Đồ án môn học: Công Nghệ Gốm Xây Dựng

Đồ án môn học: Công Nghệ Gốm Xây Dựng  Gạch granite có phủ men  Gạch granite khơng phủ men Theo công sử dụng:  Gạch granite ốp trang trí  Gạch granite lát 1.3 Cấu trúc sản phẩm - Gạch granite dạng dá nhân tạo đồng nhất, từ đáy đến bề mặt chất liệu Cấu trúc gạch granite bao gồm pha tinh thể, pha thủy tinh pha khí 1.3.1 Pha tinh thể Pha tinh thể xương kết khối đặc chặc bao gồm chủ yếu tinh thể mulit hạt quắc chưa tham gia phản ứng, phần nhỏ hạt khơng hoạt tính khống caolinit lại trọng dạng cristobalit Pha tinh thể chiếm khoảng 45-60% thể tích sản phẩm, tinh thể mulit chiếm khoảng 15-30%, meta cristobalit chiếm khoảng 6-10% khoảng 810% tinh thể quắc khơng hoạt tính 1.3.2 Pha thủy tinh Pha thủy tinh hình thành nung sản phẩm gốm tạo nên chất nóng chảy alumosilicat kiềm với số lượng khác nhau, ảnh hưởng đến trình hình thành cấu trúc sản phẩm tính chất chúng Chất nóng chảy nguội đơng đặc lại tạo nên pha thủy tinh xương sản phẩm đơn vị cấu trúc Pha thủy tinh đóng vai trò lấp đầy khoảng trống , tăng tiếp xúc hạt rắn, tăng mật độ sản phẩm Ngồi đóng vai trò hình thành nên pha tinh thể, phân bố pha tinh thể hạt rắn cấu trúc xương gốm để tạo nên cấu trúc đồng Về mặt cấu trúc, pha thủy tinh vật chất nếp xiên hình thành nên tinh thể tế vi hạt nhỏ mulit Trong vùng phân bố chất nóng chảy fenspat, tinh thể mulit hình kim đạt chiều dài 10-12µm Mulit phân bố dạng mạng lưới dày đặc gặp dạng hạt 1.3.3 Pha khí Pha khí chiếm đầy lỗ rỗng kín thường có vật liệu Pha khí hình thành khơng khí chứa lỗ rỗng, sản phẩm trình khử nước,… Vật liệu kết khối đạt đến 85% độ đăc tương đối lỗ rỗng xốp hồn tồn hở, lỗ rỗng kín chiếm lượng khơng đáng kể Pha khí ảnh hưởng đến hình thành , liên kết, phân bố pha tinh thể, pha thủy tinh Ngồi ảnh hưởng trực tiếp đến cấu trúc sản phẩm, định tính chất xương gốm Hàm lượng pha khí phụ thuộc vào nguyên liệu đầu vào, công nghệ sản xuất Đồ án môn học: Công Nghệ Gốm Xây Dựng 1.4 Phương pháp thử - Gạch granite có phương pháp thử quy định theo tiêu chuẩn kỹ thuật:  TCVN 6415-2005: gạch gốm ốp lát- phương pháp thử  TCVN 6885-2001: gạch gốm ốp lát-phương pháp xác định độ chịu mài mòn sâu cho gạch khơng phủ men 1.5 Tính chất – yêu cầu kỹ thuật - nói, gạch granite gạch có độ kết khối cao, pha tinh thể chiếm phần lớn nên có tính chất quy định theo TCVN 7745-2007: Nhóm tính chất vật lý: + Khối lượng thể tích: khối lượng chọn đơn vị thể tích gạch trạng thái tự nhiên Khối lượng thể tích gạch granite từ 1.85-1.95 kg/m3 + Độ hút nước: gạch granite có cấu trúc đặc, phần tram lỗ rỗng thấp nên có độ hút nước thấp, trung bình nhỏ 0.5% + Độ dãn nở ẩm: trương nở thể tích trình hút ẩm gạch granite Do gạch granite có độ hút nước thấp dẫn đến gạch có độ dãn nở ẩm thấp, thường bé 0.6% Nhóm tính chất học: + Cường độ uốn: khả vật liệu chống lại phá hủy không bị nứt ngoại lực tác dụng vào Theo tiêu chuẩn quy định, độ bền uốn gạch granite trung bình khơng nhỏ 35 MPa + Độ cứng bề mặt: thể độ bền gạch bị va chạm hay trầy xước ta tác dụng vào với vật liệu có độ cứng cao Gạch granite có hàm lượng Al2O3 lớn nên có độ cứng bề mặt cao Độ cứng gạch granite theo tiêu chuẩn kỹ thuật yêu cầu không nhỏ + Độ mài mòn: thể khả gạch chống lại tác dụng ngoại lực thời gian dài Theo yêu cầu kỹ thuật, độ mài mòn gạch granite khơng lớn 174 mm3 Nhóm tính chất bền hóa: + Độ bền hóa: khả gạch khơng bị phá hủy ảnh hưởng chất tiếp xúc với q trình sử dụng Gạch granite có lỗ rỗng thấp nên tiếp xúc với mơi trường thấp, chất khó xâm nhập dẫn đến có độ bền hóa tốt, thường trung bình khơng nhỏ cấp B( theo tiêu chuẩn quy định) Nhóm tính chất nhiệt: + Độ bền nhiệt: khả gạch không bị phá hủy hay không bị giảm độ bền chịu dao động nhiệt độ lớn, đột ngột nhiều lần Độ bền nhiệt theo tiêu chuẩn quy định không nhỏ 10 lần + Độ dãn nở nhiệt: phụ thuộc vào độ rỗng, thành phần phối liệu Gạch granite