Hoàn thiện công nghệ và xây dựng dây chuyền sản xuất gạch gốm giả cổ dùng cho trang trí nội, ngoại thất công suất 3,6 triệu viên năm

Bộ công thơng
viện nghiên cứu sành sứ thủy tinh công nghiệp







báo cáo tổng kết đề tài cấp bộ

hoàn thiện công nghệ và xây dựng dây chuyền
sản xuất gạch gốm giả cổ dùng cho trang trí
nội, ngoại thất công suất 3,6 triệu viên/năm


chủ nhiệm đề tài: nguyễn ngọc ảnh

7291
15/4/2009


Hà nội - 2009





Bộ công thơng
Viện nghiên cứu sành sứ thủy tinh công nghiệp
Số 132 Nguyễn tuân - thanh xuân - hà nội





Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật Dự án:
Hoàn thiện công nghệ và xây dựng dây chuyền sản
xuất gạch gốm giả cổ dùng cho trang trí nội,
ngoại thất công suất 3,6 triệu viên/năm
M số: 07-06/DA/HĐ-KHCN

Chủ nhiệm Dự án: ThS. Nguyễn Ngọc ảnh






Hà Nội 2008


Bộ công thơng
Viện nghiên cứu sành sứ thủy tinh công nghiệp
Số 132 Nguyễn tuân - thanh xuân - hà nội





Báo cáo tổng kết khoa học và kỹ thuật Dự án:

Hoàn thiện công nghệ và xây dựng dây chuyền sản
xuất gạch gốm giả cổ dùng cho trang trí nội,
ngoại thất công suất 3,6 triệu viên/năm
M số: 07-06/DA/HĐ-KHCN

Thủ trởng cơ quan chủ trì Chủ nhiệm Dự án







ThS. Nguyễn Ngọc ảnh



Hà nội - 2008

Danh sách những ngời thực hiẹn dự án


TT

Họ và tên Học vị Chuyên môn
1
Nguyễn Ngọc ảnh Chủ nhiệm DA

Thạc sỹ, KS Silicát
2
Hoàng Bá Thịnh Thạc sỹ, KS Silicát
3
Đào Hà Quang Kỹ s Silicát
4

Nguyễn Thanh Mai Kỹ s Silicát
5
Nguyễn Thu Dịu Kỹ s Silicát
6
Nguyễn Mạnh Hà Kỹ s Silicát
7
Phan Thuý Nga Kỹ s Silicát
8
Dơng Hải Hoàn Thạc sỹ Silicát
9
Nguuyễn Văn Lâm Kỹ s Silicát
10

Nguyễn Tuấn Anh Kỹ s Silicát
11

Nguyễn Anh Tuấn Kỹ s Vật liệu XD
12

Nguyễn Minh Tuấn Kỹ s Máy hoá
13

Nguyễn Tiến Điệp Kỹ s Silicát
14

Đoàn Kim Dung Cử nhân Hoá phân tích
15

Nguyễn Thị Hồng Vân Cử nhân Kinh tế

Tóm tắt nội dung dự án

Dự án Hoàn thiện công nghệ và xây dựng dây chuyền sản xuất gạch
gốm giả cổ dùng cho trang trí nội, ngoại thất công suất 3,6 triệu viên/năm
theo Hợp đồng Nghiên cứu Khoa học số: 07-06/DA/HĐ-KHCN ngày
24/02/2006 giữa Bộ Công nghiệp với Viện Nghiên cứu Sành sứ Thuỷ tinh
Công nghiệp đợc phát triển từ đề tài cấp Bộ Nghiên cứu công nghệ sản
xuất gạch gốm giả cổ dùng cho trang trí nội ngoại thất ca hợp đồng
nghiên cứu khoa học số: 128/R/HĐ-KHCN ngày 26/01/2005 giữa Bộ Công
nghiệp với Viện Nghiên cứu Sành sứ Thuỷ tinh Công nghiệp. Do nhu cầu của
khách hàng cần tăng sản lợng, Dự án phải thay đổi địa điểm triển khai nên
thời gian thực hiện phải kéo dài thêm 01 năm (đ đợc Bộ Công thơng đồng
ý tại công văn số: 4094/BCT-KHCN ngày 18/12/2007). Thời gian thực hiện
Dự án gồm: tại Viện Nghiên cứu Sành sứ Thuỷ tinh Công nghiệp (số 132
Nguyễn Tuân Thanh Xuân Hà Nội) từ tháng 1/2006 đến tháng 6/2007 và

