Thiết kế quy trình sản xuất gạch lát nền năng suất 1,5 triệu tấn lò con lăn (Thuyết minh+bản vẽ)

PHẦN I – TỔNG QUANCHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN NỀN CÔNG NGHIỆP GẠCH ỐP LÁTI – Lịch sử phát triển trên thế giớiII – Tình hình phát triển gạch ốp lát tại Việt Nam:CHƯƠNG 2 – TỔNG QUAN SẢN PHẨM GẠCH ỐP LÁTI –Phân loại:II – Các thông số kỹ thuật – Tiêu chuẩn Việt NamPHẦN II– QUY TRÌNH CÔNG NGHỆI – Cơ sở lựa chọn:II – Mô tả dây chuyền công nghệ lựa chọnIII – Dây chuyền công nghệ lựa chọnPHẦN III NGUYÊN LIỆUCHƯƠNG 1 – NGUYÊN LIỆU CHO XƯƠNGI – Lựa chọn nguyên liệu:II –Tính đơn phối liệu III –Tính cân bằng vật chất:IV –Xác định nhiệt độ nungCHƯƠNG 2 – NGUYÊN LIỆU CHO MENI – Lựa chọn nguyên liệu cho men nền:II – Lựa chọn nguyên liệu cho men lót:III – Tính cân bằng vật chất cho men:PHẦN IV– TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊCHƯƠNG 1 – XỬ LÝ NGUYÊN LIỆUCHƯƠNG 2 – CHUẨN BỊ PHỐI LIỆUI – Máy nghiền bi:II – Băng tải và thiết bị định lượng :III – Các thiết bị phụ khác:CHƯƠNG 3 – SẤY PHUNI – Tháp sấy phunII– Lựa chọn thiết bị phụ:CHƯƠNG 4 – ÉPI – Máy ép :II – Lựa chọn thiết bị phụ:CHƯƠNG 5 – CHUẨN BỊ MEN, MÀU TRÁNG MEN, TRANG TRÍI – Máy nghiền bi:II. Thiết bị tráng men và trang trí:CHƯƠNG 6 – SẤY ĐỨNGI – Cơ sở lựa chọn:II – Cấu tạo và nguyên lý hoạt động:III – Tính toán sơ bộ:IV – Lựa chọn thiết bị:

LỜI MỞ ĐẦU Gạch trang trí là một trong những sản phẩm gốm sứ đầu tiên trong lịch

sử nhân loại.Các triều đại cổ xưa ở Trung Hoa,Ai cập đã chế tạo gạch để trang trí cho viêc thờ cúng và sinh hoạt hàng ngày.Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, công nghệ sản xuất gạch ốp lát cũng đã có những bước phát triển đáng kể.

Ở Việt Nam,tuy công nghệ này phát triển sau các nước khác nhưng cũng thu được những thành công nhất định.Hiện nay mỗi năm nước ta sản xuất khoảng 250 triệu m2 gạch ốp tường và lát nền.

Khi nhu cầu về chất lượng và thẩm mỹ ngày càng tăng,các nhà máy sản xuất gạch cũng phải đáp ứng đầy đủ các nhu cầu đó.Do vậy,trên thị trường hiện nay ta thấy rất nhiều chủng loại sản phẩm gạch khác nhau: Gạch granit,Gạch Cotto(gạch lát nền có độ hút nước cao),gạch stoneware (gạch lát nền có độ hút nước thấp), Gạch chẻ…Trong đó,chiếm ưu thế hơn cả vẫn là gạch ốp tường và lát nền Chính vì vậy, được sự đồng ý của bộ môn Silicate và của Giảng viên

hướng dẫn là cô Nguyễn Vũ Uyên Nhi, em đã chọn “Thiết kế quy trình sản xuất gạch lát nền năng suất 1,5 triệu tấn/năm” làm đề tài cho đồ án.

Em chân thành cảm ơn cô Nguyễn Vũ Uyên Nhi đã tận tình hướng dẫn

em thực hiện đồ án này.

TP HCM,10 tháng 6 năm 20011

PHẦN I – TỔNG QUAN

CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN NỀN CÔNG NGHIỆP GẠCH ỐP LÁT

I – Lịch sử phát triển trên thế giới

Gạch ốp lát trang trí đã xuất hiên từ rất lâu trong lịch sử phát triển của nhânloại.Ngay từ các triều đại cổ xưa của Ai Cập, Trung Hoa đã tồn tại công nghệ chếtạo gạch trang trí cho việc thờ cúng và sinh hoạt hàng ngày.Trải qua một thời giandài phát triển, nói chung, công nghệ chế tạo gạch cũng có những bước tiến đángkể

Trải qua cuộc Đại chiến thế giới lần thứ hai khốc liệt, sự phát triển trongcông nghệ Ceramic đã có những bước tiến phi thường.Cách thức sản xuất gạch ,thiết bị vệ sinh, gạch ngói…đã được thay đổi một cách triệt để.Có thể nói, nguyênnhân của các thay đổi đó chính là do sự đòi hỏi một lượng vật liệu khổng lồ để táithiết nhà xưởng và tư gia, đồng thời cũng xuất phát từ nỗ lực không ngừng gia tăngnăng xuất lao động và việc tăng cường các tiêu chuẩn về lao động và sức khoẻ củangười lao động trong chính công nghiệp sản xuất gạch ốp lát

