạng trầm tích và phong hóa Chất lượng cao lanh phụ thuộc vào nguồn gốc thành tạo

 Cao lanh là nguồn nguyên liệu có thể phục vụ cho ngành công nghiệp như: gốm sứ, vật liệu chịu lửa, …, trong

đó sản xuất gạch gốm ốp lát và sứ vệ sinh chiếm khối lượng đáng kể

 Cao lanh ở nước ta nhiều mỏ có chất lượng không cao, lượng thu hồi sau tuyển phần nhiều thấp, đa phần phải làm giàu mới sử dụng được Đặc biệt, để sử dụng cho lĩnh vực SVS phải tuyển lọc rất kỹ qua nhiều công đoạn.

 Cao lanh ở nước ta được thành tạo từ nhiều nguồn gốc khác nhau theo dạng trầm tích và phong hóa Chất lượng cao lanh phụ thuộc vào nguồn gốc thành tạo

Các khoáng tạo thành đất sét là các khoáng alumosilicat ngậm nước khi nhào trộn với nước có tính dẻo và tạo hình được.

R2O.Al2O3.6SiO2 +CO2 + H2O -> Al2O3.2SiO2 2H2O + R2CO3 +4SiO2 ( Đá Fenspat ) (Caolinhit )

Các khoáng tạo thành đất sét là các khoáng alumosilicat ngậm nước khi nhào trộn với nước có tính dẻo và tạo hình được.

R 2 O.Al 2 O 3 6SiO 2 +CO 2 + H 2 O -> Al 2 O 3 2SiO 2 2H 2 O + R 2 CO 3 +4SiO 2

( Đá Fenspat ) (Caolinhit )

 Tiềm năng cao lanh ở Việt

Nam khá lớn, có thể đáp

ứng nhu cầu nguyên liệu

cho sản xuất gốm sứ xây

ứng nhu cầu nguyên liệu

cho sản xuất gốm sứ xây

khảo sát với tổng trữ lượng

là 848,292 triệu tấn Khai thác cao lanh

Mỏ cao lanh Minh Long : (Chơn Thành , Bình Phước)

Một số mỏ Caolanh

llonit illite

 Đất sét là loại nguyên liệu dẻo có sẵn trong thiên nhiên Sét có nhiều loại và có nhiều thành phần khoáng khác nhau Sét có nhiều màu sắc nhưng chủ yếu mang hai màu chính là sét trắng và sét

xám (màu của tạp chất hữu cơ).

 Để đánh giá chất lượng của đất sét qua thành

phần hóa, cần quan tâm đến ba oxyt chính là

xám (màu của tạp chất hữu cơ).

 Để đánh giá chất lượng của đất sét qua thành

phần hóa, cần quan tâm đến ba oxyt chính là

SiO2, Al2O3 và Fe2O3

 Hầu hết các cơ sở sản xuất gạch ceramic sử dụng sét đỏ để sản xuất xương gạch.

ĐẤT SÉT

SiO2 (45 – 80%)

Al2O3(5 – 30%)

Fe2O3(4.5 – 8%)

 Để biết loại đất sét đang sử dụng có phù hợp để làm nguyên liệu sản xuất ta dùng các phương pháp sau:

 Để biết loại đất sét đang sử dụng có phù hợp để làm nguyên liệu sản xuất ta dùng các phương pháp sau:

PT hóa học

PT nhiệt trọng lượng(DTG)

PT nhiệt vi phân(DTA)

Nhiễu xạ tia

X

TP khoáng học

 Ở nước ta, đất sét dẻo

dùng làm nguyên liệu

thành phần cho phối liệu

ốm tinh khá phổ biến Ở miền Bắc có các mỏ lớn

như Trúc Thôn-Hải Hưng,

 Ở nước ta, đất sét dẻo

dùng làm nguyên liệu

thành phần cho phối liệu

ốm tinh khá phổ biến Ở miền Bắc có các mỏ lớn

như Trúc Thôn-Hải Hưng,

Khai thác đất sét

 Nếu đất sét kém dẻo có thể dùng thêm bentonit

pha thêm với hàm lượng không quá 5%, nhưng có hạn chế là khi chúng tiếp xúc với nước sẽ phồng

nở mạnh, hút ẩm lại sau khi được sấy và rất khó hoàn trả lại trong giai đoạn nung ban đầu.

 Đối với sản phẩm gạch lát gốm xương đỏ thì trong phối liệu có ít lượng cao lanh hơn do đó tính dẻo kém hơn vì vậy cần có biện pháp công nghệ để

điều chỉnh tính dẻo của phối liệu đảm bảo yêu cầu công nghệ.