có độ rỗng xốp thấp, hàm lượng thạch anh bé gạch có độ dãn nở nhiệt cao Theo tiêu chuẩn, độ dãn nở nhiệt gạch granite khơng lớn 9*106 K-1 Nhóm tính chất thẩm mỹ: Đồ án môn học: Công Nghệ Gốm Xây Dựng + Độ bóng: phối liệu gạch granite có hàm lượng Al2O3 lớn, có hệ số chiết quang cao nên gạch granite có độ bóng cao + Độ bền màu: màu gạch granite cho vào trình trộn phối liệu nên gạch không bị bay màu theo thời gian Nguyên liệu sản xuất 2.1 Nguyên liệu dẻo Nguyên liệu dẻo sở để hình thành vật liệu sản phẩm gốm mà nguyên liệu dẻo lại loại đặc biệt quan trọng sản xuất sảm phẩm gạch ốp lát, lợp Các nguyên liệu dẻo cao lanh, đất sét… 2.1.1 Thành phần hóa - Theo thành phần hóa thành phần khống cấu trúc cao lanh đất sét bao gồm nhiều loại khác nhau, có loại khống đơn phổ biến Trong thiên nhiên thành phần khoáng vật đá gốc khác điều kiện tạo thành cao lanh đất sét không giống (độ PH, độ ẩm, nhiệt độ ) nên sản phẩm phong hóa khác - Trong thực tế, khoáng vật mỏ cao lanh đơn khống (nhất mỏ đất sét) Mặc dù có nhiều loại đơn khống khác song cơng nghiệp gốm sứ nói chung với cơng nghệ sản xuất gạch ốp lát nói riêng nhóm quan trọng 2.1.1.1 Nhóm caolinit - Các mỏ cao lanh đất sét chứa khống chủ yếu caolinit Cơng thức caolinit: Al2O3.2 SiO3.2 H2O Thành phần hóa SiO2: 46.54%; Al2O3: 39.5% ; H2O: 13.96% - Thành phần khoáng vật cao lanh đất sét ngồi khống sét lượng trường thạch (do đá phong hóa chưa hồn tồn) - Khống caolinit có cấu trúc tinh thể dạng lớp, có liên kết chặt chẽ ion lớp, lớp với lỏng lẽo lực đẩy ion dấu mặt tứ diện SiO2 bát diện Al(OH)8 mạng tinh thể Chính cấu trúc lớp đa tạo độ dẻo cao caolinit khống sét nói chung - Caolimit không trương nở nước, độ dẻo kém, khả hấp thụ trao đổi ion yếu Khối lượng riêng caolimit vào khoảng 2.41 – 2.6 g/cm3 2.1.1.2 Nhóm monmorilomit Cơng thức Al2O3.4 SiO2 H2O + n H2O - Khống monmorilomit có cấu trúc dạng tương tự caolinit mặt dấu lớp bát diện nằm đối diện tạo lực đẩy lẫn nhau, làm tăng khoảng cách chúng, tạo điều kiện cho chất có kích thước nhỏ thâm nhập vào gây nên tượng Đồ án môn học: Công Nghệ Gốm Xây Dựng trương nở dẫn đến tăng khả hấp phụ tạo độ dẻo cao So với caolimit khống có lực liên kết yếu Khống cation FE 2+, FE3+, CA2+, Mg2+, với hàm lượng lớn Độ phân tán khoáng monmorilomit, hạt mịn, kích cỡ chiếm 40% độ dẻo khoáng lớn - Monmorilomit loại khoáng silicat ba lớp nên có nước trương nở lớn khả hấp thụ trao đổi ion lớn, khối lượng riêng từ 1.7 đến 2.7 g/cm khống có độ dẻo cao Vì loại khống có cấu trúc lớp đặc biệt nước có cấu trúc (H 2O) nước kết tinh trương nở lớn khống vật có độ nhậy cao 2.1.1.3 Nhóm khống chứa Akali - Nhóm gọi illit hay khống sét mica nhiều loại đất sét dễ cháy có lúc khoáng chiếm tới 60% Các loại mica ngâm nước thường gặp là: Muscovit : K2O.3Al2O3.6SiO.2H2O Biotit : K2O.4Mg2O.Al2O4.6SiO3.H2O - Về mặt cấu trúc khống có mạng lưới tinh thể tương tự silicat ba lớp nên tính chất chúng giống Độ phân tán cao, độ trương nở nước lớn, khả hấp thụ trao đổi ion lớn - Kích thước hạt đất sét cao lanh nằm giớ hạn phân tán keo (60mm) kích thước tạp chất lớn - Thành phần kích thước hạt tác dụng lớn đến khả hấp thụ trao đổi ion, tính dẻo, độ co sấy, cường độ diễn biến tính chất khống theo nhiệt độ nung 2.1.2 Thành phần hóa - Là đăc trưng quan trọng đất sét, mức độ lớn xác định phạm vi sử dụng thích hợp loại đất sét để sản xuất loại sản phẩm cố định + Oxyt silic (SiO2): có mặt đất sét dạng liên kết (trong thành phần khống hình thành đất sét) dạng tự (cát quắc) Hàm lượng SiO2 lớn cho thấy nguyên liệu sét chứa lượng lớn cát, làm tăng độ xốp xương giảm độ bền học sản phẩm Hàm lượng SiO2 đất sét khoảng 55-65%, đất sét pha cát đạt 80-85% + Oxyt nhôm (Al2O3): đất sét dạng liên kết (tham gia thành phần khống hình thành đất sét mica) Là oxyt khó nóng chảy Oxyt nhơm làm khoảng nhiệt độ nóng chảy lớn, trình nung dễ dàng, giảm khả biến