Thiết kế phân xưởng gia công, chế biến phối liệu, tạo hình sản phẩm tấm ốp lát (TCVN 7745 – 2007) công suất dây chuyền 2,2 triệu m2năm. Kích thước sản phẩm là 400×400mm. Nhiên liệu khí thiên nhiên.

Thiết kế phân xưởng gia công, chế biến phối liệu, tạo hình sản phẩm tấm ốp lát công suất dây chuyền 2,2 triệu m2năm. Kích thước sản phẩm là 400×400mm. Nhiên liệu khí thiên nhiên. sản xuất tấm ốp lát

PHẦN MỞ ĐẦU

Tấm ốp lát là loại vật liệu xây dựng phổ biến và lâu đời trên thế giới, là sản phẩm hoànthiện dùng cho mục đích bảo vệ và trang trí công trình Tùy vào tính năng của từng loại cóthể được dùng để lát sàn hoặc ốp tường, cầu thang, lối đi, hồ bơi,… Mỗi sản phẩm ra đời là 1kết quả của quá trình từ khâu chọn lọc đến khâu phối kết các nguyên liệu trong tự nhiên như:đất sét, cao lanh, trường thạch, các loại men màu và những phụ gia khác Sau đó được đưavào quy trình sản xuất trên dây chuyền công nghệ hiện đại

1 Tính cấp thiết của đề tài

Trong những năm gần đây ngành công nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng ở nước ta đã

có những bước phát triển mạnh mẽ, đặc biệt là ngành sản xuất vật liệu đất sét nung như cácloại gạch xây dựng, tấm ốp lát, sản phẩm trang trí, vệ sinh Đáp ứng được nhu cầu xây dựngtrong công cuộc đổi mới của đất nước

Đời sống của người dân ngày càng nâng cao nên yêu cầu về thẩm mỹ cũng ngày càngđược chú ý, đòi hỏi những công trình không chỉ bền vững mà còn có tính thẩm mỹ Chính vìvậy nhu cầu sử dụng tấm ốp lát để trang trí những ngôi nhà của mình như là một điều tất yếu,luôn muốn những công trình bền, đẹp và sang trọng trong khi đó tấm ốp lát lại đáp ứng đượccác yêu cầu cần thiết đó

Trong đà phát triển đó ngành công nghiệp sản xuất tấm ốp lát cũng liên tục phát triểnvới các dây chuyền sản xuất hiện đại nhập từ Châu Âu cùng công nghệ không quá phức tạpnhư phương pháp bán khô, phương pháp dẻo, phương pháp kết hợp giữa phương pháp bánkhô và phương pháp dẻo Để sản xuất ra các loại tấm ốp lát có độ bền cơ học, cường độ caođồng thời phải đảm bảo tính thẩm mỹ cũng như các yêu cầu khác của tấm ốp lát như: Tínhchính xác về kích thước, tiện dụng trong thi công đòi hỏi xây dựng một dây chuyền sản xuấtvới máy móc hiện đại, các cán bộ kỹ sư giàu kinh nghiệm

Trước nhu cầu đó của thị trường hiện nay đã có nhiều nhà máy đang tiến hành sản xuấtloại sản phẩm này Một số nhà máy đã tiến hành sản xuất loại tấm ốp lát này như: nhà máygạch men MIKADO Thái Bình, nhà máy gạch men MIKADO Hưng Yên, nhà máy gạch menViglacera Thăng Long, Các sản phẩm này không những dùng để ốp lát đảm bảo được khảnăng chống nồm, trơn trượt mà còn làm tăng tính thẩm mỹ cho công trình Đó là các loại tấm

ốp lát với đa dạng các kích thước từ 70x300, 200x200 đến 600x600 (mm), loại có chân (tấm

ốp chẻ) hay loại không chân

2 Nhiệm vụ của đồ án

Nhiệm vụ của đồ án là: Thiết kế phân xưởng gia công, chế biến phối liệu, tạo hình sản

sản phẩm là 400×400mm Nhiên liệu khí thiên nhiên

3 Nội dung thuyết minh đồ án

Phần mở đầu: Đặt vấn đề và nhiệm vụ thiết kế,…

Chương 1: Tổng quan

Tổng quan về sản phẩm

Tổng quan về công nghệ và kỹ thuật sản xuất của nhà máy

Chương 2: Phân tích, lựa chọn công nghệ và tính bài toán phối liệu

Phân tích dây chuyền

Phân tích thiết bị

Tính bài toán phối liệu (theo cả 2 phương pháp).

Chương 3: Thiết kế công nghệ

Lựa chọn chế độ làm việc của nhà máy

Tính cân bằng vật chất, cân bằng nhiệt cho phân xưởng

Lựa chọn thiết bị

Phần kết luận

Phụ lục

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về sản phẩm tấm ốp lát

Vật liệu gốm xây dựng là vật liệu đá nhân tạo nung, được sản xuất từ nguyên liệu chính

là đất sét bằng cách tạo hình và nung ở nhiệt độ cao Ngày nay, để sản xuất loại vật liệu này,bên cạnh đất sét người ta còn dùng các loại nguyên liệu khoáng khác, các ôxít tinh khiết,…Loại vật liệu gốm mới khắc phục được nhược điểm của gốm sứ cổ truyền

Trong xây dựng hiện đại vật liệu gốm được dùng trang trí nhà cửa khối xây, ốp trang trímặt ngoài và bên trong nhà đến cốt liệu rỗng cho loại bê tông nhẹ tiên tiến Các sản phẩm sứ

vệ sinh và đồ cùng gia đình được dùng rộng rãi trong đời sống hằng ngày Các sản phẩm gốmbền axit, bền nhiệt được dùng rộng rãi trong công nghiệp hóa học, luyện kim và các ngànhcông nghiệp khác

Ưu điểm chủ yếu của vật liệu gốm là có độ bền và tuổi thọ cao, từ nguyên liệu địaphương có thể sản xuất ra các sản phẩm khác nhau thích hợp với các yêu cầu sử dụng, côngnghệ sản xuất đơn giản, giá thành hạ Song vật liệu gốm vẫn còn những nhược điểm là: giòn,

dễ vỡ, tương đối nặng, khó cơ giới hóa xây dựng,

Đối với công nghiệp sản xuất gốm xây dựng, trong những năm gần đây đã được chútrọng và phát triển rất mạnh mẽ, trong đó điển hình là gạch ốp lát tráng men, sứ vệ sinh, cácloại gạch, ngói đã từng bước đáp ứng nhu cầu sử dụng trong và ngoài nước cả về số lượng vàchất lượng

Trước năm 1993, cả nước chỉ có 3 cơ sở sản xuất gạch ốp tường với công suất hơn

sản phẩm chủ yếu là gạch men ốp tường kích thước 100x100 mm

Năm 1994, dây chuyền sản xuất gạch gốm ốp lát nền đầu tiên với công nghệ, thiết bị hiện

đó dây chuyền thứ 2 của hãng Sitti-Italia đã được đầu tư tại nhà máy Thanh Thanh (ĐồngNai) Năm 1995, hai cơ sở này đi vào sản xuất, cung cấp cho thị trường những lô sản phẩmđầu tiên đạt chất lượng tốt

Việt Nam là một thị trường tiêu thụ gạch gốm ốp lát lớn, nhờ dân số đông, tăng nhanh,thời tiết nắng nóng, mặt khác Việt Nam có điều kiện thuận lợi về nguyên liệu: cao lanh,Fenspat, đất sét trắng cũng như nhiên liệu để sản xuất gạch gốm ốp lát, nên đầu tư trong lĩnhvực này đã tăng trưởng hết sức nhanh chóng

Bảng 1.1 Bảng thống kê năng lực sản xuất gạch ốp lát Việt Nam,(Đơn vị triệu m 2 /năm).

