Chương 1 NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT Chương 2 TÍNH TOÁN PHỐI LIỆU GỐM SỨ Chương 3 TÍNH TOÁN PHỐI LIỆU MEN GỐM SỨ Chương 4 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GẠCH NGÓI Chương 5 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GẠCH CERAMIC Chương 6 CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT SỨ VỆ SINH
CHƯƠNG MỞ ĐẦU I KHÁI NIỆM VỀ SẢN PHẨM GỐM SỨ Trước sản phẩm gốm sứ quan niệm chế tạo từ nguyên liệu đất sét cao lanh số chất phụ gia khác, chúng nhào nặn tạo hình thành sản phẩm có hình dạng khác sau được nung nhiệt độ cao Do sản phẩm gốm nói chung bao gồm có: loại gạch ngói, lát ( gạch tàu), chum , vại (khạp đựng nước……) , lu đồ sứ là: gạch ốp lát tráng men, bàn cầu, lavabol, bình lọc nước, bồn tắm, bồn tiểu…., sản phẩm sứ dân dụng: chén, đóa, tô, bình đựng nước pha trà… Ngày khái niệm gốm sứ giới hiểu biết mở rộng nhiều, chữ Ceramic hiểu rộng hơn, sản phẩm gốm sứ bao gồm sản phẩm không từ nguyên liệu đất sét cao lanh mà gồm sản phẩm từ vật liệu khác : bột không thuộc họ silicát, Titamat, ferit….cho nên khái niệm gốm sứ bao gồm sản phẩm tạo hình từ loại nguyên liệu dạng bột, nung nhiệt độ cao chúng kết khối rắn đá, chúng cho ta nhiều tính chất quý giá, cường độ học cao, bền nhiệt, bền hóa học, cách điện, có vật liệu gốm có tính chất đặc biệt như: cách điện, loại tích bán dẫn, có cường độ cao kim cương … II LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CỦA NGÀNH GỐM SỨ Ngành gốm sứ nói chung ngành sản xuất có lòch sử phát triển lâu đời ( sau người tìm lửa ) Trên giới ngành khảo cổ tìm thấy nhiều sản phẩm gốm cổ nhiều nước khác Trong viện bảo tàng London, thủ đô vương quốc Anh lưu giữ nhiều sản phẩm gốm cổ Ai Cập ( ngói màu xanh ……được sản xuát từ đất sét vùng sông Nin) Viện bảo tàng Beclin lưu giữ nhiều sản phẩm gốm cổ Pháp, Italia, Hy Lạp……Trung Quốc lưu giữ nhiều sản phẩm gốm cổ binh lính, nhựa, đồ dùng gốm khai quật từ lăng mộ - Mặc dù người Trung Hoa giữ bí mật quốc gia kỹ thuật sản xuất đồ gốm sứ sau nhiều năm nghiên cứu thất bại, đầu năm 1769 Yohan Firicdericborger ( cộng hòa liện bang Đức ) thành công việc sản xuất gốm sứ Trung Hoa Châu u Tuy ngành gốm sứ có lòch sử phát triển lâu đời việc sản xuất gốm sứ công nghiệp lại phát triển từ kỷ thứ 19 sang kỷ 20 phát triển mạnh người ta quan tâm đến tính chất đặc biệt vật liệu gốm sứ Việt nam có vùng sản xuất gốm sứ lâu đời như: Hương Canh ( Vónh Phúc ), Bát Tràng ( Hà Nội, Móng Cái ( Quảng Ninh ), Long Thọ ( Huế ) , Bình Thuận , Ninh Thuận , Lái Thiêu ( Bình Dương ), Biên Hòa ( Đồng Nai ) ,Vónh Long, Sa Đéc …các nơi sản xuất gốm sứ có nét riêng thể sản phẩm Trong lónh vực gốm sứ xây dựng có phát triển mạnh mẽ số lượng, chủng loại chất lượng đủ khả đáp ứng cho nhu cầu xây dựng đất nước thời kỳ phát triển, riêng sản phẩm gạch xây ngói lợp sản xuất hàng năm khoảng 20 – 30 tỷ viên Gạch ốp lát tráng men từ 120 – 140 triệu m2/ năm Sản phẩm sứ vệ sinh từ triệu đến triệu