dổi hình dạng sản phẩm: hàm lượng thấp giảm cường độ sản phẩm Hàm lượng Al2O3 đất sét yêu cầu từ 13-20% + Oxyt sắt: thường gặp đất sét dạng hợp chất Những hợp chất chất trợ dung mạnh, giảm khoảng nóng chảy, nhiệt độ kết khối đất sét 2.2 Nguyên liệu gầy Đồ án môn học: Công Nghệ Gốm Xây Dựng - Trong phối liệu, ngun liệu gầy có vai trò vừa thành phần quan trọng tạo thành vật liệu silicat, chất chảy phối liệu, vừa chất độn làm giảm độ co sấy nung sản phẩm Nguyên liệu gầy trường thạch, thạch anh, đá vôi…  Trường thạch - Trường thạch khoáng silicat nhơm-kiềm Trường thạch alkali có cơng thức chung R2O.Al2O3.6SiO2 - Trường thạch kali nóng chảy nhiệt độ 1170 0C phân hủy thành lercit pha lỏng, khoảng nóng chảy trường thạch kali nóng 300 0C Trường thạch Nari nguyên chất nóng chảy nhiệt độ 1120 C chuyển thành pha lỏng đồng có độ nhớt bé - Trường thạch kali có tác dụng tốt cho xương cho phép hạ thấp nhiệt độ nung song khoảng nung rộng sản phẩm bị biến hình - Tác dụng trường thạch với xương chỗ nóng chảy hòa tan thạch anh (SiO2) Vai trò trường thạch sản xuất gạch ốp lát cao cấp quan trọng làm tăng độ co ngót, giảm nhiệt độ nóng chảy, tăng độ đặc độ bền sản phẩm  Cát thạch anh: - Cát cung cấp hàm lượng lớn SiO2 Oxyt silic oxyt thành phần hóa gạch granite Oxyt silic giúp sản xuất sản phẩm có hình dạng phức tạp  Dolomit Đá vơi - Cung cấp Cao MgO Oxyt canxi oxyt magie tham gia vào cấu trúc sản phẩm trạng thái phân tán mịn phân bố đồng đều, làm giảm khả liên kết hạ thấp nhiệt độ nóng chảy khoảng nóng chảy, q trình nung khó khăn làm tươi màu sản phẩm - với sở ta chọn nguồn nguyên liệu cho toán phối liệu gồm 53 cấu tử: đất sét Tuần Dưỡng, trường thạch Đại Lộc, boxit Bảo Lộc 2.31 Đất sét Tuần Dưỡng - Đất sét Tuần Dưỡng có thành phần hóa: nguyên liệu SiO2 Al2O3 TiO2 Fe2O3 CaO MgO K2 Na2O MKN tổng O Đất sét 60.1 25.5 1.44 1.8 0.2 0.35 1.38 0.04 9.01 99.82 - Tuần Dưỡng thơn thuộc huyện Thăng Bình, tỉnh Quảng Nam có trữ lương khống sản phong phú, đa dạng, chất lượng cao Trong có mỏ đất sét có chất lượng tốt với trữ lượng tương đối lớn Đây nguồn nguyên liệu quan trọng phục vụ nhu cầu sản xuất nước xuất 2.3.2 Trường thạch Đại Lộc - Trường thạch Đại Lộc có thành phần hóa sau: Đồ án mơn học: Cơng Nghệ Gốm Xây Dựng nguyên liệu Trường thạch SiO2 66.37 Al2O3 20.5 TiO2 Fe2O3 CaO MgO 0.1 K2O Na2O MKN tổng 10.1 2.18 0.48 99.8 - Đại lộc nằm phía bắc tỉnh Quảng Nam Trường thạch đánh giá chất lượng tốt, hàm lượng thành phần có ích có hại hồn tồn đáp ứng tiêu chuẩn làm nguyên liệu cho sản xuất thủy tinh, gốm sứ,… Tiềm tài nguyên felspat khu vực Đại Lộc lớn với tổng tài nguyên đánh giá 35,5 triệu tấn, tài nguyên xác định (cấp 122+333) đạt 3,4 triệu Đây sở quan trọng cho việc định hướng quy hoạch thăm dò, khai thác sử dụng có hiệu nguồn nguyên liệu vào phát triển ngành công nghiệp không tỉnh Quảng Nam mà cho tỉnh Miền Trung Tây Nguyên 2.3.3 Cao lanh Quảng Bình K2 Na2O MKN tổng O Cao lanh 61.21 26.08 0.79 0.96 0.35 0.08 7.53 100 - Quảng Bình tỉnh nằm miền trung đất nước Đây nơi có nguồn tài ngun khống sản phong phú, đa dạng Trong đó, nguồn cao lanh có chất lượng tốt, trữ lượng lớn ( khoảng 36 triệu ) nguồn nguyên liệu quan trọng cung cấp cho ngành công nghiệp nước phục vụ xuất 2.3.4 Đolomite Kon Tum nguyên liệu SiO2 Al2O3 TiO2 Fe2O3 CaO MgO K2 Na2O MKN tổng O đolomite 3.56 0.41 0.22 29.9 19.7 0 44 97.79 - Kon Tum nằm khu vực Tây nguyên đất nước, với đặc trưng khu vực có nhiều mỏ nguyên liệu có trữ lượng lớn Kon Tum có nhiều mỏ đolomite có chất lượng đánh giá cao, trữ lượng 32 triệu Các mỏ nằm vị trí lộ thiên, dễ dàng khai thác vận chuyển Vì vậy, cung cấp nguồn nguyên liệu cho nhà máy sản xuất nằm khu vực duyên hải miền trung nam 2.4 Nhiên liệu - Nhiên liệu sử dụng trình nung đa dạng Người ta thường dùng loại chất đốt than, khí, dầu củi làm nhiên liệu cho trình đốt Tùy loại nhiên liệu có ưu nhược điểm khác