- Các dự án đầu tư ở khu vực phía bắc có xu hướng tăng hơn các khu vực ở phía nam, đặcbiệt xuất hiện các nhà đầu tư lớn như Tập đoàn Prime Group đã đầu tư tăng công suất từ 45

b

Bề m t sản phẩmặt sản phẩm

phương án mở rộng tăng công suất lên gấp đôi, gấp ba trong những năm tới

- Các nhà máy đã cổ phần hoá đều mở rộng công suất trên mặt bằng hiện có như: Vitaly,Thanh Thanh, Viglacera Thăng Long và đặc biệt là các nhà máy ở Miền Trung như: CeramicThanh Hoá, Cosevco Quảng Bình, Granit Trung Đô, Hucera Huế,…

Từ thực tế trên cho thấy xu hường phát triển gạch gốm ốp lát ceramic đang phát triểntheo xu hướng tư nhân, hình thành các tập đoàn lớn nhằm tăng sức cạn tranh sản phẩm, đó là

xu hướng phát triển đúng đắn Mặc dầu ngành sản xuất gốm ốp lát Việt Nam phát triểnnhanh, năng lực lớn đưa Việt Nam trở thành một trong những quốc gia sản xuất gạch gốm ốplát có tên tuổi ở khu vực và thế giới Tuy nhiên, ngành gốm sứ Việt Nam chưa có một ngànhcông nghiệp chế biến nguyên liệu tương xứng do nhận thức của các nhà đầu tư về nguyênliệu đầu vào chưa đúng mức, thả lỏng khâu chế biến nguyên liệu đầu vào dẫn đến quá trìnhsản xuất sản phẩm chịu những tác động không tốt, hiệu quả sản xuất thấp, nguyên nhân là do

sự phát triển nhỏ lẻ và phân tán

Ngoài ra, song song với sự tăng lên không ngừng nhu cầu của thị trường tiêu thị là sựtiếp thu rất nhanh chóng những thành tưu khoa học kỹ thuật tiên tiến trên thế giới của đội ngũcán bộ khoa học kỹ thuật nước ta trong lĩnh vực sản xuất gốm xây dựng Hai yếu tố đã thực

sự là tiền để để thúc đẩy sự phát triển về mọi mặt của ngành gốm xây dựng, các sản phẩmgốm ngày càng được nâng cao về mọi mặt chất lượng, đa dạng về chủng loại, mẫu mã

1.2 Yêu cầu chỉ tiêu, tính chất và đặc tính kỹ thuật chung của sản phẩm

a, Yêu cầu chung của sản phẩm

Gạch gốm ốp lát được tạo hình bằng phương pháp ép bán khô có dạng tấm mỏng, hìnhvuông, chữ nhật Bề mặt sản phẩm có hoặc không phủ men Hình dạng sản phẩm được mô tảtại:

Hình 1.1 Mô tả hình dạng viên gạch.

Trong đó: a, b là chiều dài các cạnh bên

d là bề dày sản phẩm

Yêu cầu chung đối với loại sản phẩm dùng cho công trình là: không thấm nước, độ hútnước không đáng kể, đạt được độ bền yêu cầu, độ bền màu, không thay đổi dưới ảnh hưởnglâu dài của điều kiện khí hậu, kích thước chính xác, có khả năng làm sạch khỏi bụi bẩn, nấmmốc

Có tuổi thọ, có tính chất mỹ thuật hơn hẳn so với các dạng sản phẩm có cùng phạm vi

sử dụng

Sản phẩm tấm ốp lát là loại sản phẩm có cường độ cơ học cao, có độ cứng, độ mài mònthấp, thuộc nhóm kiến trúc xây dựng

b, Các chỉ tiêu của sản phẩm

Theo TCVN 7745 -2007, quy định các kích thước sản phẩm gạch ốp lát theo bảng:

Bảng 1.2 Kích thước gạch ốp lát.

Morh, không nhỏ hơn

4

Độ chịu mài mòn đối với gạch phủ men, tính theo giai đoạn mài

Độ chịu mài mòn sâu đối với gạch không phủ men, tính bằng thể

5 Hệ số giãn nở nhiệt dài từ nhiệt độ phòng thí nghiệm đến 100106, C-1, không lớn hơn oC, 9,0

6 Độ bền sốc nhiệt, tính theo chu kì thử từ nhiệt độ phòng thí nghiệm

7 Độ bền rạn menthử (2), tính theo sự xuất hiện vết rạn nứt sau quá trình Không rạn

8 Độ bền băng giá tính theo chu kỳ thử giữa nhiệt độ+5chu kỳ, không nhỏ hơn oC và - 5oC, 100

-Chú thích:

1) Trường hợp bề mặt men được trang trí bằng lớp men rạn có chủ ý của nhà sản xuất thì khôngquy định độ bền rạn men;

2) Không quy định mức, chỉ thử khi có yêu cầu.[7]

Bảng 1.4 Sai số kích thước của sản phẩm (TCVN 7745 – 2007).

Tên chỉ tiêu

Diện tích bề mặt sản phẩm, S, cm 2

S ≤ 90 90<S≤19 0 190 <S≤410 S>41 0 Sai lệch kích thước, hình dạng:

1, Kích thước cạnh bên:

+ Sai lệch kích thước trung bình của mỗi

viên gạch so với kích thước làm việctương ứng,

%, không lớn hơn

+ Sai lệch kích thước trung bình của mỗi viên

gạch so với kích thước trung bình của tổ mẫu 10

viên, %, không lớn hơn

2, Chiều dày, d:

+ Sai lệch chiều dày trung bình của mỗi viên

gạch so với chiều dày làm việc tương ứng, %,

không lớn hơn

+ Sai lệch lớn nhất của độ thẳng cạnh so với

kích thước làm việc tương ứng, %, không lớn

hơn

+ Sai lệch lớn nhất của độ vuông góc so với

kích thước làm việc tương ứng, %, không lớn

hơn

5, Độ phẳng mặt

Tính ở 3 vị trí:

+ Cong trung tâm: sai lệch lớn nhất ở vị trí

trung tâm so với chiều dài đường chéo, %,

không lớn hơn

+ Cong cạnh mép: sai lệch lớn nhất ở vị trí giữa

cạnh mép so với kích thước cạnh đó, %, không

lớn hơn

+ Vênh góc: sai lệch lớn nhất ở vị trí góc so với

Chất lượng bề mặt (2)

Diện tích bề mặt quan sát không có khuyết tật

trông thấy, %, không nhỏ hơn

95

có thể khắc chạm vào bề mặt Tạo vân hoa cho sản phẩm bằng các trục lăn, bằng cách in lưới

và các phương pháp khác phổ biến

Trong đề tài này sản phẩm là tấm ốp lát, được tạo hình bằng phương pháp bán khô vàsau khi tạo hình sẽ phun lớp men sành để có được màu sắc đồng đều và phù hợp với mụcđích trang trí

d, Tính chất và các thông số kỹ thuật của sản phẩm

- Độ hút nước : Hp = (3  6)% (02%)

- Độ cứng bề mặt Morh :  5 (78)

- Hệ số dãn nở nhiệt, từ nhiệt độ phòng thí nghiệm lên 100°C:  9.10-6 K-1

- Độ bền nhiệt, tính theo chu kì chịu được thay đổi nhiệt độ từ nhiệt độ phòng thí nghiệmđến105°C không nhỏ hơn 10 lần

- Tiếng kêu trong khi gõ chứng tỏ độ kết khối đạt yêu cầu

e, Phạm vi ứng dụng

Tấm ốp lát được sử dụng cho các mặt của công trình hay toà nhà Có công dụng bảo vệcác kết cấu khỏi bị tác dụng của môi trường và tạo dáng kiến trúc Nó được chia làm hainhóm: Nhóm kiến trúc xây dựng và nhóm kiến trúc mỹ thuật

Nhóm kiến trúc xây dựnglà sản phẩm có cường độ cơ học cao, có độ cứng, độ mài mònthấp

Nhóm kiến trúc trang trí là sản phẩm có cường độ cơ học thấp, chủ yếu bảo vệ cho côngtrình và trang trí

Tấm ốp lát có tính chất trang trí, cách nhiệt cho công trình Việc lựa chọn chúng đếnchúng đã trở thành nhu cầu thực tế cho mọi công trình

1.3 Phân loại sản phẩm

Vật liệu gốm xây dựng là loại vật liệu đá nhân tạo nung, được sản xuất từ nguyên liệuchính là đất sét, qua quá trình gia công cơ học, gia công nhiệt làm biến đổi cấu trúc và thànhphần khoáng, làm xuất hiện những đặc tính phù hợp với yêu cầu sử dụng trong xây dựng Sảnphẩm gốm xây dựng rất đa dạng về chủng loại và tính chất , để phân loại chúng người ta dựatrên những cơ sở sau:

 Theo công dụng: vật liệu xây (các loại gạch xây), vật liệu lợp (các loại ngói), vật liệu lát (tấmlát nền, lát đường, lát vỉa hè), vật liệu ốp (ốp ngoài đường, ốp trong nhà, ốp cầu thang, ốp trang trí), sản phẩm kĩ thuật vệ sinh, sản phẩm cách nhiệt cách ẩm, sản phẩm chịu lửa, sản phẩm chịu axit, sản phẩm ống nước.