tại Khu công nghiệp x Dị Sử huyện Mỹ Hào - tỉnh Hng Yên từ tháng
7/2007 đến tháng 12/2008 với mục tiêu hoàn thiện công nghệ sản xuát mà đề
tài còn thiếu, xây dựng một dây chuyền đồng bộ sản xuất gạch gốm giả cổ
công suất 3,6 triệu viên/năm, chất lợng sản phẩm gạch gốm giả cổ của Dự án
đáp ứng đợc yêu cầu kỹ thuật của Công ty UKB (Union Kenzai Builder) của
Nhật Bản (có độ hút nớc < 10 %; cờng độ kháng uốn > 100 KG/cm
2
)
Sau 03 năm thực hiện Dự án Nhóm nghiên cứu đ thiết kế và xây dựng
hoàn thiện 01 dây chuyền sản xuất gạch gốm giả cổ dùng cho trang trí nội,
ngoại thất, với thiết bị phần lớn đợc chế tạo và mua trong nớc, một số mua
của Trung Quốc. Đ tuyển dụng và đào tạo đợc đội ngũ cán bộ quản lý, kỹ
thuật, công nhân tạo hình, vận hành các thiết bị trên dây chuyền ổn định.
Dự án đ sản xuất đợc 09 mu gch gốm giả cổ phục vụ thị trờng gồm:
Màu vàng hồng (TB-1); màu xám (TB-2); màu đen (TB-3); màu đỏ đậm (SO-
1); màu đỏ nhạt (SO-2); màu đỏ xẫm (SR-1); màu nâu đỏ (SR-2); màu trắng
(SW); màu hồng nhạt (CP) đều đạt các chỉ tiêu kỹ thuật theo yêu cầu của
khách hàng Nhật Bản.
Sản phẩm tận dụng của dây chuyền là các loại sỏi đợc nghiền từ gạch
thải loại trong quá trình sản xuất do bị vỡ hay các khuyết tật khác. Sỏi đợc
dùng cho trang trí bể cảnh, rải đờng đi trong vờn gia đình.
Các chỉ tiêu kinh tế đạt đợc của dự án tính đến thời điểm tháng10/2008:
- Số lợng sản xuất: 3.110.000 viên
- Số lợng tiêu thụ: 2.176.000 viên
- Doanh thu thuần: 4.770.743.000 đồng
- Nộp ngân sách nhà nớc năm 2008: 146.926.000 đồng.
Đánh giá: Dự án đ hoàn thành mục tiêu đề ra.

Mục lục
Phn 1

Mở đầu 1

Phn 2: Cơ sở lý thuyết chung của dự án
5

I
Tổng quan tình hình nghiên cứu trong nớc và ngoài nớc
5

1
Tình hình nghiên cứu trong nớc
5

2
Tình hình nghiên cứu ngoài nớc
5

II
Lựa chọn đối tợng nghiên cứu
6

III
Nghiên cứu công nghệ
6

1
Nghiên cứu nguyên liệu
6

1.1

Nghiên cứu đất sét
6

1.2
Nghiên cứu trờng thạch
14

1.3
Nghiên cứu thạch anh
15

1.4
Nghiên cứu hoá chất tạo màu
15

2
Nghiên cứu công nghệ tạo hình
17

3
Nghiên cứu công nghệ sấy
18

4
Nghiên cứu công nghệ nung
20

Phn 3 : Triển khai thực hiện dự án
21

I
Nghiên cứu lựa chọn sản phẩm
21

1
Các chủng loại sản phẩm
21

2
Chỉ tiêu chất lợng sản phẩm
21

II
Nghiên cứu xác lập sơ đồ công nghệ và tính toán thiết bị cho dây
chuyền sản xuất gạch gốm giả cổ công suất 3,6 triệu viên/năm
22