sản phẩm/ năm Đặc biệt tất nhà máy sản xuất nhập công nghệ tiên tiến Đức , Nhật , Italia, nhà máy nằm tập trung nhiều Bình Dương, Đồng Nai, TPHCM, Đà Nẵng, Quảng Ninh, Vónh Phúc , thái Bình …và sử dụng chủ yếu nguồn nguyên liệu nước Hiện tập chung nghiên cứu để tự túc phần men nhằm giảm giá thành sản phẩm chủ động sản xuất III PHÂN LOẠI GỐM SỨ - Các sản phẩm gốm sứ ngày đa dạng chủng laọi chất lượng sử dụng khác việc phận laọi chúng gặp nhiều khó khăn Hiện phân loại sản phẩm gốm sứ thành dạng sau: III.1 Gốm dân dụng : - Các sản phẩm gốm sứ phục vụ cho nhu cầu sử dụng hàng ngày sinh hoạt loại sau: chén, đóa, ly, tách uống trà III.2 Gốm sứ mỹ nghệ - Các loại sản phẩm gồm loại bình bông, thú trang trí , tượng… IIII.3 Gốm sứ hóa học - Các loại sản phẩm phục vụ cho công nghiệp hóa chất, dụng cụ phòng thí nghiệm III.4 Gốm sứ kỹ thuật điện điện tử : - gồm loại : + Sứ bán dẫn + Gốm sứ tích điện + Điện trở tụ điện sứ + Sứ cách điện III.5 Gốm sứ xây dựng - Gồm loại : + gạch ngói tiêu chuẩn + gạch ốp lát tráng men không tráng men + ng dẫn nước + Gạch chòu lửa + gốm trang trí nội, ngoại thất + Sứ vệ sinh Gạch nem rỗng Gạch lỗ HH01 Gạch lỗ HH02 Gạch đặc HH04 Gạch lỗ M25 Ngói Ngói âm dương Ngói mắt rồng Ngói sò Ngói 22 Ngói lợp M8 Các loại ơxýt kiềm : K2O Na2O có đất sét khoảng từ – % ,Thường tồn dạng khống feldspar Đây thành phần có lợi cho sản xuất gốm sứ làm giảm nhiệt độ nung cho sản phẩm Nhưng tồn đất sét dạng muối có hại cho sản phẩm Ơxýt Titan : TiO2 Hàm lượng khơng q 1,5 % ,Gây biến đổi màu sắc gốm sứ với có mặt oxýt sắt 1.6 THÀNH Thành PHẦN HẠT phần hạt đất sét : Là phần trăm hàm lượng loại hạt có trị số khác đất sét Thành phần hạt đất sét : Kích thước hạt < m : – 60 % – 50 m : – 55 % 50 – 250 m : – 22 % Lớn 1000 m : 10 % Nhóm hạt sét có cỡ hạt < m chúng ảnh hưởng lớn đến tính dẻo đất sét ,loại hạt tăng đất sét dẻo ,cosấy nung lớn , dễ bị nứt Nhóm hạt bụi : có kích thước hạt : – 50 m Loại hạt làm tăng khả lèn chặt phối liệu tạo hình khơng nên vượt q 30 % Đối với cao lanh thành phần hạt thơ dẻo so với đất sét dễ chảy chịu lửa I.7 Độ dẻo đất sét : Khi nhào trộn đất sét với nước , đất sét có trạng thái khác tùy theo lượng nước nhào trộn: Trạng thái khơ : Khi độ ẩm Từ – 10 % Khi đất sét chưa thể tính dẻo thái dẻo : độ ẩm từ 14 – 24 % , đất sét có độ dẻo cao ,tính dẻo thể sau nhào trộn Tạo hình tốt Trạng thái chảy lỏng : độ ẩm từ 34-38 % ,trở thành hệ keo ,sử dụng cho tạo hình theo phương pháp hồ đổ rót khn thạch cao Đặc trưng tính dẻo đất sét : Chỉ số dẻo D , D = WGhl – WGhlv ( % ), Nếu D lớn độ dẻo cao , tính tạo hình tốt Trạng I.8 TÍNH Q CHẤT NHIỆT CỦA ĐẤT SÉT trình nung làm biến đổi hồn tồn tính chất lý sản phẩm sau nung ,làm cho sản phẩm gốm có tính chất đặc biệt bền vững mơi trường thiên nhiên Q trình nung chia làm giai đoạn sau : giai đoạn sấy : Từ nhiệt độ thường đến 2000C ,giai đoạn để tách nước nhào trộn hút ẩm có sản phẩm gốm ,giai doạn sản phẩm bị co thể tích nhiều, dễ bị