Cách nay không lâu, nền công nghiệp Ceramic còn mang tính chất thủ cônglà chính, dựa trên số lao động chân tay dồi dào.Chỉ trong chốc lát, nó đã trở thànhmột nền công nghiệp cơ giới hóa, sau đó, tiến thêm một bước, nay công nghiệp sảnxuất gạch đã trở thành một nền công nghiêp tự động hoá

Có thể nói, yêu cầu mỹ học không ngừng thay đổi đã lèo lái sự phát triểncủa công nghệ tiến lên phía trước.Các kĩ sư dự án và các nhà chế tạo máy buộcphải tìm ra các giải pháp ngày càng hoàn thiện hơn dể giải quyết các yêu cầu caotrào của các ý tưởng sáng tạo

Có ba nhân tố quan trọng là tiền đề của sự thay đổi:

- Máy móc: ngày càng chính xác hơn, tự đông hoá hơn

-Nguyên liệu thô: được lựa chọn cẩn thận giúp đạt hiệu quả cao trong sản xuất

- Nguồn nhân lực: được huấn luyện đặc biệt, có khả năng học hỏi và sáng tạo

2

II – Tình hình phát triển gạch ốp lát tại Việt Nam:

“Khác với các quốc gia có ngành gốm sứ phát triển, Việt Nam may mắn cónguồn nguyên liệu đất sét vừa tốt, vừa sạch, đào lên có thể sử dụng được ngay” –ông Carsten Lehn, chủ tịch HĐQT Công ty Tropicdane (Đan Mạch) với nhà máygốm sứ liên doanh tổng vốn 700.000 USD tỷ lệ góp vốn 20/20 với công ty TNHHLong Phú tại Bình Dương nói

- Đúng như vậy, về nguyên liệu, cho đến nay, ngành địa chất đã phát hiện nhiềumỏ nằm rải rác tại các địa phương, tập trung nhiều nhất ở Bình Dương, Lâm Đồng,Quảng Ninh, Phú Thọ, Yên Bái, Lào Cai Đó là 105 mỏ cao lanh trữ lượng khoảng

640 triệu tấn; 184 mỏ đất sét đỏ trữ lượng khoảng 1.130 triệu tấn; 39 mỏ đất séttrắng trữ lượng khoảng 52 triệu tấn; 27 mỏ trường thạch tổng trữ lượng khoảng 32triệu tấn; 13 mỏ thạch anh và 20 mỏ cát thạch anh tổng trữ lượng khoản 1.826 triệutấn; 25 mỏ đôlômít; 27 mỏ feldspar trữ lượng khoảng 30 triệu tấn; 8 mỏ talc; 7 mỏbentonit …

- Tuy nhiên, ngành khai thác nguyên liệu cho gốm sứ vẫn chưa thỏa mãn được nhucầu sản xuất trong nước Hiện tại chỉ có khoảng hơn 20 mỏ cao lanh đang đượckhai thác với công nghệ chưa cao và còn gây lãng phí tài nguyên

- Nhìn chung, theo các chuyên gia, ngành công nghiệp gốm sứ xây dựng Việt Namđang phát triển nhanh Cho đến giữa năm 2005, cả ngành sử dụng khoảng 700.000tấn nguyên liệu và 40.000 tấn men Năm 2020, dự đoán các con số này sẽ lần lượtlà 1.700.000 tấn và 100.000 tấn

(Theo Vietnamnet)

CHƯƠNG 2 – TỔNG QUAN SẢN PHẨM GẠCH ỐP LÁT

I –Phân loại:

1.Cơ sở phân loại:

Gạch gốm ốp lát được phân thành các nhóm dựa vào phương pháp tạo hình vàtheo độ hút nước

2.Các phương pháp tạo hình:

_Phương pháp A :gạch tạo hình theo phương pháp dẻo

_Phương pháp B : gạch tạo hình theo phương pháp ép bán khô

_Phương pháp C : gạch tạo hình theo phương pháp khác

3.Phân loại theo độ hút nước(E)

Có ba nhóm độ hút nước sau:

a) Gạch có độ hút nước thấp(nhóm 1) E3%

Đối với gạch ép bán khô , nhóm I được phân tiếp thành hai nhóm:

1)E0.5%(nhóm BIa)

2)0.5%E3%.(nhóm BIb)

b) Gạch có độ hút nước trung bình (nhóm II);3%E 10%

Đối với gạch được sản xuất theo phương pháp dẻo, nhóm II được phân tiếpthành 2 nhóm:

1)3%E6%(nhóm AIIa,phần 1 và 2)

2)6%E10%(nhóm AIIb,nhóm 1 và 2)

c)Gạch độ hút nước cao(nhóm III),E >10%

4

Bảng A Phân loại gạch gốm theo độ hút nước và phương pháp tạo hình

A

Phương pháp

dẻo

Nhóm AI(Xem phụ lục

(xem phụ lục C,ISO 13006)

Nhóm BIb

0,5% <E3%

TCVN 6884:

2001C

3) Loại gạch này không thuộc tiêu chuẩn này.

