THIẾT KẾ PHÂN XƯỞNG GIA CÔNG PHỐI LIỆU VÀ TẠO HÌNH SẢN PHẨM GẠCH ỐP LÁT TRÁNG MEN (Thuyết minh+bản vẽ)

THIẾT KẾ PHÂN XƯỞNG GIA CÔNG PHỐI LIỆU VÀ TẠO HÌNH SẢN PHẨM GẠCH ỐP LÁT TRÁNG MEN VỚI CÔNG SUẤT 2.500.000 M2 NĂM Tổng quan; Thiết kế công nghệ; Kiểm tra sản xuất; Tính toán điện – nước; Tính toán kinh tế; An toàn lao động; Phòng cháy chữa cháy; Kiến trúc – Xây dựng;

Luận án Tốt Nghiệp Sinh viên: Phan Thanh Hải GVHD: Thạc só Nguyễn Hùng Thắng 21 GVHD: Thạc só Nguyễn Luận án Tốt Nghiệp Hùng Thắng CHƯƠNG I THIẾT LẬP DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ I – CHỌN PHƯƠNG PHÁP SẢN XUẤT: – Chuẩn bò bùn phối liệu xương: Sau đònh lượng thành phần phối liệu xương nghiền theo phương pháp khô phương pháp ướt tùy theo công nghệ áp dụng Việc nghiền khô thực máy nghiền lắc máy nghiền búa, cho bột với thành phần hạt mòn cao Các hạt mòn làm ẩm tạo hạt nhằm điều chỉnh phân bố kích cỡ hạt thỏa mãn yêu cầu công đoạn ép Độ ẩm điều chỉnh khoảng 4% ÷ 6% Tuy nhiên, bột ép nhận tạo hạt rắn với hình dạng không đồng đều, sấy phun tạo hạt hình cầu lõm Việc nghiền ướt thực nhờ máy nghiền bi gián đoạn cần thiết phải đạt nồng độ chất rắn cao nhằm hạ chi phí cho công đoạn sấy phun Do đó, phải lực chọn loại chất chống sa lắng tối ưu với liều lượng thích hợp để hạ lượng nước xuống mức thấp Phối liệu nạp phương pháp trọng lượng Hỗn hợp đất sét nước pha lượng chất phụ gia cần thiết để tạo độ linh động cho phối liệu Khi nhận phân bố kích thước hạt yêu cầu, hỗn hợp tháo vào bể đồng nhất, hạt có kích thước lớn 125 ÷ 200 µm tách nhờ máy sàng rung cấp cho thiết bò sấy phun để sấy khô tạo hạt (hình cầu lõm) với độ ẩm < 5%, thích hợp cho việc ép Mặc dù hai phương pháp nghiền phù hợp phương pháp nghiền ướt lại phù hợp với điều kiện sản xuất Việt Nam hơn, chi phí cao thiết bò, vận hành, cộng thêm việc tiêu hao lượng nhiều (ví dụ trình sấy phun sau gia công phối liệu) Những lợi điểm việc sử dụng phương pháp nghiền ướt là: - Do điều kiện khí hậu Việt Nam nóng ẩm, nên lượng nguyên vật liệu lúc trạnh thái có hàm ẩm cao (có lên đến 35%) Vì lợi dụng hàm ẩm phối hợp lượng nước cho vào thêm, ta tạo độ ẩm cần thiết phương pháp nghiền ướt Nếu không làm vậy, ta tốn thêm lượng công đoạn việc sấy khô lượng nguyên liệu (rất tốn kém) - Hơn nữa, phối liệu sau sấy phun tạo độ đồng xương ép dễ dàng hình dạng hạt sau sấy phun, tạo độ linh động cao, nạp liệu vào khuôn ép dễ dàng Sinh viên: Phan Thanh Hải 22 Luận án Tốt Nghiệp GVHD: Thạc só Nguyễn Hùng Thắng - Nếu sử dụng phương pháp nghiền khô việc rây thực với độ tạo hạt cao, xuất xương hạt không đồng nhất, thúc đẩy lộ diện khuyết tật (ví dụ diện hạt carbonat canxi lớn – “calishes”) Mặt khác bột phối liệu không đồng đều, độ linh động, gây bất lợi cho trình ép - Phương pháp nghiền khô sử dụng cho sản phẩm có chất lượng trung bình Vì thế, việc phát triển công nghệ Silicat, phải thay sản phẩm sản phẩm có chất lượng cao đẹp  Do yếu tố trên, ta chọn phương pháp nghiền ướt để chuẩn bò bùn phối liệu xương với máy nghiền bi không liên tục ( chưa nêu tai phải chọn phương pháp nghiền liên tục hay không liên tục ) – Chuẩn bò bột ép: Sau phối liệu máy nghiền bi nghiền yêu cầu kỹ thuật, tháo liệu vào bể khuấy trộn để đồng phối liệu hay nhiều mẻ nghiền Tại đây, bùn phối liệu lưu trữ cân cho toàn dây chuyền công nghệ Sau đó, bùn phối liệu bơm lên lên để gia công tiếp, tách nước tạo thành bột ép phương pháp sau: - Phương pháp ép lọc khung bản: bùn phối liệu cho vào túi vải đem ép để lọc nước thành bánh phối liệu Phương pháp có ưu điểm đầu tư thấp mang tính thủ công nên công suất thấp, không kinh tế phù hợp cho nhà máy sản xuất nhỏ - Phương pháp sấy phun: bùn phối liệu sấy dòng khí nóng phát tán trình sấy Vì thế, phương pháp giúp cho nguyên liệu đồng (trên quan điểm hóa