+ Gốm đặc (độ hút nước theo khối lượng <5%), có loại không tráng men (tấm lát nền), cóloại tráng men (sứ vệ sinh)

+ Gốm rỗng (độ hút nước theo khối lượng >5%) có loại không tráng men (gạch xây), cóloại tráng men (tấm ốp)

+ Gốm tinh: thường có cấu trúc hạt mòn, sản xúât phức tạp (gạch trang trí, sứ vệ sinh, tấmốp)

+ Gốm thô: thường có cấu trúc hạt lớn, sản xuất đơn giản(gạch,ngói, tấm lát, ống nước)

- Ưu điểm:

+ Có độ bền và tuổi thọ cao

+ Từ nguồn nguyên liệu địa phương sẵn có, rẻ tiền

+ Công nghệ sản xuất đơn giản, dễ thi công,giá thành hạ

- Nhược điểm:

+ Giòn, dễ vỡ, tương đối nặng.0

+ Khó cơ giới hoá xây dựng

+ Thu hẹp diện tích đất nông nghiệp, ảnh hưởng không tốt đến môi trường (khai thácđất, đốt nhiên liệu, )

Tấm lát nền tráng men là sản phẩm gốm xây dựng đươc tráng men nung nhanh một lần.Men được tưới phun, in hay biến thành dạng bụi khô phủ lên bề mặt tấm lát đã được sấy,hoặc phủ men trong quá trình tạo hình Các phần men được nóng chảy sẽ bám chặt vào bềmặt tấm lát và tạo nên lớp men phủ có chất lượng cao

Men trên bề mặt tấm lát có thể phủ bằng cách phun sau khi sấy tấm hay sau khi nung sơ

bộ ở nhiệt độ 980-1000°C Các viên tấm lát men được nung lần cuối ở nhiệt độ 1120-1130℃

a) Sản phẩm tấm ốp lát trang bị cho mặt ngoài công trình

- Phân loại:

+ Theo hình dạng và ý nghĩa: ốp thường, ốp góc, ốp trên bậu cửa sổ, ban công

+ Theo tính chất bề mặt: loại phẳng, không phẳng

+ Theo kết cấu: đặc, rỗng

+ Theo kích thước: nhỏ, kích thước lớn

- Yêu cầu kỹ thuật

+ Hình dạng đúng, kích thức chính xác (sai lệch về kích thước < 0,5 mm), chiều dài thànhkhông quá 10mm, các gờ và cạnh phải sắc nét

+ Độ hút nước của tấm làm từ đất sét trắng không vượt quá 10%, từ các loại đất sét kháckhông vượt quá 14%

+ Độ võng của tấm không quá 0,5 mm, giới hạn độ bền khi nén của tấm tạo hình dẻokhông nhỏ hơn 14MPa Của tấm ép bán khô không dưới 9,9 MPa Giới hạn độ bền khi uốntương ứng là 2,74 - 1,57MPa

+ Trên bề mặt của tấm không được có các vệt lõm, vết bạc màu và các vết đốm, vết ố cóthể nhìn thấy từ khoảng cách 10 m.

b) Sản phẩm tấm ốp trang bị bên trong nhà

+ Tấm ốp sành tráng men

Tấm ốp sành tráng men là sản phẩm được chế tạo từ phối liệu sành, được phủ lên mặt lớpmen trong hay đục và đem nung Các sản phẩm có thê được tráng men với nhiều loại men vàtheo các màu sắc khác nhau Sử dụng để ốp tường phẳng, ốp góc, ốp chân tường có kiểu dáng

và kích thước đa dạng

+ Tấm ốp trang trí

Sản phẩm được chế tạo từ đất sét dễ chảy, không chứa tạp chất cacbonat, tạp chất sắt, hữu

cơ Yêu cầu có độ đồng nhất cao, sản phẩm có phủ men hoặc không phủ men Độ hút nước 6– 8%

Quá trình gia công và chuẩn bị phối liệu theo phương pháp bán khô

Sản phẩm tạo hình theo phương pháp ép bán khô

Sau khi tạo hình thì đem đi sấy, khi sấy sử dụng chế độ sấy dịu Thời gian sấy 20 – 25 giờ,nhiệt độ sấy từ 80 – 105℃

Sau khi sấy đưa sản phẩm đi nung, nhiệt độ nung 950 – 1000℃

1.4 Tổng quan về công nghệ và kỹ thuật

1.4.1 Công nghệ sản xuất

Về công nghệ sản xuất tấm ốp lát, ban đầu, từ việc sản xuất thô sơ, sử dụng công nghệtrong các công đoạn chuẩn bị nguyên liệu, gia công phối liệu bằng thiết bị cũ nên sản phẩmtạo ra không đạt được chất lượng tốt do thiếu sự kiểm soát toàn diện trong quá trình này.Hiện nay, áp dụng công nghệ sản xuất hiện đại trong khâu chuẩn bị phối liệu, người ta sửdụng hệ thống cân điện tử chính xác khối lượng các cấu tử sản xuất đảm bảo thành phần hóa

và thành phần khoáng của phối liệu được ổn định hơn theo thiết kế Người ta cũng sử dụngcông nghệ chuẩn bị phối liệu theo phương pháp ướt, việc này làm giảm rất lớn nguồn nănglượng trong khâu chuẩn bị phối liệu và đạt được chất lượng và độ đồng nhất phối liệu tốt hơn,tạo chất lượng sản phẩm đồng đều hơn Công nghệ chuẩn bị phối liệu và đồng nhất của sảnphầm tấm ốp lát có yêu cầu cao hơn về thành phần hạt, thành phần hóa và khoáng so với cácsản phẩm gốm thô, đối với việc sản xuất gốm thô, người ta thường dùng phương pháp chuẩn

bị phối liệu bán khô để tiết kiệm năng lượng trong quá trình sấy phối liệu về sau mà vẫn đảmbảo chất lượng cho phối liệu

Công nghệ sản xuất men trong nước cũng có những tiến bộ đáng kể, từ việc phải nhậpkhẩu về men từ nước ngoài, hiện nay, các công ty sản xuất tấm ốp lát trong nước có thể tựchế tạo men để đáp ứng sản xuất, tiết kiệm lượng lớn chi phí tạo thành sản phẩm, tăng tínhcạnh tranh trên thị trường trong nước

Công nghệ sấy phối liệu trước khi tạo hình để đảm bảo độ ẩm tạo hình cho sản phẩm,đối với tấm ốp lát, công nghệ này được thực hiện trong hệ thống tháp sấy phun Theo đó, hồphối liệu được đưa vào tháp sấy tới mức độ ẩm nhất định từ trên cao xuống, nhiệt được đưavào tháp bằng hệ thống quạt cao áp, và dòng khí đưa ra hệ thống xi lô lọc bụi Bột phối liệusau khi sấy được đưa qua sàng quay để đảm bảo thành phần hạt thiết kế rồi đưa vào xi lô dựtrữ Việc sử dụng lò sấy phun nhằm tăng năng suất của khâu chuẩn bị phối liệu vì hệ thốnglàm việc liên tục và sử dụng dầu mazut

Tạo hình tấm ốp lát thường sử dụng công nghệ ép bán khô, điều này có rất nhiều ưuđiểm theo đặc trưng của sản phẩm Do tấm ốp lát có chiều dày một cạnh nhỏ hơn so với cạnhcòn lại nên việc gia công nhiệt rất dễ dẫn tới hiện tượng phồng rộp, cong vênh hoặc tạo cáckhuyết tật trên bề mặt sản phẩm Việc tạo hình theo phương pháp bán khô giúp bớt lượngnước tạo hình lớn trước khi gia công nhiệt, điều này làm giảm các ảnh hưởng của quá trìnhthoát nước vật lý, trong các mao quản,…có thể gây ứng suất phá hoại sản phẩm Tạo hìnhtheo phương pháp này cần sử dụng thiết bị máy ép thủy lực và thực hiện ép nhiều lần, để đảmbảo lượng không khí lẫn vào sản phẩm là thấp nhất.