1
Xác lập sơ đồ công nghệ dây chuyền sản xuất
22

2
Tính toán thiết bị dây chuyền sản xuất
24

2.1
Tính toán hệ thống nguyên liệu
24

2.2

Tính toán hệ thống tạo hình
24

2.3
Tính toán hệ thống lò nung
25

III
Tổ chức thực hiện dự án
25

1
Nghiên cứu nguồn nguyên liệu
25

2
Nghiên cứu phơng pháp tạo hình
37


3
Nghiên cứu phơng pháp sấy sản phẩm
40

4
Nghiên cứu phơng pháp nung sản phẩm
41

5
Lắp đặt thiết bị cho dây chuyền sản xuất

43

5.1
Lắp đặt hệ thống thiết bị gia công nguyên liệu
43

5.2
Lắp đặt hệ thống thiết bị tạo hình
43

5.3
Lắp đặt hệ thống thiết bị lò sấy
44

5.4
Lắp đật hệ thống thiết bị lò nung
44

6
Đào tạo công nhân
44

7
Triển khai vận hành dây chuyền sản xuất của Dự án
45

8
Kiểm tra chất lợng sản phẩm của Dự án
46

9
Đánh giá hiệu quả kinh tế và kết quả thu đợc của Dự án
47

9.1
Hiệu quả kinh tế của Dự án
47

9.2
Kết quả thu đợc của Dự án
48

Phần 4: Kết luận và kiến nghị 50

Tài liệu tham khảo 51

Các phụ lục


1

PHN 1
M U

Sn xut cỏc loi sn phm gm l mt trong nhng ngh c truyn
phỏt trin rt sm. Cỏc ti liu kho c hc ủó xp vt liu gm l mt loi vt
liu lõu ủi nht (xut hin cỏch ủõy khong 5000 nm). Vit Nam cỏc loi
gch gm dựng cho xõy dng nh ca v trang trớ cỏc cụng trỡnh kin trỳc
cng ủó ủc s dng ngay t nhng ngy ủu dng nc. Cỏc di vt c bng
gm ủó ủc phỏt hin nhiu ủa phng trờn mi min ủt nc. c bit

mi ủõy vic tỡm thy khu vc Hong thnh Thng Long xa, nhng bc
tng bng gch nung v nhiu c vt bng gm. Trong ủú cú cỏc loi gch
gm c t thi Lý, thi Trn vi cỏc ho tit trang trớ hoa vn nhiu mu sc
mang tớnh dõn tc rt ủc ủỏo.
Cỏc loi gch gm ủó ủc ụng cha ta s dng trong xõy dng cỏc
cụng trỡnh kin trỳc ni ting nh: Hong thnh Thng Long, Cung ủỡnh Hu,
cỏc n, Chựa, v v Nhiu cụng trỡnh hin nay vn cũn tn ti bn vng,
ủc xp hạng di tích lịch sử Quốc gia và di sản văn hoá Thế giới.
Nhng vựng sn xut gm s lõu ủi v ni ting ca nc ta nm ri
rỏc trờn khp ủt nc nh: Hng Canh (Vnh Phỳc), Bỏt Trng (H Ni),
Múng Cỏi (Qung Ninh), Chu u (Hi Dng), Phự Lóng (Bc Ninh), Lỏi
Thiờu, An Giang, ng Nai, Sụng Bộ, v v vi cỏc sn phm ch yu l
gm xõy dng (gch xõy, ngúi cỏc loi) v gm dõn dng (chum, vi, bỡnh l
v cỏc ủ dựng khỏc).
u ủim ca vt liu gm l khỏ bn vng di s tỏc ủng ca mụi
trng thiờn nhiờn. Cụng ngh sn xut ủn gin, nguyờn liu sn cú ti ủa
phng (nh cao lanh, ủt sột, v v ) v cú th sn xut ra nhiu chng loi
sn phm khỏc nhau theo nhu cu s dng vi giỏ thnh r.
Trong ngnh cụng nghip xõy dng hin ủi, vt liu gm vn l mt
trong nhng sn phm ủc dựng khỏ ph bin ủ xõy tng cỏc cụng trỡnh
v s dng ủ p trang trớ bờn trong, bờn ngoi cỏc ngụi nh, v v Ngy nay

2

các công trình kiến trúc hiện ñại, thường sử dụng những vật liệu gốm sản xuất
theo công nghệ mới, sản phẩm có chất lượng cao như gạch Ceramic, gạch
Granit nhân tạo, gạch ốp lát tráng men mang nhiều màu sắc, hoa văn rất ñẹp.
Tuy nhiên, những công trình kiến trúc cổ ñã tồn tại nhiều thế kỷ, có giá trị văn
hoá lớn như: Cung ñiện của các Triều ñại phong kiến, công trình văn hoá,
ðền, Chùa, v v… vẫn ñang cần ñược trùng tu tôn tạo ñể duy trì sự bền vững.

Ngoài ra, số người dân có thu nhập cao, muốn xây dựng các biệt thự riêng
theo kiểu kiến trúc cổ cũng ñang tăng lên. Những công trình xây dựng theo
kiến trúc cổ thường phải sử dụng những vật liệu gốm kiểu cổ, truyền thống ñể
trùng tu tôn tạo, xây dựng và trang trí. Một vài Cơ sở sản xuất gốm ở Bát
Tràng - Gia Lâm - Hà Nội cũng ñã nghiên cứu sản xuất thử một số loại vật
liệu gốm giả cổ nhưng sản lượng còn ít, chất lượng chưa cao.
Năm 2005 Viện Nghiên cứu Sành sứ Thuỷ tinh Công nghiệp ñã thực
hiện ðề tài: “Nghiên cứu công nghệ sản xuất gạch gốm giả cổ dùng cho
trang trí nội ngoại thất” theo hợp ñồng nghiên cứu khoa học số 128/RD/Hð-
KHCN ngày 26/01/2005 giữa Bộ Công nghiệp với Viện Nghiên cứu Sành sứ
Thuỷ tinh Công nghiệp. ðề tài ñã hoàn thành trước thời gian qui ñịnh và ñược
Hội ñồng Khoa học Công nghệ cấp Bộ họp ngày 18/8/2005 ñánh giá nghiệm
thu ñạt loại xuất sắc và ñồng ý cho chuyển thành dự án sản xuất thử nghiệm.
ðể ñáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của khách hàng (dự kiến từ 55.000
sản phẩm/tháng trong năm 2005 lên 220.000 sản phẩm/tháng và 330.000 sản
phẩm/tháng vào năm 2006 – 2007), Viện Nghiên cứu Sành sứ Thuỷ tinh Công
nghiệp thực hiện triển khai Dự án: “Hoàn thiện công nghệ và xây dựng dây
chuyền sản xuất gạch gốm giả cổ dùng cho trang trí nội, ngoại thất công
suất 3,6 triệu viên/năm” theo Hợp ñồng Nghiên cứu Khoa học số 07-
06/DA/Hð-KHCN ngày 24/02/2006 giữa Bộ Công nghiệp với Viện Nghiên
cứu Sành sứ Thuỷ tinh Công nghiệp.