II – Các thông số kỹ thuật – Tiêu chuẩn Việt Nam:

ISO 13006 –sản phẩm và các thông số chính.

Thông số kỹ

DAR (mm 3 )

Tiêu chuẩn kỹ thuật gạch lát

Chỉ tiêu kỹ thuật Đơn vị Tiêu chuẩn EN 177 Thực tế

PHẦN II– QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

I – Cơ sở lựa chọn:

-Cùng với sự phát triển không ngừng của công nghệ, trang thiết bị, công nghệsản xuất các sản phẩm gạch men ngày nay khá đa dạng, Hiện nay, gạch men đượcnung chủ yếu theo 3 công nghệ: nung một lần, nung hai lần và nung ba lần, tùythuộc vào yêu cầu đối với mỗi loại sản phẩm Trong đó phương pháp nung ba lầnchỉ được sử dụng cho các loại sản phẩm gạch trang trí đòi hỏi tính thẩm mỹ cao.Đối với các dây chuyền công nghệ hiện đại, do xu hướng tiết kiệm năng lượng vànguyên liệu nên phương pháp nung hai lần hiện nay rất ít dùng Thay vào đó, kỹthuật nung nhanh một lần trở thành giải pháp hàng đầu trong công nghệ sản xuấtgạch ốp lát, đặc biệt là gạch lát nền

* So sánh giữa công nghệ nung một lần và nung hai lần :

- Công nghệ nung 1 lần :

+ Ưu điểm :

 Rút ngắn thời gian sản xuất

 Chi phí năng lượng thấp

 Giảm chi phí đầu tư , vận hành trang thiết bị

+ Khuyết điểm :

 Độ bền của mộc thấp ( khoảng 25 kG/cm2) nên dễ hư hỏng trong quá trìnhvận chuyển (đặc biệt trong lò roller) và trong khâu in màu

 Vì vậy mà khả năng trang trí bị hạn chế ( chỉ in tối đa được 2 lớp màu )

 Không có khâu kiểm tra mộc trước khi được tráng men và vào lò nung nênlàm lãng phí nguyên liệu, năng lượng Đồng thời, các khuyết tật này có thểgây nứt vỡ sản phẩm trong khâu in màu sau này

 Tồn tại nhiều phế phẩm ở giai đoạn cuối quá trình công nghệ

- Công nghệ nung 2 lần :

+ Ưu điểm :

 Độ bền cơ sau khi nung sơ bộ cao ( khoảng 100 kg/cm2)

 Có thể in, trang trí nhiều lần

 Sau khi nung sơ bộ, sản phẩm được kiểm tra chất lượng, tuyển lựa trước khiđem tráng men và nung lần cuối

 Tỷ lệ phế phẩm thấp, sản phẩm loại một cao

+ Khuyết điểm :

 Chi phí nhiên liệu cao hơn công nghệ nung một lần đến gần 10%

 Chi phí đầu tư cũng cao hơn

II – Mô tả dây chuyền công nghệ lựa chọn:

2.1 Giai đoạn chuẩn bị phối liệu :

- Thành phần nguyên liệu chủ yếu được sử dụng gồm có : đất sét, cao lanh, tràngthạch, cát và các phụ gia Để xử lý nguyên liệu, có thể :

+ Đối với đất sét : cắt thái, đập trục

+ Đối với cao lanh : Nghiền xa luân

+ Đối với tràng thạch : Đập trục hoặc nghiền xa luân sau đó cho qua sàng rung đểkhống chế kích thước hạt

+ Cát quắc : cho qua sàng rung

+ Phế phẩm : Đập búa

- Sau khi xử lý, nguyên liệu được băng chuyền đưa vào từng ngăn chứa khácnhau Máy xúc sẽ xúc nguyên liệu theo từng ngăn đổ vào cân định lượng theo tỷ lệthành phần khối lượng phối liệu xác định trước

- Phối liệu sau đó sẽ cho vào máy nghiền bi gián đoạn với một lượng nước vừađủ, đồng thời bổ sung bi nghiền nếu cần thiết với tỷ lệ nước : bi : phối liệu là 0.5 :

8

1 : 1 Độ mịn yêu cầu của hồ sau khi ra khỏi máy nghiền bi được xác định bằnglượng sót sàng 10.000 lỗ/cm2 phải đạt từ 1-2 hoặc 3-5% ( tức hơn 95% có kích

thước hạt nhỏ hơn 63 μ m

- Hồ được tháo vào bể chứa có cánh khuấy Để chất lượng hồ ổn định, không bịsánh, phải bảo đảm cánh khuấy hoạt động liên tục Sau đó huyền phù được hệthống bơm màng sử dụng khí nén đưa qua sàng rung để loại bỏ hạt thô và khử từloại bỏ oxit sắt bằng nam châm Và cuối cùng hồ được đưa vào bể điều chỉnh Bểđiều chỉnh có vai trò ổn định chất lượng hồ và có thể điều chỉnh tỷ trọng của hồ tạiđây

2.2 Giai đoạn sấy phun :

- Huyền phù được bơm piston bơm lên tháp sấy phun Nhờ nhiệt độ của dòng khínóng từ buồng đốt, sản phẩm ra khỏi thiết bị sấy có dạng bột mịn với độ ẩm nhỏhơn 6%