Công nghệ sấy tấm sau khi tạo hình thưởng sử dụng lò thanh lăn nhiều tầng hoặc 1tầng, đây là công nghệ sấy nhanh sản phẩm, đạt được thời gian gia công nhiệt ngắn nhất.Trong quá trình sấy, việc tách nước vật lý và một phần nước hóa học được thực hiện theotừng chế độ tác dụng nhiệt Sấy bằng lò thanh lăn là loại lò sấy được cải tiến rất nhiều so vớitrước đây, lò sấy là lò vòng, hoặc lò tuynel và sử dụng nguồn nhiệt đốt trực tiếp từ than hoặccác loại nguyên liệu lỏng, các lò kiểu cũ có thời gian gia công nhiệt lớn hơn nhiều so với lòthanh lăn, dẫn tới kích thước lò, chiều dài khi thi công khá lớn và phức tạp, lại không thểkiểm tra quá trình tác dụng nhiệt và chất lượng sản phẩm bên trong lò Và việc thất thoátnhiệt khó được kiểm soát cụ thể như đối với lò thanh lăn

Công nghệ tráng men và in lưới cũng được cải thiện rất nhiều, tùy theo từng yêu cẩusản phẩm khác nhau người ta dùng phương thức tráng men khác nhau Có thể phun men trên

bề mặt sản phẩm, hoặc tưới đều Khi tráng men thông thường có 3 bước: phun lớp sương ẩmlên bề mặt gạch sau khi sấy để đảm bảo độ kết dính giữa men và xương gốm, sau đó, trángmen lần một là lớp men mỏng bằng nhiều phương pháp rồi mới tới tráng men nền In hoa văn

có thể sử dụng phương pháp in lưới, với độ bền của lưới in lên tới 48 tiếng, in hoa văn bằnglưới là phương pháp hay được sử dụng do công nghệ đơn giản, dễ thay đổi mẫu mã của sảnphẩm tuy nhiên độ bền không cao.In hoa văn bằng phương pháp phun điện từ là công nghệmới và hiện đại trong nước, tuy nhiên đòi hỏi chi phí đầu tư cao và tính chính xác lớn

Công nghệ nung gốm sau khi in được phân thành nhiều công đoạn, trong lò thường cóvùng đốt trước, vùng duy trì nhiệt độ và vùng làm lạnh Ngày nay, hầu hết sử dụng lò thanhlăn để sản xuất đảm bảo chất lượng cho sản phẩm Trong lò, các quá trình hóa lý xảy ra từphần đốt trước tách nước vật lý có khoảng nhiệt độ thấp nhưng tăng nhanh từ nhiệt độ bên

khối cho sản phẩm và các quá trình khoáng hóa, chênh lệch pha,…

Với công nghệ sản xuất chung sản phẩm tấm ốp lát, việc cải tiến công nghệ gắn liềnvới cải tiến thiết bị sản xuất và tiết kiệm nguyên vật liệu và năng lượng vận hành, giảm bớtlao động nhân công,…

1.4.2 Nguyên liệu sản xuất

Nguyên liệu chủ yếu trong sản xuất tấm ốp lát là đất sét, cao lanh, trường thạch Đất sét

có nhiệt độ kết khối thấp, liên kết cao và có khoảng kết khối rộng Về thành phần khoáng đấtsét tốt nhất là caolinit-thủy mica (hàm lượng mica lớn thạch anh thấp) các loại đất sétcaolinit-montmorilonnit (hàmlượng montmorilonit tới 20% hàm lượng thạch anh thấp không đángkể)

Ngoài đất sét, trường thạch cũng là nguyên liệu thiết yếu đóng vai trò là chất chảy trongxương Khi nung nóng trường thạch nóng chảy tạo pha thủy tinh hòa tan, 1 phần thạch anhbao bọc và găn các tinh thể tạo nên độ bền cần thiết cho vật liệu Khi làm nguội từ pha lỏngnày, mulit thứ sinh sẽ kết dính tạo nên cốt cho vật liệu

Cát thạch anh là phụ gia gầy, có tác dụng làm giảm độ co sấy, co nung, làm tăng maomạch thúc đẩy quá trình sấy bán thành phẩm Tuy nhiên nếu hàm lượng quá cao, sự lien kếtvật chất trong xương kém gây ảnh hưởng đến độ bền của sản phẩm.

Cao lanh là một loại đất sét màu trắng, bở, chịu lửa, với thành phần chủ yếu là khoángvật caolinit Cao lanh có tác dụng làm giảm độ co quá mức của đất sét và có tác dụng làmtrắng xương mà đất sét không có khả năng này

Về công nghệ sản xuất tấm ốp lát tương tự công ngệ sản xuất gạch xây dựng xong vềphần nguyên liệu có những yêu cầu sau:

- Cần được gia công kỹ hơn

- Không chứa các tạp chất đặc biệt là tạp chất cacbonnic và tạp chất màu, các muối hoà tan

a, Nguyên liệu dẻo

Về đặc điểm thành phần hoá, thành phần hạt dao động trong khoảng rộng Hàm lượngcát trong đất sét có thể đạt tới 50% lượng vật chất sét chiếm từ 5-30% có khi cao hơn.Thành

chiếm từ 40-70% Nếu không tính lượng cát và sỏi sạn trong đất sét, kích thước hạt đất sét cóthể đạt từ 0,25-0,5mm Trong đất sét những phần tử không tham gia phần cấu tạo thành phầnkhoáng sét đều gọi là tạp chất Riêng đối với các cấu tử tạo nên đất sét sử dụng công nghệ sảnxuất tấm ốp lát tạp chất được xếp với cỡ hạt có kích thước >2mm

 Yêu cầu về tạp chất

Tạp chất cát, sỏi sạn làm giảm độ dẻo và làm xấu đi tính chất của đất sét, gây nứt củasản phẩm Trước khi dùng phải xác định độ dẻo và tính chất nung của nó.Trị số dẻo củanguyên liệu đất sét >10 Khi đất sét có độ dẻo cao người ta phải sử dụng phụ gia gầy (đất sétmất nước, phụ gia gầy, mảnh vỡ sản phẩm, sa mốt…) Với hàm lượng<27% để đạt đất sét có

độ dẻo yêu cầu

>0,5-1mm thì <0,25% phần khối lượng đất sét

hỏng máy nhào trộn

Đất sét sau khi khai thác có độ ẩm biến đổi trong phạm vi rộng tuỳ thuộc vào tính chấtcủa nó.Các loại đất sét thường, đất sét pha cát có độ ẩm dưới 27% Còn các loại đất sét dạngdải liên kết kém chặt chẽ thì độ ẩm dưới 35%

trên sản phẩm thì phải tìm cách trung hoà chúng

Phụ gia: Số lượng phụ gia đưa vào được xác định phụ thuộc vào khối lượng của nguyênliệu ban đầu Những sản phẩm ốplát mặt xương có màu được sản xuất từ các loại đất sét màsau khi nung chúng tạo được xương có màu bằng cách cho thêm các khoáng tạo màu và phốiliệu đất sét có màu sáng khi nung Các khoáng vật tạo màu như màu đỏ ôxít sắt, màu nâu làcát quặng mangan.Màu xám các loại quặng Crômít Các chất tạo màu gốc khoáng vật đượcchuẩn bị bằng phương pháp hồ

 Yêu cầu về thành phần hạt

Thành phần hạt của đất sét thường sử dụng trong công nghệ gốm nói chung và gốm xâydựng nói nói riêng bao gốm 6 loại cỡ hạt kích thước khác nhau: từ cỡ hạt nhỏ hơn 1m đến

độ bền của sản phẩm.Sự phân loại theo3thành phần hạt này có thể biểu diễn trên biều đồ tamgiác thành phần hạt

b, Nguyên liệu gầy

Để làm vật liệu gầy người ta sử dụng cát quắc hay thạch anh được làm sạch tương tựquá trình tuyển lọc cát để nấu thủy tinh Nguyên liệu gầy có chất lượng cao để làm vật liệu

phần để tạo nên xương sứ, bán sứ, sành, ngoài ra người ta còn sử dụng xương mảnh vỡ sảnphẩm, cao nung và sa mốt để làm nguyên liệu gầy

Dùng phế phẩm nung để làm nguyên liệu gầy, phế phẩm sản xuất có thành phần hoátương tự thành phần hoá của phối liệu Nó có tác dụng làm giảm độ co sấy , độ co sấynguyên liệu gầy đưa vào trong phối liệu với hàm lượng nhỏ là 3%