3

Mục tiêu của Dự án
- Hoàn thiện công nghệ và xây dựng dây chuyền sản xuất gạch gốm giả
cổ dùng cho trang trí nội, ngoại thất công suất: 3,6 triệu viên/năm.

- Tổ chức sản xuất ra sản phẩm phục vụ xuất khẩu và tiêu thụ trong
nước. Tạo công ăn việc làm cho người lao ñộng, tăng thu nhập xã hội
Nội dung dự án
- Nghiên cứu thiết kế, chế tạo lắp ñặt các thiết bị ñồng bộ cho dây
chuyền sản xuất gạch gốm giả cổ dùng cho trang trí nội, ngoại thất công suất:
3,6 triệu viên/năm.
- Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ tạo hình sản phẩm
- Nghiên cứu công nghệ và thiết bị sấy sản phẩm.
- Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ nung sản phẩm
- Chạy thử khảo nghiệm dây chuyền sản xuất gạch gốm giả cổ
Phương án triển khai:
- ðịa ñiểm thực hiện Dự án: tại Viện Nghiên cứu Sành sứ Thuỷ tinh
Công nghiệp (hoặc Khu công nghiệp khi nhu cầu tăng lên). Tại ñịa ñiểm này
có những thuận lợi: Mặt bằng tổng thể nhà xưởng ñã có khoảng 2.000 m2.
- Nguồn nguyên liệu phục vụ sản xuất chủ yếu tại Sóc Sơn Hà nội
- Vật tư, thiết bị chủ yếu ñảm bảo cho dự án thực hiện ña số sẵn có
trong nước. Một số thiết bị chuyên dùng cho phối trộn nguyên liệu, luyện ñất
có thể nhập của Trung quốc hoặc mua trong nước.
- Nhân lực triển khai dự án : Cán bộ kỹ thuật sử dụng nhân lực của
Viện hiện có. Công nhân thực hiện sử dụng số công nhân hiện có của Viện và
ký hợp ñồng ngắn hạn với lao ñộng bên ngoài (khi cần thiết).
- Sản phẩm của Dự án sẽ ñược xuất khẩu sang Nhật Bản là chính và
một phần tiêu thụ trong nước.
- Kết thúc Dự án Viện sẽ chuyển toàn bộ dây chuyền sản xuất gạch
gốm giả cổ thành một xưởng sản xuất của Viện Nghiên cứu Sành sứ Thuỷ
tinh Công nghiệp ñể khai thác và quản lý.


4

Tiến ñộ thực hiện:
Thời gian thực hiện Dự án trong Hợp ñồng là 24 tháng từ 1/2006 ñến
12/2007. Nhưng do sự biến ñộng về tiêu thụ sản phẩm và thiết bị ñầu tư, Dự
án ñã xin phép và ñược Bộ Công thương chấp thuận ñồng ý cho kéo dài thời
gian thực hiện thêm 12 tháng ñến 31/12/2008 (tại công văn số 4094/BCT-
KHCN ngày 18/12/2007 của Bộ Trưởng Bộ Công thương).
Sản phẩm của dự án:
- Sản phẩm gạch gốm giả cổ của Dự án ñạt yêu cầu chất lượng của
UKB (Union Kenzai Builder) Nhật Bản. Với các chỉ tiêu kỹ thuật:
+ Bề mặt sản phẩm lồi lõm tự nhiên theo thiết kế của UKB (có 6 kiểu).
+ Phía sau sản phẩm có từ 1 - 3 rãnh mang cá ñể treo vào bảng
+ Với nhiều màu sắc khác nhau theo thị hiếu của khách hàng.
+ ðộ hút nước: < 10 % (khi dùng cho trang trí ngoại thất)


+ Cường ñộ chịu uốn: > 100 KG/cm
2
.
- 01 Dây chuyền ñồng bộ ñể sản xuất gạch gốm giả cổ ñạt công suất:
3,6 triệu viên/năm.

