Năng lượng sản xuất:

Tại nhà máy hai nguồn năng lượng chính phục vụ cho quá trình sản xuất là điện năng và nhiệt năng.

Chất màu (Colorant)

n-ethyl pyrrolidone cosolvent Dung môi hữu cơ

Amin Biocide

Chất hoạt động bề mặt Nước

chuyển hóa thành các dạng năng lượng khác (cơ năng, quang năng, hóa năng) để phục vụ cho nhu cầu sản xuất và đời sống.

- Điện năng được sản xuất từ hai dạng năng lượng là năng lượng không thể tái tạo (Ví dụ: than, dầu khí, thủy điện) và năng lượng có thể tái tạo (Ví dụ: năng lượng mặt trời, năng lượng địa nhiệt, năng lượng biển).

- Tại nhà máy tất cả các thiết bị sản xuất đều sử dụng nguồn điện 3 pha để giải quyết vấn đề tổn hao điện năng. Hệ thống điện 3 pha gồm 3 dây nóng, 1 dây lạnh với mức điện áp chuẩn đầu ra là 380 V.

2.2.2. Nhiệt năng:

- Giai đoạn sấy phun, sấy băng tải, và đặc biệt là giai đoạn nung là những khâu quan trọng cần cung cấp năng lượng dưới dạng nhiệt năng trong cả quy trình công nghệ sản xuất gạch men.

- Tại nhà máy nhiệt năng được cung cấp nhờ nhiệt lượng tỏa ra từ quá trình đốt cháy khí than (Syngas), ngoài ra còn từ quá trình đốt cháy vỏ hạt điều (Cashew nut shells).

 Khí than:

- Khí than với tên gọi là khí đô thị hoặc khí tổng hợp, là một hỗn hợp khí với thành phần chủ yếu là khí CO và H2, ngoài ra còn lẫn một ít khí CO2,…Năng suất tỏa nhiệt (Calorific value) của khí than rơi vào khoảng 11 MJ/m3.

Hình 2.1. Lửa đốt khí than.

- Nhiên liệu sản xuất khí than tại nhà máy là than đá anthracit, tùy thuộc vào kích cỡ gạch sàn mà nhiệt lượng yêu cầu cho giai đoạn sấy băng tải, nung là khác nhau, vì thế lượng khí than yêu cầu khác nhau, và lượng than nhập liệu sẽ khác nhau.

Bảng 4. Tiêu chuẩn của than đá nhập liệu.

- Quy trình sản xuất khí than:

- Thuyết minh:

 Than được cấp vào lò qua máy cấp than trên đỉnh lò sinh khí. Hơi nước được sinh ra từ vỏ nước trên thân lò tới bao hơi có áp suất 0,12 atm rồi hòa trộn với không khí tạo thành chất khí hóa được quạt gió đưa tới lò qua van một chiều ở phần đáy lò.

 Sau khi than cháy cùng với chất khí hoá theo các phản ứng:

Trong lò sinh khí hình thành các tầng liệu như:

Tầng xỉ tro có nhiệt độ từ 50 – 80oC và có độ dày từ 300 – 600 mm.

Tầng oxy hóa có nhiệt độ khoảng 950-1200oC và có độ dày từ 150-300 mm

Tầng hoàn nguyên 1 và 2 có nhiệt độ khoảng 550-950oC và có chiều dày từ 300-500 mm.

Tầng liệu có nhiệt độ dưới 550oC, trên cùng là tầng không chứa khí than được tạo ra có nhiệt độ khoảng 450-550oC và độ cao khoảng 1000-1200 mm.