Các phụ gia gầy không chứa các cỡ hạt lớn ( trên 2mm ) và hàmlượng cỡ hạt có kíchthước nhỏ hơn 0,25mm không vượt quá 20% Các nhóm hạt kích thước 0,3 ÷ 1 mm cầnchiếm khoảng 60% Tốt nhất là chất làm gầy có bề mặt nhám và hình dạng thì không cân đối

c, Nguyên liệu để sản xuất men sứ

Men là lớp thủy tinh mỏng có chiều dày 0,4 ÷ 0,6mm, hình thành trên bề mặt chung cácchất đặc biệt, dính trên bề mặt sản phẩm bằng cách nung ở nhiệt độ cao Men giữ cho sảnphẩm chống lại sự tác động của môi trường axit, kiềm, tăng tính chống thấm và các tính chấtkhác, đồng thời còn có tác dụng để trong bụi bề mặt sản phẩm

Men phải có độ cứng không dưới 6 đơn vị theo thang Morh, có độ bền hóa Người ta sửdụng men trắng hay men màu, men trong suốt hay men đục Chất lượng của lướp men phụthuộc vào tính chất của hồ men và phương pháp tráng men

Nguyên liệu để chế tạo men là đất sét, cao lanh, cát, trường thạch, các khoáng chất vàcác chất hoạt hóa như Cacbonat canxi, bari…

Để tráng men người ta sử sử dụng men nguyên liệu, men frit và bán frit Các mennguyên liệu và men trường thạch không frit được sử dụng để tráng các sản phẩm từ phối liệu

sứ và bán sứ Men nguyên liệu lại có thành phần tan trong nước và các thành phần tạo phakhí tạo ra các lỗ chân kim trên bề mặt sản phẩm, tích tụ vết bẩn và làm nứt sản phẩm Do vậy,

để làm giảm khuyết tật này, người ta dùng bán frit vì men có nhiệt độ nóng chảy tương đốicao, sản phẩm có bề mặt tốt, đặc chắc, cường độ cao Ngoài ra trong men có sử dụng một số

kẽm hay oxit magie

Bằng cách thay đổi thành phần hóa của men có thể điều chỉnh được các tính chất của nótrong các loại men bóng người ta thay thế các loại oxit kẽm cho phép giảm nhiệt độ frit hóamen và nâng cao độ bóng của men Các oxit kali, oxit natri, oxit liti là các chất nóng chảymạnh chúng làm giảm nhiệt độ nóng chảy của men, giúp các oxit khác hòa tan trong men.Oxit zicon còn được sử dụng trong men để tạo đục, oxit này có sự ổn định lớn và các thay đổicủa môi trường lò, có độ chảy tốt và bóng Do đó việc hiện nay có thể thay thế hoàn toàn cácmen khác khi dùng các oxit zic con Việc sử dụng các men cho phép cải thiện hình dáng bênngoài của sản phẩm, mở rộng khả năng tận dụng nguyên liệu công nghiệp để sản xuất, nhờ sửdụng nguyên liệu có chứa tạp chất nhuộm màu

1.4.3 Tổng quan về thiết bị

Đối với sản xuất tấm ốp lát, kỹ thuật sản xuất chung là các quá trình hóa lý xảy ra trongquá trình gia công cơ học và gia công nhiệt Cải tiến về kỹ thuật là cải tiến về mặt các thiết bịsản xuất và yêu cầu về kích thước hạt, và yêu cầu hóa lý của phối liệu sản xuất

Theo công nghệ gia công phối liệu hiện tại, các nhà máy sản xuất tấm ốp lát tại ViệtNam thường dùng các thiết bị sản xuất gián đoạn, điều này khiến cho việc gia công khôngđược liên tục và quá trình sản xuất không hoàn toàn, vì phải sử dụng các thiết bị dự trữ nhưsilô chứa bột liệu,… Một số công nghệ sản xuất liên tục được cải tiến bằng các thiết bị liêntục: đó là sử dụng cân băng tải thay cho thùng cân, theo đó, thay vì nguyên liệu được cânthành từng mẻ trong cùng một thiết bị rồi đưa vào máy nghiền bi gián đoạn, có thể thay đổibằng cách đưa nguyên liệu vào từng xi lô riêng biệt, dòng nguyên liệu dịch chuyển vào máynghiền được cân đo liên tục theo thiết kế cấp phối tính toán Việc này giúp khâu chuẩn bịphối liệu được liên tục, tránh gây thất thoát nguyên vật liệu và đạt được khối lượng chính xáccao hơn về khối lượng của từng cấu tử sản xuất

Thay thế thiết bị máy nghiền bi gián đoạn theo từng mẻ bằng thiết bị nghiền bi liên tục,

là các máy nghiền bi có các khoang riêng biệt, mỗi khoang được cách nhau bởi các lưới lọc.Theo đó, dòng nguyên vật liệu được nghiền vào được liên tục, máy vận hành công suất tối đa.Với mỗi khoang nghiền, có một kích thước hạt khác nhau nên người ta có thể sử dụng binghiền khác nhau cho từng đoạn, tiết kiệm thiết bị hơn Máy nghiền liên tục áp dụng đối vớiviệc cấp liệu liên tục thay thế cho thiết bị cân thùng Sử dụng hệ thống thiết bị sản xuất liêntục đảm bảo năng suất vận hành của khâu chuẩn bị phối liệu cũng như toàn nhà máy, nângcao được chất lượng cho hồ phối liệu

Ngoài ra, cải tiến thiết bị máy ép tạo hình cũng là yếu tố mấu chốt để thay đổi côngnghệ cho sản phẩm, ngày nay, nhờ cải tiến thiết bị máy ép thủy lực, Trung Quốc có thể sảnxuất được những sản phẩm tấmốp lát kích thước 600x600 mm mà chiều dày nhỏ hơn so vớicông nghệ của Việt Nam Cải tiến máy ép là cải tiến về chế độ ép, lực ép….Tạo được sản

phẩm có độ bền và độ đặc tốt hơn, nên có thể giảm độ dày, tiết kiệm nguyên liệu mà chấtlượng không thay đổi.Những sản phẩm này có giá thành cao hơn trên thị trường.Tuy nhiên,quá trình gia công nhiệt cũng cần phải được cải tiến, vì sản phẩm càng mỏng thì càng dễ congvênh khi nung.

Kỹ thuật sản xuất cũng phụ thuộc rất nhiều và nguồn nguyên liệu để sản xuất Chấtlượng của sản phẩm phụ thuộc nguồn nguyên liệu để sản xuất ra nó, hiện nay, các nhà máy ởmiền Bắc thường sử dụng nhiều nguồn nguyên liệu khác nhau ở các địa phương, được vậnchuyển tới nơi sản xuất bằng các phương tiện khác nhau như ô tô, tàu thủy,… việc này cảithiện công nghệ sản xuất.Vì đặc trưng riêng của từng loại nguyên liệu ở các vùng miền khácnhau có thành phấn khoáng và thành phần hóa khác nhau, để kết hợp được các nguyên liệusản xuất, bài toán phối liệu đưa ra khá cụ thể và phức tạp.Nguyên liệu tại các địa phương đưa

về nhà máy được xếp đống và ủ, có thể làm giàu nguyên liệu… trong thời gian vài tháng ởngoài trời để giảm bớt thành phần hữu cơ trong đất

Việc thay đổi và cải tiến kỹ thuật sản xuất hiện nay có thể phát triển được ngành sảnxuất tấm ốp lát đạt yêu cầu cao hơn, tạo ra sản phẩm chất lượng tốt hơn và năng suất cao.Trong đó, thiết bị sản xuất cũng là yêu tố quan trọng để sản xuất được sản phẩm đạt kỹ thuậtcao như các nước có nền sản xuất tấm ốp lát tiên tiến trên thế giới như: Ý, Pháp, TrungQuốc…

CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN CÔNG NGHỆ

TÍNH BÀI TOÁN PHỐI LIỆU 2.1 Giới thiệu nguyên liệu

2.1.1 Đất sét

Nguyên liệu đất sét chủ yếu sử dụng sản xuất tấm ốp lát là các loại đất sét dẻo chấtlượng cao, nhiệt độ kết khối thấp, khả năng liên kết cao và có khoảng nhiệt độ nóng chảyrộng(không nhỏ hơn 80 ÷ 100ºC, có thể đến 200ºC) Thành phần hóa học của đất sét sử dụng

5,5÷10,5.[2]

Hình 2.1 Một số hình ảnh về đất sét được sử dụng.