 Nếu đất sét kém dẻo có thể dùng thêm bentonit

pha thêm với hàm lượng không quá 5%, nhưng có hạn chế là khi chúng tiếp xúc với nước sẽ phồng

nở mạnh, hút ẩm lại sau khi được sấy và rất khó hoàn trả lại trong giai đoạn nung ban đầu.

 Đối với sản phẩm gạch lát gốm xương đỏ thì trong phối liệu có ít lượng cao lanh hơn do đó tính dẻo kém hơn vì vậy cần có biện pháp công nghệ để

điều chỉnh tính dẻo của phối liệu đảm bảo yêu cầu công nghệ.

1.2 Nhóm các nguyên liệu chứa chất trợ dung.

 Chứa chất trợ dung là loại vật liệu khi nung tác dụng với phần tử sét tạo thành những hợp chất dễ chảy hơn Tác dụng là giảm nhiệt độ liên kết, tăng cường độ và giảm độ hút nước.

1.2 Nhóm các nguyên liệu chứa chất trợ dung.

 Chứa chất trợ dung là loại vật liệu khi nung tác dụng với phần tử sét tạo thành những hợp chất dễ chảy hơn Tác dụng là giảm nhiệt độ liên kết, tăng cường độ và giảm độ hút nước.

Loại I

Loại I: Có nhiệt độ nóng chảy thấp

Loại II: Có nhiệt độ nóng chảy cao

 Các thành phần khoáng chính trong Fenspat: +Fenspat Kali- Octoclaz: K2O.Al2O3.6SiO2 +Fenspat Natri- Albit: Na2O.Al2O3. 6SiO2 +Fenspat Canxi- Annortit: CaO.Al2O3.6SiO2

Đôlomit

Quartz

1.3 Nhóm nguyên liệu gầy (điều chỉnh cấu trúc xương gốm).

 Trong nhóm các nguyên liệu làm gầy có thể sử dụng

các loại có nguồn gốc tự nhiên như cát thạch anh,

thạch anh dạng bụi, cát đá lửa…

 Có thể sử dụng đá vôi, đôlomit nghiền mịn, cát,

trường thạch, Talk ….

 Tác dụng là khi nung ở nhiệt độ < 1000°C làm giảm

co, tăng độ mao dẫn cho hỗn hợp phối liệu, còn khi > 1000°C thạch anh phản ứng với phần dễ chảy của phối liệu làm tăng độ nhớt pha lỏng, giảm biến dạng khi nung

1.3 Nhóm nguyên liệu gầy (điều chỉnh cấu trúc xương gốm).

 Trong nhóm các nguyên liệu làm gầy có thể sử dụng các loại có nguồn gốc tự nhiên như cát thạch anh,

thạch anh dạng bụi, cát đá lửa…

 Có thể sử dụng đá vôi, đôlomit nghiền mịn, cát,

trường thạch, Talk …

 Tác dụng là khi nung ở nhiệt độ < 1000°C làm giảm

co, tăng độ mao dẫn cho hỗn hợp phối liệu, còn khi > 1000°C thạch anh phản ứng với phần dễ chảy của phối liệu làm tăng độ nhớt pha lỏng, giảm biến dạng khi nung

Nguyên liệu gầy

Trường thạch

 Talk (3MgO.2H2O) sử dụng với hàm lượng rất nhỏ (<3%)

để thu được trạng thái thủy tinh của xương ở nhiệt độ thấp, cho phối liệu nung nhanh giảm mức độ thoát khí và giảm nhiệt

độ nung từ 40-50 °C

 Tùy thuộc vào độ hút nước của sản phẩm mà ta tính toán, lựa chọ tỷ lệ thành phần của các nguyên liệu gầy cho phù hợp

 Talk (3MgO.2H2O) sử dụng với hàm lượng rất nhỏ (<3%)

để thu được trạng thái thủy tinh của xương ở nhiệt độ thấp, cho phối liệu nung nhanh giảm mức độ thoát khí và giảm nhiệt

độ nung từ 40-50 °C

 Tùy thuộc vào độ hút nước của sản phẩm mà ta tính toán, lựa chọ tỷ lệ thành phần của các nguyên liệu gầy cho phù hợp

1.4 Nhóm nguyên liệu giảm co.

 Do phối liệu tạo hình theo phương pháp dẻo nên độ

ẩm lớn do đó trong quá trình sấy, nung hiện tượng co ngót xảy ra mạnh, chính vì vậy cần đưa vào trong

phối liệu các nguyên liệu có tác dụng làm giảm sự co này.

 Một số loại có thể dùng là: đất sét mất nước, cát quắc

do chúng không biến đổi thù hình nữa.

