Tìm hiểu về công nghiệp Silicat

STT Tên thành viên Nhiệm vụ1 Đào Thanh Hà Tìm hiểu về nguyên liệu và công đoạn sản xuất gốm sứ 2 Trần Thị Diễm Quỳnh Tìm hiểu về các cơ sở và ứng dụng của gốm sứ 5 Nguyễn Diệu Linh Tìm h

PHÒNG GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO HUYỆN GIA LÂM

Trường THCS Văn Đức

TÌM HIỂU VỀ CÔNG NGHIỆP SILICAT

Tổ 2 – Lớp 9A

Năm học: 2016-2017

STT Tên thành viên Nhiệm vụ

1 Đào Thanh Hà Tìm hiểu về nguyên liệu và công đoạn sản xuất gốm sứ

2 Trần Thị Diễm Quỳnh Tìm hiểu về các cơ sở và ứng dụng của gốm sứ

5 Nguyễn Diệu Linh Tìm hiểu về cơ sở sản xuất và ứng dụng của xi măng

6 Nguyễn Minh Tú TÌm hiểu về nguyên liệu sản xuất thủy tinh

8 Nguyễn Thị Kiều Trang Tìm hiểu về công đoạn và ứng dụng của thủy tinh

I Sản xuất đồ gốm

 Nguyên liệu sản xuất

Theo truyền thống người ta chia nguyên liệu để sản xuất gốm sứ làm 3 loại chính :

- Nguyên liệu dẻo: các loại cao lanh và đất sét, chúng tạo điều kiện để

tạo hình phối liệu dẻo Tính dẻo ở đây là do các khoáng sét mà ra

- Nguyên liệu không dẻo, loại được gọi là nguyên liệu đầy: làm

giảm sự co ngót khi sấy và nung, tạo điều kiện để chống nứt khi sấy và nung, nhưng đồng thời cũng làm giảm khả năng tạo hình So với nguyên liệu dẻo thì nguyên liệu đầy có các hạt thô hơn, hạt thường không xốp, tương đối ổn định

và không biến tính khi nung, khi nung không co ngót Nguyên liệu đầy điển hình như thạch anh, corundon, đất sét nung (samốt) v.v

- Nguyên liệu không dẻo, loại được gọi là chất trợ dung : theo quan

điểm tạo hình và sấy thì loại nguyên liệu này tương tự như loại 2, nhưng chức năng chính của nó là tạo pha lỏng khi nung Điều này sẽ tạo điều kiện và thúc đẩy nhanh quá trình kết khối Điển hình cho loại này là tràng thạch alkali hay các nguyên liệu chứa các oxit kiềm thổ

Đứng về mặt bản chất tạo thành vật liệu gốm thì nhóm 1 (nguyên liệu dẻo) là quan trọng nhất vì khoáng caolinit trong đất sét sau quá trình nung hình thành pha tinh thể mullit, là khoáng đóng vai trò quyết định hình thành nên những tính chất của gốm

Ngoài các loại nguyên liệu đã nêu trên, trong công nghiệp sản xuất gốm kĩ thuật người ta dùng các nguyên liệu tổng hợp như các oxit TiO2, Al2O3, ThO2, BeO và các loại nguyên liệu khác, …

Đất sét đã qua xử lí

 Công đoạn sản xuất

1 - Khâu làm đất (thấu đất): Trước hết, phải chọn đất sét và đất cao

lanh loại tốt Sau đó, đất được tinh luyện qua nhiều công đoạn để lấy được đất tốt nhất sử dụng vào làm gốm Đất sét khi khai thác thường bị rắn nên phải tưới nước rồi dùng mai thái mỏng, loại bỏ tạp chất, dùng chân nhào thật kỹ rồi đắp thành từng đống lớn, thái đi thái lại nhiều lần tạo nên đất có độ mịn, dẻo

Làm đất

2 - Tạo hình sản phẩm (chuốt gốm): Có 3 phương pháp tạo hình là:

Tạo hình trên bàn xoay, tạo hình bằng khuôn và nặn đắp bằng tay.