- Bột mịn được hệ thống băng tải và gầu nâng đưa lên đổ vào silo chứa Vai tròcủa silo chứa là ủ bột mịn nhằm cân bằng độ ẩm và dự trữ nguyên liệu bột

2.3

Giai đoạn ép tạo hình :

- Bột mịn từ silô chứa sẽ theo băng tải đến máy ép để tạo hình tấm phẳng có kíchthước theo yêu cầu Sử dụng phương pháp tạo hình ép bán khô và thiết bị ép thủytĩnh nên áp lực ép rất đồng đều

2.4 Giai đoạn sấy mộc :

- Hệ thống băng tải chuyển gạch từ máy ép sang máy sấy đứng để giảm tối đahàm ẩm còn trong mộc (từ 6% xuống đến 0%) và tạo độ bền cơ tương đối cho cácgiai đoạn gia công sau

- Phế phẩm được đưa về máy đập búa và vào máy nghiền bi

2.5

Giai đoạn tráng men và trang trí :

- Chuẩn bị men nền, lót, lót chống dính:

Nguyên liệu  Cân định lượng  Máy nghiền ướt  Sàng rung khử từ  Bểchứa có cánh khuấy  Bể pha chế

- Chuẩn bị men màu cho in lụa

Nguyên liệu  Cân định lượng  Sàng rung khử từ Máy nghiền khô  silôchứa

- Để bảo đảm liên kết bền vững giữa men và xương, ta tráng một lớp men lót(engob) Lớp men lót được tráng lên bề mặt mộc bằng máy tưới men tự động.

- Mộc sau khi sấy được hệ thống băng tải đưa vào khâu tráng men Các thao tácđược thực hiện trình tự như sau : bề mặt gạch được làm sạch bụi bằng cách thổi khínén hay dùng đĩa cabuaringđong, rồi dùng bàn chảy quét quang Để gạch hút mentốt (độ ẩm lúc này ¿ 0), làm ẩm gạch bằng cách phun hơi nước từ các vòi hơichuyên dùng Men lót (engobe) được đưa lên bề mặt mộc bằng thiết bị tráng menđĩa quay

- Sau đó, gạch tiếp tục được tráng lên lớp men nền ( men đục ) bằng thiết bịtráng men kiểu chuông Trước khi ra khỏi máy tráng men, gạch sẽ được cạo sạchmen ở cạnh mép

- Có thể in một màu hoặc 2 màu (2 lần) lên gạch Trước mỗi lần in, gạch đượcquét một lớp keo để tăng độ bám dính màu ( fixtative) Sử dụng thiết bị in lụa conlăn

- Cuối cùng, gạch được tráng lớp engobe chân theo các đường gân mặt dưới gạch, có tác dụng chống dính con lăn khi nung

- Sau khi đã hoàn tất quá trình tráng men, trang trí, gạch được đưa ra khỏi dâychuyền vào các xe chứa để lưu giữ trước khi đưa vào lò nung ( do công suất củamáy ép và khâu tráng men luôn cao hơn so với công suất của lò nung để tránh tìnhtrạng thiếu hụt sản phẩm khi xếp vào lò nung gây mất cân bằng nhiệt vàtiêu tốnnăng lượng)

- Phế phẩm được đưa về máy đập búa và vào máy nghiền bi

2.6

Giai đoạn nung:

- Gạch được xếp lên hệ thống băng chuyền tiếp tục đưa vào lò nung Kiểu lò conlăn là thiết bị không thể thiếu trong công nghệ nung nhanh Trong lò, các giá đỡkiểu con lăn, với tốc độ quay đủ chậm để đưa sản phẩm nung qua các vùng gianhiệt của lò kiểu tunnel Nhiên liệu sử dụng là khí tự nhiên Thời gian nungkhoảng 45 phút

2.7

Giai đoạn hoàn tất sản phẩm :

- Sản phẩm được phân loại trên băng chuyền bằng hệ thống kiểm tra tự độngtheo kích thước, độ cong vênh, khuyết tật, độ phẳng và màu sắc men

- Cuối cùng sản phẩm được tự động đóng gói và đưa vào kho thành phẩm

10

Máy xúc

Máy nghiền bi gián đoạn

Bể chứa

Sấy phun

Băng tải, gầu nâng

III – Dây chuyền công nghệ lựa chọn

SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHUNG

Công nghệ lựa chọn Thiết bị lựa chọn

Nguyên liệu chính

Thiết bị định lượng

Nghiền, trộn phối liệu

Hệ thống tảiBăng tải

Máy tráng kiểu đĩa

quay

Máy tráng kiểu chuông

Thiết bị in lụa con lăn

Hệ thống tải

Hệ thống tải

Hệ thống tải

Bể pha chế

Bơm pit tông

PHẦN III - NGUYÊN LIỆU

CHƯƠNG 1 – NGUYÊN LIỆU CHO XƯƠNG

I – Lựa chọn nguyên liệu:

1.1 Chọn thành phần hóa

- Yêu cầu sản phẩm: Sản phẩm gạch lát nền, xương trắng, theo công nghệnung nhanh một lần