Khí than đi ra khỏi lò sinh khí có nhiệt độ 520oC và áp suất 1,27 atm được dẫn đến ống đứng đôi qua ống dẫn khí than. Tại ống đứng đôi, khí than được làm nguội đến nhiệt độ khoảng 80 – 100oC và được làm sạch bởi nước tuần hoàn phun rửa trong ống đứng đôi. Sau khi ra khỏi ống đứng đôi, khí than được đưa đến tháp rửa để làm mát tới nhiệt độ khoảng 30 – 40oC và rửa sạch bụi bẩn và các tạp chất. Thiết bị làm sạch khí than gần như tuyệt đối là lọc bụi tĩnh điện, tại đây bụi bẩn và hắc ín trong khí than được tích điện (-) và sẽ bị hút vào điện cực (+). Sau đó các bụi bẩn này được rửa nước và trở về khu xử lý nước tuần hoàn tháp rửa và lọc bụi tĩnh điện.

Sau khi ra khỏi lọc bụi tĩnh điện, khí than được đi vào thiết bị khử nước để phần nước ra khỏi khí than đảm bảo chất lượng khí than khi đến nơi tiêu thụ rồi theo đường ống chính cao áp cấp cho lò nung của nhà máy.

 Vỏ hạt điều:

Để cung cấp tác nhân sấy cho quá trình sấy tạo bột ở xưởng nghiền xương, vỏ hạt điều thường được dùng làm nhiên liệu đốt, cũng có khi nhà máy sử dụng than để đốt.

Hình 2.3a. Vỏ hạt điều Hình 2.3b. Vỏ hạt điều trước đốt Trong vỏ điều chứa 10,8% nước và 2,6% xỉ than, với năng suất tỏa nhiệt là 18,9 MJ/kg [7]. Có thể xem đây là một dạng nhiên liệu biomass. Thêm vào đó, vỏ điều chiếm 70% thành phần tạo nên điều, vì vậy việc sử dụng vỏ điều làm nhiên liệu đốt vừa mang lại nhiệt lượng yêu cầu, vừa góp phần tiết kiệm nguồn nhiên liệu hóa thạch là than đá đang dần cạn kiệt.

2.3. Sản phẩm:

Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 7132: 2002 về cách phân loại gạch ốp lát, chúng ta có cách phân loại sản phẩm theo phương pháp tạo hình và độ hút nước.

- Theo PP tạo hình: gạch tạo hình theo phương pháp ép bán khô, tạo hình bằng phương pháp đổ rót, tạo hình dẻo…

- Theo độ hút nước của gạch sau nung:

 Nhóm 1: gạch có độ hút nước thấp E < 3%

 Nhóm 2: gạch có độ hút nước trung bình 3 ≤ E ≤ 10%

 Nhóm 3: gạch có độ hút nước cao E ≥ 10%

Nhà máy Ý Mỹ sản xuất rất đa dạng về chủng loại và kích thước gạch, một số sản phẩm phổ biến được sản xuất thường xuyên tại nhà máy bao gồm:

2.3.1. Gạch lát nền: Gạch lát nền Ý Mỹ có ba kích thước là 600(mm) x 600(mm) có in kĩ thuật số, 500(mm) x 500(mm) có in kĩ thuật số, và gạch 500(mm) x 500(mm). Hình 2.4a. Gạch 600(mm)x600(mm) (KTS) Hình 2.4b. Gạch 600(mm)x600(mm) (KTS) Hình 2.5a. Gạch 500(mm)x500(mm) Hình 2.5b. Gạch 500(mm)x500(mm) (KTS) (KTS) Hình 2.6. Gạch 500(mm)x500(mm)

2.3.2. Gạch sân vườn:

Hình 2.7. Gạch sân vườn 500(mm)x500(mm)

2.3.3. Gạch ốp tường:

2.3.3. Gạch sàn nước:

Hình 2.9. Gạch sàn nước 300(mm)x300(mm) 2.4. Bố trí thiết bị - máy móc:

2.4.1. Dây chuyền 1:

2.4.2. Dây chuyền 2:

Hình 2.11. Bố trí thiết bị - máy móc tại dây chuyền 2 2.4.3. Dây chuyền 3:

Chương 3: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ

3.1. Sơ đồ khối:

Sàng

3.2. Thuyết minh quy trình công nghệ:

- Trước khi sản xuất hàng loạt, phòng Kĩ thuật công nghệ sẽ tiến hành kiểm tra độ ẩm của nguyên liệu, để làm dữ liệu tính toán lượng nước cần phối trộn trong máy nghiền bi.