học) dễ dàng đạt cỡ hạt thích hợp vận chuyển đơn giản Hàm lượng nước bột sấy phun thu từ ÷ 7% bột ép 7% bột ép tạo có dạng hình cầu lõm thích hợp cho việc ép Ngoài ra, công suất máy sấy phun lớn phù hợp cho công nghệ sản xuất đại mang tính tự động cao  Vì vậy, ta chọn phương pháp sấy phun để chuẩn bò bột ép hợp lý hiệu – Phương pháp tạo hình: Đối với công nghệ sản xuất gốm sứ, công đoạn tạo hình quan trọng Vì vậy, cần phải chọn lựa phương pháp tạo hình tối ưu Mỗi phương pháp tạo hình đòi hỏi số điều kiện kỹ thuật đònh Để Sinh viên: Phan Thanh Hải 23 Luận án Tốt Nghiệp GVHD: Thạc só Nguyễn Hùng Thắng thỏa mãn yêu cầu kỹ thuật tạo hình, điều then chốt chọn phương pháp tạo hình cho loại sản phẩm cụ thể – phương pháp tạo hình hợp lý Cở sở để lự chọn phương pháp tạo hình bao gồm nhiều yếu tố, song tổng quát điều chủ yếu sau: - Hình dạng tích chất đặc trưng loại sản phẩm - Tính chất kỹ thuật phối liệu - Năng suất giá thành Căn vào hình dạng sản phẩm để chọn phương pháp tạo hình chưa đủ, mà điều quan trọng phải vào đặc tính kỹ thuật phối liệu chọn phương pháp thích hợp Sau chọn phương pháp sấy phun để tạo hạt phối liệu có độ ẩm khoảng 5,5%, lựa chọn cho phương pháp tạo hình tạo hình phương pháp bán khô Với phương pháp có loại máy ép: học, đẳng tónh thủy lực - Máy ép học: Máy ép trục vít, máy ép nhanh, có suất cao, tỷ lệ lực ép trọng lượng tỷ lệ suất tiêu hao điện tốt Những hạn chế chủ yếu loại máy ép bánh đà điều khiển tiếp xúc ma sát gây nhiều ứng suất Hệ số ma sát thay đổi gây tích tụ lượng bánh đà, máy chạy suốt ngày, không khí đẩy không hiệu quả, lực ép tối đa 500 Máy ép đẳn tónh: ép chặt vật liệu yếu tố học cứng mà lực nén thủy lực ép trực tiếp lên gạch mộc qua khuôn ép cao su, phần lớn dùng sản xuất đồ sứ điện Máy ép thủy lực: thích hợp cho công nghệ sản xuất gạch ốp ceramic Máy ép thủy lực tạo hình chuyển đổi từ lượng thủy lực vào lực biến dạng Điều quan trọng máy ép thủy lực tính ổn đònh Lực nén nhòp ép cài đặt trước Mặt khác, với máy ép thủy lực, sản phẩm gạch mộc có độ dính kết sít đặc cao Bên cạnh đó, với độ bền uốn cao sau tạo hình máy ép thủy lực, gạch mộc thích hợp cho việc sấy, tráng men in hoa nung sản phẩm  Vì vậy, để tạo hình cho sản phẩm mộc gạch ốp ceramic, ta chọn phương pháp sử dụng máy ép thủy lực thích hợp kinh tế II – DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ PHÂN XƯỞNG GIA CÔNG PHỐI LIỆU VÀ TẠO HÌNH: {Sơ đồ} Sinh viên: Phan Thanh Hải 24 Luận án Tốt Nghiệp GVHD: Thạc só Nguyễn Hùng Thắng III – THUYẾT MINH DÂY CHUYỂN CÔNG NGHỆ: – Khâu pha trộn phối liệu: Sinh viên: Phan Thanh Hải 25 Luận án Tốt Nghiệp GVHD: Thạc só Nguyễn Hùng Thắng Nguyên vật liệu sau khai thác mỏ vận chuyển kho chứa nhà máy ôtô tải tự đổ Chú ý kho chứa nguyên vật liệu phải đủ để dự trữ từ hai đến ba tháng sản xuất đề phòng có cố Từ kho chứa nguyên vật liệu xe xúc chuyển vào cân đònh lượng theo toa phối liệu phòng kỹ thuật Nếu nguyên liệu không đồng đưa vào máy đập trục tách đá, sau theo băng tải vào cân đònh lượng Sau cân xong, nguyên liệu băng tải chuyển vào hệ thống bunke trữ Từ bunke chứa, nguyên liệu lại tiếp tục băng tải đưa vào máy nghiền bi Tại máy nghiền bi, hỗn hợp phối liệu nghiền mòn với lượng nước thích hợp chất điện giải STPP (Sodium Tri Poly Photphate) nhằm tạo độ linh động chống sa lắng cho bùn phối liệu Bùn phối liệu Phòng Kỹ Thuật lấy mẫu kiểm tra đạt yêu cầu (về độ sót sàng, tỷ trọng, độ nhớt, ) sau khỏi máy nghiền bi chuyển vào bể chứa có cánh khuấy Mục đích bể chứa có cánh khuấy để trữ bảo đảm tính ổn đònh độ linh động bùn phối liệu, nhằm phục vụ tốt cho công đoạn sấy phun – Khâu lò sấy phun: Huyền phù từ bể chứa có cánh khuấy bơm màng chuyển qua hệ thống sàng rung điện tử thiết bò phân ly lọc điện từ để vào bể chứa trung gian Mục đích sàng