Theo thành phần khoáng, đất sét tốt nhất là caolinnit-thủy mica có hàm lượng mica lớn,còn lượng thạch anh thấp Các đất sét caolinnit-montmorilonhit, hàm lượng montmorilonhittới 20%, còn hàm lượng thạch anh thấp không đáng kể, cũng là loại nguyên liệu có chấtlượng để sản xuất tấm ốp lát Các tạp chất có hại là đá vôi, pirit, thạch cao, các tạp chất hữu

cơ và các chất khác.[2]

Khoáng caolinít (Al 2 O 3 2SiO 2 2H 2 O): mạng lưới tinh thể của nó bao gồm một lớp khối

bốn mặt xen kẽ với một lớp khối tám mặt Do sự tích điện âm ở bề mặt khoáng làm chokhoáng có khả năng thấm nước nhưng với một lượng nước không nhiều.Lượng nước này dễtách ra trong quá trình sấy Kích thước từ 0,1-3µm

Khoáng môntmôrilônhít (Al 2 O 3 .4SiO 2 nH 2 O): mạng lưới tinh thể của nó được hình

thành bởi hai lớp khối bốn mặt bên ngoài và một lớp khối tám mặt bên trong Do cấu tạo

có khả năng hút một lượng nước lớn và giữ nó, khó tách ra khi sấy cũng như khả năng phồngtrương mạnh Nhóm khoáng Môntmôrilônhít làm cho đất sét có khả năng phân tán, trương

nở, độ dẻo, độ nhạy khi sấy khá cao, dễ gây cong vênh, nứt tách nên thường phải dùng phụgia gầy khi sử dụng

Khoáng thuỷ mica (K 2 O.MgO.4Al 2 O 3 7SiO 2 2H 2 O): mạng lưới tinh thể tương tự mạng

lưới tinh thể của khoáng Môntmôrilônhít Đặc điểm đặc trưng của nhóm khoáng này là có sựtham gia trong thành phần các ôxýt kiềm và kiềm thổ và khả năng thay thế đồng hình của cáccation riêng biệt Hàm lượng các khoáng chính trên trong đất sét yêu cầu lên tới 40%

Chất lượng tấm ốp lát phụ thuộc nhiều vào hàm lượng của cỡ hạt có kích thước nhỏ hơn1µm trong phối liệu Hàm lượng tối ưu của nhóm cỡ hạt này cần phải nằm trong giới hạn60÷70% Các đất sét sử dụng trong sản xuất tấm ốp lát có hàm lượng cỡ hạt kích thước nhỏhơn 1µm rất khác nhau Vì vậy cần tính toán lựa chọn tỉ lệ các loại đất sét khác nhau trong

thành phần của phối liệu tấm ốp lát, người ta có thể tạo ra được phối liệu với hàm lượng các

cỡ hạt theo yêu cầu [2]

Thành phần hóa là đặc trưng quan trọng của đất sét để xác định phạm vi thích hợp sảnxuất các loại sản phẩm gốm Đối với sản phẩm tấm ốp lát, thành phần hóa yêu cầu một số chỉtiêu :

SiO2 ≤ 70%, Al2O3 ≥17%, Fe2O3 ≤ 6% (Số liệu tại phòng KCS – nhà máy gạchMIKADO Thái Bình)

Cụ thể, vùng để sản xuất tấm ốp lát được yêu cầu thành phần hóa đối với đất sét nhưtrong biểu đồ A.I Augustinhik:

Hình 2.2 Biểu đồ A.I.Augustinhik.

Theo biểu đồ A.I.Augustinhik, vùng sản xuất tấm ốp lát nền thuộc vùng 2, có khoảng tỷ

lệ về số mol

2

Al O

nhôm trong đất sét ở dưới dạng liên kết, nó là ôxít khó nóng chảy nhất, vì đó đất sét có yêucầu nung ở nhiệt độ cao hơn, và duy trì thời gian nung dài hơn Khi này khoảng giữa nhiệt đồkết khối và nhiệt độ nóng chảy làm quá trình nung sản phẩm dễ dàng, vì nó giảm khả năngbiến dạng của sản phẩm Gốm ốp lát có hàm lượng ôxít nhôm cao nên có cường độ cao, yêucầu này do đặc điểm cấu tạo sản phẩm có chiều dày nhỏ

Hàm lượng ôxít nhôm thường thấy ở đất sét sản xuất tấm ốp lát vào khoảng 17 – 23%,nhiều hơn so với đất sét sản xuất gốm thô (vào khoảng 7-15%)

Theo biểu đồ, hàm lượng ôxít silic có trong thành phần đất sét cũng không cao như cácsản phẩm gốm khác Ôxit silic có mặt trong đất sét dưới dạng liên kết (dưới dạng các khoáng

có trong thành phần đất sét) và ở dạng tự do (cát quắc) Nếu hàm lượng ôxít silic trong đất sétlớn, nhất là ôxít silic ở trạng thái tự do sẽ làm tăng độ xốp của xương và giảm độ bền cơ họccủa sản phẩm

Các ôxít Canxi, Magie, ôxit sắt và ôxít kim loại kiềm có tổng số mol được giới hạntrong khoảng từ 0,04-1,17 mol Tỷ lệ này ở mức khá thấp so với các loại sản phẩm khác

Ôxít Canxi tham gia trong thành phần phối liệu dưới dạng đá vôi (CaCO3) và đádolomit và các khoáng khác Khi ở trạng thái phân tán mịn và phân bố đồng đều trong đất sét,ôxít Canxi làm giảm khả năng liên kết và hạ thấp nhiệt độ nóng chảy của đất sét Ôxít Magiê(MgO) cũng được coi như chất trợ dung, tính chất tác dụng tương tự như CaO nhưng ảnhhưởng ít tới khoảng kết khối của đất sét Nên yêu cầu của ôxít Magiê về hàm lượng cũngđược giới hạn ở mức nhỏ như đối với ôxít Canxi.

2.1.2 Cao lanh

Cao lanh là loại khoáng vật sét màu trắng có tính dẻo vừa phải, mềm dễ bóp nát vụn,hút nước mạnh có màu vàng đến trắng ngà Được cấu thành bởi Kaolinit và một số khoángvật khác như Illit, Montmorillonit, thạch anh sắp xếp thành tập hợp lỏng lẻo, trong đóKaolinit quyết định kiểu cấu tạo và kiến trúc của Kaolin Kaolin có thành phần khoáng vật

Hình 2.3 Một số hình ảnh về cao lanh được sử dụng.

vào phối liệu thay thế 1 phần đất sét, nhằm giảm độ dẻo của đất sét, giảm độ co, nứt, biếndạng khi nung Ngoài ra cao lanh còn có khả năng tăng độ trắng của sản phẩm

2.1.3 Trường thạch

Dạng bột có màu vàng nhẹ khi ẩm, khi khô có màu vàng cam Về mặt hóa học trường

nhiệt độ nung và thúc đẩy quá trình kết khối sản phẩm

Trường thạch (Fespat) là một nguyên liệu gầy Tác dụng làm giảm độ co sấy sản phẩm

để tránh gây hiện tượng cong vênh và rạn nứt, mặt khác tạo điều kiện thoát ẩm tốt hơn nênsấy sản phẩm nhanh hơn Fenspat trong khi nung có tác dụng hòa tan các nguyên liệu khác đểsản phẩm kết khối ở nhiệt độ thấp hơn, tạo điều kiện kết tinh mulit thứ sinh và chống biếndạng cho sản phẩm khi nung

Hình 2.4 Một số hình ảnh về trường thạch được sử dụng.

So với nguyên liệu sét và thạch anh, fenspat có nhiệt độ nóng chảy thấp hơn nhiều Hạtfenspat càng mịn và tốc độ đốt nóng càng nhỏ làm cho nhiệt độ nóng chảy fenspat càng thấp.Tăng nhiệt độ nung của sản phẩm, fenspat nóng chảy lỏng hòa tan các hạt thạch anh cùng cácsản phẩm của nguyên liệu sét phân hủy, do đó pha lỏng càng nhiều Pha lỏng dần dần lấp đầycác lỗ xốp, kéo các hạt rắn xích lại gần nhau hơn nhờ sức căng bề mặt của pha lỏng, do đósản phẩm đạt mật độ cao nhất tùy theo từng yêu cầu của sản phẩm Như vậy fenspat nóngchảy làm cho sản phẩm kết khối ở nhiệt độ thấp hơn so với sản phẩm cùng loại thiếu phalỏng