- Tạo hình trên bàn xoay: Đất luyện kỹ vừa độ dẻo, nặn thành dây dài to bằng cổ tay, người thợ chuốt ngắt từng đoạn, khoanh tròn giữa bàn xoay, chân phải đạp bàn, hai tay chuốt Tạo hình bằng bàn xoay thường dùng để sản xuất những sản phẩm gốm có kích thước lớn như: Chum, lọ, bình, âu

- Tạo hình bằng khuôn: Phương pháp tạo hình bằng khuôn thường dùng để sản xuất các loại sản phẩm có khối lượng lớn như: Bát, đĩa, chén

Tạo hình bằng khuôn

- Tạo hình bằng phương pháp đắp nặn bằng tay: Đây là kỹ thuật ra đời sớm nhất, thô sơ nhất ở các di tích gốm sứ cổ Hải Dương Kỹ thuật nặn bằng tay được thể hiện rõ ở các con kê, đinh gốm, bao nung, lon, vại, các loại con giống, tượng

Tạo hình bằng tay

3 - Phơi sấy và sửa hàng mộc

- Tiến hành phơi sản phẩm mộc sao cho khô, không bị nứt nẻ, không làm thay đổi hình dáng của sản phẩm Ngày nay phần nhiều các gia đình sử dụng biện pháp sấy hiện vật trong lò sấy, tăng nhiệt độ từ từ để cho nước bốc hơi dần dần.

Phơi gốm

- Sản phẩm mộc đã định hình cần đem "ủ vóc" và sửa lại cho hoàn

chỉnh Người thợ gốm đặt sản phẩm vào mà trên bàn xoay nhẹ đà rồi vừa xoay bàn xoay vừa đẩy nhẹ vào chân vóc cho cân, dùng dùi vỗ nhẹ vào chân

"vóc" cho đất ở chân "vóc" chặt lại và sản phẩm tròn trở lại Người thợ gốm tiến hành các động tác cắt, gọt chỗ thừa, bồi đắp chỗ khuyết, chắp các bộ phận của sản phẩm khoan lỗ trên các sản phẩm, tỉa lại đường nét hoa văn và thuật nước cho mịn mặt sản phẩm

4 - Trang trí hoa văn: Sản phẩm gốm được trang trí hoa văn bằng

nhiều phương pháp như:

- Vẽ trên gốm (vẽ trên men và vẽ dưới men): Sản phẩm gốm sau khi tráng men rồi trang trí hoa văn được gọi là vẽ trờn men; Trang trí hoa văn trước rồi tráng men sau gọi là vẽ dưới men

- Cắt gọt và khắc vạch: Sản phẩm gốm sau khi chuốt xong được phơi nắng, khi nào đất se cứng thỡ tiến hành sửa, gọt, cạo nhẵn theo đúng ý muốn Các chi tiết khác như: Quai, tai hoặc trang trí các hình động vật nổi, hoa lá cũng được thực hiện ở giai đoạn này Khắc vạch là phương pháp trang trí hoa văn chủ yếu của gốm thời tiền sử Người thợ gốm vẽ hoặc khắc vạch trực tiếp lên xương gốm sau đó đem nung.

- In hoa văn bằng khuôn: Một số sản phẩm gốm có hoa văn khắc chìm vào xương gốm được thực hiện bằng phương pháp in khuôn Kỹ thuật này được áp dụng nhiều trong phương pháp làm gốm thời Lý - Trần, điển hình là các sản phẩm gốm men ngọc và gốm men hoa nâu.