rung điện từ lọc bớt tạp chất sót lại bùn phối liệu, hạt có kích thước lớn, tăng đồng cho huyền phù Còn thiết bò phân ly lọc điện từ có công dụng loại bỏ tạp chất nhiễm từ mạnh có hại sắt, thép gang, Ni, tránh ảnh hưởng xấu làm giảm chất lượng sản phẩm tránh gây hư hỏng loại máy móc, thiết bò (nhất đầu bet sấy phun) Từ bể chứa trung gian, huyền phù bơm piston bơm vào thiết bò sấy phun Tại tháp sấy, bùn phối liệu sau trao đổi nhiệt với dòng khí nóng ngược chiều, phần lớn lượng nước bốc bột ép tạo thành rơi xuống Bột ép sau khỏi lò sấy phun theo băng tải đến gầu nâng chuyển vào hệ thống bunke chứa bột ép Tại đây, bột ép ủ 24 trước đưa sử dụng nhằm đảm bảo yêu cầu kỹ thuật khâu tạo hình (độ đồng nhất, độ ẩm bột ép) – Khâu máy ép tạo hình sản phẩm: Bột ép, ủ 24 hệ thống bunke chứa, đạt độ ẩm yêu cầu w = 5,5 % theo băng tải đến hệ thống gầu nâng thứ hai chuyển thẳng vào máy ép thủy lực để tạo hình Các sản phẩm gạch mộc sau khỏi Sinh viên: Phan Thanh Hải 26 GVHD: Thạc só Nguyễn Luận án Tốt Nghiệp Hùng Thắng máy ép, băng chuyền đưa đến máy sấy đứng sau qua hệ thống chổi lau bề mặt bavia – Khâu chuẩn bò men engobe: Men frite nguyên liệu phụ khác Kaolin lọc, Zircon Silicate, Feldspor sau nhập nhà máy đưa vào kho chứa Từ kho chứa, frite phụ gia đưa đến thiết bò cân đong với nước chất điện giải STPP Hỗn hơp phối liệu sau cân đong tỷ lệ thành phần toa phối liệu đưa nghiền mòn hệ thống máy nghiền bi ướt dành riêng để nghiền men engobe Tương tự bùn phối liệu xương, men engobe sau khỏi máy nghiền bi chuyển tới hệ thống sàng rung trước vào bể khuấy trộn Công dụng sàng run nhằm để lọc bớt tạp chất thành phần hạt có kích thước lớn, tăng độ đồng cho men engobe Tại bể khuấy trộn, men engobe tồn trữ khuấy trộn liên tục để tăng độ linh động, chống sa lăng phân tầng nhằm phục vụ tốt cho khâu tráng engobe men lên sản phẩm gạch mộc CHƯƠNG Sinh viên: Phan Thanh Hải 27 GVHD: Thạc só Nguyễn Luận án Tốt Nghiệp Hùng Thắng TÍNH TOÁN THÀNH PHẦN PHỐI LIỆU CỦA XƯƠNG VÀ MEN I – NGUYÊN LIỆU: Do hạ tầng sơ nhà máy nên tất loại nguyên liệu vận chuyển nhà máy xe ô tô tự đổ – Đất sét: Đất sét sử dụng nhà máy lấy từ mỏ đất sét Tân Phong, Đồng Nai cách nhà máy khoảng 70km Các đặc trưng lý đất sét (thử nghiệm phương pháp đổ rót): Độ hút nước : 5,65% Độ co nung : 4,5% Màu sắc sau nung : Trắng Độ bền uốn : 315,02kG/cm2 Lượng SiO2 tự : 6,82% Độ ẩm : 18%-20% Khối lượng riêng : 1,4g/cm3  Thành phần hóa : Al2O3 Fe2O3 OXYT SiO2 PTL% 63,80 21,86 2,00 CaO MgO R2 O MKN TỔNG 0,80 0,60 1,40 8,50 98,96 – Trường Thạch: Trường thạch lấy mỏ đá Đà Nẵng gia công đến kích thước nhỏ hay 5mm nơi khai thác theo hợp đồng với nhà máy Quãng đường vận chuyển khoảng 900km ôtô tải Các đặc trưng lý tràng thạch: Độ ẩm : 10 ÷ 12% Khối lượng riêng : 1,45g/cm3 Màu sắc sau nung : Trắng  Thành phần hóa: Sinh viên: Phan Thanh Hải 28 GVHD: Thạc só Nguyễn Luận án Tốt Nghiệp OXYT Tràng thạch Hùng Thắng SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO R2 O MKN TỔNG 72.27 14.48 0.20 0.40 0.00 9.30 0.95 97.60 – Cao lanh thô (Cuốc thô): Cao lanh thô khai thác mỏ Bình Dương Quãng đường vận chuyển tương đối ngắn Các đặc trưng lý cao lanh thô: - Độ hút nước : 12,67% - Độ co nung : 3,8% - Màu sắc sau nung : Trắng - Độ bền uốn : 155,86kG/cm2 - Lượng SiO2 tự : 12,42% - Độ ẩm : 18% ÷ 20% - Khối lượng riêng : 1,35g/cm3  Thành phần hóa: Al2O3 OXYT SiO2 Cao 71,50 lanh thô 18,85 Fe2O3 CaO MgO R2 O MKN TỔNG 1,20 0,40 0,30 1,20 6,50 99,95 – Cao lanh lọc (Cuốc lọc): Cao lanh lọc dùng nhà máy nhập từ mỏ cao lanh Bình Dương Quãng đường vận chuyển gần khoảng 30km Các đặc trưng lý cao lanh lọc (sử dụng phương pháp đổ rót để thử nghiệm): - Độ hút nước : 10,88% - Độ co nung : 7,80% - Màu sắc sau nung : Trắng - Độ bền uốn : 179,42kG/cm2 - Lượng SiO2 tự : 