Fenspat đưa vào phối liệu gốm sứ với một tỷ lệ thích hợp tạo được chất nóng chảy lỏngvừa có khả năng hòa tan các nguyên liệu khác, vừa có độ nhớt cao và vừa tạo được nhiềumulit thứ sinh để hình thành bộ khung không gian trong xương sản phẩm, đây là những điềukiện cần thiết cho sản phẩm nung chống được sự biến dạng do tải trọng bản thân

phẩm Tỷ lệtrong

2 2

K O

của sản phẩm mà còn ảnh hưởng tới nhiều tính chất kỹ thuật khác

Tuy nhiên, phối liệu chứa nhiều fenspat sẽ có hại do tạo nhiều pha lỏng nhiều hơn mứccần thiết, kết quả là xu hướng biến dạng của sản phẩm khi nung tăng, độ bền nhiệt, bền cơhọc của sản phẩm sau nung thấp

2.1.4 Cát thạch anh

bền cơ học của gạch khi nung Ngày nay, ngoài thạch anh, người ta còn sử dụng các vật liệugầy khác với cùng công dụng như Samốt hay mảnh vỡ sản phẩm, tuy nhiên mỗi loại vật liệugầy có tác dụng không giống nhau và giá thành, quá trình xử lý cơ học khác nhau

2.1.5 Đá vôi

Đá vôi có tác dụng: Làm trắng xương

Tạo độ xốp cho xương

Trung hòa nhiệt giữa đất sét và trường thạch, Nếu cho nhiều đá vôi sẽ gây hiện tượng rỗ men

2.2 Lựa chọn, phân tích dây chuyền công nghệ.

2.2.1 Giới thiệu sơ đồ dây chuyền công nghệ.

Sơ đồ dây chuyền công nghệ toàn nhà máy sản xuất tấm ốp lát

Đất sét

Định lượng

Nghiền phối liệu

Bể chứa Định lượng

Sàng lọc

Khử từ tính

Bể trung gian Nước

Hình 3.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ toàn nhà máy.

2.2.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ

a) Khai thác nguyên liệu

Nguyên liệu sau khi khai thác tại mỏ và gia công sơ bộ tại đơn vị cung cấp được vậnchuyển về kho chứa của nhà máy bằng ô tô tải Đối với nguyên liệu dẻo (đất sét) phải được ủphong hóa tạo độ đồng nhất ít nhất 3 tháng

Dùng thiết bị máy xúc (có thể thêm máy ủi phụ trợ đối với vùng đất cứng), xúc nguyênliệu lên thiết bị vận chuyển (là các loại xe chuyên chở thông dụng như: xe tải, xe ben cũng cóthể dùng xe goòng để v ận chuyển nếu như khoảng cách vận chuyển cho phép), tức là vị trígia công phân xưởng được đặt cạnh vùng khai thác nguyên liệu

Thiết bị chuyên chở mang vật liệu về kho chứa Kho chứa nguyên liệu được thiết kế cókhả năng dự trữ nguyên liệu phục vụ nhà máy sản xuất trong vòng 3-6 tháng, khi đó những lý

do chủ quan và khách quan, không thể khai thác nguyên liệu phục vụ cho sản, nhà máy sẽvẫn hoạt động bình thường trong 3-6 tháng, đảm bảo lượng hàng hóa cung cấp cho kháchhàng, đảm bảo công việc cho công nhân, để ban quản trị nhà máy tìm biện pháp khắc phục.Đây được xem là bước hạn chế những rủi ro, nhằm đảm bảo phát triển ổn định cho toàn bộnhà máy

Trường thạch, cát và phế liệu khi nung

- Phế liệu khi nung, là những phế phẩm sản xuất tấm ốp lát Nên chỉ thu gom dùng thiết

bị thích hợp vận chuyển về kho chứa chờ gia công

- Cát thường dùng là loại cát có dạng khoáng tự nhiên là -quắc không phải là loại cát

nguội nhanh nhằm mục đích ổn định thành phần khoáng và tạo thuận lợi cho quá trìnhnghiền

- Trường thạch được nhập ở các nước trong khu vực dưới dạng bao hoặc ở dạng rờiđược vận chuyển về nhà máy bằng đường thủy hoặc đường sắt sau đó được chuyển lênoto để chở về nhà máy

b) Gia công nguyên liệu đã khai thác

Nguyên liệu sau khai thác được đưa qua 2 dây chuyền gia công khác nhau

Đất sét & Cao lanh được đưa qua máy cắt thái đát để làm nhỏ hạt, bởi do đặc tính rấtmềm của 2 loại nguyên liệu này.Sau đó được đưa qua bể khuấy bùn, thông qua thiết bị địnhlượng nhằm đảo bảo tính hòa trộn đồng đều và đảo bảo hàm lượng tính toán (tức đảo bảo chủ

Trường thạch, được nhập về phân xưởng từ những cơ sở sản xuất trường thạch hoạtđộng thương mại dưới dạng bao, điều này được quyết định do vị trí đặt nhà máy có thuộc vàovùng có chứa trường thạch hay không và đã được tính toán trong quá trình thiết lập dự án.Kích thước trường thạch được nhập về đạt khoảng: 25 mm, đã được gia công sơ bộ bằng máyđập hàm hoặc đập nón.Trường thạch mua về đưa qua máy nghiền trục để đạt kích thướcd <10

mm Qua thiết bị định lượng đảo bảo hàm lượng trường thạch, cát hoặc thêm phế liệu nungđưa vào máy nghiền bi ướt

Sản phẩm ra ở máy nghiền bi ướt đưa qua bể khuấy để đạt một hỗn hợp đồng nhất có

lẩn vào và có trong phối liệu (đây là thành phần ôxýt không mong muốn có trong phối liệutạo xương bởi khi có mặt trong xương sản phẩm sẽ làm thay đổi màu sắc của men khi trángmen) Đưa qua sấy phun, là dụng cụ sấy hỗn hợp sau khuấy trộn hoạt động theo cơ chế phunhỗn hợp vào môi trường nhiệt dộ cao, tạo ra do các ngọn lửa phụt vào môi trường Sản phẩmsau sấy phun là loại bột ép W= 0,5% - 3%, bởi do ứng suất nhiệt khi sấy khô hỗn hợp ướt làm

vỡ nhỏ hạt

c) Chuẩn bị phối liệu

Từ kho chứa, nguyên vật liệu được xe vận chuyển vào cân theo đúng thành phần củatừng loại nguyên liệu Sau khi cân xong, phối liệu được băng tải đưa vào các máy nghiền bi Tại máy nghiền bi phối liệu được nghiền mịn cùng với một lượng nước thích hợp vàthủy tinh lỏng (0,95%), nhằm tạo độ linh động và chống sa lắng cho hồ phối liệu Hồ phốiliệu được lấy mẫu kiểm tra đạt yêu cầu (về độ sót sang, tỷ trọng, độ nhớt…) Sản phẩm của

Sau khi ra khỏi máy nghiền bi, hồ phối liệu theo máng dẫn hồ vào bể chứa có gắn cạnhkhuấy Mục đích của bể chứa có cánh khuấy là để trữ và đạt được một hỗn hợp đồng nhất, có

độ phân tán cao, nhằm phục vụ tốt cho công đoạn sấy phun

Sau đó được bơm pittong bơm lên sàng quay (Mục đích của sàng lọc là lọc bớt các tạpchất còn xót lại trong hồ phối liệu, các hạt có kích thước lớn tăng độ đồng nhất cho huyềnphù, tránh gây hư hỏng các loại máy móc, thiết bị,…) Sau đó hồ cho qua máy khử từ có côngdụng loại bỏ các tạp chất nhiễm từ mạnh, có hại như sắt, thép,… đây là thành phần khôngmong muốn có trong hồ phối liệu tạo xương, bởi khi các tạp chất trên có trong hồ phối liệu sẽlàm cho sản phẩm sau nung bị khuyết tật chấm đen do sắt trong xương phun lên trong quytrình nung, tránh các ảnh hưởng xấu làm giảm chất lượng sản phẩm Hồ phối liệu tiếp tụctheo máng dẫn bùn vào bể chứa trung gian, tích trữ đủ cho tháp sấy phun Tại đây hỗn hợpphối liệu tiếp tục được khuấy trộn tạo độ đồng nhất và kiểm tra hàm ẩm chờ sấy phun

d) Quá trình sấy bột liệu

Hồ phối liệu từ bể chứa trung gian có cánh khuấy sẽ được bơm pittong bơm lên hệthống ống xung quanh tháp sấy phun qua các pep phun dưới dạng xương mù

Tại tháp sấy, hồ phối liệu độ ẩm 32-37% sau khi trao đổi nhiệt với dòng khí nóng đingược chiều, một phần lớn lượng nước bốc hơi và bột ép được tạo thành rồi rơi xuống Sảnphẩm sau sấy phun là loại bột ép có độ ẩm 5-7% Bột ép sau khi ra khỏi lò sấy phun theobăng tải đến gầu nâng và được chuyển vào hệ thống xilô chứa bột ép Tại đây, bột ép sẽ được

ủ 24 giờ trước khi đưa đi sử dụng nhằm đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật khâu tạo hình (độ ẩmđồng nhất) của bột ép

e) Tạo hình sản phẩm

Do đặc tính tạo hình của sản phẩm, tạo hình theo phương pháp ép bằng máy ép thủy lực

Để đảm bảo tính tạo hình tốt, sản phẩm tạo hình cần có đặc tính sau:

hình yêu cầu từ 1% - 2%

Do đó phương pháp tạo hình bán khô là loại phương pháp thường dùng trong công nghệsản xuất gạch ốp lát ở các nhà máy sản xuất ở nước ta, đây là một trong những phương phápđược sử dụng để tạo hình sản phẩm gạch ốp lát.