nứt Giai đoạn đốt nóng : Từ 200 – 8000C , chia nhỏ thành khoảng nhiệt độ sau : + Từ 200-3000 C : Q trình đốt cháy tạp chất hữu kết thúc 4500C + Từ 500-6000C : Q trình nước liên kết khống Caolinnit : AL2O3.2SiO2.2H2O AL2O3.2SiO2 + 2.H2O tiếp tục phân hủy thành AL2O3 SiO2 hoạt tính + Từ 700-8000C : Có phân hủy thành phần CaCO3 ,MgCO3 , FeCO3 ,Tạo thành oxýt riêng biệt Q trình làm cho sản phẩm xốp Từ 8000C trở lên tạp chất kiềm tương tác với thành phần khác tạo nên chất nóng chảy ,tạo điều kiện cho phản ứng tạo thành hợp chất sản phẩm gốm Giai đoạn nung : từ 900-12000C giai đoạn pha lỏng thay đổi liên tục theo hướng tăng nhiệt ,làm cho sản phẩm gốm có tính chất khác + Khoảng nhiệt độ 900-10500C : SiO2 + AL2O3 AL2O3 SiO2 (Silimaner), khống cuối nung sản phẩm gạch ngói +Khoảng nhiệt độ 1150-12500C : 3( AL2O3 SiO2 ) AL2O3 2SiO2 (Mulite)+ SiO2 Khống mulite khống cuối nung sản phẩm đồ sứ vệ sinh gạch granite GỈAN ĐỒ DTA CÁC LOẠI CAO LANH VIỆT NAM GIẢN ĐỒ DTA CỦA CÁC KHỐNG CHÍNH TRONG DẤT SÉT VÀ CAO LANH GIẢN ĐỒ PHA HỆ NHƠM ƠXÝT– SILIC ƠXÝT SỰ KẾT KHỐI CỦA ĐẤT SÉT KHI NUNG Ở NHIỆT ĐỘ CAO II NGUN LIỆU TRỢ DUNG II.1 Tràng thạch (feldspar) cơng thưc hóa học : R2O.AL2O3.6SiO2 Tồn thiên nhiên ,khi sử dụng chúng sản xuất gốm sứ nhằm cung cấp R2O để làm cho phối liệu có nhiệt độ tạo pha lỏng sớm từ giảm nhiệt độ nung ,hạ giá thành sản phẩm.Lượng dùng tùy thuộc vào loại sản phẩm hàm lượng R2O có feldspar mà thay đổi từ 10-30% phối liệu II.2 Các loại khác : Na2CO3 , K2CO3 ,NaHCO3 ,các thành phần nhằm cung cấp oxýt kim loại kiềm cho phối liệu sử dụng tràng thạch khơng cung cấp đủ Nhưng thành phần khơng sử dụng trực tiếp chúng hòa tan nước , vậv phải Frite hóa trước sử dụng chúng.Khi nung gốm sứ thể sử dụng hàm lượng lớn đuợc làm giảm khoảng nhiệt độ nung ,dễ gay phế phẩm nung [...]... hợp chất mới trong sản phẩm gốm 3 Giai đoạn nung : từ 900 - 12 000C giai đoạn này pha lỏng thay đổi liên tục theo hướng tăng nhiệt ,làm cho sản phẩm gốm có những tính chất khác nhau + Khoảng nhiệt độ 900 -10 500C : SiO2 + AL2O3 AL2O3 SiO2 (Silimaner), đây là khống cuối cùng khi nung sản phẩm gạch ngói +Khoảng nhiệt độ 11 50 - 12 500C : 3( AL2O3 SiO2 ) 3 AL2O3 2SiO2 (Mulite)+ SiO2 Khống mulite là khống cuối... Caolinnit: Cơng thức hóa học : AL2O3.2SiO2.2H2O Đây là thành phần khống cơ bản của đất sét , cấu tạo dạng tấm ,vẩy Kích thước riêng biệt của các tấm thường là 0 ,1 – 0 ,3 m ,Chiếu dày cụm phân tố : 7 ,2 AO ít hấp phụ và phồng trương trong nuớc , Khi sấy nước liên kết hóa học dễ bị tách ở nhiệt độ 550 – 6000C Kaolinit: Al2O3.2SiO2.2H2O ( SiO2=46,5%; Al2O 3 =39 ,5%; H2 O =14 %) CẤU TRÚC MẠNG LƯỚI TINH THỂ... ( Ilit ) Có cơng thức hóa học : K2O.4AL2O3.7SiO2.pH2O Mạng lưới tinh thể giống vớiMontmorilonite đặc trương nhóm này là sự thay thế đồng hình của các Cation riiêng biệt Ví dụ : Si+4 có thể thay thế bằng AL +3 hay Mg +2 Kích thước các phần của nó đến 1 m Cơng thức cấu tạo : K2 Al4[Al2Si2O20] [OH]4.pH2O (SiO2 = 