1,51% - Độ ẩm : 16% ÷ 18% - Khối lượng riêng : 1,35g/cm3  Thành phần hóa: Sinh viên: Phan Thanh Hải 29 GVHD: Thạc só Nguyễn Luận án Tốt Nghiệp Hùng Thắng SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO R2 O MKN TỔNG Cao 54,65 lanh lọc 27,89 1,50 0,56 0,40 1,80 11,83 98,63 OXYT – Ngoài cáùc thành phần nguyên liệu trên, có nguyên liệu khác như: Đất sét Trúc Thôn, Hải Dương Cát Sông Bé Đá vôi Hà Tiên Cao lanh Đà Lạt  Thành phần hóa (%): OXYT NGUYÊN LIỆU SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO R2 O MKN TỔNG Đất sét Trúc Thôn Cát Sông Bé Đá vôi Hà Tiên Cao lanh Đà Lạt 62,19 23,05 87,96 7,00 6,93 2,65 44,70 37,21 0,40 0,00 3,60 0,10 0,00 0,00 0,00 0,00 7,01 3,35 39,62 15,10 0,80 0,80 0,80 2,50 1,12 0,00 45,64 0,10 94,57 99,11 99,24 99,71 II- TÍNH TOÁN THÀNH PHẦN PHỐI LIỆU XƯƠNG:  Thành phần hóa nguyên liệu sản xuất xương sản phẩm: HÀM LƯNG CÁC OXYT (%) THÀNH PHẦN SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO R2O MKN TỔNG Đất sét Tràng thạch Cao lanh thô Cao lanh lọc Đá vôi Cát thạch anh Xương sản phẩm 63,80 72,27 71,50 54,65 6,93 87,96 63,80 21,86 14,48 18,85 27,89 2,65 7,00 15,91 2,00 0,20 1,20 1,50 0,80 0,80 0,50 0,80 0,40 0,40 0,56 45,64 0,00 6,00 0,60 0,00 0,30 0,40 3,60 0,00 0,50 1,40 9,30 1,20 1,80 0,00 0,00 3,98 8,50 0,95 6,50 11,83 39,62 3,35 9,81 98,96 97,60 99,95 98,63 99,24 99,11 100,50 Trong bảng có xương sản phẩm thành phần hóa yêu cầu tạo thành nhiều nguyên liệu Thành phần hoá có tổng hàm lượng không 100% Vì thế, ta phải qui đổi thành 100% với : Sinh viên: Phan Thanh Hải 30 GVHD: Thạc só Nguyễn Luận án Tốt Nghiệp MgCO3 BaCO3 ZrSiO4 2CaO.3B2O3.5H2O Al2O3.2SiO2.2H2O Na2O.Al2O3.6SiO2 KNO3 SiO2 :24,31+12,01+15,99x3 :137,34+12,01+15,99 :123,20+60,07 :112,14+69,59x3+(2+15,99)x5 :101,93+60,07x2+(2+15,99)x2 :61,97+101,93+60,07x6 :39,10+14,00+15,99x3 :28,09+15,99x2 Hùng Thắng =84,29 =197,32 =183,27 =410,86 =258,05 =524,32 =101,07 =60,07  Phần trăm Oxyt có nguyên liệu nhiệt độ nóng chảy chúng: OXYT CÓ PHÂN TỬ TỶ LỆ OXYT NHIỆT PHÂN TRONG LƯNG CÓ TRONG ĐỘ NÓNG TỬ NGUYÊ N CỦ A NGUYÊ N CHẢY LƯ NG LIỆ U OXYT LIỆ U (%) (oC) NGUYÊ N LIỆU CÔNG THỨC PHÂN TỬ Ca.Carbonate CaCO3 Mg.Carbonate MgCO3 Ba.Carbonate BaCO3 100,06 84,29 197,32 Zircon Silicate ZrSiO4 183,27 Collemanite 2CaO.3B2O3.5H2O 410,86 Kaoline Al2O3.2SiO2.2H2O 258,05 Albite Na2O.Al2O3.6SiO2 524,32 KNO3 101,07 60,07 Nitrate Kali Quartz SiO2 CaO MgO BaO ZrO2 SiO2 B2 O3 CaO Al2O3 SiO2 Na2O Al2O3 SiO2 K2 O SiO2 56,07 40,30 153,33 123,20 60,07 69,59 56,07 101,93 60,07 61,97 101,93 60,07 94,19 60,07 56,04 47,81 77,71 67,22 32,78 50,81 27,29 39,50 46,56 11,82 19,44 68,74 46,60 100,00 1.740 2.550 1.770 11501170 334 1.670 – Tính Frite: Sinh viên: Phan Thanh Hải 34 GVHD: Thạc só Nguyễn Luận án Tốt Nghiệp Hùng Thắng  Thành phần hóa học Frite: OXYT SiO2 Al2O3 B2O3 MgO CaO ZnO BaO Na2O K2O ZrO2 Tổng Cộng 59,55 5,05 6,57 0,51 9,09 2,53 2,56 1,01 5,05 8,08 Tỷ lệ thành phần nguyên liệu đưa vào : MgO đưa vào dạng Mg.Carbonate với tỷ lệ là: PTL MgCO3 = 100 0,51 × 100 = 1,07 ( PTL) 47,81 BaO đưa vào dạng Ba.Carbonate với tỷ lệ là: BaCO3 = 2,56 × 100 = 3,29 ( PTL) 77,71 ZrO2 đưa vào dạng Zircon Silicate với tỷ lệ là: ZrSiO4 = 8,08 × 100 = 12,02 ( PTL) 67,22 Suy ra, hàm lượng SiO2 Zircon Silicate đưa vào là: SiO2 = 12,02 × 32,78 = 3,94 ( PTL) 100 Còn B2O3 đưa vào dạng Collemanite với tỷ lệ là: 2CaO.3B2 O3 H O = 6,57 × 100 = 12,93 ( PTL) 50,81 Suy ra, hàm lượng CaO đưa vào dạng Collemanite với tỷ lệ là: CaO = 12,93 × 27,29 = 3,53 ( PTL) 100 CaO đưa vào dạng Ca.Carbonate với tỷ lệ là: CaCO3 = (9,09 − 3,53) × 100 = 9,92 ( PTL) 56,04 Na2O đưa vào dạng Albite với tỷ lệ là: Na O Al O3 SiO2 = 1,01 × 100 = 8,54 ( PTL) 11,82 Suy ra, hàm lượng Al2O3 SiO2 Albite đưa vào là: 8,54 × 19,44 = 1,66 ( PTL) 100 8,54 × 