mà sử dụng trường hợp khác phù hợp với điều kiện sản xuất - Xét nhiệt trị nhiên liệu ta xếp chất đốt theo thứ tự nhiệt từ lớn tới nhỏ với số chất điển sau Khí thiên nhiên : 55979 kJ/kg ( hay 37118 kJ/m3 1atm 200C) Khí hóa lỏng LPG : 39927 – 54900 kJ/kg Dầu Diesel ( DO) : 43138 kJ/kg nguyên liệu SiO2 Al2O3 TiO2 Fe2O3 CaO MgO Đồ án môn học: Công Nghệ Gốm Xây Dựng Dầu nặng ( FO) : 41131 – 43138 kJ/kg Than bitum loại A : 24490 – 26823 kJ/kg Than bitum loại B : 22158 – 24490 kJ/kg Than bitum loại C: 19358 – 22158 kJ/kg Than non loại A :14693 – 19358 kJ/kg Than non loại B :14693 kJ/kg Củi ép mùn cưa : 17580 kJ/kg Củi ép trấu: 11720 kJ/kg -Khí thiên nhiên khí hóa lỏng: loại chất đốt cho nhiệt lớn đốt khí cháy hồn tồn, sau cháy để lại sản phẩm cháy khí độc hại Tuy nhiên chất khí khó bảo quản, tốn việc chuyển nguy hiểm sử dụng Chính người ta hóa lỏng chất khí đưa vào thùng chứa chịu áp suất để bảo quản vận chuyển dễ dàng Nhưng giá thành cao giần giảm trữ lượng tự nhiên nên việc sử dụng loại nhiên liệu phổ biến - Than đá, than bùn, than non: loại chất đốt có nhiệt trị cao dễ dàng vận chuyển khai thác tích trữ, nhiên việc sử dụng khó khăn cần nhiệt độ cháy ban đầu cao, sau cháy để lại nhiều tro khí cháy hỗn hợp khí phức tạp độc hại trình cháy khơng hồn tồn đặc biệc khí gây hiệu ứng nhà kính CO Vì loại nhiên liệu rẻ trữ lượng thiên nhiên lớn nên thường lựa chọn sử dụng nhà máy Để khắc phục nhược điểm khó sử dụng cháy khơng hồn tồn người ta đả sử dụng biện pháp khắc phục tối ưu nghiền mịn, khí hóa than để làm tăng hiệu suất sử dụng - Củi ép, củi tự nhiên: loại nhiên liệu thiên nhiên gần gủi biết đến nhiên liệu người sử dụng So với hai loại chất đốt củi hạn chế nhiều mặt, nhiệt trị thấp hơn, nhiệt độ cháy thấp, sản phẩm cháy nhiều sử dụng nhà máy công nghiệp mà thường sử dụng lò nung thủ cơng quy mơ hộ gia đình Tuy củi có giá rẽ, biết cách sử dụng hợp lý khai thác phù hợp với trồng loại nhiên liệu có trữ lượng vơ tận - Với việc sử dụng lò nung nhanh lăn yêu cầu nhiên liệu cháy hồn tồn để lại chất cháy phải có nhiệt trị cao, đồng thời tiết kiệm nhiên liệu ta chọn dùng nhiên liệu khí hóa lỏng LPG - Ở Việt Nam nhiên liệu khí hố lỏng hay sử dụng LPG Là loại khí đốt hố lỏng có nguồn gốc từ dầu mỏ Thu từ q trình chế biến dầu hóa lỏng Thành phần hóa học chủ yếu khí hóa lỏng LPG hỗn hợp gồm Propane Butane nén theo tỷ lệ % Propane / % Butane Đồ án môn học: Công Nghệ Gốm Xây Dựng - Trong thực tế, thành phần hỗn hợp chất có khí hóa lỏng LPG khơng thống Tùy theo tiêu chuẩn nước, khu vực mà tỉ lệ thành phần LPG khác nhau, có tỉ lệ Propane Butane 50/50 hay 30/70 lên đến 95/5 tiêu chuẩn HD-5 Mỹ Ngoài ra, tùy thuộc vào phương pháp chế biến mà thành phần có mặt lượng nhỏ olefin nhu propylen, butylen - Ngày nay, LPG sử dụng thay cho loại nhiên liệu truyền thống than, củi điện… Việc sử dụng sản phẩm mang đến nhiều ưu điểm thiết thực chất lượng sản phẩm đồng đều, tiện lợi tiết kiệm - Do thành phần chủ yếu LPG Propane Butane nên tính chất LPG tính chất Propane Butane LPG chất lỏng không màu (trong suốt), không mùi (nhưng tạo mùi để dễ phát có cố rò rỉ) LPG hóa lỏng nhiệt độ -30oC, áp suất tuyệt đối nhiên liệu LPG bồn chứa 4,4 bars 150C, 1,7 bars -15độC 12,5 bars 500C Tỷ số bén lửa Propane (chỉ số octane từ 104 đến 110) từ 2,4% đến 9,6% khơng khí, nhiệt độ tự bốc cháy 8550F (457độ C) Sự giãn nở LPG vào khoảng 0,25%/0C, ta phải ln chứa khí LPG khoảng 80% thể tích bồn chứa khối lượng nhiên liệu Ở 15độ C áp suất 1013 mbar Khí hóa lỏng LPG có tiêu chuẩn riêng thành phần Tiêu chuẩn tùy thuộc vào quốc gia, khu vực khác nhau.