- Sản xuất mẫu: nguyên liệu cũng sẽ trải qua các bước nghiền, ép bánh sau đó đem nung để kiểm tra độ co rút, độ cong, độ bền uốn và độ hút nước của gạch mẫu để đưa ra thông số phù hợp cho việc sản xuất hàng loạt mẫu gạch theo đơn đặt hàng.

3.2.1.Cân nguyên liệu:

- Dựa vào đơn cấp phối xương (Body blending recipe) các nguyên liệu như tràng thạch (FV1), đất sét, Cao lanh (Kaolinsan), gạch xay từ những sản phẩm lỗi hay bột phế từ quá trình rây sau sấy phun và lọc bụi được định lượng nhờ cân điện tử.

- Lượng nguyên liệu này sẽ được chuyển lên cổng nhập liệu của máy nghiền bi nhờ hệ thống băng tải.

3.2.2.Nghiền ướt:

- Để nguyên liệu đạt khoảng kích thước yêu cầu khi nhập liệu vào tháp sấy, nguyên liệu thô sau khi cân sẽ được chuyển sang máy nghiền bi để tiến hành quá trình nghiền.

- Nguyên liệu xương ban đầu không đồng nhất về thành phần, tỉ trọng và kích thước, và để tạo ra dòng lưu chất với tính lưu động yêu cầu khi nhập liệu cho tháp sấy, công nghệ nghiền ướt trong máy nghiền bi được lựa chọn.

- Hiện nay nhà máy có 5 máy nghiền bi: 3 máy nghiền bi 15 tấn và 2 máy nghiền bi 60 tấn, số lượng máy nghiền bi hoạt động tùy thuộc vào sản lượng yêu cầu của mỗi đơn đặt hàng.

- Nguyên liệu rắn: bao gồm nguyên liệu xương, gạch xay và bột phế (theo tỉ lệ do phòng kĩ thuật công nghệ quy định), và nước. Nước chủ yếu tuần hoàn từ các khâu sản xuất khác và qua xử lý, được trộn với bột phế trong hầm khuấy, với tỉ lệ được tính toán dựa theo độ ẩm của nguyên liệu rắn và tỉ trọng của nước tuần hoàn được nhập liệu vào máy nghiền bi để tiến hành quá trình nghiền. Sau khoảng thời gian trung bình từ 5 – 7 giờ, nguyên liệu thô ban đầu được nghiền thành hồ, với kích thước hạt vào khoảng 65 μm.

- Công đoạn này đảm bảo độ mịn cần thiết và sự đồng nhất phối liệu. Độ min sau khi nghiền cần đạt lượng lọt sàn 10.000 lỗ/ cm2 là 94%. Hồ xương có độ ẩm 33 -34%.

- Công thức tính toán lượng nước nhập liệu:

Lượng nước thực nhập = Lượng nước ghi ở đơn phối * Hệ số nhân

Tỷ trọng nước nhập

1.01-1.07 1.08-1.10 1.11-1.13 1.14-1.18

Bảng 5. Mối liên hệ giữa tỉ trọng nước nhập liệu và hệ số nhân. 3.2.3.Sàng :

- Nghiền xong hồ trong máy nghiền bi được xả xuống hầm chứa 1 sàng cặn và dùng nam châm vĩnh cửu để khử từ ( hút từ trong sắt ra). Trong hầm có gắn cánh khuấy với motor có công suất 15kW, quay 12,1 vòng/phút để tránh hiện tượng hồ bị đóng rắn trong thời gian chờ bơm màng vận chuyển tới sàng 1.

- Mục đích của việc sàng là để loại bỏ những hạt cát, hạt sạn còn sót lại sau quá trình nghiền, tránh hiện tượng đầu vòi phun của tháp sấy bị đóng cặn, làm ảnh hưởng đến kích thước, chất lượng hạt sau sấy và năng suất bột ra của quá trình sấy.

- Hồ từ hầm chứa được chia vào hai sàng quay, những hạt lọt qua sàng (kích thước đạt yêu cầu) sẽ theo ống dẫn xuống hầm chứa 2, trong hầm cũng có gắn cánh khuấy với motor có công suất 15kW, quay 12,1 vòng/phút để tránh hiện tượng hồ bị đóng rắn trong thời gian chờ bơm màng vận chuyển tới sàng lần 2. Đối với những hạt còn sót lại trên sàng, sẽ được gom lại vào đường ống dắt tới sàng rung thải bỏ, không sử dụng lại. Những hạt lọt qua sàng rung sẽ được dẫn xuống hầm chứa 2.

- Để chắc chắn rằng dòng hồ nhập liệu cho tháp sấy phun không còn lẫn tạp chất, hồ tiếp tục được sàng lần thứ hai, với cách thực hiện tương tự sàng lần thứ nhất. Những hạt lọt qua hai sàng quay sẽ được dẫn vào hai bể chứa để ổn định lưu lượng hồ, trong bể có cánh khuấy với motor 10kW, quay 10,8 vòng/phút.

3.2.4.Sấy tạo hạt:

- Hiện nay nhà máy có hai tháp sấy phun để sản xuất bột cung cấp cho 3 dây chuyền sản xuất gạch.

- Ví dụ với tháp sấy phun ở dây chuyền 1, trung bình 4 tấn/h hồ chứa 30% nước từ hai bể chứa sẽ được bơm piston với motor công suất 18,5 kW, áp suất 150 psig (10kg/cm2) lên đầu vòi phun Φ2 mm của tháp sấy với áp suất 20 – 30 kg/cm2. Tùy vào kích thước hạt yêu cầu mà áp suất của piston sẽ được điều chỉnh theo nguyên tắc, tăng áp thì hạt nhỏ đi, giảm áp hạt to hơn. Dòng khí nóng từ lò đốt được dẫn lên đỉnh tháp sấy nhờ quạt có công suất , nhiệt độ khí nóng tại đỉnh tháp vào khoảng 600oC. Hồ bắn ra sẽ tiếp xúc với dòng khí nóng theo chiều ngược nhau, sau khoảng 5 – 6 giây, hồ được sấy khô thành hạt và rớt xuống theo phương trọng lực với độ ẩm vào khoảng 5 – 6 (%, độ ẩm tuyệt đối). 2,8 tấn/h bột tháo liệu sẽ rớt xuống sàng quay với kích thước lỗ Φ 2,5 mm. Những hạt lọt sàng sẽ rớt xuống băng tải, chuyển đến hệ 4 silos chứa bột.

Những hạt còn sót lại trên sàng sẽ được gom lại thành một dạng bột phế và tái sử dụng làm nguyên liệu rắn. Dòng khí mang hơi ẩm trong tháp sấy sẽ được hút ra ngoài nhờ ống dẫn tới hệ 6 cyclone tách bụi siêu mịn, lượng bụi này cũng là một dạng bột phế, sẽ được thu gom và tái sử dụng làm nguyên liệu rắn.

3.2.5.Ép mộc:

- Bột sau quá trình được đưa sang giai đoạn ép để tạo hình dáng ban đầu của gạch (gọi là mộc), làm đặc khít gạch và nâng cao cơ tính của hạt.

- Đầu tiên, bột chứa trong các silos sẽ được thử nghiệm độ ẩm và kích thước hạt để quyết định tỉ lệ xả bột giữa các silos. Theo quy định sản xuất mới nhất của nhà máy, bột nhập trước phải được xả trước, và bột xả ép phối cùng lúc từ 1 – 2 silos.

- Lượng bột này nhờ băng tải sẽ chuyển sang máy ép mộc với 3 khuôn ép kích thước tùy chọn. Ở thời điểm hiện tại, khuôn ép có kích thước 318(mm)x318(mm), bề dày 8,81 mm. Với lực ép thủy lực 260 bar, số lần ra mộc trong một phút là 9,7 lần, năng suất vào khoảng 5,76 m2/phút. Sau khi nén, độ bền uốn của mộc đạt 4,5 – 6,5 kg/cm2.