68,74 SiO2 = = 5,87 ( PTL) 100 Al O3 = K2O đưa vào dạng Nitrate Kali với tỷ lệ là: KNO3 = 5,05 × 100 = 10,84 ( PTL) 46,60 Al2O3 đưa vào dạng Kaoline với tỷ lệ là: Al O3 SiO2 H O = Sinh viên: Phan Thanh Hải (5,05 − 1,66) × 100 = 8,58 ( PTL) 39,50 35 GVHD: Thạc só Nguyễn Luận án Tốt Nghiệp Hùng Thắng Suy ra, hàm lượng SiO2 Kaoline đưa vào là: SiO2 = 8,58 × 46,56 = 3,99 ( PTL) 100 SiO2 đưa vào dạng Quartz-Cát mòn với tỷ lệ: SiO2 = 59,55 - (3,94 + 5,87 + 3,99) = 45,75 (PTL)  Kết ta có thành phần phối liệu Frite sau (với hệ số K qui 100% 0,8854 ): NGUYÊN LIỆU HÀM LƯNG (%) QUI VỀ 100% Ca.Carbonate Mg.Carbonate Ba.Carbonate Zircon Silicate Collemanite Kaoline Albite Nitrate Kali Quartz TỔNG CỘNG CaCO3 MgCO3 BaCO3 ZrSiO4 2CaO.3B2O3.5H2O Al2O3.2SiO2.2H2O Na2O.Al2O3.6SiO2 KNO3 SiO2 9,92 1,07 3,29 12,02 12,93 8,58 8,54 10,84 45,75 112,94 8,78 0,95 2,91 10,64 11,45 7,60 7,56 9,60 40,51 100,00 – Tính toán thành phần phối liệu men:  Thành phần hóa men: OXYT PTL SiO2 Al2O3 B2O3 MgO CaO ZnO BaO Na2O K2O ZrO2 Tổng Cộng 59,34 6,21 6,24 0,50 8,66 2,40 2,43 1,05 4,80 7,68 99,31 QUI VỀ 59,75 100% 6,25 6,28 0,50 8,72 2,42 2,45 1,06 4,83 7,73 100,00 (Hệ số K qui 100% 1,007) Trong thành phần phối liệu men, ta dùng: 95% Frite 5% Kaoline lọc – Tính toán thành phần phối liệu engobe: Ta có công thức phối liệu engobe: Frite : 55% (PTL); Sinh viên: Phan Thanh Hải 36 GVHD: Thạc só Nguyễn Luận án Tốt Nghiệp Kaoline lọc Zircon Silicate Feldspar Natri Đất sét Trúc Thôn Alumina Hùng Thắng : 10% (PTL); : 10% (PTL); : 15% (PTL); : 5% (PTL); : 5% (PTL);  Tính toán thành phần hóa engobe: SiO2 Al2 O3 B2O3 MgO CaO ZnO BaO Na2O K2O ZrO2 Tổ ng Cộ ng Frite 32,75 2,79 3,61 0,28 5,00 1,39 1,41 0,56 2,78 4,44 55,01 Kaoline lọc Zircon Silicate Feldspar Natri Đất sét Trú c Thôn Alumina 5,54 3,28 11,11 3,29 - 2,83 2,23 1,22 0,05 - 0,04 0,02 - 0,06 0,06 0,06 - - - 0,18 1,43 - - 6,72 - 8,65 10,00 14,83 4,59 0,05 NGUYÊ N LIỆ U Engobe 55,97 9,11 3,61 0,34 5,18 1,39 1,41 2,17 2,78 11,16 93,12 Qui 100% ta có hệ số K 1,0739 NGUYÊ N LIỆ U Engobe SiO2 Al2 O3 B2 O3 MgO CaO ZnO BaO Na2 O K2 O ZrO2 Tổ ng Cộ ng 60,11 9,78 3,88 0,37 5,56 1,49 1,51 2,33 2,99 11,98 100,00 Sinh viên: Phan Thanh Hải 37 GVHD: Thạc só Nguyễn Luận án Tốt Nghiệp Hùng Thắng CHƯƠNG TÍNH TOÁN CÂN BẰNG VẬT CHẤT Tính toán cân vật chất khâu quan trọng thiết kế Qua tính toán cân vật chất cho ta biết lượng chi phí vật liệu ban đầu cần thiết cho sản xuất số lượng sản phẩm theo yêu cầu đề qua làm sở cho việc chọn thiết bò đắn Nếu tính toán sai dẫn đến chi phí vật liệu ban đầu sai, lượng vật liệu dự tính cho sản xuất thiếu thừa, không chủ động sản xuất Mặt khác việc chọn thiết bò khâu dây chuyền không làm cho dây chuyền tính cân đối Do đó, việc tính toán cân vật chất thiết phải có đòi hỏi độ xác cao Do hạ tầng sơ nhà máy nên tất loại nguyên liệu vận chuyển nhà máy xe ô tô tự đổ Bảng tỷ lệ hao phí khâu sản xuất: STT KHÂU SẢN XUẤT Nung thành phẩm Tráng men + trang trí Sấy sau tạo hình Tạo hình Sấy phun Nghiền trộn phối liệu xương Nghiền trộn phối liệu men TỶ LỆ HAO PHÍ (%) 1,5 Trong thực tế m2 gạch tương đương với số lượng viên gạch : STT LOẠI GẠCH I II III 400x400x9,5 300x300x8,4 200x300x6,4 SỐ VIÊN / M2 11 16 Công suất yêu cầu nhà máy là: 2.500.000 m2 /năm Ba loại gạch yêu cầu sản xuất thể loại gạch ốp lát Vậy số lượng viên gạch loại yêu cầu nhà máy năm là: Sinh viên: Phan Thanh Hải 38 GVHD: Thạc só Nguyễn Luận án Tốt Nghiệp LOẠ I GẠCH TỶ LỆ CÔ NG SUẤ T (%) SỐ LƯ NG (M2) 50 25 25 1.250.000 625.000 625.000 400x400x9,5 300x300x8,4 200x300x6,4 Hùng Thắng Qui đổi số lượng viên gạch năm ta được: LOẠ I GẠCH SỐ VIÊN 400x400x9,5 300x300x8,4 200x300x6,4 7.500.000 6.875.000 10.000.000 Gạch ceramic cấu tạo thành phần men xương Hai phần sản xuất tách rời Cho đến khâu