Tạo hình trên gốm

5 - Tráng men: Có nhiều cách tráng men khác nhau như: Phun men,

dội men lên bề mặt sản phẩm gốm có kích thước lớn Nhúng men, quét men đối với loại sản phẩm gốm có kích thước nhỏ Nhưng thông dụng nhất vẫn là phương pháp kìm đúc: Tức là tráng men bên trong sản phẩm trước, tráng men bên ngoài sau Dùng gáo dừa múc men rót vào bên trong sản phẩm, lắc sao cho đều, tráng men bên ngoài thì cầm sản phẩm nhúng vào thựng đựng men cho men lỏng kín bề mặt sản phẩm Ngoài ra còn sử dụng phương pháp

"quay men" hoặc "đúc men" Quay men là hình thức tráng men bên trong và

bên ngoài sản phẩm cùng một lúc, tức là cầm sản phẩm cần tráng men, một tay đỡ một tay quay vào thùng men gọi là quay men Đúc men, tức là chỉ tráng men bên trong lòng sản phẩm

Tráng men

6 - Nung đốt: Đây là công đoạn quan trọng quyết định sự thành công

hay thất bại của một mẻ gốm Có nhiều loại lò được sử dụng nhưng phổ biến

là lò cóc và lò bầu

- Phương pháp nung gốm bằng lò cóc: Đây là kiểu lò gốm cổ nhất được sử dụng một cách phổ biến Lò đắp bằng đất đã qua lửa như gạch non đập nhỏ, nhào với đất thịt, đắp cao dần lên theo hình bầu dục Phía đầu lò có một cửa trung bình 70cm x 70cm Khi nung phải lấp thật kín cửa để tránh bị mất nhiệt, ảnh hưởng đến sản phẩm Nhiệt độ trong lò lên tới trên 1.000 o C

- Phương pháp nung gốm bằng lò bầu: Lò xây bằng gạch chịu lửa, kích thước trung bình 5m x 2m, cao 1,8m, nóc cuốn hình vòm như mui bể Dựng lò bầu không cần bao nung, xếp đủ sản phẩm cho một mẻ nung xong thì cửa lò phải xây kín lại Lửa được nhóm từ cửa lũ tại bầu thấp nhất qua bầu thứ hai bằng củi theo rãnh của bầu

Nung gốm

Minh Phát - Công Ty TNHH Gốm Sứ Minh Phát

Ngành: Cơ Sở Sản Xuất Gốm Sứ

Địa chỉ: ấp Hòa Lân, X Thuận Giao, H Thuận An, Bình Dương, Việt Nam(0650) 3747308

 Ứng dụng của gốm sứ trong đời sống

Gốm sứ là loại vật liệu phổ biến trong cuộc sống của chúng ta ngay từ thời xa xưa, nhưng không phải vì điều này mà coi thường nó Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật con người ngày càng nhận thức sâu sắc đối với bản chất của nó Sự ra đời và ứng dụng của sứ hiện đại đã làm cho gốm sứ bước vào một giai đoạn phát triển mới

Gốm sứ được ứng dụng rất nhiều trong cuộc sống

Các thiết bị cảm biến cũng được chế tạo từ gốm sứ Nó rất nhạy cảm đối với một số loại khí, có thề dùng nó đế trắc định rượu cồn, khí CO… Còn có một loại

sứ nhạy cảm với độ ẩm, điện trở của nó thay đổi theo độ ẩm của môi trường,

có thể lợi dụng loại sứ này để chế tạo thiết bị điều khiển nhiệt độ và độ ẩm Một loại động cơ gốm sứ mới được phát minh không cần phải có hệ thống cung cấp nước làm nguội, thể tích của động cơ thu nhỏ rất nhiều, trọng lượng cũng giảm đi nhiều, đồng thời, hiệu suất nhiệt của động cơ sứ có thể đạt tới 50%, cùng dùng một lượng nhiên liệu có thể giúp xe hơi chạy được nhiều hơn 30% lộ trình Vì vậy, động cơ bằng gốm sứ được coi là động cơ tiết kiệm năng lượng hơn cả.

