3.1.2.1. Hoàn thiện, nắm vững và làm chủ quy trình công nghệ:
• Công nghệ sản xuất thủy tinh màu đỏ ruby, vàng cam:
Đề tài đã đ−a ra các thông số kỹ thuật chính của công nghệ chế tạo thủy tinh màu đỏ và vàng cam hệ CdSeS. Tuy nhiên ở quy mô sản xuất dự án đã theo dõi các chiều h−ớng của các diễn biến chất l−ợng trong chu trình sản xuất, đặc
biệt trong các công đoạn nấu và gia công từ đó đào tạo, bổ sung kiến thức cho cán bộ, công nhân kỹ thuật trực tiếp triển khai công nghệ. Cụ thể là:
So với thời gian nấu 8-10 giờ trong công nghệ của đề tài, dự án đã chủ động tăng thời gian nấu lên 10-12 giờ nhằm đảm bảo độ đồng nhất của thủy tinh của mẻ nấu công suất 100 kg/ngày.
Trên quy mô công suất 100-300 kg/ngày, khối l−ợng thủy tinh đủ lớn để giữ nhiệt độ dao động trong biên độ hẹp hơn so với quy mô thí nghiệm. Ngoài ra công nghệ đốt dầu cũng tạo cơ sở quan trọng cho việc ổn định nhiệt độ nấu. Trên cơ sở đó dự án đã thành công trong việc giảm nhiệt độ nấu tối đa 400C xuống 13900C, nh−ng vẫn giữ đ−ợc chất l−ợng thủy tinh, thậm chí độ đồng nhất còn cao hơn so với sản phẩm đề tài.
Bảng 7. So sánh nhiệt độ nấu thủy tinh của đề tài và dự án trên cùng loại thủy tinh và cùng thời gian nấu 10 giờ.
Thí nghiệm Sản xuất thử
Nhiệt độ nấu 13800C-14300C 13800C-13900C
Kết quả Đồng nhất Đồng nhất
Trên quy mô sản xuất, l−ợng phối liệu có khả năng điền đầy trên 80% thể tích nồi nấu cổ vịt, do đó dự án cũng đã lên kế hoạch và đã thử nghiệm thành công việc bỏ qua công đoạn phủ mảnh thủy tinh đỏ lên mặt phối liệu, mặc dầu đây là điều kiện quan trọng trong công nghệ ở quy mô phòng thí nghiệm. Thành công này đã tạo điều kiện tăng sự chủ động trong sản xuất, khi dự án gặp phải tr−ờng hợp hết mảnh thủy tinh đỏ thì dự án vẫn có thể chủ động triển khai bằng 100% phối liệu.
Tất nhiên việc phủ mảnh thủy tinh đỏ lên mặt phối liệu luôn có tác dụng hỗ trợ giữ chất tạo màu cho thủy tinh, hoàn toàn không gây hại cho công nghệ nấu thủy tinh đỏ.
Từ các dự đoán trong nghiên cứu lý thuyết, dự án đã xác định h−ớng nghiên cứu hoàn thiện mầu của thủy tinh bằng ph−ơng pháp hầu "đậm" (ph−ơng pháp xử lý nhiệt, hấp mầu nhanh tr−ớc khi ủ khử ứng suất thay cho công đoạn
Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim, năm 2008 30
hấp mầu trong lò hấp trong thí nghiệm của đề tài). Các tài liệu kỹ thuật th−ờng không nêu chi tiết các thao các công nghệ, nên dự án đã chủ động thử nghiệm hầu thủy tinh đến mầu tím nâu. Tuy nhiên sau khi ủ khử ứng suất, chính xác hơn là sau khi nhiệt độ thủy tinh về nhiệt độ trong phòng, mầu của thủy tinh lại tự trở về độ đậm chuẩn.
Đây là khác biệt công nghệ t−ơng đối lớn giữa thủy tinh mầu cơ chế ion và thủy tinh mầu cơ chế keo. Nếu chỉ hầu đến vừa đủ độ đậm, khi nguội thủy tinh sẽ bị nhạt mầu, gây ảnh h−ởng lớn tới tỷ lệ thành phẩm. Vì cùng một loại thủy tinh mầu, ở nhiệt độ 700-9000C thủy tinh mầu đ−ợctạo mầu bằng cơ chế keo thể hiện mầu với c−ờng độ lớn hơn nhiều lần so với ở nhiệt độ trong phòng. Nếu không đ−ợcđào tạo kỹ l−ỡng, công nhân sau khi thấy mầu sản phẩm trong lò ủ quá đậm sẽ giảm c−ờng độ hầu với các sản phẩm kế tiếp và kết quả là sau khi ủ sản phẩm sẽ bị nhạt mầu, gây ảnh h−ởng tới tỷ lệ thành phẩm của dự án.
• Công nghệ phối hợp hai lớp thủy tinh có hệ số gi∙n nở t−ơng đồng:
ở quy mô sản xuất, các vấn đề về sự t−ơng đồng hệ số giãn nở đ−ợc thể hiện mạnh hơn và đa dạng hơn. Dự án đã có điều kiện bổ sung các ph−ơng pháp thực tế trong việc dự doán chiều h−ớng cần hiệu chỉnh hế số giãn nở thông qua các hiện t−ợng rạn, nứt và vỡ của các sản phẩm. Mối liên hệ lôgic giữa khả năng giạn nứt sản phẩm với kích th−ớc, độ dày, tỷ lệ t−ơng đối độ dày giữa 2 lớp, hình dạng sản phẩm trong cùng một hệ chất liệu ghép 2 lớp thủy tinh.
• Công nghệ tạo hình, kỹ nghệ sử dụng khuôn thổi, khuôn ép:
Với công nghệ ép, cụ thể là với sản phẩm kính đ−ờng ngang karô ỉ215, dự án đã tập trung nhiều nhất vào công đoạn ép. Với công nghệ thiết kế khuôn không dùng đ−ờng thoát ba via sẽ tiết kiệm đ−ợc chi phí cắt, mài ba via, nh−ng đòi hỏi kỹ thuật cuốn thủy tinh (gathering) và cắt phôi mềm ở mức độ chính xác cao hơn. Độ dung sai khối l−ợng cho phép là 5 %. Sản phẩm mỏng quá sẽ gây rạn, nứt ngay trong khi ép thủy tinh, dày quá sẽ gây lãng phí nguyên liệu và bất tiện cho sử dụng, vận chuyển và mỹ thuật công nghiệp của sản phẩm.
Với công nghệ thổi, dự án đã tập trung giải quyết các vấn đề liên quan đến độ bóng sản phẩm và sự đồng đều của độ dày sản phẩm sau khi định hình. Công
tác tổng kết cuối ca đã xác định việc kiểm soát chất l−ợng của bề mặt lớp than trên khuôn thổi là nhân tố quan trọng trong việc quyết định chất l−ợng độ bóng của sản phẩm. Dự án cũng đã đào tạo công nhân trong lĩnh vực thiết kế hình dáng phôi mềm tr−ớc khi đ−a vào khuôn thổi đạt đ−ợc sự phân bố độ dày sản phẩm đồng đều, tối đa. Tất nhiên mức độ đồng đều còn phụ thuộc vào mức độ phức tạp của từng sản phẩm cụ thể.
• Công nghệ nấu thủy tinh bằng lò dầu:
Nhằm nâng cao và ổn định từng b−ớc chất l−ợng sản phẩm, dự án đã từng b−ớc chuyển sang công nghệ nấu thủy tinh đốt dầu trên cơ sở nâng dần quy mô cũng nh− chất l−ợng thiết bị và đào tạo đội ngũ vận hành một cách đồng bộ. Ph−ơng pháp nghiên cứu công nghệ nấu thủy tinh đốt dầu đ−ợcsử dụng của dự án là lý thuyết, kinh nghiệm kết hợp song song với thực hành. Sau mỗi đợt chế thử, tổng kết chất l−ợng, dự án lại tiếp tục công tác thu thập lý thuyết, thông tin kỹ thuật liên quan, chế thử cho đợt kế tiếp và tổng kết chất l−ợng đầu t−.
Sự đồng bộ trong đầu t−, nghiên cứu chế thử đ−ợcthể hiện bắt đầu ngay từ khâu thiết kế thiết bị, công nghệ và phụ kiện liên quan. Cụ thể là thiết kế hệ thống lò bắt đầu ở quy mô công suất, chất l−ợng tối thiểu với hệ lò đơn đốt dầu công suất 300 kg/ngày kết hợp với một lò đốt than đá công suất 100 kg/ngày.
Sau khi đội ngũ đã nắm bắt sơ l−ợc về tổng thể công nghệ đốt dầu, từ chu trình vận hành, đến các vấn đề phát sinh cần phải đối mặt và làm chủ đ−ợc toàn bộ dây chuyền công nghệ, dự án lại tiếp tục đầu t− nâng cấp quy mô và chất l−ợng đầu t−, từ thiết kế thiết bị, chất l−ợng vật liệu cấu thành, đến các thông số kinh tế kỹ thuật cần đạt của thiết bị công nghệ. Cụ thể là trong giai đoạn II, dự án chuyển sang hệ 02 lò đốt dầu công suất 300 kg/ngày và 100 kg/ngày.
Trên quy mô công suất 300 kg thủy tinh/ngày, dự án đã tổng kết sơ bộ và so sánh chỉ tiêu tiêu hao năng l−ợng cho công đoạn nấu giữa công nghệ đôt than đá và công nghệ đốt dầu với giá thị tr−ờng tại thời điểm tháng 10/2008 (bảng 8). Nh− vậy chi phí năng l−ợng của công nghệ đốt dầu chỉ bằng 60% chi phí của công nghệ đốt than đá. Trong điều kiện giá than đá và dầu đã đ−ợc điều chỉnh theo h−ớng tiếp cận giá quốc tế nh− hiện nay, mối t−ơng quan về giá trong n−ớc
Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim, năm 2008 32
của hai loại nhiên liệu trên sẽ không thay đổi lớn trong t−ơng lai. Điều đó đồng nghĩa với −u thế dài hạn của công nghệ đốt dầu về chi phí năng l−ợng.
Bảng 8. Chi phí năng l−ợng của công đoạn nấu thủy tinh ở công suất 300 kg thủy tinh/ngày.
Nhiên liệu
Chi phí năng l−ợng, VNĐ/kg thủy tinh
Than đá 13000
Dầu 9300
3.1.2.2. Hoàn thiện các thông số về kỹ thuật nhằm đảo bảo tỷ lệ thành
phẩm tối đa:
• Công nghệ sản xuất thủy tinh màu đỏ ruby, vàng cam:
Với các sản phẩm lọ hoa màu, trên cơ sở chu trình công nghệ đề ra của đề tài nguồn gốc "nghiên cứu thủy tinh đỏ Selen ruby", ở quy mô sản xuất dự án đã đi sâu hơn d−ới góc độ hoàn thiện các thông số kỹ thuật phục vụ nhu cầu tăng tỷ lệ thành phẩm.
Cụ thể là dự án đã bổ sung tăng c−ờng yếu tố quản lý trong khâu nhập phối liệu. Công nhân nấu thủy tinh (ca 3) đ−ợc đào tạo tăng c−ờng về ph−ơng pháp nhập phối liệu, đặc biệt là số lần nhập và nhiệt độ nhập phối liệu. Ngoài ra hình thức trộn phối liệu cũng đ−ợccải tiến so với công nghệ của đề tài đ−a ra: Se kim loại đ−ợctrộn tr−ớc với CdS, vê viên và chỉ trộn với phối liệu các thành phần còn lại tr−ớc khi nhập vào lò nấu.
Các ph−ơng pháp hoàn thiện trên đã giúp dự án tạo đ−ợcthủy tinh có thời gian gia công bền màu cao, dài hơn 2-3 giờ so với các thí nghiệm của đề tài. Điều này đã gián tiếp chứng minh khả năng giữ Selen trong phối liệu cao hơn.
• Công nghệ tạo hình, khuôn ép:
Với sản phẩm kính karô đ−ờng ngang, so với công nghệ đ−a ra của đề tài, dự án đã đầu t− bổ xung thêm 03 cối. Số l−ợng cối tăng đã giúp dự án tăng tốc độ ép sản phẩm lên gấp đôi và cũng chính nhờ đó tăng tỷ lệ thành phẩm so với công nghệ của đề tài.
3.1.2.3. ổn định các thông số và chất l−ợng nguyên nhiên liệu đầu vào: Với công nghệ sản xuất thủy tinh CdSeS, việc ổn định nguyên liệu Selen Với công nghệ sản xuất thủy tinh CdSeS, việc ổn định nguyên liệu Selen kim loại là một vấn đề đ−ợc đặt ra khi sản xuất. Lý do là nguyên liệu Se hàm l−ợng 99,9% của Nhật chất l−ợng tốt, phù hợp cho thí nghiệm của đề tài, nh−ng với sản xuất loại nguyên liệu này có giá thành cao và đôi khi khan hiếm trên thị tr−ờng. Do đó nhằm tăng tính ổn định về nguyên liệu Selen, dự án đã thử nghiệm thay thế một phần bằng nguyên liệu trong n−ớc, nguồn gốc Công ty Hóa chất Lâm Thao với hàm l−ợng Se 99%.
Dự án đã thử nghiệm thay thế trong thành phần Selen kim loại của phối liệu thủy tinh với tỷ lệ 25, 50, 75 và 100% bằng Se Lâm Thao. Kết quả cho thấy ở tỷ lệ thay thế 100% thành phần Se bằng hóa chất Lâm Thao màu thủy tinh đỏ bị nhiễm sắc nâu mặc dầu ở mức độ rất nhỏ. Tuy nhiên ở tỷ lệ 25 và 50%, sự thay đổi sắc màu so với 100% hóa chất Selen kim loại của Nhật là không đáng kể, không nhận thấy đ−ợcbằng mắt th−ờng.