- Mộc sau đó sẽ qua thiết bị lật mặt để mặt phẳng hướng lên, chuẩn bị qua công đoạn sấy băng chuyền, tráng men, in kĩ thuật số, nung và định hình gạch. 3.2.6.Sấy con lăn:

- Để tăng độ bền uốn nâng cao cơ tính mộc được chuyển qua giai đoạn sấy con lăn.

- Nhà máy có 3 thiết bị sấy con lăn phục vụ cho 3 dây chuyền sản xuất gạch với kích thước gạch khác nhau.

- Ví dụ với dây chuyền 1, mộc đi vào dây chuyền sấy có độ ẩm vào khoảng dưới 5%. Dòng khí nóng hình thành từ việc đốt khí than và tận dụng nhiệt từ khoang làm nguội của lò nung được thổi vào giữa băng chuyền nhờ quạt có motor 30kW, quay 1475 vòng/phút, nhiệt độ khí nóng vào khoảng 190oC, duy trì trong 3 modul (M17 – M19). Dòng khí mang hơi ẩm được hút ra nhờ hai quạt

ở hai đầu dây chuyền, nhiệt độ ở đầu ra khoảng 1010C, nhiệt độ ở đầu vào khoảng 1300C. Sau khi ra khỏi băng chuyền dài khoảng 80 m, mộc có độ ẩm dưới 0,6%, gọi là xương.

3.2.7.Phun nước:

- Đây là giai đoạn tiền xử lý của quá trình tráng men. Sau khi sấy gạch có độ ẩm từ 4-5% cần được phun nước (dạng phun sương) để làm nguội bề mặt xương. Tránh hiện tượng tạo lỗ kim trên mặt xương đồng thời tạo 1 lớp ẩm trên bề mặt xương khi tráng men.

- Nước dùng để phun là nước có nhiệt độ khoảng 300C, xương trước khi vào thiết bị phun có nhiệt độ khoảng 100 – 1300C tùy vào kích thước gạch.

- Trước khi qua thiết bị tai thỏ phun nước, xương được truyền qua hai quạt làm mát và phủi bụi, đảm bảo mặt tráng men được phẳng, giúp cho quá trình tráng men hiệu quả hơn.

3.2.8.Tráng men:

- Men dùng để tráng lên xương được vận chuyển từ xưởng men sang bồn cao vị đặt trên chuông tráng men và thác tráng men.

- Men từ bồn cao vị sẽ chảy xuống rây để rây sơ bộ men một lần nữa trước khi chảy vào bể khuấy và bơm chìm để bơm vào bầu chứa men của chuông hay thác tráng men.

- Xương sẽ đi qua chuông tráng men để tráng men lót, với kích thước xương 318(mm)x318(mm), hàm lượng men lót cần khoảng 50g, hàm lượng men sẽ tăng lên tùy thuộc vào kích thước xương mà nhà máy đang sản xuất.

- Tiếp đến, xương sẽ di chuyển qua thác tráng men để phủ men chính. Lượng men dư trong quá trình tráng sẽ chảy xuống máng, thông qua đường ống nối máng với rây để hoàn lưu lượng men cần cho quá trình.

- Cặn lắng trên máng được thu gom trả về xưởng men để nghiền lại thành men. 3.2.9.In kĩ thuật số:

Để tăng tính thẩm mỹ cho sản phẩm, xương sau tráng men sẽ được truyền qua máy in kĩ thuật số để in họa tiết tùy chọn lên bề mặt trước khi qua công đoạn nung và định hình.

3.2.10.Nung:

- Đây là công đoạn quan trọng nhất của quy trình sản xuất gạch men.

- Mạng tinh thể trong xương gạch sẽ bị biến đổi, hình thành một mạng tinh thể