tráng men lớp men phủ lên bề mặt xương nên có khâu nung viên gạch có đầy đủ hai thành phần I – XƯƠNG: – Nung: Số lượng viên gạch (đã tránh men trang trí) yêu cầu chuẩn bò để đưa vào lò nung: ni nung = Cong suat ×100 100% − inung ; Trong đó: ni nung số lượng viên gạch trước nung (i = I, II, III) inung : hao phí nung (= 4%)  Bảng thống kê: LOẠI GẠCH I: 400x400x9,5 II: 300x300x8,4 III: 200x300x6,4 ni nung 7.812.500 7.161.458 10.416.667 – Tráng men trang trí: Số lượng viên gạch yêu cầu khâu tráng men trang trí: Sinh viên: Phan Thanh Hải 39 GVHD: Thạc só Nguyễn Luận án Tốt Nghiệp ni trang men = ni nung 100% − itrang men ×100 Hùng Thắng ; Trong ni tráng men :số viên gạch trước tráng men trang trí (i = I, II, III) itráng men : hao phí tráng men trang trí (= 3%)  Bảng thống kê: LOẠI GẠCH ni tráng men I: 400x400x9,5 II: 300x300x8,4 III: 200x300x6,4 8.054.124 7.382.946 10.738.832 – Sấy: Số lượng viên gạch yêu cầu khâu sấy sau tạo hình là: ni say = ni trang men 100% − i say ×100 ; Trong ni sấy :số viên gạch trước đưa vào lò sấy(i = I, II, III) isấy : hao phí sấy (= 1%)  Bảng thống kê: ni sấy LOẠI GẠCH I: 400x400x9,5 II: 300x300x8,4 III: 200x300x6,4 8.135.479 7.457.521 10.847.305 – Tạo hình: Số lượng viên gạch yêu cầu khâu tạo hình: ni tao hinh = ni say 100% − itao hinh ×100 ; Trong ni tạo hình :số viên gạch cần thiết cho khâu tạo hình (i = I, II, III) isấy : hao phí tạo hình (= 2%)  Bảng thống kê: Sinh viên: Phan Thanh Hải 40 GVHD: Thạc só Nguyễn Luận án Tốt Nghiệp Hùng Thắng ni tạo hình LOẠI GẠCH I: 400x400x9,5 II: 300x300x8,4 III: 200x300x6,4 8.301.509 7.609.715 11.068.679 Trước khâu tạo hình, gạch không tính theo viên mà phải tính theo khối lượng bột ép Viên gạch khâu tạo hình có thông số kỹ thuật sau: LOẠ I GẠCH THỂ TÍCH VIÊN K.L THỂ TÍCH K.L THỂ TÍCH VIÊN GẠCH (cm3) RIÊNG (g/cm3) (Kg/viê n) I: 400x400x9,5 1.520 1,89 2,873 II: 300x300x8,4 756 1,89 1,429 III: 200x300x6,4 384 1,80 0,691 Từ số viên gạch yêu cầu khâu tạo hình, ta suy lượng bột ép cần thiết cho khâu Lượng bột ép ẩm có độ ẩm w tạo hình = 5,5% Từ đó, ta suy khối lượng bột ép có độ ẩm 0%  Bảng thống kê: LOẠI GẠCH K.LƯN G BỘT ÉP ẨM (Tấn) G'i tạo hình K.LƯ NG BỘT ÉP KHÔ(Tấn) Gi tạo hình 23.850,24 10.874,28 7.648,46 22.538,48 10.276,19 7.227,79 I: 400x400x9,5 II: 300x300x8,4 III: 200x300x6,4 – Sấy phun: Khối lượng bột ép khô yêu cầu khâu sấy phun (độ ẩm w=0%)là: Gi say phun kho = Gi tao hinh 100% − isay phun ×100 ; Trong Gi tạo hình :k.lượng bột ép khô trước sấy phun (i = I, II, III) Đv: Tấn isấy phun : hao phí sấy phun (= 1%) Từ ta qui đổi bùn phối liệu tháp sấy phun khô (w=32%)  Bảng thống kê: Sinh viên: Phan Thanh Hải 41 GVHD: Thạc só Nguyễn Luận án Tốt Nghiệp LOẠI GẠCH I: 400x400x9,5 II: 300x300x8,4 III: 200x300x6,4 TỔNG Gi sấy phun khô (Tấn) Gi sấy phun ẩm(Tấn) 22.766,14 10.379,99 7.300,80 40.446,93 33.479,62 15.264,69 10.736,47 59.480,78 Hùng Thắng – Nghiền trộn phối liệu máy nghiền bi: + Do nguyên liệu ta có sử dụng thành phần phế phẩm để tiết kiệm nguyên vật liệu, ta tính lại số phế phẩm tận dụng dây chuyền sản xuất a – Khâu tạo hình: Số viên: ni1 = ni sấy - ni tạo hình (viên/năm) ; Khối lượng bột ép khô qui đổi: G Ai = ni1 × (100 − wtao hình ) 100 ; (tấn/năm) Trong wtạo hình : độ ẩm viên gạch sau tạo hình (=5,5%) Sau đó, ta tính tổng khối lượng loại gạch: Tổng : GA = GA1 + GA2 + GA3 ; (tấn/năm) LOẠI GẠCH ni1 (Viên) GAi I: 400x400x9,5 II: 300x300x8,4 III: 200x300x6,4 166.030 152.194 221.374 450,77 205,52 144,56 TỔNG (GA ) 800,85 b – Khâu sấy: Số viên: ni2 = ni tráng men - ni sấy (viên/năm) ; Khối lượng bột ép khô qui đổi: G Bi = ni × (100 − wssy ) 100 ; (tấn/năm) Trong wsấy : độ ẩm viên gạch sau sấy (=0,5%) Sau đó, ta tính tổng khối lượng loại gạch: Tổng : GB = GB1 + GB2 + GB3 ; (tấn/năm) ni2 (Viên) GBi