5

PHẦN 2
CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHO NGHIÊN CỨU DỰ ÁN
I. Tổng quan tình hình nghiên cứu trong nước và ngoài nước.
1 Tình hình nghiên cứu trong nước
Hiện nay trong công cuộc công nghiệp hoá, hiện ñại hoá ñất nước
ngành công nghiệp gốm sứ và vật liệu xây dựng ñã ñược ñầu tư phát triển rất
mạnh. Nhiều loại nguyên vật liệu mới, kỹ thuật công nghệ mới tiên tiến ñược
ứng dụng vào sản xuất. Nên ñã tạo ra ñược nhiều sản phẩm mới có chất lượng
cao phục vụ cho xã hội. Các mặt hàng sứ dân dụng cao cấp, sứ kỹ thuật, gốm
sứ mỹ nghệ, gốm sứ xây dựng, gạch ceramic, gạch trang trí, không chỉ ñáp
ứng ñủ nhu cầu sử dụng trong nước mà còn tham gia xuất khẩu sang các thị
trường nước ngoài. Trong những sản phẩm thuộc chuyên ngành vật liệu xây
dựng thì mặt hàng dùng cho trang trí nội ngoại thất giữ vai trò quan trọng ñể
làm tăng vẻ ñẹp, sự bền vững của các công trình kiến trúc xây dựng.
Gạch giả cổ là một trong những sản phẩm thuộc ngành vật liệu xây
dựng dùng ñể trang trí nội ngoại thất các ngôi nhà ñã ñược nhiều Cơ sở trong
nước nghiên cứu sản xuất và tiêu thụ trên thị trường như: Công ty TNHH ñiêu
khắc trang trí Vĩnh Cửu, Công ty Alpha, . . Nhưng hầu hết các sản phẩm giả
cổ của các Công ty trên ñều ñược làm từ bê tông, gỗ, ñá, v v…cũng có một số
sản phẩm ñược làm từ ñất nung và bằng gốm nhưng chưa ñạt ñược yêu cầu
của một sản phẩm giả cổ.
2 Tình hình nghiên cứu ngoài nước
Gạch giả cổ dùng cho trang trí nội ngoại thất ñã ñược nghiên cứu sản
xuất và sử dụng ở nước ngoài từ nhiều năm nay. ðặc biệt ở những nước có
nền công nghiệp, văn hoá phát triển như Mỹ, Nhật, Pháp, ðức, Trung Quốc,
vv Nhưng phần lớn các sản phẩm gạch giả cổ ñều sử dụng vật liệu xi măng,

hoặc ñá xẻ nên không ñẹp, không phù hợp với các công trình kiến trúc cổ.
Việc sản xuất gạch gốm giả cổ ñối với các nước phát triển rất khó khăn vì
nhiều công ñoạn phải làm thủ công do giá nhân công cao mà giá thành sản
phẩm sẽ cao nên chưa ñược triển khai rộng rãi.

6

II- Lựa chọn ñối tượng nghiên cứu
Từ kết quả nghiên cứu của ñề tài: “Nghiên cứu công nghệ sản xuất
gạch gốm giả cổ dùng cho trang trí nội ngoại thất”, qua tìm hiểu thực tế tại
các cơ sở sản xuất gạch gốm và tham khảo các tài liệu khoa học chuyên
ngành. Nhóm thực hiện Dự án ñã lựa chọn phương pháp nghiên cứu là hoàn
thiện từng bước công nghệ của dây chuyền sản xuất gạch gốm giả cổ mà ñề
tài ñã xác lập, từ ñó cải tiến ñể tăng năng suất và chất lượng sản phẩm.
Phương pháp nghiên cứu và kỹ thuật ñã sử dụng:
- Từ những kết quả sản xuất thử nghiệm ở qui mô nhỏ của ñề tài, Dự án
nghiên cứu, lựa chọn ñể tìm nguồn nguyên liệu ổn ñịnh.
- Nghiên cứu sử dụng phương pháp tạo hình ép dẻo trong khuôn thép
bằng máy ép thuỷ lực nhằm nâng cao chất lượng sản phẩm và tăng năng suất
lao ñộng.
- Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ sấy và thiết kế chế tạo thiết bị sấy
ñể tăng năng lực sản xuất, ổn ñịnh chất lượng và giảm giá thành sản phẩm.