Các nhà khoa học còn lợi dụng một số phương pháp kỹ thuật như tạo áp lực chân không…, , chế tạo ra loại gốm sứ trong suốt Loại sứ này hầu như cho toàn bộ ánh sáng chiếu tới nó đi qua, hơn nữa lại có thể chịu được các chất khí có tính ăn mòn rất mạnh, vì vậy nó được ứng dụng rộng rãi để chế tạo các bóng đèn chiếu trên đường, bến cảng, sân bay, sân vận động… Nó còn được dùng rộng rãi trong nghiên cứu khoa học và lĩnh vực quân sự.

Trong những năm gần đây, các vật liệu gốm y sinh như oxyt nhôm, oxyt kẽm, hydroxyapatit, tricanxi, phot, phat và màng sinh học đã được ứng dụng và phát triển rất mạnh mẽ trong lĩnh vực chăm sóc sức khỏe cũng như cải thiện đời sống của con người.

Gốm trong sinh học

Hiện nay, các thiết bị cảm biến bằng gốm sứ đã được ứng dụng vào rất nhiều lĩnh vực của cuộc sống như các sản phẩm điện khí trong phòng ở gia đình, ở văn phòng làm việc các thiết bị điều khiển công nghiệp tự động.

II Sản xuất xi măng

 Nguyên liệu sản xuất

Để sản xuất xi măng cần nhiều nguyên liệu và được chia thành nguyên liệu trực tiếp và nguyên liệu gián tiếp Nguyên liệu trực tiếp là nguyên liệu được đưa vào đẻ chế tạo phối liệu sản xuất: đá vôi, đất và các phụ gia điều chỉnh như quặng sắt, nguyên liệu giàu silic và nhôm… Nguyên liệu gián tiếp bao gồm các phụ gia khi đưa vào nghiền clanhke xi măng nhằm mục đích kinh tế

và cải thiện một số tính chất của xi măng như thạch cao, phụ gia khoáng hoạt tính, phụ gia đầy, …

1. Đá cacbonat

Đá cacbonat dùng sản xuất clanhke xi măng thường là đá vôi, đá phấn, đá mác nơ, ….Thành phần chính trong đá cacbonat là CaCO 3, và một lượng nhỏ oxit khác Dạng đá cacbonat thông dụng nhất là đá vôi và đá phấn

Đá vôi thường tồn tại chủ yếu ở dạng cấu trúc tinh thể mịn, có cường độ cao, màu xanh hay trắng đục rất phổ biến trong thiên nhiên Đá vôi sạch có màu

trắng, nhưng bên trong thường chứa các hợp chất khác như sắt, đất sét nên

có màu sắc khác nhau.

Đá vôi

Đá phấn là đá có cường độ thấp hơn đá vôi, khối lượng và thể tích nhỏ hơn đá vôi Do đá phấn mềm không cần gia công đập nên sẽ làm giảm đáng kể giá thành sản phẩm Hàm lượng SiO 2 , Al 2 O 3 , Fe 3 O 2 không đáng kể

Đá phấn

Ngoài đá vôi và đá phấn có thể sử dụng các loại đá khác làm nguyên liệu sản xuất như đá mác nơ Đây là dạng kết tủa của hỗn hợp giàu hạt nhỏ đá vôi và

đất sét, có độ cứng nhỏ hơn đá vôi, khi hàm lượng đất sét trong đá càng lớn thì độ cứng càng nhỏ

2. Đất

Đất là loại nguyên liệu quan trọng sử dụng trong sản xuất xi măng để cung cấp SiO 2, Al 2 O 3 và Fe 2 O 3 , bao gồm đất sét, đất hoàng thổ, phiến thạch sét

Đất sét được chia ra làm 3 nhóm khoáng:

-Nhóm cao lanh: Al 2 O 3, SiO 2, …

-Nhóm montmorilonit: Al 2 O 3, 4SiO 2, ….

-Nhóm đất sét chứa alkali: K 2 O, MgO, …

Đất sét sử dụng sản xuất xi măng thuộc loại đất sét đẽ chảy, thành phần hóa học dao động lớn Phiến thạch sét, hoàng thổ là loại đất cứng hơn đất sét, có màu sắc khác nhau phụ thuộc vào dạng tạp chất chứa trong nó.