1.4 Nhóm nguyên liệu giảm co.

 Do phối liệu tạo hình theo phương pháp dẻo nên độ

ẩm lớn do đó trong quá trình sấy, nung hiện tượng co ngót xảy ra mạnh, chính vì vậy cần đưa vào trong

phối liệu các nguyên liệu có tác dụng làm giảm sự co này.

 Một số loại có thể dùng là: đất sét mất nước, cát quắc

do chúng không biến đổi thù hình nữa.

Đất sét mất nước

Cát quartz

1.5 Nhóm phụ gia công nghệ.

 Trong công nghệ sản xuất để có được sản phẩm có chất lượng tôt không chỉ phụ thuộc vào loại nguyên liệu, quá trình gia công tạo hình sản phẩm, đặc tính công nghệ thì yếu tố quan trọng là các loại phụ gia công nghệ đưa vào để cải thiện các tính chất công nghệ cho quá trình sản xuất, từ đó làm tăng năng suất và chất lượng sản phẩm.

1.5 Nhóm phụ gia công nghệ.

 Trong công nghệ sản xuất để có được sản phẩm có chất lượng tôt không chỉ phụ thuộc vào loại nguyên liệu, quá trình gia công tạo hình sản phẩm, đặc tính công nghệ thì yếu tố quan trọng là các loại phụ gia công nghệ đưa vào để cải thiện các tính chất công nghệ cho quá trình sản xuất, từ đó làm tăng năng suất và chất lượng sản phẩm.

Phụ gia

Bentonhit

PG hóa dẻo

PG chống keo tụ

PG điện

giải

Bentonhit

 Đối với các sản phẩm gạch lát ceramic, tùy vào

loại sản phẩm và yêu cầu sử dụng mà có loại

tráng men và loại không tráng men.

 Loại không tráng men: yêu cầu chất lượng phối liệu cao, đồng đều, hàm lượng các oxyt khống chế chặt chẽ, sau khi nung đến kết khối hoàn toàn tạo

ra sản phẩm có màu đẹp, đồng đều không có các vết ố…

 Loại có tráng men: tăng độ bền, khả năng chống thấm, cường độ cũng như tính thẩm mỹ cao.

 Đối với các sản phẩm gạch lát ceramic, tùy vào

loại sản phẩm và yêu cầu sử dụng mà có loại

tráng men và loại không tráng men.

 Loại không tráng men: yêu cầu chất lượng phối liệu cao, đồng đều, hàm lượng các oxyt khống chế chặt chẽ, sau khi nung đến kết khối hoàn toàn tạo

ra sản phẩm có màu đẹp, đồng đều không có các vết ố…

 Loại có tráng men: tăng độ bền, khả năng chống thấm, cường độ cũng như tính thẩm mỹ cao.

• Đồng màu trên cả viên gạch

• Dùng nơi mật độ giao thông cao

Gạch không

tráng men

• Lớp men tạo độ bền, bóng, đẹp …

• Che phủ các khuyết tật của xương gốm

Gạch có

tráng men

Loại ceramic có tráng men

Loại ceramic không tráng men

CHƯƠNG 2: Công nghệ sản xuất

Nguyên liệu cho men

Sấy gạch mộc Sấy gạch mộc

 Nguyên liệu đưa nguyên liệu đến cân định lượng, rồi cho phối liệu vào máy nghiền bi

nghiền, khi bùn trong cối đạt các chỉ tiêu thì xả̉ bùn xuống hầm chứa có cánh khuấy, bùn được khuấy liên tục để chống lắng và tăng tính đồng nhất Bùn từ hầm chứa được bơm qua bộ khử từ và sàng rung rồi được chứa trong một cái hầm khác.

pitong.

cho phối liệu vào máy nghiền bi

nghiền, khi bùn trong cối đạt các chỉ tiêu thì xả̉ bùn xuống hầm chứa có cánh khuấy, bùn được khuấy liên tục để chống lắng và tăng tính đồng nhất Bùn từ hầm chứa được bơm qua bộ khử từ và sàng rung rồi được chứa trong một cái hầm khác.

pitong.

• Trong máy sấy bùn được phun vào dưới dạng sương, hơi nóng đi từ trên xuống trao đổi nhiệt với bùn làm bốc hơi ẩm nhanh nhằm

chống tạo hạt rơi xuống

• Bột được đưa lên cylon nhờ hệ

thống băng tải.

• Bột ủ trong cylon một ngày Sau

đó bột được đưa đến máy ép nhờ

hệ thống băng tải Tại máy ép bột được tạo hình và đưa đến hệ thống máy sấy, sau đó gạch được chuyển

ra dây chuyền tráng men và in

bông.