Ở Việt Nam, đặc tính sử dụng LPG quy định theo tiêu chuẩn Đồ án môn học: Công Nghệ Gốm Xây Dựng Bảng Các đặc tính sử dụng khí hố lỏng LPG Căn vào tiêu chuẩn ta định chọn nhiên liệu khí hố lỏng PLG có đặc tính thơng số kĩ thuật sau: Thành phần hố cho bảng Bảng : Thành phần hoá nhiên liệu khí hố lỏng PLG Thành phần hố PLG ( % mol ) Kết phân tích 0,00 0,2 0,00 50,9 0,0 48,3 0,0 0,6 Đồ án môn học: Cơng Nghệ Gốm Xây Dựng 2.5 Bài tốn phối liệu Thành phần hóa phối liệu ban đầu: Đất sét Tuần Dưỡng Trường thạch Đại Lộc Cao lanh Quảng Bình Đolomite KonTum SiO2 Al2O TiO2 Fe2O CaO MgO K2O Na2 O MKN tổng 60.1 25.5 1.44 1.8 0.2 0.35 1.38 0.04 9.01 99.82 66.37 20.5 0 0.1 10.17 2.18 0.48 99.8 61.21 26.08 0.79 0.96 0.35 0.08 7.53 100 3.56 0.41 0.22 29.9 19.7 0 44 97.79 Thành phần hóa phối liệu quy 100% (nhân với Ri=100/ ∑i ) Đất sét Tuần Dưỡng Trường thạch Đại Lộc Cao lanh Quảng Bình Đolomite KonTum SiO2 Al2O TiO2 Fe2O CaO MgO K2O Na2 O MK N tổng 60.21 25.55 1.44 1.80 0.20 0.35 1.38 0.04 9.03 100 66.50 20.54 0 0.10 10.1 2.18 0.48 100 61.21 26.08 0.79 0.96 0.35 0.08 7.53 100 3.64 0.42 0.22 30.5 20.1 0 44.99 100 Thành phần hóa phối liệu sau nung 100% (nhân với hệ số Ki = ) TiO2 Fe2O CaO MgO K2O Na2O tổng 66.18 28.08 1.59 1.98 0.22 0.39 1.52 0.04 100 66.82 20.64 0 0.10 10.24 2.19 100 66.19 28.20 0.85 1.04 0.38 3.24 0.09 100 6.62 0.41 55.59 36.62 0 100 SiO2 Đất sét Tuần Dưỡng Trường thạch Đại Lộc Cao lanh Quảng Bình Đolomite KonTum Al2O3 0.76 Đồ án mơn học: Công Nghệ Gốm Xây Dựng Vật liệu chịu nhiệt Samốt B : + Hệ số dẫn nhiệt: (Kcal/m.0C.h) + Nhiệt độ làm việc tải trọng: Tlv = 12500C Chọn chiều dày lớp chịu nhiệt : Mật độ dòng nhiệt : qdm = tmn + tmax/2 = 275 ( Kcal/m2.h) Vậy nhiệt độ vùng tiếp xúc là: ttx = tmax-q /λsb = 319 0C + Chọn chiều dày lớp cách nhiệt: Vật liệu cách nhiệt Bông thủy tinh: + Hệ số dẫn nhiệt: λb = 0.04 (Kcal/m.0C.h) + Nhiệt độ làm việc tải trọng: T lv = 11500C Mật độ dòng nhiệt : q = tmn + ttx/2 = 209.5 ( Kcal/m2.h) Vậy nhiệt chiều dày lớp cách nhiệt là: = (ttx2-tmn).λb/q = 0.051 m Chọn = 0.1 (m) - Kiểm tra lượng nhiệt mát qua vùng nung cuối + Công thức kiểm tra sau: (2) Trong đó: q: Lượng nhiệt mát Tmax : Nhiệt độ lớn tmn: Nhiệt độ mặt ngồi lò : Lượng nhiệt mát từ vỏ lò mơi trường xung quanh tkk: Nhiệt độ khơng khí Hệ số độ đen tuyệt đối: Co Độ đen vật liệu bề mặt ngồi vỏ lò : ɛ Thực tế ta lấy : ɛ.Co = Hệ số phụ thuộc trao đổi nhiệt theo phương lò : A Mật độ mát qua lò lên: A = 2.8 (Kcal/m2.0C.h) (Kcal/m2.0C.h) Mật độ mát qua vỏ lò ngang: A = 2.2 (Kcal/m2.0C.h) (Kcal/m2.0C.h) Đồ án môn học: Công Nghệ Gốm Xây Dựng Mật độ mát đáy lò: A = 1.8 (Kcal/m2.0C.h) (Kcal/m2.0C.h) =>thay vào (2) ta có: Lượng nhiệt mát qua lò lên : (Kcal/m2.h) (Kcal/m2.h) (Kcal/m2.h) Vậy lượng nhiệt thất thoát lớn : qmax= 130.44 (Kcal/m2.h) < qđm=275 (Kcal/m2.h) => Chiều dày kết cấu vùng làm nguội cuối hợp lý STT Bảng Tổng hợp vùng làm nguội cuối lò nung Nhiệt độ tiếp giáp ttx Lớp vật liệu (m) λ ( Kcal/m2.oC.h) (oC) Vật liệu chịu nhiệt Samốt B : 0.20 450 0.420 Vật liệu cách nhiệt Bông thủy 0.10 319 0.040 tinh : Vật liệu Thép bảo vệ : 50 Tổng chiều dày vùng 0.30 Tính chiều rộng chiều cao lò nung - Bề rộng lò : Bề rộng hữu ích lò xác đinh theo Mục 3.a : Bhi = nn.bII + (nn-1).bn + 2.bnc = 2820 (mm) Chọn chiều rộng hữu ích lò : Bhi = 2900 (mm) - Chiều cao lò : Vì lò hoạt động liên tục nên ta chọn chiều cao hữu ích lò m Chiều dày (m) Bề rộng Bhi (m) Bề rộng lò Vùng sấy đốt nóng 0.30 2.9 3.5 1.6 Vùng tiền nung 0.45 2.9 3.8 1.9 Các Vùng lò B=Bhi+2 Chiều Chiều cao lò Số cao Mudun Hhi n H=Hhi+2 (m) (mudun) Chiều dài L=M.n (m) 12 37.2 18.6 Đồ án môn học: Công Nghệ Gốm Xây Dựng Vùng nung nhiệt Vùng làm nguội nhanh Vùng làm nguội chậm Vùng làm nguôi cuối 0.45 2.9 3.8 1.9 0.45 2.9 3.8 1.9 0.3 2.9 3.5 1.6 0.3 2.9 3.5 1.6 Các Vùng lò Vùng sấy đốt nóng Bảng thống kê tổn thất nhiệt Lượng nhiệt mát Lượng nhiệt mát qua lò lên qua vỏ lò ngang q ( Kcal/m2.h) q ( Kcal/m2.h) 179.35 178.62 9.3 9.3 15.5 21.7 Lượng nhiệt mát qua đáy lò xuống q ( Kcal/m2.h) 178.02 Vùng tiền nung 361.81 360.46 359.33 Vùng nung nhiệt 361.81 360.46 359.33 Vùng làm nguội nhanh 361.81 360.46 359.33 Vùng làm