3. Phụ gia điều chỉnh

Người ta thường dùng phụ gia điều chính là cát, trepen, … Khi hàm lượng oxit sắt trong phối liệu thấp thì dùng quặng sắt làm phụ gia điều chỉnh Với một số loại phiến thạch sét thường có hàm lượng nhôm thấp, người ta

thường sử dụng phụ gia là quặng bôxít

 Công đoạn sản xuất

Sơ đồ quy trình sản xuất

1 Chế biến nguyên liệu đầu vào

Đất sét được lấy mẫu tại mỏ sét kiểm tra, thí nghiệm đạt theo tiêu chuẩn cơ

sở Khai thác, vận chuyển về được đổ vào phễu tiếp nhận đến máy cán sét cán mịn đến kích thước ≤ 25mm Sau đó vận chuyển lên nhà đồng nhất, đồng nhất theo phương pháp rải luống, lớp bằng máy rải liệu tại kho đồng nhất.

1.3 Quặng sắt :

Quặng sắt được mua sau khi đã được đánh giá năng lực theo yêu cầu chất lượng, số lượng hàng, khả năng cung cấp đạt yêu cầu trình lãnh đạo phê duyệt và tiến hành làm hợp đồng kinh tế Quặng sắt nhập về đổ vào phễu và vận chuyển lên đồng nhất dùng máy rải liệu đồng nhất bằng phương pháp rải luống, lớp Sau đó vận chuyển bằng băng tải lên silô chứa và định luợng.

1.4 Đá cao silic

Đá cao silic được lấy mẫu kiểm tra tại mỏ silíc của công ty đạt theo tiêu chuẩn

cơ sở Sau đó khai thác vận chuyển và đổ vào phễu tiếp nhận nhờ hệ thống băng tải vận chuyển lên nhà đồng nhất tại đây silíc được đồng nhất và kiểm tra như đất sét và quặng sắt Sau khi được đồng nhất được vận chuyển lên silo chứa và định lượng.

2 Công đoạn nghiền liệu xử lý khí thải.

- Các nguyên liệu (Đất sét, đá vôi, quặng sắt, đá cao silíc) tại các silô định lượng được cấp vào máy nghiền đứng bằng hệ thống cân băng định lượng điện tử theo đơn nghiền công nghệ Được băng tải chung vận chuyển lên máy nghiền Tại đây nguyên liệu được máy nghiền, nghiền mịn và được máy phân

ly làm nhiệm vụ phân tách, hạt mịn theo gió vận chuyển đến Cyclon lắng xuống máng khí động học vận chuyển vào gầu nâng đổ vào silo chứa liệu mịn, gió và bụi được quạt tuần hoàn đẩy vào lọc bụi tĩnh điện tiếp tục tách bụi đổ vào máng khí động cùng liệu mịn còn gió sạch được quạt EP thải ra môi

trường qua ống khói Hạt thô quay trở lại nghiền tiếp và tiếp diễn theo chu trình kín liên tục Máy nghiền đứng của nhà máy là loại máy sấy nghiền liên hợp Trong quá trình nghiền, khí nóng để sấy nguyên liệu được lấy từ tháp trao đổi nghiệt qua tháp tăng ẩm đến quạt ID và đưa vào máy nghiền để đảm bảo độ ẩm của bột liệu

3 Công đoạn nghiền than:

-Kiểm tra các chỉ tiêu về độ tro, hàm lượng chất bốc và nhiệt trị Sau đó đổ vào phễu tiếp nhận và vận chuyển lên nhà đồng nhất và đồng nhất như: đất sét, silic, quặng sắt Tiếp theo quá trình là vận chuyển lên bulker chứa và rút xuống máy nghiền than Máy nghiền than là máy nghiền bi (Sấy nghiền liên hợp) than sau khi ra khỏi máy nghiền được máy phân ly tách hạt mịn vận chuyển vào bulker để phun vào hệ thống lò nung và hạt thô được máy phân ly phân tách quay lại nghiền tiếp

Máy nghiền

4 Công đoạn nung luyện Clinker

- Theo chiều quay và góc nghiêng của lò nung, liệu sẽ chuyển động từ đuôi lò đến đầu lò Trong quá trình này, liệu sẽ trải qua 6 giai đoạn

• Giai đoạn 1: sấy, nung nóng phối liệu:

Giai đoạn này xảy ra ở nhiệt độ ≤ 4200C đây là giai đoạn tách nước lý học, cháy các tạp chất hữu cơ có trong phối liệu

• Giai đoạn 2: Phân huỷ sét tạo các oxit hoạt tính :

Trong nguyên liệu sét là nguyên liệu đa khoáng coi sự phân hủy sét tạo các oxit hoạt tính là phân huỷ caolinit là khoáng chính trong nguyên liệu sét Sự phân huỷ sét kết thúc là tạo ra các oxit hoạt tính, các oxit này sẽ kết hợp với các oxit khác tạo ra các khoáng hữu ích tạo thành clinker

• Giai đoạn 3: Phân huỷ cacbonnat hoá:

Trong giai đoạn phân huỷ cacbonnat thì đồng thời xảy ra các quá trình tạo khoáng trung gian và 1 số khoáng pha rắn đã hình thành trong quá trình này.

• Giai đoạn 4: Tạo các khoáng pha rắn :

Giai đoạn này xảy ra ở nhiệt độ (6000C - 12000C) có thể nói là tạo các khoáng trung gian và một số khoáng cơ bản như C3A, C2S, C4AF.

• Giai đoạn 5: Tạo khoáng pha lỏng nóng chảy :

Sự tạo thành khoáng C3S tại nhiệt độ 1450 – 14700C do có độ nhớt của pha lỏng nóng chảy và nhiệt độ Khi đã có đủ 2 điều kiện về pha lỏng và nhiệt độ thì C2S tan một phần vào pha lỏng còn CaO tan gần như hoàn toàn vào pha lỏng tạo thành khoáng C3S.

• Giai đoạn 6: Làm nguội clinker :

Clinker ra lò khoảng 1100 – 13000C sẽ được chuyển vào hệ thống làm nguội kiểu ghi để đảm bảo nhiệt độ của clinker Sau quá trình làm nguội clinker sẽ được vận chuyển vào silo chính phẩm (clinker không đảm bảo chất lượng được đổ vào silo thứ phẩm).

5 Công tác nghiền xi măng

- Nguyên liệu gồm clinker trong silo chứa, thạch cao và phụ gia được qua cân băng định lượng điện tử để xác định tỉ lệ phối liệu theo đúng yêu cầu của đơn nghiền xi măng và được đưa vào máy nghiền bi để nghiền mịn.

- Sản phẩm sau nghiền mịn được đưa qua máy phân ly O-Sepa làm nhiệm

vụ tách hạt mịn, hạt thô Các hạt mịn được lọc bụi túi thu sản phẩm chuyển tới máng khí động học và gầu nâng để đưa vào silo xi măng Các sản phẩm có kích thước không đạt yêu cầu sẽ được phân ly quay lại máy nghiền để tiếp tục quá trình nghiền.

6 Công tác đóng bao, xuất hàng.

- Xi măng chứa trong silô đã được kiểm tra chất lượng, phê duyệt phối trộn giữa các silô để tăng sự đồng đều

- Xi măng sau khi đóng bao xếp kho, nhân viên lấy mẫu lưu và kiểm tra chất lượng Cân đối chứng kiểm soát trọng lượng bao theo phương pháp cân xuất từng lô xi măng xếp trong kho Nếu đạt yêu cầu cho phép xuất kho, không đạt yêu cầu dồn đút cho đủ rồi cân lại.