Không thể sử dụng các phương pháp ướt để tạo hình sản phẩm tấm ốp lát bởi vì phươnzgpháp này có nhược điểm là độ ẩm tạo hình quá lớn (W ≥24% ) dẫn tới hình dạng sản phẩm sẽkhông thể đạt yêu cầu có cường độ và được ép chặt Công đoạn tạo hình sẽ không thể tiếnhành được Vì vậy phương pháp tạo hình bán khô là phương pháp được lựa chọn bởi không

bị co ngót, sản phẩm sẽ hạn chế hoặc không tồn tại những vết nứt vi mô, sản phẩm thu được

là loại cao cấp

Tuy nhiên đây là phương pháp sản xuất với yêu cầu cao về đầu tư ban đầu cho trang thiết

bị, xét đến yếu tố kinh tế trong kinh doanh đây là hành động đầu tư ít mang lại lợi nhuậndoyêu cầu của thị trường hiện tại mà chủ yếu là thị trường trong nước với mức sống hiện tạikhông yêu cầu đặc tính quá cao cấp của sản phẩm mà yếu tố quan tâm hàng đầu của ngườitiêu dùng là giá thành của sản phẩm, giá thành sản phẩm sẽ quyết định đặc tính thương mạicủa sản phẩm Với các yếu tố trên nên phương pháp tạo hình bán khô là lựa chọn hợp lý hiệnnay

Bột ép thu được từ quá trình gia công, được đưa vào các si lô chứa (trong sản xuất số silôđược tính chọn cho việc dự trữ bột ép),bột ép được đưa vào máy ép thủy lực thông qua cácthiết bị dẫn liệu, ở đây thiết bị được chọn là tiếp liệu gầu nâng, bột ép được đưa vào phễuchứa của máy ép thủy lực rơi xuống khuôn ép, với chiều cao bột liệu được tính toán trướctrong mổi bậc ép, việc tính toán dựa vào độ tơi xốpK của bột ép được sử dụng, hệ số K đượctiến hành thí nghiệm thực tế trên loại bột ép đem tạo hình bằng thí nghiệm ép bột liệu thực tế

từ đó xác định độ tơi xốp của bột ép Chế độ ép được tiến hành theo 2 bậc ép:

Đổ bột ép vào khuôn ở một độ cao xác định , dựa vào chiều dày sản phẩm cần đạt và thínghiệm xác định hệ số tơi xốp của bột ép

gây vỡ gạch

f) Quá trình tráng men

Men frite và các nguyên liệu phụ khác như cao lanh lọc, Zircon Silicate, Feldspath…

sau khi nhập về nhà máy được đưa vào kho chứa Từ kho chứa, frite và phụ gia được đưa đếnthiết bị cân đong cùng với nước và chất điện giải STPP Hỗn hợp phối liệu men sau khi đượccân đong đúng tỷ lệ từng thành phần của toa phối liệu sẽ được đưa đi nghiền mịn bởi máynghiền bi ướt dành riêng để nghiền men và engobe

Tương tự như hồ phối liệu xương, men và engobe sau khi ra khỏi máy nghiền bi sẽđược chuyển tới hệ thống sàng rung trước khi vào bể khuấy trộn Công dụng của sàng rungcũng nhằm để lọc bớt các tạp chất và thành phần hạt có kích thước lớn, tăng độ đồng nhấtcho men và engobe Tại bể khuấy trộn, men hoặc engobe sẽ được dự trữ và khuấy trộn liên

tục để tăng độ linh động, chống sa lắng và phân tầng nhằm phục vụ tốt cho khâu trángengobe và men lên sản phẩm mộc.

g) Quá trình sấy, nung sản phẩm

Việc sấy sản phẩm sau tạo hình, để sản phẩm trước khi nung có độ ẩm W≈0%, để hạnchế co ngót gây nứt nẻ của sản phẩm khi nung, công đoạn này tiêu hao thêm một lượng nhiênliệu, tạo nhiệt độ sấy sẽ tăng chi phí sản xuất nhưng ngày nay công đoạn này được bố trí cùngvới công đoạn nung sản phẩm và nguồn nhiệt dùng sấy sản phẩm tạo hình được tận dụng từnguồn nhiệt dư thừa của quá trình nung sản phẩm, được dẩn đến buồng sấy thông qua hệthống đường mà trong công tác thiết kế đã được tính toán kỹ

Các thông số kỹ thuật cơ bản của quá trình sấy:

Ngoài ra công đoạn sấy sản phẩm có tác dụng:

Lò nung sử dụng là thiết bị lò nung thanh lăn, là loại thiết bị có những đặc tính ưu việttrong công nghệ nung sản phẩm gạch ốp lát,

Với cấu tạo của thiết bị di chuyển thanh lăn, thay cho hệ thống ray Tốc độ nung có thểđiều chỉnh trong các khoảng nhiệt độ khác nhau giúp cho thời gian nung rút ngắn rất nhiều,thời gian nung sản phẩm chỉ từ 40 – 45 phút ngắn hơn nhiều so với trước đây khoảng 10 – 12giờ Đây là bước tiến lớn mang lại hiệu quả kinh tế cao

h) Phân loại đóng gói sản phẩm

Tấm ốp lát khi ra khỏi lò nung được đưa qua bộ phận phân loại và đóng gói, quá trìnhphân loại dựa vào các tiêu chuẩn mà công ty đã đặt ra Đầu tiên sản phẩm sẽ qua các công nhânphân loại bằng việc đánh dấu nước dạ quang lên sản phẩm sau đó sẽ cho qua máy phân loại Từmáy phân loại chuyển qua bộ phận đóng gói mỗi loại sẽ được đóng vào các loại gói tương ứng,sau đó các gói được xếp lên các palet và đóng lại thành kiện nhờ xe nâng xếp vào kho

2.3 Lựa chọn nguyên liệu và tính toán bài toán phối liệu.

Lựa chọn nguyên liệu:

Qua tìm hiểu thành phần hóa của một số loại nguyên liệu phổ biến hiện nay em chọncác loại nguyên liệu sau:

Bảng 2.1 Thành phần hóa của nguyên liệu sản xuất.

Nguyên liệu SiO2 Al2O3 Fe2O3 Ca

2.2.1 Tính toán bài toán phối liệu theo T – Q – F

Quy đổi tổng thành phần hóa nguyên liệu về 100%

Công th c quy đ i: ức quy đổi: ổi:

100 %Ox



Bảng 2.2 Thành phần hóa của nguyên liệu quy về 100%.

Bảng 2.3 Thành phần khoáng của một số phối liệu gốm mịn.

1582,30,79

cl

lửa theo các chỉ số trên giản đồ Zapp Ta chọn số côn là 26 côn [4]

Từ giản đồ Zapp và bảng 2.3 ta có thành phần khoáng của phối liệu được lựa chọn là loạisản phẩm tấm ốp lát ceramic, có thành phần khoáng T, Q, F như sau:

T = 60%; Q = 10%; F = 30%.

Tính thành phần khoáng nguyên liệu từ thành phần hóa

Bảng 2.4 Khối lượng phân tử của các oxit và khoáng, hệ số f và g của các oxit.

Fenspat Natri(524,29)

 Tính thành phần khoáng của đất sét

Tính hàm lượng Fenspat trong mỗi nguyên liệu

Hàm lượng Fenspat trong mỗi nguyên liệu:

Tính hàm lượng Caolinit (T) trong mỗi nguyên liệu

Hàm lượng Caolinit (T) trong mỗi nguyên liệu:

Tính hàm lượng Quartz (Q) trong mỗi nguyên liệu

Hàm lượng Quartz trong mỗi nguyên liệu: