Đồ án granite sản xuất 2,5 triệu tấn năm

gạch granite sản xuất 2,5 triệu tấn năm Gốm sứ được coi là loại vật liệu nhân tạo đầu tiên do con người tạo ra và đến nay vẫn đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực đời sống như: đồ gia dụng, gốm sứ mỹ nghệ, gốm xây dựng, sứ điện, sứ chịu lực dùng trong chế tạo máy, lò nung… Gạch granite là một sản phẩm của ngành gốm được ứng dụng phổ biến trong lĩnh vực xây dựng hiện nay bởi tính năng kỹ thuật tốt, tính thẩm mỹ cao, giá thành tương đối rẻ.

hạ tầng phát triển với tốc độ nhanh do đó nhu cầu vật liệu xây dựng là rất lớn, trong đó

có sản phẩm gạch lát nền Nền kinh tế ngày càng phát triển, đời sống con người ngàycàng được nâng cao, vì thế đòi hỏi về thẩm mỹ trang trí trong nhà ở, cơ quan, công sởcủa con người cũng ngày càng cao Bên cạnh đó, nước ta đã hội nhập với nền kinh tếcủa thế giới, nên sự cạnh tranh về chất lượng sản phẩm, tính thẩm mỹ và giá cả ngàycàng khốc liệt Đứng trước xu hướng hội nhập, những năm gần đây ngành gốm sứ đãchủ động nắm bắt cơ hội mới, đón trước những thách thức trở ngại, trên cơ sở đó xácđịnh cho mình hướng đi mới và những giải pháp tích cực để chủ động nâng cao khảnăng cạnh tranh khi hội nhập Trong đó vấn đề đổi mới phương pháp và công nghệtrong sản xuất là thiết yếu để góp phần tăng tính cạnh tranh trên thị trường

Do đó đòi hỏi việc thiết kế và xây dựng nhà máy sản xuất tấm lát nền phải đápứng các đòi hỏi của thị trường hiện nay mà vẫn kinh tế là vấn đề cần thiết và cũng rấtkhó khăn đòi hỏi chúng ta phải tính toán cẩn thận để mang lại hiệu quả kinh tế

Vì vậy, để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của khách hàng, tăng tính cạnh tranhtrên thị trường vật liệu xây dựng, nâng cao chất lượng sản phẩm, góp phần làm tăngtính thẩm mỹ, tuổi thọ công trình thì việc xây dựng nhà máy sản xuất gạch granite làcần thiết Đó cũng chính là nhiệm vụ của đồ án “Thiết kế nhà máy sản xuất sản phẩmgạch granite nung một lần với năng suất 2.5 triệu m2/năm”, dưới sự hướng dẫn củathầy PGS.TS Phạm Cẩm Nam

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GẠCH ỐP LÁT GRANITE 4

1.1 Định nghĩa về gốm sứ 4

1.2 Phân loại 4

1.3 Tổng quan về gạch granite 4

1.3.1 Khái niệm 4

1.3.2 Tính chất 5

1.3.3 Một số chỉ tiêu kĩ thuật của gạch granite 6

1.4 Nguyên liệu sản xuất 8

1.4.1 Nguyên liệu dẻo 8

1.4.2 Nguyên liệu gầy 9

1.4.3 Nhóm nguyên liệu khác 10

1.5 Các giai đoạn trong sản xuất gốm sứ 10

1.6 Tạo hình 11

1.7 Sấy sản phẩm 11

1.8 Nung sản phẩm 11

1.9 Men và chất màu 12

CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ LỰA CHỌN NGUYÊN LIỆU 14

2.1 Lựa chọn nguyên liệu 14

2.2 Lựa chọn nguyên liệu cho xương 14

2.3 Phụ gia và chất màu cho xương 18

2.3.1 Phụ gia 18

2.3.2 Chất màu 18

CHƯƠNG 3: SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ VÀ THUYẾT MINH SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ 20

3.1 Sơ đồ công nghệ sản xuất gạch granite 20

3.2 Thuyết minh sơ đồ công nghệ 21

3.2.1 Công đoạn gia công và chuẩn bị phối liệu [12] 21

3.2.2 Công đoạn tạo hình và sấy gạch mộc 21

3.2.3 Công đoạn chuẩn bị men và tráng men 22

3.2.4 Công đoạn nung và hoàn tất sản phẩm 22

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN BÀI PHỐI LIỆU 23

4.1 Tính toán 23

4.2 Tính nhiệt nung xương [2] 29

4.3 Xác định hệ số giãn nở nhiệt của xương 30

4.4 Tính toán phối liệu men 30

4.4.1 Tính cấp phối frit 30

4.4.2 Tính nhiệt độ chảy của men 33

CHƯƠNG 5: CÂN BẰNG VẬT CHẤT 35

5.1 Mục đích 35

5.2 Cân bằng vật chất cho xương 35

5.2.1 Các thông số ban đầu của nhà máy 35

5.2.2 Hao hụt trong các công đoạn 35

5.3 Cân bằng vật chất cho từng nguyên liệu 38

5.4 Cân bằng vật chất cho men 40

5.4.1 Cân bằng vật chất cho frit 40

5.4.2 Tính cân bằng vật chất cho từng loại nguyên liệu 41

5.4.3 Cân bằng vật chất cho men trong 42

CHƯƠNG 6: TÍNH KẾT CẤU LÒ NUNG 43

6.1 Thông số đầu vào 43

6.1.1 Kích thước gạch 43

6.1.2 Thông số vận hành 43

6.2 Tính kích thước lò nung 43

6.3 Chế độ nung 44

6.4 Kết cấu lò nung 45

CHƯƠNG 7 TÍNH TOÁN NHIÊN LIỆU VÀ CÂN BẰNG NHIỆT 47

7.1 Chọn nhiên liệu 47

7.2 Nhiên liệu và tính cháy nhiên liêu 47

7.2.1 Tính toán sự cháy của nhiên liệu 47

7.3 Tính cân bằng nhiệt lò nung 52

7.3.1 Tính cân bằng nhiệt cho zôn sấy - đốt nóng và zôn nung 52

7.3.2 Tính cân bằng nhiệt cho zôn làm nguội 59

CHƯƠNG 8: TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THIẾT BỊ PHỤ 68

8.1 Tính và chọn hệ thống quạt 68

8.1.1 Tính toán và chọn quạt đẩy cung cấp khí cho quá trình cháy 68

8.1.2 Tính toán và chọn quạt hút khí thải đầu lò 71

8.2 Tính toán - thiết kế ống khói [2] 73

8.2.1 Tính lưu lượng khí thải 73

8.2.2 Tính đường kính ống khói 73

8.2.3 Tính tổng trở lực ống khói 73

8.3.4 Tính chiều cao ống khói: 75

KẾT LUẬN 76

Tài liệu tham khảo 80

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GẠCH ỐP LÁT GRANITE

1.1 Định nghĩa về gốm sứ

Danh từ gốm sứ dùng để chỉ chung cho những sản phẩm mà nguyên liệu để sảnxuất nó gồm đất sét hoặc một phần là đất sét và các loại nguyên liệu khác như tràngthạch, cát, đôlômít Hiện nay sản phẩm gốm sứ không những chỉ bao gồm những sảnphẩm sản xuất từ đất sét, cao lanh mà còn bao gồm các sản phẩm sản xuất từ nguyênliệu không thuộc silicat như: titanat, pherit, cermet

Sản phẩm gốm sứ là những sản phẩm được tạo hình từ nguyên liệu dạng bột rồisau đó nung ở nhiệt độ cao để chúng kết khối, để đạt được những tính chất ưu việt hơnnhiều so với nguyên liệu ban đầu như: cường độ cơ học cao hơn, bền cơ bền nhiệt hơn,bền hoá

1.2 Phân loại

Gốm sứ được phân loại theo nhiều cách khác nhau [2]

• Phân loại theo cấu trúc và tính chất xương

Gốm được chia làm 2 loại là gốm thô – gốm tinh hay gốm xương xốp – gốmxương sít đặc

• Phân loại theo lĩnh vực sử dụng của sản phẩm

 Gốm xây dựng: gồm các loại gạch ngói, ống dẫn nước, gạch clinker, tấm ốptường, lát nền, tấm ốp lát granite, sứ vệ sinh…

 Gốm dân dụng và mỹ nghệ: đồ đất nung, chậu cảnh, sứ bàn ăn và sứ mỹ nghệ

 Vật liệu chịu lửa: dùng để xây lò nung và các lò công nghiệp chịu nhiệt độ cao.Vật liệu chịu lửa được phân loại tùy theo độ chịu lửa hay tính chất hóa học nhưvật liệu chịu lửa axit, vật liệu chịu lửa kiềm và trung tính

 Gốm kỹ thuật: ví dụ các chi tiết máy trong máy mài, máy cắt trong ngành chếtạo máy, bi nghiền, các chi tiết bền axit, bền hóa…

 Phân loại theo hàm lượng hợp chất hóa học chủ yếu

 Gốm silicat: (gạch, ngói, vật liệu chịu lửa, tấm ốp lát, sứ cách điện)

 Gốm oxit: (vật liệu chịu lửa kiềm tính, gốm oxit nhôm)

 Gốm không oxit: (nitrua, borua, carbua…)

1.3 Tổng quan về gạch granite

1.3.1 Khái niệm

Gạch ốp lát ceramic và granite là sản phẩm gốm xây dựng được sản xuất và sửdụng phổ biến ở Việt Nam hiện nay Nhiều nhà máy thuộc loại hiện đại đã được xâydựng và đưa vào sử dụng trên khắp cả nước từ Bắc chí Nam Có nhiều thương hiệu vớisản phẩm chiếm được lòng tin của người tiêu dùng như Đồng Tâm, Prime, Thạch Bàn.Gạch ốp lát granite là loại gạch xương kết khối cao, có độ hút nước nhỏ hơn 0.5%,cường độ cao, dùng trong lát và ốp lát nhà ở dân dụng, các công trình công nghiệp

Người ta nhuộm màu xương chứ không tráng men (có loại được tráng một lớp mentrong rất mỏng) Sản phẩm được mài mặt và cạnh để có bề mặt bóng và kích thướcchính xác.

Gạch ốp lát granite là một trong những chủng loại gạch được chế tạo mô phỏngtheo hình dạng và tính năng kỹ thuật của đá granite thiên nhiên Sản phẩm gạch gốmgranite nhân tạo đang ngày một hoàn thiện và đã xấp xỉ đạt chất lượng gạch granitethiên nhiên, thậm chí có một số tính chất granite nhân tạo hơn hẳn granite thiên nhiên

1.3.2 Tính chất

Gạch ốp lát granite có một số ưu điểm như sau:

 Không bay màu do màu trộn vào cốt liệu

 Do kết cấu nén chặt nên xương gạch cứng, không có lỗ hổng (mao mạch) vàkhông bị rạn nứt, ố mốc hay rêu bong theo thời gian

 Có cường độ cao nên thường dùng để lót ở nơi cần chịu lực

 Mặt thẩm mỹ: sản phẩm được tạo vân cùng với các hạt pha lê, kết tinh tạo rahoa văn nhiều lớp có màu sắc tự nhiên phong phú, đa dạng có chiều sâu, tinhxảo, chất lượng cao

 Chống được độ trầy xước tốt

 Chống bám bẩn, chỉ cần chùi rửa nhẹ nhàng là hết vết bẩn

Các nguyên liệu để sản xuất gạch granite là: Đất sét, cao lanh, tràng thạch, quatz,một ít phụ gia đôlômit, talcs và các chất khoáng hoá khác tượng tự như nguyên liệusản xuất gạch ceramic Tuy nhiên, những nguyên liệu này có chỉ số kỹ thuật yêu cầucao hơn so với nguyên liệu sản xuất ceramic thông thường Chẳng hạn như đất sét đểsản xuất granite phải bổ sung thêm một ít đất sét chịu lửa

Công nghệ sản xuất gạch ốp lát granite tương tự như gạch ốp lát ceramic, tuynhiên cũng có một số điểm khác so với ceramic:

 Độ hút nước: yêu cầu độ hút nước của granite nhỏ hơn 0,5% nên sản phẩm phải

có độ kết khối cao vì vậy:

 Bột liệu nghiền phải mịn hơn, hồ nghiền phải qua sàng 45µm còn ceramic thì

hồ nghiền phải qua sàng 63µm

 Lực ép cao hơn, lực ép lớn hơn 400KG/cm2 còn ceramic thì nhỏ hơn250KG/cm2

 Nhiệt độ nung phải cao hơn, nhiệt độ nung của granite là từ 12200C ÷12800Ccòn ceramic là từ 11000C÷11500C Gạch granite ghép thành một khối lớn màkhông cần lớp vữa nên nhìn vào ta tưởng như là một khối lớn đó là vẻ đẹp đặctrưng của gạch granite

 Tính thẩm mỹ:

 Gạch ceramic thì người ta trang trí chủ yếu bằng cách tráng men như sau:xương sản phẩm (gạch mộc) sẽ được phủ một lớp engoble để che màu củaxương rồi sau đó tráng lên lớp men rồi in lụa hoa văn lên lớp men đó Do có lớpengoble che màu của xương sản phẩm nên yêu cầu về tiêu chuẩn kỹ thuật củanguyên liệu cụ thể là đất sét không cao lắm có thể lẫn nhiều ôxit sắt một chút.

 Gạch granite: được trang trí nhờ các chất màu trộn vào xương để tạo nên màusắc cho gạch Gạch granite có hai loại tráng men và không tráng men: loạikhông tráng men thì sau khi nung đưa qua bộ phận mài cạnh, mài và đánh nhẵn

bề mặt bằng thiết bị mài, còn loại tráng men thì người ta chỉ tráng một lớp mentrong suốt để tăng độ bóng cho bề mặt và đồng thời nhìn thấy màu sắc của gạchxuyên qua lớp men, loại gạch tráng men này người ta cũng mài cạnh để đảmbảo độ chính xác kích thước cao Vì vậy gạch granite dù có mài nhẵn đánhbóng bề mặt hay tráng men thì nó vẫn có vẻ đẹp riêng

1.3.3 Một số chỉ tiêu kĩ thuật của gạch granite

So sánh giữa sản phẩm ceramic và sản phẩm granite ta có được bảng sau:

Bảng 1 So sánh công nghệ sản xuất của gạch granite và gạch ceramic

+ Thấm muối kim loại vàoxương sản phẩm

- Từ (1220÷1280) oCxương kết khối hoàn toàn

- Qua sàng 63 µm

- < 250 KG/cm2

- Tráng một lớp menmỏng lên xương sảnphẩm rồi sau đó in hoavăn bằng lưới in

- Từ 1100÷1150 oCxương kết khối khônghoàn toàn

Bảng 2 So sánh tính chất kĩ thuật của gạch granite và gạch ceramic [8]

3 - 6 %

- Kém bền, chỉ chịu được axit

và bazơ khi chưa bong lớp men

độ hút nước càng thấp thể hiện tính chất tốt cũng như chịu được điều kiện sử dụng tốthơn

• Độ bền uốn

Đại lượng đặc trưng của vật liệu chịu được ứng suất uốn tác động được xác địnhqua lực tác đụng tại thời điểm phá hủy mẫu Cùng một loại gạch, nhưng hình dáng vàkích thước khác nhau thì kết quả thu được cũng khác nhau

• Độ cứng

Độ cứng thể hiện khả năng của viên gạch chịu được tác động cơ học của các vậtthể khác lên bề mặt như cào, cắt Xác định độ cứng có thể dùng độ cứng theo thangMosh, có trị số từ 1 đến 10

• Độ bền nhiệt

Là độ bền của vật liệu khi nhiệt độ thay đổi đột ngột trong điều kiện đã chokhông làm nứt xương hay gây khuyết tật cho men Độ bền nhiệt rất quan trọng đối vớivật liệu ốp lát ngoài trời vì thời tiết thay đổi quanh năm

• Độ bền băng giá

Là khả năng của vật liệu gốm sứ chịu được số lần đóng băng hay tan băng màkhông xuất hiện các khuyết tật trên men hay trong xương Đây là thông số quan trọngđối với gạch ốp lát sử dụng trong phòng đông lạnh hay tại các nước ôn đới

• Độ chống trượt

Tùy theo bề mặt viên gạch mà chúng ta có bề mặt trơn hay không trơn Gạch có

bề mặt trơn dùng lát bên trong nhà hay nơi không có nguy cơ trơn trượt khi ẩm ướt hay

về mùa mưa Gạch tráng men hay không tráng men có bề mặt không trơn sẽ làm giảmđáng kể khả năng trượt ngã, rất cần thiết dùng những nơi có nhiều người đi lại nhưtrường học, hồ bơi

• Độ bền hóa

Độ bền hóa đặc biệt quan trọng khi gạch ốp lát sử dụng trong các môi trườngxâm thực Yêu cầu gạch phải bền với axit, kiềm các loại khí và hơi amoni, mỡ, dầu,dung dịch muối được xác định tùy theo điều kiện sử dụng trên cơ sở loại hóa chất,nồng độ, lượng và thời gian sử dụng Độ bền hóa phụ thuộc vào tính chất hóa lý của bềmặt sử dụng (bề mặt trên) của viên gạch

1.4 Nguyên liệu sản xuất

Nguyên liệu chính dùng để sản xuất gạch ốp, lát, granit là các loại cao lanh và đấtsét (còn gọi là nguyên liệu dẻo), các loại quarzit (thạch anh), trường thạch (felspat), hoạtthạch (tacl) (còn gọi là nguyên liệu gầy)

1.4.1 Nguyên liệu dẻo

Gồm có cao lanh và đất sét đưa vào để đảm bảo tính dẻo cho quá trình tạo hình

và gia công sản phẩm Đó là loại đa khoáng thuộc họ alumô-silicate ngậm nước, cócấu trúc lớp với độ phân tán cao, khi nhào trộn với nước có tính dẻo, khi nung tạo sảnphẩm kết khối rắn chắc

Cao lanh và đất sét là sản phẩm phong hóa tàn dư của các loại đá gốc chứa tràngthạch như penmatit, gabro, bazan Ngoài ra, nó còn có thể được hình thành do quátrình biến chất trao đổi các đá gốc

Khoáng chính và phổ biến nhất trong đất sét là caolinit, khi nung nóng xảy ra cáchiện tượng sau:

+ Biến đổi thể tích kèm theo mất nước lý học

+ Biến đổi thành phần khoáng bao gồm mất nước hóa học, biến đổi cấu trúc tinh thể

cũ kể cả biến đổi thù hình

+ Các cấu tử phản ứng với nhau tạo thành pha mới.

+ Xảy ra hiện tượng kết khối

Tổng quát các phản ứng hóa học xảy ra khi nung: [8]

Các khoảng nhiệt độ:

 Từ 20 đến 150oC dãn nở liên tục (giống các vật thể khác)

 Trên 500oC bắt đầu co (mất nước hóa học)

 Hiệu ứng thu nhiệt ở 585oC ứng với quá trình mất nước hóa học hình thànhmêtacaolinit

 Hiệu ứng nhiệt thứ nhất nằm trong khoảng 900oC đến 1000oC ứng với quá trìnhhình thành spinen

 Hiệu ứng nhiệt thứ hai khoảng trên 1000oC ứng với sự hình thành và tăng cườngkhoáng mulit Nếu nung ở nhiệt độ cao hơn thì hình thành mulit tái kết tinh dạnghình kim

Một điểm đặc biệt của cao lanh và đất sét khi nung ở nhiệt độ cao là xảy ra hiệntượng kết khối Đó là quá trình sít đặt và rắn chắt lại của các phần tử khoáng vật dạngbột tơi dưới tác dụng của nhiệt độ hay áp suất hoặc cả hai yếu tố đó Vật thể kết khối

có cường độ cơ học cao, độ xốp và khả năng hút nước nhỏ, mật độ hay khối lượng thểtích sẻ lớn nhất

Hiện tượng kết khối khi có mặt của pha lỏng bao giờ cũng xảy ra mãnh liệt hơn.Sản phẩm muốn kết khối tốt trong điều kiện thông thường phải nung đến nhiệt độ 0,8T(T là độ chịu lửa hay nhiệt độ nóng chảy)

1.4.2 Nguyên liệu gầy

Loại nguyên liệu này hoàn toàn không có tính dẻo Nó có tác dụng khi đưa vàotrong phối liệu gốm sẽ cải thiện một số tính chất của sản phẩm Như tràng thạch khiđưa vào trong phối liệu gốm sứ, men sứ có tác dụng: làm giảm nhiệt độ nung, pha lỏnghình thành sớm, thúc đẩy quá trình kết khối, kết tinh mulit từ pha lỏng, giảm độ co khisấy và nung Nó quyết định đến nhiệt độ nung, ảnh hưởng đến tính chất của xương.Trong men sứ, tràng thạch còn có tác dụng làm tăng độ trong của men

1.4.3 Nhóm nguyên liệu khác

Nguyên liệu này đưa vào nhằm cải thiện một số tính chất sản phẩm hay bổ sungđầy đủ thành phần hoá của nghuyên liệu Nhóm nguyên liệu này gồm có: đá vôi,đôlômit, talc, BaO, ZnO, TiO2 Ngoài ra còn dùng các ôxít thuộc họ đất hiếm như

Giai đoạn gia công và chuẩn bị phối liệu

Giai đoạn tạo hình

Giai đoạn sấy

Giai đoạn nung

La2O3, BeO, ThO2, hay thuộc nhóm chuyển tiếp như CoO, Cr2O3 Thường được sửdụng để sản xuất chất màu

1.5 Các giai đoạn trong sản xuất gốm sứ

Ngoài ra còn có giai đoạn tráng men và trang trí sản phẩm

 Công đoạn gia công: nghiền thô, nghiền mịn, nghiền trung bình

 Mục đích của việc gia công là để cho phản ứng pha rắn xảy ra thuận lợi Yêucầu cỡ hạt phải nhỏ hơn 63µm, qua hết sàng 10.000 lổ/cm2 trong đó cỡ hạt nhỏhơn 20 µm chiếm đa số

 Chuẩn bị phối liệu: Tiếp tục nghiền mịn và trộn phối liệu theo đúng bài phốiliệu đã tính toán

 Công đoạn tạo hình sản phẩm: Tạo hình dáng cho sản phẩm

 Công đoạn sấy: Nhiệm vụ chính là tách nước đến độ ẩm nhỏ hơn1% đảm bảocho mộc có độ cứng nhất định không bị bến dạng trước khi đưa vào nung

 Công đoạn nung: Các phản ứng hoá học pha rắn xảy ra để tạo thành sản phẩmhoàn chỉnh

Thực tế, người ta thường áp dụng hai phương pháp nung, mỗi phương pháp đều

có ưu và nhược điểm riêng khác nhau, tuỳ điều kiện cụ thể mà người ta áp dụng chế độnung khác nhau

Đối với phương pháp này, cả xương và men nung một lần Khi nung, mộc chínthành xương, men chảy ra bám trên bề mặt của xương làm cho bề mặt xương bóng láng

1.6 Tạo hình

Sản phẩm gốm thật sự muôn hình muôn vẻ Trong từng lĩnh vực khác nhau domục đích và yêu cầu cũng khác nhau nên đòi hỏi hình dạng và kích thước rất khácnhau Hình dạng và kích thước các loại gốm xây dựng chẳng những do nhiệm vụ, chứcnăng của nó trong từng công trình, do điều kiện thi công của con người mà còn do đặctính kỹ thuật của nguyên phối liệu quyết định Mục đích của khâu tạo hình cũng như

yêu cầu cơ bản của nó là thoả mãn các chỉ tiêu về kích thước, hình dạng hình học, độđồng nhất của bán thành phẩm.

Hiện nay, trong công nghệ sản xuất gạch ốp lát, granite để tạo hình cho viêngạch, người ta sử dụng máy ép thuỷ lực với áp lực rất lớn Bột liệu đem ép cần phảiđảm bảo yêu cầu kỹ thuật nghiêm ngặt như độ ẩm, cỡ hạt, tạp chất

1.7 Sấy sản phẩm

Mục đích của quá trình sấy là loại bỏ nước liên kết lý học (còn gọi là nước tự do,nằm ở các lổ trống của các hạt vật liệu) hay nước liên kết hoá lý (bao gồm nước hấpphụ, nước hyđrat hoá và ở các loại khoáng sét ba lớp silicat là nước trương nở)

Sản phẩm gốm sứ khá dày, lúc sấy nước ở bề mặt bốc hơi gây nên chênh lệchhàm ẩm ở trên bề mặt và trong lòng sản phẩm, do đó nước ở bên trong khuyếch tán rangoài bề mặt và tiếp tục bốc hơi Như vậy, tốc độ sấy chẳng những phụ thuộc vào khảnăng bốc hơi trên bề mặt sản phẩm mà còn phụ thuộc vào tốc độ khuyếch tán nước từbên trong ra bên ngoài

1.8 Nung sản phẩm

Nung là khâu quan trọng nhất trong kỹ thuật sản xuất gốm sứ, nó ảnh hưởngquyết định đến chất lượng và giá thành Khi nung, cụ thể trong vật liệu sẽ xảy ra cácphản ứng ở nhiệt độ cao của các cấu tử trong nguyên liệu, quá trình kết khối, quá trìnhxuất hiện pha lỏng, quá trình hoà tan và tái kết tinh các tinh thể

Tóm lại, một cách tổng quát khi nung xảy ra các quá trình trao đổi nhiệt và traođổi chất, các quá trình này lại do những biến đổi pha diễn ra rất phức tạp Tuy nhiên,điều quan trọng nhất là kết quả của quá trình nung tạo ra vật liệu mới có vi cấu trúcmới do sự tạo thành mulit từ caolini

Trong quá trình nung sẽ tạo ra hai loại pha lỏng khác nhau:

 CaCO3 (CaO), MgCO3 (MgO), Fe2O3 nhiệt độ nóng chảy cao, độ nhớt giảmnhanh theo nhiệt độ Pha lỏng này chất lượng không tốt

 Pha lỏng từ tràng thạch (Na, K) có nhiệt độ nóng chảy thấp, độ bền cao, độ nhớt

ít giảm theo nhiệt độ Pha lỏng này cho chất lượng tốt hơn

Trong công nghệ sản xuất gốm sứ, cần sử dụng nguyên liệu sạch để loại bỏ phalỏng không tốt ở trên và đưa vào nhiều tràng thạch Pha thuỷ tinh: liên kết giữa các hạtlàm cho quá trình kết khối xảy ra tốt hơn Quá trình hoà tan và tái kết tinh: mulit dạngvẩy chuyển thành mulit dạng hình kim

Cấu trúc xương gốm là một hệ gồm nhiều pha phức tạp gồm các pha thuỷ tinh,pha tinh thể, pha khí Tỷ lệ số lượng của các pha này là thành phần pha của xương sảnphẩm, nó xác định tính chất vật lý của xương sản phẩm

1.9 Men và chất màu

 Phương pháp trang trí gạch granit

Gạch granit được trang trí nhờ các chất màu trộn vào xương tạo nên màu sắc choviên gạch Bề mặt và các cạnh được mài nhẵn, đánh bóng bằng thiết bị mài Ngoài ra,

gạch granit còn trang trí bằng cách tráng men lên bề mặt thay cho việc mài nhẵn, đánhbóng Trường hợp này, việc trang trí gạch granit tương tự như tráng men cho gạch gốmceramic, điểm khác nhau ở đây là sử dụng men trong Vì thế ta có thể nhìn thấy màusắc xương gạch xuyên qua lớp men Mặt gạch có men nhẵn bóng, cạnh gạch được màinhờ vậy gạch granit tráng men vẫn có vẻ đẹp riêng.

Chất màu sử dụng trong xương gạch gốm granit là những hỗn hợp các oxyt củakim loại mà khi nung không bị phân hủy, không tan trong men và không gây khuyết tậtcho men cũng như đảm bảo sau khi nung vẫn giữ được hình ảnh rõ nét nhất

Đối với các oxyt sử dụng chủ yếu các oxyt sau:

 CaO: Cho màu xanh và màu xanh da trời

 ZnO: Cho màu nâu tím

 Oxyt sắt: Cho màu đỏ, vàng nâu

 CuO: Cho màu xanh lá cây và xanh đen

 MnO: Cho màu nâu, tím, hồng

 Oxyt Crom: Cho màu xanh lá cây và màu đỏ

 Yêu cầu cơ bản của chất màu

 Phải bền vững với tác động của nhiệt độ cao trong quá trình đưa mẫulên sản phẩm

 Không bị hòa tan các chất nóng chảy

 Dễ dàng phủ trang trí lên sản phẩm

 Có tính kinh tế

Đặc điểm của sản phẩm granit là màu trong xương.Tùy theo mặt hàng sản xuất,tính thẩm mỹ của sản phẩm mà ta phối màu khác nhau cho phù hợp với từng chủngloại sản phẩm Màu cho vào xương có nhiều phương pháp khác nhau (màu và phối liệuđược nghiền chung hoặc màu được cho vào phối liệu sau khi nghiền) tùy thuộc vàodây chuyền sản xuất, thiết bị trong dây chuyền công nghệ Bột màu cho vào phối liệudưới dạng các oxyt hoặc các hợp chất, hàm lượng khoảng 5-10% tùy thuộc vào tínhchất của từng loại oxyt khi sử dụng và các nguyên liệu dùng trong bài phối liệu

Khi sử dụng trang trí bề mặt men, người ta không nhuộm màu toàn bộ xương màchỉ nhuộm màu một phần lớp trên bề mặt nhờ công nghệ nạp liệu 2 lần ở hệ thống máyép

 Vai trò và tác dụng của men

Men về bản chất là một lớp thuỷ tinh mỏng (chiều dày 0.1-0.4mm) phủ lên bềmặt xương gốm sứ Nhiệt độ chảy của nó được chọn phụ thuộc vào nhiệt độ kết khốicủa xương gốm sứ, thông thường dao động trong khoảng 900-1400oC Tuy nhiên sovới thuỷ tinh thông thường thì nó cũng có những tính chất khác: nó không đồng nhất,

lớp trên khi nung phản ứng với môi trường nung của lò nung, lớp dưới thì phản ứngvới xương, trong men có những chất không tan hay kết tinh.

Men có tác dụng trang trí và bảo vệ lớp bề mặt Nhờ lớp men, các sản phẩm gốm

sứ đẹp hơn, độ bền cơ, bền hoá cao hơn

Sau khi sấy, mộc có độ bền cơ đủ lớn, người ta phủ men rồi đem nung (nung mộtlần) Cũng có thể mộc được nung lần thứ nhất, tráng men rồi nung hoàn thiện (nunghai lần)

Có nhiều phương pháp đưa men lên bề mặt gốm sứ như:

Tráng men: mộc thô được làm sạch bề mặt rồi nhúng vào huyền phù men Nhờ

độ xốp bề mặt mộc rất cao Huyền phù bị hút bám một lớp mỏng trên bề mặt mộc Khinung, lớp này nong chảy thành men Với một số sản phẩm, men được dội, xối trên bềmặt mộc

Phun men: huyền phù men được phun thành lớp bụi rất đều và độ dày vừa phải

bám lên bề mặt xương mộc Phun men cho năng suất và chất lượng rất cao, tiết kiệmnguyên liệu Theo cách chế tạo, men có thể chia thành men sống (men nguyên liệu)hoặc men chín (men frit) Theo cảm quan, men có thể được phân thành men trong,men không trong Một điều kiện cơ bản để men bám chắc trên bề mặt gốm sứ, không

bị bong hoặc rạn nứt là hệ số dãn nở nhiệt của xương gốm và của men phải tươngđương

CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ LỰA CHỌN NGUYÊN LIỆU2.1 Lựa chọn nguyên liệu

Tuỳ từng loại gốm sứ khác nhau sẽ có yêu cầu đặc tính kỹ thuật khác nhau nhưmức độ kết khối, độ cứng, độ xốp, độ mài mòn…nên mỗi loại sản phẩm chúng ta phải

có một công nghệ sản xuất riêng, nguyên liệu phải có thành phần, đặc tính lý hoá phùhợp Vì vậy đối với từng loại sản phẩm chúng ta phải lựa chọn nguyên liệu và tính bàicấp phối cho phù hợp dựa vào biểu đồ Apgutchinit và biểu đồ tam giác ngoài ra còndựa vào yếu tố kinh tế để có sự lựa chọn phù hợp

Nguyên liệu làm xương thường dùng là các loại đất sét, cao lanh, tràng thạch,thạch anh… Những nguồn này thường sẵn có ở địa phương và các tỉnh lân cận nhưQuảng Nam, Đà nẵng, Huế, Quảng Bình

Các mỏ nguyên liệu trên đang được các nhà máy sản xuất gốm sứ sử dụng, chúng

có chất lượng tốt và khá ổn định, có trữ lượng lớn nên có thể khai thác và sử dụngtrong một thời gian dài

Lựa chọn nguyên liệu tối ưu theo các tiêu chí sau:

 Chất lượng, sự ổn định của nguồn nguyên liệu

 Nguồn nguyên liệu càng gần nhà máy càng tốt

 Kinh ngiệm cho thấy đối với một loại nguyên liệu nên chọn kết hợp hài hòa cả

2 yếu tố trên

Yêu cầu chung của thạch anh dùng trong công nghiệp gốm sứ là hàm lượng SiO2

càng cao và hàm lượng oxit gây màu càng bé càng tốt [2]

2.2 Lựa chọn nguyên liệu cho xương

Nhà máy đặt tại Chu Lai, Quảng Nam nên nguyên liệu chủ yếu sử dụng cho nhàmáy chọn lấy tại các vùng lân cận như Đại Lộc, Duy Xuyên, An Hoà, Tuần Dưỡng…

và các tỉnh lân cận như Huế, Đà Nẵng, Quảng Bình

Một số mỏ nguyên liệu có trử lượng lớn đang được nhiều nhà máy gốm sứ sửdụng:

 Mỏ đất sét Tuần Dưỡng

 Mỏ đất sét An Hoà, Duy Xuyên, Quảng Nam

 Mỏ đất sét Bình Định, Quảng Nam

 Cao lanh Phú Toản, Quảng Nam

 Cao lanh Đèo Le, Quế Sơn, Quảng Nam

 Cao lanh A Lưới 1

 Cao lanh A Lưới 2

 Đôlômit Thanh Hoá

Ta có bảng thành phần hoá của một số loại nguyên liệu có khả năng sử dụng dohãng Sacmi Italy phân tích được cho ở bảng 3 sau

Bảng 3 Thành phần hoá của một số loại nguyên liệu có khả năng sử dụng (phần

trọng lượng)

Chú thích: MKN là lượng mất khi nung

Ta quy thành phần hoá của các nguyên liệu ở bảng 3 về 100% ta được bảng 4 sau:

Bảng 4 Thành phần hoá của các nguyên liệu sau khi quy về 100% (phần % trọng

lượng)

Chú thích: MKN là lượng mất khi nung

Thành phần hoá của các loại đất sét và cao lanh trong bảng 4, tính theo phầnmol được cho trong bảng 5 sau:

Bảng 5 Thành phần hoá của đất sét và cao lanh (phần mol)

SiO2 Al2O3 TiO2 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O MKN TổngTràng thạch

Đại Lộc 71.70 16.10 0.05 0.58 1.04 0.05 3.88 5.42 0.88 99.70Cao lanh Q Bình 61.21 26.08 0.79 0.97 0 0.35 3.00 0.08 7.53 100.01Cao lanh A Lưới I 69.60 20.70 0.05 0.42 0.03 0.26 2.35 0.02 6.26 99.69Cao lanh A Lưới II 69.60 20.80 0.07 0.49 0.03 0.31 1.96 0.03 6.35 99.64

ĐS Tuần Dưỡng 60.59 25.75 1.45 1.82 0.02 0.35 1.39 0.04 8.58 100

Để xác định chỉ tiêu của nguyên liệu ta xác định tỉ số Al2O3/SiO2 , tổng hàmlượng RO + RO2 +R2O3, hàm lượng CaO, và MgO của các loại đất sét và cao lanh chotrong bảng 3 Thu được kết quả cho trong bảng 6 sau:

Bảng 6 Các tỉ số đánh giá tính chất nguyên liệu

Nguyên liệu Al2O3/SiO2 RO+RO2+R2O3 Điểm trên giản đồ

ĐS Tuần Dưỡng 1.000 0.250 0.018 0.012 0 0.009 0.015 0.001

ĐS An Hòa 1.052 0.223 0.022 0.019 0.010 0.008 0.005 0.003

Từ giản đồ chúng tôi có nhận xét sau:

Theo giản đồ Apgutchinit thì đất sét, cao lanh dùng để sản xuất sành dạng đáthuộc vùng III

Cao lanh A Lưới I và cao lanh A Lưới II gần vùng III là vùng đất sét dùng đểsản xuất sành dạng đá nên thích hợp cho sản xuất tấm lát nền

Đất sét Tuần Dưỡng và An Hoà có tỉ lệ Al2O3/ SiO2 gần vùng III nên có nhiệt độchịu lửa thích hợp cho xương phối liệu sản xuất tấm lát nền

Từ bảng 2.2 ta thấy hàm lượng CaO và MgO trong đất sét và cao lanh rất nhỏ

so với 1% nên có thể coi sự có mặt của chúng là trường hợp xảy ra khả năng thay thếđồng hình tức là các oxit đó có mặt trong mạng lưới tinh thể khoáng sét chứ chúngkhông tồn tại dưới dạng CaCO3, và MgCO3

Trong bài phối liệu này chúng ta không sử dụng cát để bổ sung SiO2.

Kết luận: Qua quá trình đánh giá chất lượng của từng loại nguyên liệu đã chọn những

nguyên liệu phù hợp nhất với yêu cầu đặt ra trong việc sản xuất tấm lát granite Từ đóchọn những nguyên liệu như sau:

RO2 + RO2 + R2O3 (mol)

I

II

III IV

A

sử dụng nhiều trường thạch và nhiệt độ nung cao, thời gian lưu lâu hơn, ngoài ra người

ta còn cho thêm một ít phụ gia đôlômit và talc để cung cấp (CaO, MgO) Ôxit CaO,MgO có nhiệt độ nóng chảy cao nhưng trong phối liệu nó sẽ kết hợp với các ôxit kháctạo ra hợp chất ơtecti có nhiệt độ nóng chảy thấp đồng thời cho CaO, MgO vào còn cótác dụng tăng một số tính năng kỹ thuật của sản phẩm như: hạn chế nứt xương sảnphẩm, chống co, tăng độ bền nhiệt, giảm hệ số giản nở nhiệt Trong quá trình gia côngchủ yếu là đoạn nghiền phối liệu thì người ta có cho thêm chất trợ nghiền như: STPP(0.2%) CMC (0.5%) nhằm mục đích trung hoà các điện tích sinh ra khi nghiền, đồngnhất hồ phối liệu tạo thành dung dịch huyền phù tránh sa lắng các hạt

2.3.2 Chất màu

Sản phẩm gốm sứ nói chung và granite nói riêng đều đòi hỏi vừa phải bền lại vừa

có tính thẩm mỹ cao Muốn đạt được tính thẩm mỹ cao thì ngoài các yêu cầu về tiêuchuẩn kỹ thuật thì màu sắc cũng rất quan trọng, để tạo màu cho sản phẩm gốm sứngười ta thường sử dụng chất tạo màu Chất tạo màu trong sản xuất gốm sứ có thể được tạo ra bằng nhiều phương pháp

và thông thường được chia ra làm 3 nhóm chính sau: Nhóm màu dạng iôn, nhóm màudạng keo, nhóm màu dạng tinh thể bền nhiệt

2.3.2.1 Nhóm màu dạng ion

Loại này màu sắc sinh ra phụ thuộc vào hoá trị của iôn do đó đòi hỏi quá trìnhnung phải khắt khe cả về nhiệt độ, môi trường nung Vì thế loại này ít được sử dụngtrong công nghệ sản xuất gốm sứ