45 ,2% ; Al2O3 = 38 ,2% ; H2O = 4,5% ; K2O = 11 ,8%) Tùy thuộc vào hàm lượng khống vật trong... chia nhỏ thành từng khoảng nhiệt độ như sau : + Từ 20 0 -30 00 C : Q trình đốt cháy tạp chất hữu cơ và kết thúc tại 4500C + Từ 500-6000C : Q trình mất nước liên kết của khống Caolinnit : AL2O3.2SiO2.2H2O AL2O3.2SiO2 + 2. H2O và nó tiếp tục phân hủy thành AL2O3 và SiO2 hoạt tính + Từ 700-8000C : Có sự phân hủy của các thành phần CaCO3 ,MgCO3 , FeCO3 ,Tạo thành các oxýt riêng biệt Q trình này làm cho... :AL2O3.4SiO2nH2O Khống vật này rất dễ hấp phụ các ion Fe, Mg, Na … Chiều dày cụm phân tử từ 9 – 21 , 4 Ao ,kích thước riêng biệt của các tấm nhỏ hơn 1 m Rất dễ hấp thụ và phồng trương trong nước , có độ phân tán rất cao , độ dẻo cao ,dễ gây nứt khi sấy và nung Cơng thức cấu tạo : Al4[Si8O20][OH]4 nH2O (SiO2= 66,7%; Al2 3= 38 ,2% ; H 2O= 5%) Khống Thủy mica : ( Ilit ) Có cơng thức hóa học : K2O.4AL2O3.7SiO2.pH2O... , gió ,dòng chảy biến đổi háo lý… với thời gian dài hàng triệu năm trên bề mặt trái đất Chúng ta có thể biểu diễn dưới dạng cơng thức dơn giản như sau : R2O.AL2O3 6SiO2 (Feldspar ) + CO2 + H2O AL2O3 2SiO2.2H2O (Caolinnit)+ R2CO3 + 4SiO2 I .3 PHÂN LOẠI ĐẤT SÉT Đất sét ngun sinh : Là loại đất sét phong hóa từ các loại đá và chúng nằm ngun tại chỗ tạo thành các mỏ sét , Loại đất sét này có đặc điểm... sét kém dẻo ,khó tạo hình và xốp sản phẩm Oxýt nhơm : (AL2O3) Có trong đất sét từ 8 – 40 % ,và chỉ tồn tại ở trong thành phần khống sét Dựa vào thành phần này ta chia đất sét thành 3 loại : 1 Đất sét dễ chảy có hàm lượng ơxýt nhơm từ 15 – 22 % , 2 Đất sét khó chảy và chịu lửa : hàm lượng ơxýt nhơm 22 -30 % 3. Cao lanh : Hàm lượng ơxýt nhơm Lớn hơn 30 % Hàm lượng oxýt nhơm ảnh hưởng nhiều đến tính dẻo... CHƯƠNG 1 NGUN LIỆU SẢN XUẤT 1 Nguyên liệu dẻo - Cao lanh - Đất sét dễ chảy - Đất khó cháy và chòu lửa 2 Nguyên liệu gầy - Cát quắc ( SiO2) - Đất sét nung - Tràng Thạch ( Feldspat ) - Hoạt thạch ( Talk) 3 các loại phụ gia - Đá vôi ( CaCO3 ) - Đá đô lomit ( MgCO3 ) - Các loại oxít kim loại màu ….PbO… Ngoài 3 loại chính trên đây còn sử dụng một số loại nguyên liệu khác như : - Thạch cao ( CaSO4 0,5 H2O... Các loại ơxýt kiềm : K2O và Na2O có trong đất sét khoảng từ 1 – 3 % ,Thường tồn tại ở dạng khống feldspar Đây là thành phần có lợi cho sản xuất gốm sứ vì nó làm giảm nhiệt độ nung cho sản phẩm Nhưng nếu tồn tại trong đất sét ở dạng muối thì có hại cho sản phẩm Ơxýt Titan : TiO2 Hàm lượng khơng q 1, 5 % ,Gây biến đổi màu sắc trong gốm sứ nhất là cùng với sự có mặt của oxýt sắt 1. 6 THÀNH Thành PHẦN... đất sét : Khi nhào trộn đất sét với nước , đất sét sẽ có 3 trạng thái khác nhau tùy theo lượng nước nhào trộn: Trạng thái khơ : Khi độ ẩm Từ 2 – 10 % Khi đó đất sét chưa thể hiện tính dẻo thái dẻo : độ ẩm từ 14 – 24 % , đất sét có độ dẻo cao ,tính dẻo thể hiện ngay sau khi nhào trộn Tạo hình rất tốt Trạng thái chảy lỏng : độ ẩm từ 34 -38 % ,trở thành hệ keo ,sử dụng cho tạo hình theo phương