III- Nghiên cứu công nghệ
1- Nghiên cứu nguyên liệu
Nguyên liệu chính ñể sản xuất gạch gốm giả cổ dùng cho trang trí nội,
ngoại thất là các loại ñất sét. ðể tạo ra các màu sắc khác nhau cho gạch theo
yêu cầu của khách hàng, tùy theo màu sắc của sản phẩm có thể sử dụng một
loại ñất hoặc phải phối trộn nhiều loại ñất với nhau. Có những màu ngoài việc
phối trộn nhiều loại ñất với nhau còn phải dùng thêm các phụ gia, hoá chất

mới tạo ra ñược màu như mong muốn. Ngoài ra, ñể ñiều chỉnh ñộ co sấy và
co nung phải sử dụng các nguyên liệu gầy như bột trường thạch, bột thạch
anh,
1.1. ðất sét.
ðất sét là loại ñá trầm tích ña khoáng, khi nhào trộn với một lượng
nước nhất ñịnh nó trở thành hỗn hợp dẻo, có thể tạo hình thành các sản phẩm
khác nhau, sau khi nung ở nhiệt ñộ cao nó biến thành trạng thái ñá.

7

a) Nguồn gốc sự tạo thành ñất sét.
Thành phần chính của ñất sét là khoáng dẻo hay còn gọi là khoáng sét.
Khoáng dẻo là các Alumosilicat ngậm nước có công thức chung là
mAl
2
O
3
.nSiO
2
.pH
2
O. Chúng ñược tạo thành do sự phong hóa tàn dư của các
loại ñá gốc chứa trường thạch như pecmatit, granit, gabro, bazan, rhyolit hoặc
các cuội sỏi thềm biển ñệ tứ, hay ñá phún trào axit như kêratôphia, phenzit.
Ngoài sự hình thành kiểu phong hóa tàn dư, còn có sự hình thành do quá trình
biến chất trao ñổi các ñá gốc cộng sinh nhiệt dịch quắc phophia, chính là
quăczit thứ sinh. Tùy theo ñiều kiện của môi trường (nhiệt ñộ, áp suất và ñộ
pH) mà ñá gốc trường thạch (Felspat) tạo thành các khoáng khác nhau.
Thí dụ: Trong môi trường axit yếu (pH = 6-7) Felspat bị phong hóa tạo
ra khoáng caolinit.

6SiO
2
.Al
2
O
3
.K
2
O + 2H
2
O + CO
2
 Al
2
O
3
.2SiO
2
.2H
2
O + 4SiO
2
+
K
2
CO
3

Trong môi trường kiềm (pH = 7,3 – 10,3) Felspate bị phong hóa tạo
thành khoáng montmorilonit.

6SiO
2
.Al
2
O
3
.K
2
O + nH
2
O + CO
2
 Al
2
O
3
.4SiO
2
.nH
2
O + 2SiO
2
+
K
2
CO
3
Qua nhiều tài liệu tổng hợp cho thấy phần lớn các mỏ ñất sét nằm ở
vùng ñồi núi dốc thoải hay thung lũng giữa các dãy núi. Quá trình nghiên cứu
sự hình thành trái ñất, người ta cho rằng sự thành tạo các mỏ ñất sét xẩy ra ở

thời kỳ ñầu ñệ tứ và mạnh nhất ở thời kỳ ñệ tứ muộn. Giai ñoạn này khí hậu
rất ẩm vì mưa nhiều, thảm thực vật phát triển mạnh tạo môi trường thuận lợi
cho quá trình phong hóa ñá gốc bằng các quá trình hóa học. Mặt khác cũng
chính ở thời kỳ này sự vận ñộng của trái ñất xảy ra rất mạnh bao gồm sự nâng
lên hoặc tụt xuống của vỏ trái ñất phần tiếp xúc với khí quyển (còn gọi là lớp
silicat, có chiều dày 16 km) tạo nên nhiều nếp uốn và khe nứt.
Như vậy sự hình thành các mỏ ñất sét là do chịu sự tác ñộng tương hỗ
của quá trình hóa học, cơ học, sinh vật học, thể hiện bằng các hiện tượng
phong hóa, rửa trôi và lắng ñọng trong thời gian dài.

8

b) Thành phần hóa và khoáng vật
.
Nghiên cứu thành phần hóa học và khoáng vật cũng như cấu trúc của
ñất sét cho thấy ñất sét gồm rất nhiều loại khác nhau. Các nhà khoa học xác
ñịnh có 28 loại ñơn khoáng phổ biến, nhưng trong thực tế ñất sét gồm nhiều
ñơn khoáng khác nhau trong cùng một mỏ, song nếu cấu trúc hoặc tính chất
của chúng gần giống nhau thì người ta xếp chúng vào cùng một nhóm. Một số
nhóm khoáng chính trong ñất sét như sau:
- Nhóm khoáng caolinit:
Phần lớn các mỏ ñất sét chứa khoáng chủ yếu là caolinit. Khoáng
caolinit có công thức hóa học là Al
2
O
3
.2SiO
2
.2H
2