2.3.2.2 Nhóm màu dạng keo

Nhóm màu này có màu sắc phụ thuộc vào kích thước hạt tinh thể kim loại.Nhóm tạo màu khi sản xuất còn phức tạp hơn cả nhóm tạo màu dạng ion nó đòi hỏichế độ nung đúng yêu cầu để tạo ra hạt tinh thể như mong muốn loại này nếu kíchthước hạt quá nhỏ thì không có khả năng tạo màu còn nếu hạt quá lớn thì cũng khôngtốt vì thế loại này cũng ít được sử dung trong công nghệ sản xuất gốm sứ

2.3.2.3 Nhóm màu dạng tinh thể bền nhiệt

Loại này được sử dụng rộng rãi trong công nghệ sản xuất gốm sứ và nó đượcgọi là màu tổng hợp bền nhiệt Gọi là màu tổng hợp bền nhiệt tuy nhiên khi phải chịutác dụng của nhiệt độ cao, môi trường nung, và các tác động hoá học phức tạp củathành phần hoá học trong phối liệu thì màu sắc của nó cũng thay đổi chút ít Vì vậyviệc lựa chọn và sử dụng bột màu phù hợp là yếu tố rất quan trọng

Để đánh giá chất lượng bột màu thì người ta dựa vào các chỉ tiêu sau: Cường độmàu, độ bền màu, độ phân tán của chất màu

- Cường độ màu: Là khái niệm chỉ độ đậm nhạt của màu, cường độ màu phụ thuộcchủ yếu vào nồng độ chất màu trong chúng Thực tế cường độ màu còn thể hiện bằng

tỉ lệ bột màu được sử dụng ứng với độ đậm nhạt của màu thể hiện lên sản phẩm gốm

CHƯƠNG 3: SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ VÀ THUYẾT MINH SƠ ĐỒ CÔNG

NGHỆ3.1 Sơ đồ công nghệ sản xuất gạch granite

Tráng engobe dưới Cyclon

Nguyên liệu men

Định lượng theo đơn

Đôlômit W= (2÷3)

Băng tải chung Nước

Trợ nghiền Máy nghiền bi

Thùng chứa Sấy phun (W= 4.7-5.3%)

Xử lý

Tràng thạch W= (2÷3)

Định lượng

Mài cạnh

Nung

3.2 Thuyết minh sơ đồ công nghệ

Sơ đồ công nghệ sản xuất gạch granite có thể chia làm 4 công đoạn sau:

3.2.1 Công đoạn gia công và chuẩn bị phối liệu [12]

Nguyên liệu gồm có tràng thạch, đất sét, cao lanh, đôlômit được khai thác từ bãihoặc mua từ các nhà cung cấp Xe ôtô tải vận chuyển nguyên liệu về nhà máy cho vàobãi chứa, tràng thạch phải gia công sơ bộ để kích thước nhỏ hơn 0.3cm, đất sét (caolanh) kích thước nhỏ hơn 10cm sau đó được xe xúc xúc đổ vào cân định lượng theo bàicấp phối từ phòng công nghệ

Nguyên liệu cân xong cho xuống băng tải, trên băng tải có thiết bị khử từ để lọcsắt, sau đó đổ vào máy nghiền bi khi nghiền Bột màu sau khi được cân định lượng theođơn, cùng nước và chất trợ nghiền STPP vào máy nghiền bi tiến hành nghiền chung vớiliệu Nguyên liệu nghiền trong máy nghiền với một thời gian nhất định cài đặt trước, khi

đủ thời gian thì sẽ kiểm tra độ mịn nếu đạt yêu cầu thì xả xuống bể chứa

Bùn sau khi nghiền phải đạt các thông số sau: lượng sót sàng 0,00063 mm nhỏ hơn1,5%, tỉ trọng ở khoảng 1,65 ÷ 1,7g/ml, độ nhớt phối liệu được đo bằng thời gian chảytrong ống 60 giây Sau khi lưu 12 giờ (mục đích làm ổn định hồ) bùn được bơm lên sàngrung lọc bớt những hạt nghiền không đạt và tạp chất cứng

 Những hạt không đạt yêu cầu sẽ được hồi lưu lại máy nghiền bi

 Bùn lọt sàng được cho xuống thùng chứa chuẩn bị cho công đoạn sấyBùn sau khi đạt yêu cầu sẽ được sấy tại thiết bị sấy phun với thông số như sau:

 Tỉ trọng hồ khi vào sấy phun là d = 1,65 ÷ 1,7 g/ml

Bột liệu sau khi sấy sẽ được ủ trong silo chứa để đảm bảo đồng nhất ẩm, chuẩn bịcho công đoạn tiếp theo

3.2.2 Công đoạn tạo hình và sấy gạch mộc

Bột liệu sau khi ổn định các thông số yêu cầu sẽ được rút theo bài cấp phối qua hệthống cân định lượng tự động cài đặt điều khiển bằng máy tính cho vào phểu rải liệuxuống máy ép

Thông số công đoạn:

Phân loại và đóng gói sản phẩm Đánh bóng

Mài cạnh Mài cạnh

Kho thành phẩm

 Độ ẩm của liệu vào máy ép là (4,7÷5,3)%

 Lực ép của máy ép là (450÷ 500) KG/cm2

 Cường độ kháng uốn của mộc là lớn hơn 4 KG/cm2

Sau khi ép mộc qua máy sấy đứng nhiệt độ sấy khoảng 99 oC÷250 oC, mộc ra khỏisấy đứng có độ ẩm 0,3%, cường độ kháng uốn lớn hơn 10 KG/cm2, nhiệt độ khoảngmộc sau sấy là 80oC Tác nhân sấy là khí tận dụng từ lò nung Khí thải được đưa quacyclone lọc bụi trước khi thải ra môi trường Mộc sau khi sấy được kiểm tra nếu cókhuyết tật sẽ được chỉnh sửa hoặc hồi lưu lại máy nghiền Mộc đạt yêu cầu sẽ được đưasang công đoạn tiếp theo

3.2.3 Công đoạn chuẩn bị men và tráng men

Men sử dụng trong đồ án này là men frit trong, nên men phải được frit hóa trướckhi sử dụng Nguyên men được cân định lượng theo đơn sau đó được nghiền Bột liệusau khi nghiền được nung và làm lạnh nhanh cho ra men frit Sau đó, men được nghiềnướt lọt sàng 0,063mm và được cho vào tank chứa ổn định các thông số trước khi sửdụng

Mộc gạch sau khi sấy được đưa tráng engoble, engoble dùng để tráng có tỉ trọngbằng (1.15 ÷1.4) g/ml lượng sót sàng 0,063mm nhỏ hơn (0.5÷1) %, sau đó được trángmen

3.2.4 Công đoạn nung và hoàn tất sản phẩm

Gạch mộc sau khi tráng men được đưa vào lò nung với chu kỳ nung 43 ÷ 55 phút,nhiệt độ nung khoảng 1200 ÷ 1250oC Ở nhà máy tôi thiết kế này tôi chọn chu kỳ nung

là 55 phút

Gạch sau khi nung được đưa phải đưa qua hệ thống mài cạnh rồi phân loại và đónggói - nhập vào kho

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN BÀI PHỐI LIỆU4.1 Tính toán

Từ thành phần hóa của các nguyên liệu được chọn, ta tính được thành phần củacác khoáng có trong từng loại nguyên liệu, dựa vào công thức thực nghiệm:

Thành phần khoáng gồm có: T (caolinite), F (Tràng thạch), Q (Quatz):

 Khoáng caolinite : Al2O3.2SiO2.2H2O

 Khoáng osthoklase : K2O.Al2O3.6SiO2

 Khoáng albite : Na2O.Al2O3.6SiO2

 Quatz : SiO2

Bảng 7.Khối lượng phân tử của các khoáng và ôxyt. [1]

Khoáng và ôxyt Công thức hóa học Khối lượng phân tử

K O



2 52462

Na O



2 3 258102

10294

10262

Na O



= Na 2O × 1.645

Al2O3 do nguyên liệu mang vào: Al2O3 (đã biết)

Al2O3 do caolinit mang vào: Al2O3* = Al2O3 - (T1+ T2)

Thành phần T: T= (Al2O3*) × 2.529

* Tính thành phần Q:

SiO2 do tràng thạch kali mang vào: 1

(6 60)556

(6 60)94

(6 60)62

(2 60)102

Al O



= Al2O3 × 1.176SiO2 do nguyên liệu mang vào: SiO2 (đã có)

SiO2 do quắc mang vào (chính là Q): Q = SiO2 - (Q1+ Q2+ Q3)

* Tính thành phần F:

Do tràng thạch kali mang vào : F1 = K2O × 5.915

Do tràng thạch natri mang vào : F2 = Na2O × 8.187

Thành phần khoáng hợp lý của đất sét An Hòa được thể hiện ở bảng 9 như sau:

Bảng 9 Thành phần khoáng hợp lý của đất sét An Hòa (phần khối lượng)

Al2O3* Al2O3 - (T1+ T2) 21.9432

Thành phần khoáng hợp lý của cao lanh A Lưới II được thể hiện ở bảng 10 sau:

Bảng 10 Thành phần khoáng hợp lý của cao lanh A Lưới I (phần khối lượng).

Thành phần khoáng hợp lý của cao lanh A Lưới II được thể hiện ở bảng 11 sau:

Bảng 11 Thành phần khoáng hợp lý của cao lanh A Lưới II (phần khối lượng).

Bảng 12 Bảng thành phần khoáng hợp lý của tràng thạch Đại Lộc (phần khối

Trong đó: TKT là giá trị khoáng caolinit được kiểm tra bằng công thức

MKN: lượng mất khi nung

Kết quả tính toán được cho trong bảng 13

Bảng 13 Thành phần khoáng hợp lý của nguyên liệu khi kiểm tra sai số

Bảng

14 Quy về phần trăm khối lượng thành phần khoáng hợp lý của nguyên liệu

họn thành phần khoáng cho phối liệu xương

Đất sét Tuần Dưỡng 61.123 24.743 8.572 61.510 0.387

Đất sét An Hoà 55.494 33.343 7.535 56.625 1.130

Cao lanh A Lưới 1 45.83 36.25 14.12 45 0.83

Cao lanh A Lưới 2 47.270 37.596 11.966 45.675 1.596

Tràng thạch Đại Lộc 7.545 6.461 67.526 6.326 1.219

Để tính bài phối liệu cho xương sản phẩm truớc hết ta chọn thành phần khoáng của nó.Tôi dựa vào giản đồ T-Q-F của Gilchrist và Klinefelter được cho trong hình 2 Theo lýthuyết phối liệu của gạch ốp lát Granite có thành phần khoáng nằm trong vùng giớihạn được cho ở bảng 15 như sau: [1]

Căn cứ vào tam giác thành phần khoáng tôi chọn được thành phần khoáng cho phối liệu là:

Cao lanh A Lưới I [%]: 5 %

Bảng 15 Tính toán bài phối liệu .

Hardporcelain Tablewarre

Floor tile

Translucent porcelain Dental porcelain

Từ đó, ta lập được các phương trình sau:

Bảng 17 Phần trăm trọng lượng của các loại nguyên liệu

(CaCO3.MgCO3) nhằm tham gia vào quá trình tạo pha lỏng trong khi nung, làm giảmkhoảng cách giữa nhiệt độ kết khối và nhiệt độ chịu lửa, giảm co khi nung

Ta có thành phần hóa của Đôlômit cho ở bảng 4.12 như sau

Bảng 18 Thành phần hóa Đôlômit (% trọng lượng)

Vậy thành phần của phối liệu thêm phần khối lượng đôlômit nên ta có bảngthànhphần hóa của mộc được tính ở bảng 19 như sau:

Bảng 20.

Thành phần hóa của mộc.

Thành phần phối liệu sau khi nung trình bày ở bảng 21 như sau

Bảng 21 Thành phần hóa của mộc sau khi nung quy về 100%

Thành phần hóa của mộc sau khi nung quy về 100% ở bảng 22 như sau

Bảng 22 Thành phần hóa của mộc quy về 100%.

4.2 Tính nhiệt nung xương [2]

Tn = (0.7 0.8)Tcl (Tcl_nhiệt độ chịu lửa)

Nhiệt độ chịu lửa được tính:

t 0.15 0.11 0.00 0.00 2.21 1.51 0.04 0.04 3.17 7.23Tổng 60.64 16.71 0.60 1.29 4.38 2.62 2.32 3.00 8.43 100.00

Oxyt SiO2 Al2O3 TiO2 Fe2O3 CaO MgO K2O Na2O MKN

Tcl = =

360 16.58 (3.13 1.71) (2.97 3.74)

16010.228

o C

=> Nhiệt độ nung của xương: Tn = 0.78 1601 = 1249oC

4.3 Xác định hệ số giãn nở nhiệt của xương

Tính theo công thức Appên:

*

i

a a



 

Trong đó:

α: hệ số giãn nở nhiệt

αi: hệ số giãn nở nhiệt của ôxit thứ i

ai: %mol của ôxit thứ i

Bảng 23 Tính toán hệ số giãn nở nhiệt của xương

Oxyt KLPT % KL Mol % Mol αi.10-7 αi.ai.10-7

Bảng 24 Thành phần hóa của frit

Na2O K2O CaO MgO Al2O3 SiO2 B2O3 ZnO

Tổng

%khối lượng 6.38 5.21 4.63 2.95 11.74 61.72 2.87 4.50 100Nguyên liệu dùng trong cấp phối bài men dùng có thành phần như sau:

Bảng 25 Thành phần nguyên liệu frit

Ngliệu frit SiO 2 B 2 O 3 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO Mg

O ZnO K 2 O Na 2 O

MK N

Tổn g

V Phần trọng lượng ZnO Trung Quốc cần dùng

M Phần trọng lượng Na2CO3 Trung Quốc cần dùng

N Phần trọng lượng K2CO3 Trung Quốc cần dùng

Từ nhưng dữ liệu trên ta thiết lập được hệ phương trình sau:

Na2O 0.1 57.91 6.38

Dùng solver hệ trên ta giải được

Bảng 26 Thành phần nguyên liệu sử dụng sản xuất men

Vì trong cấp phối sử dụng chất hao hụt nên phải bù (%):

Bảng 27 Thành phần nguyên liệu cấp phối frit

Phần khối lượng Al2O3 Italyacần dùng U = 11.82 [ptl]

Phần khối lượng ZnO Trung Quốc cần dùng V = 4.52 [ptl]

Phần khối lượng Na2CO3 Trung Quốc cần dùng M = 11.35 [ptl]

Phần khối lượng K2CO3 Trung Quốc cần dùng N = 7.72 [ptl]

11.74

4.630

2.950

4.500

5.210

6.380

100.01

TP frit

61.720

2.870

11.74

4.630

2.950

4.500

5.210

0.000

0.000

0.000

Mg O

2 27.96 1.19 1.19 0.00 0.40 2.28 0.15 0

100.00Vậy ta có thành phần men như sau:

Bảng 30 Thành phần hóa men

% SiO 2 TiO 2 B 2 O 3 Al 2 O 3 Fe 2 O 3

Ca O

Mg O

4.4.2 Tính nhiệt độ chảy của men

Ta có giới hạn nóng chảy của men frit được tính như sau:

Trong đó:

 K: là giới hạn nóng chảy của men

 ai : hằng số nóng chảy của các ôxyt dễ chảy

 ni : hàm lượng của các ôxyt dễ chảy, % khối lượng

 bi : hằng số nóng chảy của các ôxyt khó chảy

 mi : hàm lượng các ôxyt dễ chảy, % khối lượng

Bảng 31 Hằng số nóng chảy của các ôxyt dễ chảy

Ôxyt khó chảy SiO2 Al2O3

Theo bảng trong Tính toán trong công nghệ gốm sứ, ta có:

Bảng 33 Chuyển giới hạn nóng chảy sang nhiệt độ nóng chảy của men

Nhiệt

độ

Hạnnóng

Áp dụng công thức và các hệ số trên ta tính được K như sau:

Bảng 34 Bảng tính giới hạn nóng chảy của men

Vậy từ bảng suy ra: K = 0.259

Theo bảng 4.27, K nằm trong khoảng 0.2 ÷ 0.3 với nhiệt độ nóng chảy 1200 ÷

1300 [oC]

Gọi Tnc là nhiệt độ nóng chảy của men frit: 1200 < Tnc < 1300 [oC]

Dùng công thức nội suy tuyến tính ta có:

hợp với nhiệt độ nung.