TỔNG (GB ) LOẠI GẠCH I: 400x400x9,5 II: 300x300x8,4 III: 200x300x6,4 Sinh viên: Phan Thanh Hải 322.979 296.063 430.638 923,28 420,96 296,08 1.640,32 42 GVHD: Thạc só Nguyễn Luận án Tốt Nghiệp c – Tổng:GAi+GBi: LOẠI GẠCH Hùng Thắng GAi GBi TỔNG (Gi phe pham ) I: 400x400x9,5 450,77 923,28 1.374,05 II: 300x300x8,4 205,52 420,96 626,48 440,64 III: 200x300x6,4 144,56 296,08 Tổng khối lượng bộp ép phế để tái sản xuất là: Gphế phẩm = GA+GB = 800,85 + 1.640,32 = 2.441,17 Tấn/ năm Nguyên liệu dùng để nghiền trộn bao gồm nguyên liệu thô cần thiết phế phẩm dây chuyền sản xuất: Vậy, khối lượng bùn phối liệu yêu cầu dạng khô khâu nghiền phối liệu (độ ẩm = 0%): G ' i bun phoi lieu = Gi say phun kho 100% − inghien ×100 ; Trong G’i bùn phối liệu :k.lượng bùn phối liệu trước nghiền (i = I, II, III) Đ.v: Tấn inghiền : hao phí sấy phun (= 1,5%) Tổng loại gạch: G’ bùn phối liệu = G’1 bùn phối liệu + G’2 bùn phối liệu + G’3 bùn phối liệu ; Suy ra, khối lượng bùn phối liệu trước gia công phối liệu (kể hàm ẩm là): G ' i bun phoi lieu am = Gi bun phoi lieu 100% − w ×100 ;  Bảng thống kê: G’i bùn phối liệu (Tấn) G’i bùn phối liệu ẩm (Tấn) LOẠI GẠCH 23.112,83 33.989,46 I: 400x400x9,5 II: 300x300x8,4 10.538,06 15.497,15 III: 200x300x6,4 7.411,98 10.899,97 TỔNG CỘNG 41.062,87 60.386,57 Trừ lượng phế phẩm tham gia ta khối lượng bùn phối liệu trạng thái khô cần thiết cho khâu nghiền: Gi bùn phối liệu ẩm = G’i bùn phối liệu ẩm - Gi phế phẩm Sinh viên: Phan Thanh Hải 43 GVHD: Thạc só Nguyễn Luận án Tốt Nghiệp Hùng Thắng  Bảng thống kê: G’i bùn phối liệu (Tấn) Gi phế phẩm (Tấn) Gi bùn phối liệu (Tấn) LOẠI GẠCH 33.989,46 1.374,05 32.615,41 I: 400x400x9,5 II: 300x300x8,4 15.497,15 626,48 14.870,67 III: 200x300x6,4 10.899,97 440,64 10.459,33 60.386,57 2.441,17 57.945,40 TỔNG CỘNG * TỔNG KẾT: Từ đó, ta suy khối lượng cụ thể thành phần tham gia để tạo nên bùn phối liệu có lượng nước cần thiết (chiếm 32% khối lượng bùn phối liệu)  Khối lượng cần thiết thành phần phối liệu xương trạng thái khô: NGUYÊN LIỆU TỶ LỆ (%) KHỐI LƯNG (Tấn/năm) Đất sét Tân Phong Trành thạch Đà Nẵng Cao lanh thô Bình Dương Cao lanh lọc Bình Dương Đá vôi Hà Tiên Cát thạch anh Sông Bé 25,03 35,20 15,21 4,54 12,01 8,01 9.667,01 13.594,84 5.874,36 1.753,43 4.638,47 3.093,60 Nhưng tự nhiên, nguyên liệu tồn dạng ẩm Không nguyên liệu tồn khô tuyệt đối Vấn đề chỗ xác đònh hàm ẩm nguyên liệu giữ hàm ẩm thay đổi tốt Dưới em lấy hàm ẩm nguyên liệu thời điểm vào tháng năm 2001  Bảng thống kê đặc tính nguyên liệu: Sinh viên: Phan Thanh Hải 44 GVHD: Thạc só Nguyễn Luận án Tốt Nghiệp NGUYÊN LIỆU Đất sét Tân Phong Trành thạch Đà Nẵng Cao lanh thô Bình Dương Cao lanh lọc Bình Dương Đá vôi Hà Tiên Cát thạch anh Sông Bé Hùng Thắng HÀM ẨM (%) K.L THỂ TÍCH T/m2 20 12 18 18 2,5 1,40 1,45 1,35 1,35 1,50 1,35  Từ đó, ta tính khối lượng thể tích tự nhiên thành phần nguyên liệu (có hàm ẩm): NGUYÊN LIỆU K.L TỰ NHIÊN (T/năm) T.TÍCH TỰ NHIÊN (m3/năm) Đất sét Tân Phong 12.083,77 8.631,26 Trành thạc h Đà Nẵng 15.448,68 10.654,26 Cao lanh thô Bình Dương 7.163,85 5.306,56 Cao lanh lọc Bình Dương 2.138,32 1.583,94 Đá vôi Hà Tiên 4.882,60 3.255,07 Cát thạch anh Sông Bé 3.172,92 2.350,31 TỔNG CỘNG 44.890,14 31.781,40 Kết luận: Vậy tổng khối lượng cần thiết phối liệu trạng thái tự nhiên là: G = 44.890,14 Tấn/năm Tổng thể tích cần thiết phối liệu trạng thái tự nhiên là: V = 31.781,40 m3 / năm * Tính lượng nước cần thiết vào khâu gia công phối liệu Lượng nước tính theo lượng hàm ẩm phối liệu ẩm cần cho khâu sấy phun (32%) cộng thêm lượng hao hụt khâu gia công phối liệu, cuối trừ cho hàm ẩm tự nhiên phối liệu Lượng phối liệu ẩm cần cho khâu sấy phun tính là: G sấy phun ẩm = 59.480,78 Tấn / năm Lượng nước cần cho bùn phối liệu là: Gn sấy phun = G sấy phun ẩm x 32% = 