Cơ sở lựa chọn :

Chọn thành phần hóa của xương dựa trên:

- Thành phần hóa của các loại gạch ốp nền cao cấp của Ý [1]

- Nguồn nguyên liệu có sẵn trong nước

1.2 Chọn thành phần nguyên liệu:

1.2.1 Cơ sở lựa chọn :

- Thành phần nguyên liệu và vai trò:

+ Đất sét : Cung cấp oxít SiO2, Al2O3

 Nguyên liệu dẻo trong công nghệ tạo hình

 Tạo sản phẩm kết khối rắn chắc khi nung

+ Cao lanh : Cung cấp oxít SiO2, Al2O chủ yếu ở dạng khoáng caolinhít

 Nguyên liệu dẻo trong công nghệ tạo hình

 Xương kết khối trắng do cao lanh có hàm lượng tạp chất thấp

+ Tràng thạch : Cung cấp oxit NaO, K2O, SiO2, Al2O3

 Đóng vai trò chất chảy do hỗn hợp khi nóng chảy có độ nhớt cao

 Quyết định, mở rộng khoảng nung  hạ nhiệt độ nung

Đóng gói

Kho thành phẩm

 Tạo pha lỏng khi nung làm tăng tốc độ quá trình phản ứng và kết khối.

 Giảm độ hút nước do pha lỏng lắp đầy các lỗ xốp hình thành khi nung

 Tạo điều kiện hình thành mulít thứ sinh từ pha lỏng (khoáng có độ bền cơ vàbền hóa cao cũng như kết khối tốt)

 Tạo pha thủy tinh sau khi nung gắn kết các hạt tinh thể

 Đóng vai trò chất độn làm giảm độ co sấy và nung

- Cơ sở lựa chọn nguyên liệu:

+ Đất sét : có tính dẻo cao ( chứa nhiều khoáng montmorillonit và halloysit ), kíchthước hạt nhỏ mịn

 % SiO2 không quá cao

+ Cao lanh : độ tinh khiết cao ( hàm lượng khoáng caolinhit cao)

 % Al2O3  39%

% MKN  13,9%

( chọn caolanh đã qua tuyển lọc)

+ Tràng thạch : chứa nhiều chất chảy

  % R2O  16%

1.2.2 Lựa chọn nguyên liệu:

Chọn nguyên liệu với thành phần hóa ở bảng 1

- Đất sét Bình Dương

- Cao lanh Đất Cuốc ( Bình Dương )

- Tràng thạch Đại Lộc ( Đà Nẵng )

- Pouzolan ( Quãng Ngải )

II –Tính đơn phối liệu : [4]

Tên SiO2 TiO2 Al2O3 Fe2O3 MgO CaO Na2O K2O MKN TổngĐất sét 60,9 0,77 25,8 0,83 0,31 0,01 0,01 1,69 6,6 96,92Cao lanh 56,7 0,73 30,1 0,81 0,18 - - 1,31 10,17 100Tràng thạch 70,6 0,01 15,1 0,22 0,08 0,4 3,7 9,26 0,65 100

Thành phần hóa của nguyên liệu

Đối với gạch lát nền xương trắng, thành phần đất sét nằm trong khoảng 10-30%

Chọn thành phần đất sét : 22,91%

14

Chọn thành phần cao lanh : 17,85%

Chọn thành phần tràng thạch : 53,84%

Chọn thành phần pouzolan : 5,4%

Tính lại thành phần hóa của xương với thành phần phối liệu như trên :Oxit SiO2 Al2O3 TiO2 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O MKN

% 64,67 20,31 0,31 0.86 0,31 0,45 5,6 1,99 3,73

Thành phần hóa của xương

III –Tính cân bằng vật chất:

Việc đánh giá và lựa chọn các thông số tổn hao, độ ẩm và hồi lưu phế phẩmphụ thuộc vào thành phần nguyên liệu, công nghệ sản xuất và đặc biệt vào mứcđộ hoàn thiện của thiết bị

Tính toán cân bằng vật chất :

- Năng suất : 1500000 m2/ năm

- Khối lượng của sản phẩm : ρ = 19,5 kg/m2

Khối lượng khơ

Khối lượng ẩm(tấn/năm)

Tổng kết thành phần nguyên liệu sử dụng cho xương

IV –Xác định nhiệt độ nung:

4.

1 Cơ sở lựa chọn nhiệt độ nung :

Tùy thuộc vào thành phần hóa của phối liệu đem nung

- Dựa trên giản đồ pha

- Dựa trên thực nghiệm về tính chất của sản phẩm sau khi nung (độ hút nước, độbền cơ, độ co …)

- Dựa trên tính toán

4.2 Xác định nhiệt độ nung ( nhiệt độ kết khối) T nung :

a) Tính khoảng nhiệt độ nóng chảy của xương (Tnc) :

16

b) Dựa trên tính chất sản phẩm sau khi nung: (Sacmi)

 Chọn nhiệt độ nung ( nhiệt độ kết khối) : Tnung = 1160oC

CHƯƠNG 2 – NGUYÊN LIỆU CHO MEN

I – Lựa chọn nguyên liệu cho men nền:

1.1 Lựa chọn loại men

1.1.1 Cơ sở lựa chọn : men gồm frit, cao lanh và đất sét

- Yêu cầu sản phẩm : Sản phẩm gạch lát nền, theo công nghệ nung nhanh một lần,có trang trí màu trên men

- Frít là loại men đã được nấu thành thủy tinh trước, nghiền mịn, rồi đưa lên bề mặtxương [2] Vì vậy frit có một số ưu điểm sau:

 Không chứa các hợp chất như KNO3, K3BO3, … dễ tan vào xương gây biếnđổi thành phần và ảnh hưởng xấu đến men

 Không chứa các chất độc thường có trong thành phần men

 Không còn chứa các tạp chất hữu cơ  tránh được các phản ứng bay hơidiễn trong quá trình nung sản phẩm có thể làm hư men

 Phân tán một số tạp chất ( chứa sắt, kim loại, ) đều đặn trong toàn bộ thểtích  tránh được các khuyết tật cục bộ do tập trung nồng độ tạp chất

 Giảm được nhiệt độ và thời gian nung

- Do sản xuất gạch ốp lát theo chế độ nung nhanh

 sử dụng men frít để giảm nhiệt độ và thời gian nung

- Các loại men frit thường dùng trong công nghệ gạch ốp lát : men trong, men đục,men mờ (men xỉn), men Zr trắng, men kiềm trong, men màu, men sáp, men kỹthuật, men “gỉ”, …

- Do sản phẩm được trang trí màu trên men theo phương pháp in lụa

 sử dụng men trắng đục

- Do sản phẩm lựa chọn là gạch lát nền nung nhanh một lần nên phải sử dụng loạimen có nhiệt độ biến mềm > 950oC để hoàn tất quá trình cácbonát hóa trước khimen chảy, tránh phồng men.

 sử dụng men khó chảy (tăng % CaO, ZnO, MgO ; giảm % R2O, B2O3 và SiO2)

1.1.2 Lựa chọn :

 Sử dụng men trắng đục gồm frit có hàm lượng CaO và ZrO cao và hàm lượngchì thấp cùng với ZrSiO4, cao lanh, đất sét, đôlômít

1.2 Lựa chọn thành phần hóa cho men

1.2.1 Cơ sở lựa chọn :

- | αmen− αxuong|≤ 1,3 10-6 [2]

- Bản chất hóa học tương tự như xương

- Nhiệt độ chảy phù hợp

a) Tính hệ số giản nở nhiệt của xương :

Tính theo công thức :

α=∑p i x i

trong đó : pi : hàm lượng các oxyt trong xương theo % trọng lượng

xi : hệ số thực nghiệm đặc trưng cho sự dãn nở của các oxyt trongmen

Chọn xi theo kết quả thực nghiệm của Mayer Havas:

Oxit SiO2 B2O3 Na2O K2O Ca

O

BaO

MgO

Bảng 8 – Hệ số giãn nở nhiệt của các oxít theo Mayer Havas

Ta có thành phần hóa của xương theo bảng 3 :

Oxit SiO2 Al2O3 TiO2 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O MKN

% 64,67 20,31 0,31 0.86 0,31 0,45 5,6 1,99 3,73

18

- Hệ số giãn nở nhiệt của xương :

= 2,11 10-5 = 21,1 10-6

 Chọn thành phần hóa cho men sao cho hệ số giãn nở nhiệt của men

19,8 10-6 ¿ men ¿ 22,4 10 6

1.2.2 Lựa chọn thành phần hóa

Chọn thành phần hóa lý tưởng như sau :

Oxit SiO2 B2O3 Na2O K2O CaO MgO Al2O3 Zn

2 ZrO2 Fe2O3

% 53.0

0 3.75 2.57 1.51 6.84 1.61 11.13 9.75 0.17 7.01 0.19

Bảng 9 – Thành phần hóa lựa chọn cho men

 hệ số giản nở nhiệt của men có thành phần trên là : α men = 20,8 10-6 α

xương

1.3 Tính đơn phối liệu cho men nền:

Tên SiO2 B2O3 Na2O K2O CaO MgO Al2O3 ZnO TiO2 ZrO2 Fe2O3

ZrSiO4 32.78 67.22

Bảng 10 – Thành phần hóa của nguyên liệu men

Chọn frit hàm lượng Frit: 85%

Chọn hàm lượng Cao Lanh 5 %

Chọn hàm lượng Đất sét 8 %

Chọn hàm lượng ZrSiO4 1,5%

Chọn hàm phượng Đôlômit 0.5 %

1.4 Tính nhiệt độ chảy của men nền:

- Nhiệt độ nóng chảy phụ thuộc vào thành phần nguyên liệu và các oxýt :

+ Tỷ lệ kiềm và SiO2

+ Phụ thuộc vào làm lượng Al2O3 (nếu < 3%, tnc giảm ; > 3%, tnc tăng)

+ Phụ thuộc vào bản chất các oxýt kiềm

+ Phụ thuộc vào lượng oxýt kiềm

+ Phụ thuộc vào tỷ số B2O3 và SiO2

+ Phụ thuộc vào độ nghiền mịn

+ Phụ thuộc vào thành phần khoáng của phối liệu

- Công thức tính hạn nóng chảy của men :[4]