O. Thành phần hóa của
khoáng này gồm:
SiO
2
: 46,54%
Al
2
O
3
: 39,50%
H
2
O: 13,96%
Thành phần hóa học thực tế của các mỏ ñất sét ít khi vượt qua giới hạn
các hàm lượng trên. Nếu mỏ nào chứa chủ yếu là khoáng caolinit, chứa ít tạp
chất gây màu, hàm lượng oxit sắt Fe
2
O
3
< 1%, thì chất lượng của mỏ sét ñó
rất tốt.
Về mặt cấu trúc mạng tinh thể caolinit gồm 2 lớp, lớp tứ diện chứa
cation Si
+4
ở trung tâm, lớp bát diện chứa cation Al
+3
ở tâm, ứng với SiO
4
và
AlO

6
. Hai lớp này tạo thành gói hở có các nhóm OH phân bố về một phía.
Dưới kính hiển vi ñiện tử tinh thể caolinit có dạng miếng hay dạng vảy 6
cạnh, ñường kính hạt từ 0,1 - 0,3µm. Caolinit hầu như không trương nở trong
nước, ñộ dẻo kém, khả năng hấp thụ trao ñổ ion yếu, khối lượng riêng 2,41 -
2,6g/cm
3
.
- Nhóm khoáng montmorilonit:
Công thức hóa học Al
2
O
3
.4SiO
2
.H
2
O + nH
2
O. Mạng lưới tinh thể
khoáng này gồm 3 lớp, có 2 lớp tứ diện SiO
4
và 1 lớp bát diện AlO
6
. So với
khoáng caolinit thì khoáng này có lực liên kết yếu hơn, các nhóm OH nằm
bên trong, 3 lớp trên tạo thành gói kiểu kín. Do có sự thay thế ñồng hình nên

9

khoáng montmorilonit thường chứa các cation Fe
+2
, Fe
+3
, Ca
+2
, Mg
+2
với hàm
lượng khá lớn. ðộ phân tán của khoáng này cao do hạt mịn, vì vậy ñộ dẻo rất
lớn. Montmorilonit là loại khoáng silicat 3 lớp, nên khi có nước các phân tử
H
2
O có thể ñi sâu vào bên trong và phân bố giữa các lớp làm cho mạng lưới
của nó trương nở rất lớn và có khả năng hấp thụ trao ñổi ion lớn. Khối lượng
riêng của montmorilonit từ 1,7 - 2,7g/cm
3
là một trong những khoáng có ñộ
dẻo rất cao. Sét bentonit chứa chủ yếu nhóm khoáng này.
Trong sản xuất gạch ngói nếu sử dụng sét bentonit làm nguyên liệu thì
cần phải quan tâm ñến khâu ủ phối liệu cũng như khâu sấy sản phẩm mộc. Do
là loại khoáng có cấu trúc 3 lớp và ñặc biệt là có lớp nước cấu trúc (nH
2
O), ñó
chính là nước kết tinh trương nở lớn. Vì vậy khoáng này có ñộ nhạy khi sấy
cao nên rất khó sấy. Có thể giảm bớt khó khăn khi sấy bằng cách chuẩn bị
phối liệu thật kỹ, ngâm ủ ñủ nước, ñủ thời gian ñể nguyên liệu ñạt ñộ trương
nở cực ñại trước lúc tạo hình. Nếu có ñiều kiện thì tốt nhất là dùng hơi nước
quá nhiệt ñể trộn ẩm phối liệu.
- Nhóm khoáng chứa Alkali:

Khoáng này còn ñược gọi là illit hay khoáng sét chứa mica. Illit hay
mica ngậm nước là những khoáng chính trong nhiều loại ñất sét. Trong ñất sét
dễ chảy có lúc khoáng này chiếm tới 60%. Các dạng mica ngậm nước thường
gặp là:
Muscovit K
2
O.3Al
2
O
3
.6SiO
2
.2H
2
O.
Biotit K
2
O.4MgO.Al
2
O
3
.6SiO
2
.H
2
O.
Về mặt cấu trúc các khoáng này có mạng lưới tinh thể tương tự như các
silicat 3 lớp nên các tính chất của chúng rất giống nhau, ñộ phân tán cao, ñộ
trương nở trong nước lớn, khả năng hấp thụ trao ñổi ion cũng lớn (ñến
100mg/100g ñất sét).

Trong nhóm này còn có một số khoáng khác có cấu trúc và tính chất
tương tự illit ñó là khoáng hydrophylit, vermiculit và các dạng thủy mica
khác.