nguội chậm 179.35 178.62 178.02 Vùng làm nguôi cuối 130.44 129.91 129.47 CHƯƠNG 5: TÍNH NHIỆT CHO NHÀ MÁY Chọn nhiên liệu : Nhiên liệu nung khí hóa lỏng Bảng thành phần hóa nhiên liệu Thành phần hóa C2H6 C3H8 C4H10 % 0.2 50.9 48.3 C5H12 Tổng 0.6 100 Tính cháy nhiên liệu : a) Tính nhiệt trị nguyên liệu : Nhiệt trị thấp nhiên liệu : Q thlv = 25,8H2+30,5CO+85,3CH4+140,5C2H4+135C2H2+152,26C2H6+217,9C3H8+ 283,38C4H10+348,9C5H12+56H2S Suy Qthlv = 25018.16 (KCal/ mC.h) b) Tính lượng khơng khí theo lý thuyết để đốt cháy hoàn toàn 1m3 nhiên liệu : Đồ án môn học: Công Nghệ Gốm Xây Dựng Hàm ẩm khơng khí : d = 18 (g/kgkkk) = 0,0476 [0,5 H + 0,5 CO + CH +  CHOz ] = 0,0476 ( 3,5 CH+ CH+ 6,5 CH + ) = 0,0476 ( 3,5 0,2+ 50,9 + 6,5 48,3 + 0,6 ) = 27,32 (m.C/ m.C) c) Thành phần lý thuyết sản phẩm cháy khói lò : = 0,79 V + = 0,79 27,32 + = 21,59 (m.ch/Kg) = 0,01 [CO + CO + CH + HS +  n CH] = 0,01 [CO + CO + CH + HS + 2] = 0,01 ( + + + + 0,2 + 50,9 + 48,3 + 0,6 ) = 3,49 (m.ch / m.ch) = 0,01 ( HS + H + CH +  CH + 0,0016 d V) = 0,01.( HS +H+2 CH + 34 + 0,0016 d V) = 0,01 ( + + + 0,2 50,9 + 0,0016 18 27,32) = 4,49 (m.ch / m.ch) Suy = 21,59 + 3,49 + 4,49 = 29,57 (m.ch / m.ch) Chọn hệ số Piromet : ɳ = 0.7 (Trang 15 SlideTBN) Với nhiệt độ nung sản phẩm lớn : tmax=1250 Nhiệt độ lý thuyết : Nhiệt dung khói lò 1250là Ckl = 0,38 Kcal/m3 ( Tra TBN) Mặt khác : Từ công thức = Suy V = = 36.869 (m3ch/m3ch) Vậy ta có hệ số dư khơng khí là: == = 1.35 d) Thành phần thực tế sản phẩm cháy khói lò : Với  = 1.35 Lượng khơng khí dư : V = (  - ) V0= ( 1,35– ) 27,32 = 9.56 (m3 ch/ m3 ch) Thể tích khí N2 = + 0,79 V = 21,59 + 0,79 9.56 = 29.14 (m3 ch/ m3 ch) Đồ án mơn học: Cơng Nghệ Gốm Xây Dựng Thể tích khí RO2: = = 3,49 (m3 ch/ m3 ch) Thể tích khí H2O: = + 0,0016 V = 4,49 + 0,0016 x18 x9.56 = 4,77(m3 ch/ m3 ch) Thể tích khí O2: = 0,21 V = 0.21 x9.56 = 2,008 (m3 ch/ m3 ch) Tổng thể tích khói lò : =++ + = 39.40 (m3 ch/ m3 ch) e) Dung trọng (Khối lượng riêng) khói lò : = = = 1,262 (Kg/ m.ch) f) Hàm ẩm khói lò : d= 1000 = 1000 = 68,76 (g/Kg.k.l.k) g) Tính hàm nhiệt khói lò : Ta có hệ số Piromet : ɳ = 0.7 Tỉ nhiệt nhiên liệu khí =( 0,36 ta chọn C = 0,4 Kcal / mC Nhiệt độ nhiên liệu, lấy t = 25 C Chọn tỉ nhiệt không khí ( 0,31 : C = 0,33Kcal / mC Nhiệt độ khơng khí đưa vào : tkkht = 150 C Nhiệt trị thấp nhiên liệu : Qthlv = 2501.2 (m3ch/m3ch) Tỉ nhiệt khói lò : Ckl = 0.38 (Kcal/m3C) Tổng thể tích khói lò : ∑Vklα = 39.41 (m3ch/m3ch) Nhiệt độ lớn buồng đốt : Đồ án môn học: Công Nghệ Gốm Xây Dựng t=C Điều kiện: tmaxkl = 1793.3 ≥ tlto = 1786 Suy thõa mãn Tính tổn thất nhiệt qua vùng vỏ lò a) Thất nhiệt qua tường lò : Chiều cao hữu ích Hhi Chiều cao lò H Chiều cao trung bình Htb=(Hi+H)/2 Chiều dài (m) (m) Vùng sấy đốt nóng Vùng tiền nung Các Vùng lò Vùng nung nhiệt Vùng làm nguội nhanh Vùng làm nguội chậm Vùng làm nguôi cuối L Diện tích vỏ lò F=2Htb.L Nhiệt mát phương ngang q Nhiệt tổn thất qua vỏ lò Qtt = q.F (m) (m) (m2) ( Kcal/m2.h) (Kcal/h) 1.6 1.30 37.2 96.72 178.6 17276.45 1.9 1.45 18.6 53.94 360.5 19443.06 1.9 1.45 9.3 26.97 360.5 9721.53 1.9 1.45 9.3 26.97 360.5 9721.53 1.6 1.30 15.5 40.30 178.6 7198.52 1.6 1.30 21.7 56.42 129.9 7329.40 b) Thất thoát nhiệt qua lò : Các Vùng lò Vùng sấy đốt nóng Vùng tiền nung Vùng nung nhiệt Vùng làm nguội nhanh Bề rộng hữu ích Bhi Bề rộng lò Chiều dài Diện tích vỏ lò B Chiều cao trung bình Btb=(Bi+B)/2 F=Btb.L Nhiệt mát phương lên q Nhiệt tổn thất qua vỏ lò Qtt = q.F L (m) (m) (m) (m) (m2) ( Kcal/m2.h) (Kcal/h) 2.9 3.5 3.20 37.2 119.04 179.4 21349.89 2.9 3.8 3.35 18.6 62.31 361.8 22544.64 2.9 3.8 3.35 9.3 31.16 361.8 11272.32 2.9 3.8 3.35 9.3 31.16 361.8 11272.32 Đồ án môn học: Công Nghệ Gốm Xây Dựng Vùng làm nguội chậm Vùng làm nguôi cuối 2.9 3.5 3.20 15.5 49.60 179.4 8895.79 2.9 3.5 3.20 21.7 69.44 130.4 9057.53 Chiều dài L Diện tích vỏ lò F=2Htb.L Nhiệt mát phương xuống q Nhiệt tổn thất qua vỏ lò Qtt = q.F c) Thất nhiệt qua đáy lò : Các Vùng lò Vùng sấy đốt nóng Vùng tiền nung Vùng nung nhiệt Vùng làm nguội nhanh Vùng làm nguội chậm Vùng làm nguôi cuối Bề rộng hữu ích Bhi Bề rộng lò B Chiều cao trung bình Btb=(Bi+B)/2 (m) (m) (m) (m) (m2) ( Kcal/m2.h) (Kcal/h) 2.9 3.5 3.20 37.2 119.04 178.0 21191.51 2.9 3.8 3.35 18.6 62.31 359.3 22389.92 2.9 3.8 3.35 9.3 31.16 359.3 11194.96 2.9 3.8 3.35 9.3 31.16 359.3 11194.96 2.9 3.5 3.20 15.5 49.60 178.0 8829.80 2.9 3.5 3.20 21.7 69.44 129.5 8990.34 Tính cân nhiệt 4.1 Phương trình cân nhiệt cho vùng sấy đốt trước vùng nung a Phần nhiệt cung cấp Lò lăn dựa nguyên tắc làm việc liên tục, dựa vào sơ đồ khí động học ta có phương trình cân nhiệt sau a-1 Nhiệt hóa nhiên liệu Lượng nhiệt cần cung cấp : B (m3/h) Nhiệt trị thấp nhiên liệu : Qthlv = 25018.16 (Kcal/m3) Nhiệt hóa nhiên liệu : Q1cc = B x Qthlv = 25018.16B (Kcal/h) a-2 Nhiệt lý nhiên liệu mang vào Đồ án môn học: Công Nghệ Gốm Xây Dựng Lượng nhiệt cần cung cấp : B (m3/h) Tỉ nhiệt nhiên liệu : Cnl =0.4 Kcal/m3C Nhiệt độ nhiên liệu : tnl0= 250C Nhiệt lí nhiên liệu mang vào : Q2cc = B x Cnl x tnl0 = 10.B (Kcal/h) a-3 Nhiệt lí khơng khí mang vào : Lượng nhiệt cần cung cấp : B ( m3/h) Lượng khơng khí tương ứng cần cho cháy: = 27.32 (m3.C /m3.C) Hệ số dư khơng khí: =1.35 Tỷ nhiệt khơng khí =( 0.310.33): chọn = 0.33 (Kcal/m3C) Nhiệt độ khơng khí: = 250C Nhiệt lí khơng khí mang vào : = 304.277.B (Kcal/h) a-4 Nhiệt lí vật liệu mang vào Trọng lượng ẩm vật liệu : Gtnvl = 6623 (Kg/h) Tỉ nhiệt vật liệu : Cvl = 0.22 (Kcal/m3C) Độ ẩm vật liệu : Wss = 1% Nhiệt độ vật liệu : Tvlo = 25 oC Suy Q4cc = 38079.83 (kcal/h) a-5 Nhiệt lí khơng khí rò rỉ vào lò qua khe hở Hệ số dư khơng khí , αy = ( 8÷10), chọn αy =8 Hệ số dư lượng khơng khí lò, =1.35 Tỷ nhiệt khơng khí : =0.33 Kcal/m3.C Nhiệt độ khơng khí : =250C Đồ án môn học: Công Nghệ Gốm Xây Dựng Suy Q5cc= 54.86 (kcal/h) a-6 Nhiệt khí nóng tuần hồn từ vùng làm nguội mang vào Thể tích khí tách từ vùng làm nguội vào vùng sấy: Vth Vth=B (1+0.0016d).αV0= 40.94B Hệ số dư khơng khí : α = 1.35 Tỷ nhiệt khói lò =(0.380.41), chọn =0.39 Nhiệt độ khí nóng đưa vào vùng sấy, = 6000C = 9579.88B Ta có tổng lượng nhiệt cung cấp là: = 34912.321B + 70347.016 b.Phần nhiệt tiêu tốn b1) Nhiệt tiêu tốn bốc nước ẩm lý học vật liệu đốt nóng lượng nước tới nhiệt độ thải Trong đó: : Trọng lượng ẩm vât liệu = 6623 (kg/h) Wss: Độ ẩm vật liệu Wss= 1% : Nhiệt độ ban đầu vật liệu =250C : Nhiệt độ khói lò = 1200C tt Suy Q1 = 41232.18 (Kcal/h) b-2 Nhiệt vật liệu mang khỏi vùng nung Trong đó: : Trọng lượng khơ vật liệu =5737 (kg/h) : Nhiệt độ vật liệu mang khỏi vùng nung =12500C Đồ án môn học: Công Nghệ Gốm Xây Dựng : Tỷ nhiệt độ vật liệu =0.22 (Kcal/Kg0C) tt Suy Q2 = 57370x0.22x1250= 1577597 (Kcal/h) b-3 Nhiệt mang theo khói lò Trong đó: : Tỷ nhiệt độ khói lò = (0.380.41), chọn =0.39 (Kcal/m3C) : Hệ số dư khơng khí, = (810), chọn =8 : Hệ số dư lượng không khí lò, =1.35 :Nhiệt độ khói thải khỏi lò, =1200C tt Suy Q4 =39.41x(8-1.35)x0.39x120xB=12264xB (Kcal/h) b-4 Nhiệt tiêu thụ phản ứng thu nhiệt Trọng lượng vật liệu nung xong: Gvl0= 5737 (Kg/h) Hàm lượng oxit sản phẩm quy nung: Al2O3 = 27.07 CaO = 2.463 MgO = 1.883 Suy Q4tt= Gvl0.( 5.Al2O3+7,5.CaO+6,1.MgO) = 948315.744 (Kcal/h) b-5 Nhiệt tổn thất học Nhiệt trị thấp nhiên liệu : Qthlv = 25018.16 (Kcal/m3) Q5tt= 5% Qlvth B = 1250.91B (Kcal/h) b-6 Nhiệt mát nguyên nhân khác mà khơng tính Ta chọn: (Kcal/h) b-7 Nhiệt mát qua vỏ lò Qtt7 = 156384.285(Kcal/h) Đồ án mơn học: Cơng Nghệ Gốm Xây Dựng Vậy ta có tổng lượng nhiệt tiêu tốn: Qtt = Q1tt + Q2tt + Q3tt + Q4tt + Q5tt + Q6tt + Qtt7 = 5% Qcc + 13514.91B + 2723528.827 Theo tính chất cân nhiệt ta có: = 95%x(34912.321xB + 73047.016) = 13514.91B + 2723528.827 => B = 135.508 (m3/h) Cân nhiệt vùng làm nguội a Nhiệt cung cấp a1 Nhiệt lí sản phẩm mang vào vùng làm nguội nhiệt lượng vật liệu mang khỏi vung nung: Q1cc = Q2tt = 1577597 (Kcal/h) a2 Nhiệt khơng khí mang vào vùng làm nguội Trong đó: L: Lượng khơng khí cần cung cấp vào (m3/h) : Tỷ nhiệt khơng khí =( 0.310.33), chọn = 0.33 (Kcal/m3C) : Nhiệt độ không khí = 250C cc Suy Q2 = L x 0.33 x 25 = 8.25x L (kcal/h) Vậy tổng nhiệt cung cấp: Qcc = 1577597 + 8.25x L (kcal/h) b Nhiệt tiêu tốn b1 Nhiệt sản phẩm khỏi vùng làm nguội Q1tt = Gsp0.Csp0.tsp0 Trong đó: : Trọng lượng khô vật liệu = 5737 (kg/h) : Nhiệt độ vật liệu khỏi vùng làm nguội cuối = 500C : Tỷ nhiệt vật liệu = 0.22 (Kcal/Kg0C) Đồ án môn học: Công Nghệ Gốm Xây Dựng tt Suy Q1 = 5737 x 0.22 x 50 = 63103.865 (Kcal/h) b2 Nhiệt khí nóng khỏi vùng làm nguội Trong đó: L: Lượng khơng khí cần cung cấp vào (m3/h) : Tỷ nhiệt khơng khí =( 0.310.33), chọn = 0.33 (Kcal/m3C) : Nhiệt độ vật liệu khỏi vùng làm nguội := 500C tt Suy Q2 = L x 0.33 x 50 = 16.5xL (Kcal/h) b3 Nhiêt mát qua vỏ lò: Q3tt = 82490.19 (Kcal/h) (mmH2O) Chiều cao ống khói: (m) Đường kính chân: Dc = 1.5Dm = 1.51= 1.5 (m) Chọn ống khói xây gạch có: Dc = 1.5 (m), Dm = (m), H = 50.5 (m) 5.7 Thiết kế nhà xưởng Nhà xưởng thiết kế bao gồm kho chứa sản phẩm để lưu sản phẩm vòng 30 ngày nhà xưởng chứa lò nung Thể tích sản phẩm ngày - Sản phẩm 400x400: 26786 (viên/ngày) - Sản phẩm 500x500: 17143 (viên/ngày) Vsp = 26786x1.6x10-3 + 17143x2.5x10-3=85.72 (m3) Tổng thể tích ngày vào kho Vt = Vsp + Vsp*10%= 85.72+85.72*0.1=94.3 (m3) Thể tích sản phẩm kho vòng 120 ngày V = Vt x 90 =94.3*120=11316 (m3) Sản phẩm xếp chồng cao 3m kho, nên diện tích sản phẩm vòng tháng là: Ssp= 11316/3=3772 (m2) Đồ án môn học: Công Nghệ Gốm Xây Dựng Khoảng không lại vận chuyển kho gồm hướng diện có diện tích 1100 m khoản phân chia sản phẩm 600m2 Vậy diện tích yêu cầu với kho chứa sản phẩm Syc = 3772+1100+600=5472(m2) Nhà bao che kho chứa sản phẩm khung thép có nhịp có kích thước Nhịp nhà: 16m Bước cột: 8m Cao: 8m Nhà xưởng chứa lò nung có chiều dài 120 m, chiều rộng 80m Đồ án môn học: Công Nghệ Gốm Xây Dựng CHƯƠNG 6: LỰA CHỌN THIẾT BỊ PHÂN XƯỞNG Chọn thiết bị sau sấy nung 1.1 Máy mài nhẵn bề mặt Chọn máy mài gạch TERRAZZO , có thơng số kĩ thuật sau: - Công suất điện cung cấp: 30 KW - Nguyên công thực hiện: Mài phá mài phẳng bề mặt - Năng suất (viên/giờ) : 300 - Phạm vi sử dụng: 500 x 500 x40 (mài viên gạch Terrazzo lớn nhất) - Kích thước máy (D*R*C) :3200 x 1100 x 2000 mm - Trọng lượng (Kg): 2200 Hình Máy mài gạch Terrazzo 1.2 Máy cắt gạch máy sấy sau cắt gạch Đặt mua hệ thống máy cắt gạch tự động sấy hãng SACMI 1.3 Máy phân loại đóng gói Chọn hệ thống máy phân loại đóng gói easy-line Hình Máy phân loại đóng gói EASY-line Đồ án mơn học: Cơng Nghệ Gốm Xây Dựng 1.4 Máy đánh bóng bề mặt Chọn Máy đánh bóng gạch Terrazzo loại đầu mài có đặc trưng kỹ thuật: - Cơng suất điện cung cấp: 40 KW - Nguyên công thực hiện: mài phẳng mài bóng, đánh bóng hồn thiện - Năng suất (viên/giờ) : 300 - Phạm vi sử dụng : 500 x 500 x40 (mài viên gạch Terrazzo lớn nhất) - Kích thước máy: (D*R*C): 4400 x 1100 x 2000 mm - Trọng lượng (Kg): 3600 Hình Máy đánh bóng bề mặt 1.6 Máy đo bền uốn Model: SKZ-10000A TDM-10000 có đặ trưng kỹ thuật: Lực nén lớn nhất: 10KN Tốc độ: 5-700N/s Mẫu thử max: 1000x1000mm Máy tự tính toán kết với sai số khoảng 0,5% ... Cơng Nghệ Gốm Xây Dựng Hình: Biểu đồ A,Y,Avgustinik Nhận xét: Vậy loại nguyên liệu loại phụgia dùng nằm vùng phù hợp để sản xuất gạch granit yêu cầu đề tài Đồ án mơn học: Cơng Nghệ Gốm Xây Dựng. .. 301.93 1887.0 Trước xuất bán 1250000 7812500 5.737 23750 Đồ án môn học: Công Nghệ Gốm Xây Dựng Trước bãi sản phẩm Trước đóng gói sản phẩm Trước máy phân loại Trước đánh giá màu Trước kiểm tra... Ni.100/(100-hi) Qi = Ni.GiiII Đồ án môn học: Công Nghệ Gốm Xây Dựng (%) hi Trước xuất bán Trước bãi sản phẩm Trước đóng gói sản phẩm Trước máy phân loại Trước đánh giá màu Trước kiểm tra độ mo