19.033,85 Tấn / năm Trừ lượng hao hụt (inghiền = 1,5%) Gn nghien = Gn say phun 100% − inghien × 100% = 19.323,71 Tấn / năm  Lượng nước có khối lượng tự nhiên thành phần nguyên liệu là: Sinh viên: Phan Thanh Hải 45 GVHD: Thạc só Nguyễn Luận án Tốt Nghiệp NGUYÊN LIỆ U Đất sét Tân Phong Trành thạch Đà Nẵng Cao lanh thô Bình Dương Cao lanh lọc Bình Dương Đá vôi Hà Tiên Cát thạch anh Sông Bé TỔNG Hùng Thắng K.L PHỐ I LIỆU KHÔ (Tấ n/nă m) K.L PHỐI LIỆ U ẨM (Tấ n / năm) K.L NƯỚ C Pliệ u (Tấn/năm) 9.667,01 12.083,77 2.416,76 13.594,84 15.448,68 1.853,84 5.874,36 7.163,85 1.289,49 1.753,43 2.138,32 384,90 4.638,47 4.882,60 244,13 3.093,60 3.172,92 79,32 38.621,70 44.890,14 6.268,44 Vậy tổng lượng nước có lượng nguyên liệu tự nhiên 6.268,44 Tấn / năm Ta suy lượng nước cần thiết cho vào khâu gia công phối liệu là: Gn = 19.323,71 – 6.268,44 = 13.055,27 Tấn / năm Vì khối lượng thể tích nước kg/lít = Tấn/m Nên thể tích lượng nước cần thiết cho vào khâu gia công phối liệu là: Vn = 13.055,27 m3 / năm II – MEN & ENGOBE: Các thông số kỹ thuật men engobe: Lượng men engobe cần thiết cho đơn vò m2 theo tiêu chuẩn là: LOẠI K.L g/m2 MEN 800 ENGOBE 400  Vì vậy, ta có lượng men engobe sử dụng viên gạch là: TỶ TRỌNG KHỐI LƯ NG DÙ NG CHO VIÊN GẠCH ĐỘ ẨM (%) (T/m3) (g) Loạ i DIỆN TÍCH (cm2) MEN ENGOBE 1,88 1,57 400x400x9,5 300x300x8,4 200x300x6,4 1600 900 600 128 64 72 36 48 24 27 40 Khi nhân với số viên gạch yều cầu trước qua khâu TRÁNG MEN ta khối lượng men engobe cần thiết toàn khâu: (khối lượng bao gồm hàm ẩm theo bảng trên): Sinh viên: Phan Thanh Hải 46 GVHD: Thạc só Nguyễn Luận án Tốt Nghiệp KHỐ I LƯNG DÙNG CHO VIÊ N GẠCH (g) Loạ i SỐ VIÊN KHÂ U TRANG TRÍ MEN ENGOBE 400x400x9,5 300x300x8,4 200x300x6,4 8.055.724 7.384.546 10.740.432 1.031.132.672 531.687.312 515.566.336 265.843.656 515.540.736 257.770.368 Hùng Thắng TỔNG (g) 2.078.360.720 1.039.180.360  Khối lượng bao gồm hàm ẩm Từ đây, ta suy lượng men engobe cần thiết trạng thái khô: MEN ENGOBE Độ ẩm KL trạng thái ẩm KL trạng thái khô (%) (Tấn/năm) (Tấn/năm) 27 2.078,36 1.517,20 40 1.039,18 623,51 Từ đây, ta tính thành phần nhỏ cấu thành nên men engobe  Trong men engobe gồm thành phần trạng thái khô sau: THÀNH PHẦN TỶ LỆ (%) K.L (Tấn/năm) MEN Frite 95 1.441,34 1.517,20 T Kaoline lọc 75,86 Frite 55 342,93 Kaoline lọc 10 62,35 ENGOBE Zircon Silicate 10 62,35 623,51 T Feldspar Natri 15 93,53 Đất sét Trúc Thôn 31,18 Alumina 31,18 Ta suy tổng khối lượng Frite cần dùng cho men engobe: F = 1.441,34 + 342,93 = 1.784,27 Tấn/năm Theo cách tính toán phối liệu phần trên, ta có khối lượng nguyên liệu cần dùng để nấu Frite (1.784,27 Tấn/năm) Sinh viên: Phan Thanh Hải 47 GVHD: Thạc só Nguyễn Luận án Tốt Nghiệp NGUYÊN LIỆU Ca.Carbonate Mg.Carbonate Ba.Carbonate Zircon Silicate Collemanite Kaoline Albite Nitrate Kali Quartz TỔNG CỘNG CÔNG THỨC CaCO3 MgCO3 BaCO3 ZrSiO4 2CaO.3B2O3.5H2O Al2O3.2SiO2.2H2O Na2O.Al2O3.6SiO2 KNO3 SiO2 Hùng Thắng TỶ LỆ (%) K.L cần thiết (Tấn/năm) 8,78 0,95 2,91 10,64 11,45 7,60 7,56 9,60 40,51 100,00 156,72 16,90 51,98 189,90 204,27 135,55 134,92 171,25 722,78 1.784,27 * Tính lượng nước cần thêm vào nguyên liệu để tạo độ ẩm đònh trước lượng men (27%) engobe (40%) cần thiết Lượng nước lượng nước tạo hàm ẩm trừ lượng nước tự nhiên có nguyên liệu: Lượng nước tạo hàm ẩm: G’n = 27% x 2.078,36 + 40% x 1.039,18 = 976,83 (Tấn/năm) Khối lượng nước có đất sét Trúc Thôn (w = 20%) 20 x 31,18 = 7,795 (Tấn/năm) 80 Khối lượng nước có Feldspan (w = 12%): 12 x 93,53 = 12,754 (Tấn/năm) 88 Khối lượng nước có Kaoline lọc (w = 18%): 18 x 62,35 = 13,687 (Tấn/năm) 82 Khối lượng nước cần thêm vào khâu gia công men engobe là: Gn = G’n – (7,795 + 12,754 + 13,687 ) = 942,59 (Tấn/năm) Đổi thể tích nước: Vn = 942,59 m3/năm Sinh viên: Phan Thanh Hải 48