K =

a1n1+a2n2+a3n3+ +an n n

b1m1+b2m2+b3m3+ +b n m n

Với : a1, a2, …, an – Hằng số nóng chảy đối với các oxýt dễ chảy

n1, n2, …, nn – Hàm lượng các oxýt dễ chảy tính theo % trọng lượng

b1, b2, …, bn – Hằng số nóng chảy đối với các oxýt khó chảy

m1, m2, …, mn – Hàm lượng các oxýt dễ chảy tính theo % trọng lượng

20

Oxýt khó chảy Oxýt dễ chảy

Bảng 11 – Hằng số nóng chảy của các oxit [1]

 K = 0.35 Tra bảng, ta được nhiệt độ nóng chảy của men :

Tnc = 1150oC

 phù hợp với nhiệt độ nung

- Nhiệt độ nóng chảy : Tnc = 1150oC

II – Lựa chọn nguyên liệu cho men lót:

2.1 Men lót ( engobe) :

- 2.1.1 Cơ sở lựa chọn

- Cơ sở : | αengobe− αxuong|≤ 0.7 10-6

- - Hệ số giãn nở nhiệt của xương :

- xương = 2,11 10-5 = 21,1 10-6

-  20,04 10-6 ¿ engobe ¿ 21,8 10-6

2.1.2 Lựa chọn thành phần hóa cho men lót

- Chọn dựa trên thành phần hóa của xương và thành phần hóa của men nềnsao cho: engobe= α xuong

2.1.3.Tính đơn phối liệu cho men lót:

Tên SiO2 B2O3 Na2O K2O CaO MgO Al2O3 ZnO TiO2 ZrO2 Fe2O3 Frít 52 5 3.43 1.57 9 2 6 13 - 8 - Đất sét BD 60.9 0.01 1.69 0.01 0.31 25.8 0.77 0.83 Tràng thạch ĐL 70.6 3.7 9.26 0.4 0.08 15.1 0.01 0.22

Bảng 13 – Thành phần hóa của nguyên liệu

Chọn hàm lượng:

+ Frít : 85%

+ Đất sét BD : 8 %

+ Tràng thạch ĐL : 5,5 %

+ ZrSiO4: 1,5%

 Hệ số giản nở nhiệt của men có thành phần trên là : α men = 20,9 10-6

( ¿ α xương)  Phù hợp

III – Tính cân bằng vật chất cho men:

- Yêu cầu : Xác định lượng nguyên liệu ban đầu cần cung cấp cho nhà máyhàng năm cho khâu tráng men gồm :

+ Nguyên liệu cho men nền

+ Nguyên liệu cho men lót

- ( Không tính toán cụ thể được lượng engobe dùng chống dính cho thanh lănlò nung vì số con lăn cần phủ engobe và tần suất làm việc phụ thuộc nhiềuvào điều kiện sản xuất thực tế Trung bình lượng tiêu thụ 510 g/con lăn [1].)Lượng men khô tiêu thụ cho 1 m2 gạch: [1]

+ Men nền : 0.8 kg/m2

+ Men lót : 0.3 kg/m2

3.1 Cân bằng vật chất cho men nền:

- Tổng lượng men khô cần : 1500000 x 0.8x10-3 = 1200 tấn / năm

Nguyên liệu Thành phần

%

Cao lanh BD 5%

22

Đất sét BD 8%

Đôlômít 0.5 %ZrSiO4 1.5%

Bảng 14 – Thành phần phối liệu của men nền

- Tính tương tự như trong phần nguyên liệu xương, ta có :

%

Khối lượng (tấn/năm) Tỷ lệ

Bảng 15 – Tổng kết cân bằng vật chất cho men nền

- Tổng lượng nguyên liệu khơ hồi lưu = 50.04(tấn/năm)

 Lượng nguyên liệu khơ cần cung cấp = 1242,91 – (5,59+ 9,89 +3,376+4,872+12,12) =1206.68(tấn/năm

liệu(%)

Khối lượng khơ

Khối lượng ẩm(tấn/năm)

Bảng 16 – Tổng kết thành phần nguyên liệu sử dụng cho men nền

3.2 Cân bằng vật chất cho engobe

- Tổng lượng men khô cần : 1500000 x 0.3x10-3 = 450 tấn / năm

Nguyên liệu Thành phần

Đất sét BD 8Tràng thạch ĐL 5,5

Bảng 17 – Thành phần phối liệu của engobe

%

Khối lượng (tấn/năm) Tỷ lệ

Bảng 18 - Tổng kết cân bằng vật chất cho engobe

- Tổng lượng nguyên liệu khơ hồi lưu = 18.95(tấn/năm)

liệu(%)

Khối lượng khơ

Khối lượng ẩm(tấn/năm)

PHẦN IV– TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ

CHƯƠNG 1 – XỬ LÝ NGUYÊN LIỆU

V – Kho chứa nguyên liệu:

Yêu cầu : chứa nguyên liệu cho nhà máy đủ dùng trong 3 tháng Mỗi loạinguyên liệu được chứa trong 5 ngăn riêng biệt trong cùng một nhà kho.

- Diện tích ngăn chứa :

F= Gnk

ρh (m2)

trong đó : F – diện tích kho chứa (m2)

G – Khối lượng nguyên liệu trong 1 ngày (kg/ngày)

n – Sô ngày dữ trữ nguyên liệu

k – Hệ số kể đến đường đi trong kho : k = 1.2

ρ - Khối lượng riêng xốp của nguyên liệu ( kg/m3 )

h – Chiều cao đổ đóng của nguyên liệu (m)Chọn h = 5 m ( theo chiều cao của máy xúc : 5 m)

Nguyên liệu Đất sét Cao lanh Tràng thạch Pozolan Phế phẩmKhối lượng (kg/ngày) 26776 20223 61000 6116 4939Khối lượng thể tích ( kg/m3) 2000 1900 2000 1650 2000

Bảng 21 – Diện tích kho chứa

 Chọn tổng diện tích kho chứa : 1400 m2

26

CHƯƠNG 2 – CHUẨN BỊ PHỐI LIỆU

I – Máy nghiền bi:

1.1 Cơ sở lựa chọn:

 Yêu cầu sản phẩm gạch lát nền :

- Độ bền cơ cao  kích thước hạt đồng đều, độ mịn cao ( ¿ 5% sót sàng10.000 lỗ/cm2, kích thước phối liệu trung bình 10 μ m)

- Thành phần của nguyên liệu là hỗn hợp các loại vật liệu có tỷ trọng, độ cứngcũng như kích thước hạt khác nhau

- Sản phẩm được nung kết khối với kỹ thuật nung nhanh

 Ưu điểm của máy nghiền bi so với các loại máy nghiền khác :

- Sử dụng dễ dàng với mức độ đập nghiền cao

- Vật liệu nghiền được trộn khá đồng đều

- Cấu tạo tương đối đơn giản, làm việc ổn định, tin cậy

Nhược điểm :

- Tốc độ chuyển độ của bi đạn nhỏ  hạn chế số vòng quay của máy nghiền ( 20– 40 vòng/phút)

- Tất cả các bi đạn trong thùng không đồng thời tham gia làm việc

- Kích thước lớn, nặng, làm việc ồn

- Tiêu hao năng lượng lớn, moment mở máy lớn

 Ưu điểm của máy nghiền bi ướt so với nghiền khô :

- Cung cấp hạt có độ mịn cao, đồng đều

- Sử dụng khi hỗn hợp nguyên liệu gồm nhiều thành phần với kích thước hạt, tínhchất khác nhau

- Được sử dụng khi đất sét chứa nhiều tạp chất cần loại bỏ

- Điều chỉnh thành phần phối liệu dễ dàng

- Sản phẩm bột (sau khi sấy phun) có tính lưu biến cao  cải thiện tính ép

 Thích hợp với việc sản xuất sản phẩm gạch lát nền tráng men theo công nghệnung nhanh 1 lần cho các nhà máy có năng suất nhỏ, vừa ( sử dụng máy nghiềngián đoạn)

 Ưu điểm của nghiền gián đoạn so với nghiền liên tục :

- Cấu tạo đơn giản.

- Thích hợp cho năng suất nhà máy vừa và nhỏ (< 3 tr m2)

Khuyết điểm :

- Tốn thời gian tháo liệu và nạp liệu ( tối thiểu 2h)

- Sự đồng đều giữa các mẻ nghiền không đạt

- Tiêu tốn điện năng khi khởi động

- Tiếng ồn trong quá trình làm việc

- Thời gian làm việc hữu ích thấp

- Tiêu tốn năng lượng lớn vì những hạt đã đạt độ mịn theo yêu cầu vẫn khôngđược giải phóng khỏi máy nghiền đúng lúc  Hiệu suất nghiền không cao

 Chọn máy nghiền bi ướt gián đoạn với:

- Bi nghiền : bi cao nhôm  Khối lượng riêng : ρ = 3570 kg/m3 ( giảm kíchthước của thiết bị)

- Lớp lót cao nhôm dạng chồng

- Thời gian nghiền : 10 h – 12 h/mẻ

- Thời gian nạp và tháo liệu : 2 h/mẻ

- Số mẻ nghiền : 2 mẻ/ngày

- Năng suất : 58.8 tấn/ mẻ

- Độ ẩm hồ ra khỏi máy: 35%

- Chọn tỷ lệ vật liệu nghiền/bi nghiền = 1 (đối với đá cuội)

 Tỷ lệ phối liệu : bi : nước : 1 : 1 : 0.5

1.2 Tính toán thiết bị :

Giả sử chọn 1 máy

a Thể tích làm việc của máy :

Tỷ lệ phối liệu : bi : nước : 1 : 1 : 0.5

 Khối lượng phối liệu : 60 tấn - khối lượng bi : 60 tấn - khối lượng nước: 30 tấn.Thể tích bi đạn chiếm chỗ : 60 x 10 3/ 3570 = 16.8 m3

Chọn hệ số rỗng của bi là 0.4 [1]

 Thể tích thực của tải trọng bi (tính luôn có khe hở) : 16.8*1/0.6 = 28 m3

Chọn hệ số đổ đầy bi đạn là 0.55 [1]

 Thể tích làm việc của máy : 27.5/0.55 = 50,9 m3

28