5.1 Mục đích

Dựa trên việc tính toán cân bằng vật chất cho nhà máy ta sẽ biết được khối lượngcủa từng loại nguyên liệu dùng cho việc sản xuất của nhà máy trong một khoảng thờigian nhất định, từ đó sẽ giúp ta biết được lượng nguyên liệu cần phải khai thác và dựtrữ hợp lý của nhà máy đồng thời giúp ta lựa chọn được các thiết bị có năng suất phùhợp nhằm nâng cao hiệu suất sử dụng thiết bị, tăng hiệu quả kinh tế của nhà máy

5.2 Cân bằng vật chất cho xương

5.2.1 Các thông số ban đầu của nhà máy

- Năng suất cần thiết kế là: 2500000 (m2/năm)

- Khối lượng 1m2 xương sản phẩm là m = 24 (kg/m2)

- Khối lượng xương là: Gnăm=2500000×24 = 60000000 (kg/năm)

- Khối lượng men frit trung bình cho 1m2 sản phẩm: 0.9 (kg/m2)

- Khối lượng trung bình cho 1 m2 xương: 24 – 0.9 = 23.1 (kg/m2)

- Các loại kích thước sản phẩm là:

300x300x8 mm400x400x8 mm600x600x8 mm

- Mặt hàng sản xuất phần lớn là loại mài nhẵn còn loại tráng men thì chỉ sản xuấtkhi nào có yêu cầu

- Thời gian hoạt động của nhà máy

Đại tu: 20 ngày

Trung tu: 7 ngày

Tiểu tu: 3 ngày

Nghỉ lễ: 5 ngày

Tổng thời gian nghỉ là 35 ngày

- Thời gian hoạt động của nhà máy là: T = 365 - 35 = 330 ngày

Vậy hệ số sử dụng thời gian là:

- Hệ số dự trữ của nhà máy là:  = 1,1

Vậy khối lượng xương cần sản xuất thực tế là

Gttnăm = Gnăm× =60000000×1,1 = 660000000 (kg/năm)

5.2.2 Hao hụt trong các công đoạn

- Hao hụt do vận chuyển và gia công nguyên liệu:

Nguyên nhân chủ yếu là do rơi, vãi, bụi không thu hồi được ở các phần băng tảilượng này khoảng 2%

- Hao hụt trong quá trình nghiền phối liệu:

- Hao hụt khi sấy phun:

Nguyên nhân do lượng bụi trong khi sấy bị cuốn theo dòng khí khoảng 1%

- Hao hụt khi tráng men:

Nguyên nhân do gạch mộc bị sứt cạnh trong quá trình vận chuyển trên băngchuyền, do lớp men tráng trên mộc không đạt yêu cầu, do màu sắc bị loang, không rõnét, lượng hao hụt này khoảng 1%

- Hao hụt khi nung:

Nguyên nhân do gạch bị đổ vỡ trong quá trình di chuyển trong lò, sản phẩmkhông đạt tiêu chuẩn chất lượng sản phẩm như cường độ không đạt, độ hút nước lớn ,lượng hao hụt này khoảng 6%

Bảng 35 Lượng nguyên liệu hao hụt ở từng công đoạn

Theo thiết kế năng suất của nhà máy trong một năm là 2500000 m2/năm

Năng suất của nhà máy trong một ngày: G = 2500000/ 330 = 7575.8 m2/ngàyNăng suất tính theo khối lượng khô trong một ngày:

Gkhô = 7575.8 * 24 = 181819.2 (kg/ngày) = 181.82 (tấn/ngày)

Khối lượng xương sản xuất trong một năm:

Gxương/năm = 2500000 * 23.1 = 57750000 (kg/năm) = 57750 (tấn/năm)

Khối lượng xương sản xuất trong một ngày:

Gxương/ngày = 57750000/330 = 175000 (kg/ngày) = 175 (tấn/ngày)

*Tính lượng sản phẩm theo đơn vị m2/ngày ở từng công đoạn theo các côngthức sau:

+ Tính lượng sản phẩm theo m2/ngày ở công đoạn phân loại sản phẩm:

2 /

*100100

m ngay

G G

a



Trong đó: - G là năng suất của nhà máy trong một ngày

- a là tỉ lệ hao hụt trong công đoạn phân loại sản phẩm

+ Tính lượng sản phẩm theo m2/ngày ở các công đoạn tiếp theo

2 2

/ '

/

*100 100

m ngay

m ngay

i

G G

a





* Lượng phối liệu khô tính theo tấn/ngày ở từng công đoạn tính theo các côngthức sau:

+ Lượng phối liệu khô tính theo tấn/ngày ở công đoạn phân loại sản phẩm:

Gtấn/ngày = (G xương/ngày*100)/(100-ai)Trong đó: -G xương/ngày là khối lượng xương sản xuất trong một ngày

- a là tỉ lệ hao hụt trong công đoạn phân loại sản phẩm

+ Lượng phối liệu khô tính theo tấn/ngày ở các công đoạn tiếp theo:

G’ tấn/ngày = (Gtấn/ngày*100)/(100-ai)Trong đó: ai là tỉ lệ hao hụt trong từng công đoạn tiếp theo

* Khối lượng khi tính cả ẩm làm việc tính theo tấn/năm ở từng công đoạn tínhtheo công thức sau:

Gẩm = (Gi tấn/ngày*100)/(100 - W)Trong đó:- Gi tấn/ngày là lượng phối liệu khô tính theo tấn/ngày ở từng công đoạn

- W là ẩm làm việc tính theo từng công đoạn

+ Kết quả được tính cho trong bảng 36

Bảng 36 Lượng sản phẩm m 2 /ngày, khối lượng phối liệu khô tính theo tấn/ngày, phối liệu khô tính theo tấn/năm, khối lượng khi tính cả ẩm làm việc qua từng công đoạn

Công đoạn

sản xuất

Tỉ lệ haohụt(%)

Sản phẩm(m2/ngày)

Phối liệukhô(tấn/ngày)

Phối liệukhô(tấn/năm)

Ẩmlàmviệc(%)

Khốilượng khitính cả ẩmlàm việc(tấn/năm)Vận

- Nghiền phối liệu thu hồi 50%

- Sấy phun thu hồi 80%

- Ép thu hồi 80%

Khối lượng thu hồi tính theo công thức: Gthu hồi = ai*bi*Gtấn/ngày

Trong đó: ai là tỉ lệ hao hụt qua từng công đoạn

bi là tỉ lệ lượng thu hồi qua từng công đoạn

Bảng 37 Lượng nguyên liệu thu hồi ở các công đoạn

Kl phối liệu từngcông đoạn(tấn/ngày)

Khối lượng hồi lưu(tấn/năm)

5.3 Cân bằng vật chất cho từng nguyên liệu

- Lượng đất sét Tuần Dưỡng:

Đất sét Tuần Dưỡng tại kho có độ ẩm : W= 7%

Phần trăm phối liệu của đất sét Tuần Dưỡng: 9.27 %

+ Lượng đất sét cung cấp cho nhà máy trong 1 năm:

49660,1*0,0927

5504,94(1 0,07)*(1 0,03)

Đất sét An Hòa tại kho có độ ẩm : W= 7 %

Phần trăm phối liệu của đất sét An Hòa: 33.4 %

+ Lượng đất sét cung cấp cho nhà máy trong 1 năm:

49660,1*0,334

18386,51(1 0, 07)*(1 0, 03)

- Lượng cao lanh A Lưới I:

Cao lanh A Lưới I tại kho có độ ẩm : W= 5%