10

c) Các tính năng kỹ thuật.
- Thành phần hạt:
Nhiều tính chất kỹ thuật của ñất sét phụ thuộc vào kích thước, hình
dạng và tỉ lệ các cỡ hạt. Nhìn chung kích thước các cỡ hạt ñất sét nằm trong
giới hạn phân tán keo (60µm), còn kích thước các loại tạp chất như thạch anh,
trường thạch, mica thường khá lớn. Thành phần và kích thước hạt có ảnh
hưởng rất lớn ñến khả năng hấp thụ trao ñổi ion, tính dẻo, ñộ co khi sấy,
cường ñộ mộc cũng như diễn biến tính chất của khoáng ñó theo nhiệt ñộ
nung.
- Khả năng trương nở thể tích và hấp thụ trao ñổi ion:
Nhiều tính chất của ñất sét chủ yếu do cấu trúc tinh thể của nó quyết
ñịnh. Cấu trúc của các ñơn khoáng rất khác nhau. Các khoáng họ caolinit gồm
2 lớp, khoáng thuộc họ montmorilonit lại gồm 3 lớp. Sự khác nhau về cấu
trúc của các ñơn khoáng sẽ làm cho lực liên kết giữa các nguyên tố, nhất là
mối liên kết giữa Al - OH hoặc liên kết O - H ở các ñơn khoáng sẽ khác nhau.
ðiều này ñược chứng minh rõ nhất khi nghiên cứu sự thay ñổi cấu trúc lúc ñốt
nóng bằng phương pháp nhiệt vi sai (DTA). Caolinit có 2 lớp silicat mất nước
hóa học ở nhiệt ñộ 550 - 600
o
C, montmorilonit với cấu trúc 3 lớp lại mất nước
liên kết hóa học ở nhiệt ñộ cao hơn từ 650 - 700
o
C.
Trong thiên nhiên cấu trúc của các lớp Silicat rất phức tạp do có sự thay

thế ñồng hình của các cation trong các lớp. Như trong các lớp tứ diện Si
+4
có
khi ñược thay thế bởi Al
+3
hay Fe
+3
, còn trong lớp bát diện ngoài các cation
hóa trị 3 của Al
+3
có thể thay thế bởi Mg
+2
hay Fe
+2
nên ñã làm thay ñổi lực
liên kết giữa các nguyên tố. ðiều này dẫn ñến sự thay ñổi tỷ lệ giữa chúng,
nên ñiện tích của các cation trung tâm trong từng lớp và giữa các lớp bị thay
ñổi. ðó chính là nguyên nhân gây nên sự khác nhau về khả năng hấp thụ trao
ñổi, ñộ trương nở thể tích của các ñơn khoáng.




11

- Tính dẻo của ñất sét.
Tính dẻo của ñất sét là tính chất khi nhào trộn ñất sét với một lượng
nước thích hợp, ñược một hỗn hợp có khả năng tạo ra hình dáng dưới tác
dụng của ngoại lực và giữ nguyên ñược hình dáng ñó khi loại bỏ ngoại lực.
Những yếu tố chủ yếu tạo ra tính dẻo của ñất sét là do cấu trúc của ñất

sét có cấu tạo dạng lớp, có khả năng trao ñổi ion và hấp phụ nước. Khi gặp
nước ñất sét dễ bị hydrat hóa tạo nên những lớp nước bao quanh các hạt sét
(gồm có lớp nước hấp phụ ñơn phân tử, ña phân tử, lớp nước khuyếch tán và
lớp nước tự do). Tính chất của các lớp nước này cũng khác nhau, càng xa hạt
sét trường lực càng yếu. Lớp nước tự do ở ngoài cùng gần như không có liên
kết gì với khoáng sét. Màng nước này làm cho các hạt sét có thể dễ dàng trượt
tương ñối với nhau dưới tác dụng của ngoại lực nên ñất sét có tính dẻo.
Tính dẻo của ñất sét còn phụ thuộc vào các yếu tố khác như thành phần
hạt, mức ñộ phân tán, loại khoáng dẻo và hàm lượng của nó, ñộ ẩm của ñất,
Muốn tăng ñộ dẻo của ñất sét người ta có thể cho thêm vào ñất sét một
lượng ñất có tính dẻo cao như bentonit, tăng cường gia công cơ học như ñập,
nghiền, trộn, ngâm ủ, lọc hoặc có thể dùng phụ gia tăng dẻo như nước có
chứa mật ñường, phế thải của công nghiệp giấy. Ngược lại muốn giảm ñộ dẻo
có thể cho thêm các chất trơ như bột ñá, cát, sa môt, mùn cưa, bột than, v v
- Cường ñộ mộc của ñất sét:
ðộ bền của mộc ở trạng thái sấy khô cũng như cường ñộ kéo dẻo là
những chỉ tiêu kỹ thuật rất quan trọng, nó biểu thị gián tiếp ñặc tính dẻo của
nguyên liệu. Cường ñộ kéo dẻo lớn tức là lực liên kết lớn, ñiều ñó có nghĩa là
nguyên liệu có ñộ dẻo cao thì cường ñộ mộc cũng cao. Cường ñộ mộc có liên
quan ñến hiện tượng nứt vỡ khi sấy và vận chuyển sản phẩm. Các yếu tố ảnh
hưởng ñến cường ñộ mộc là:
+ Tỷ lệ thành phần phối liệu ñặc biệt là lượng nguyên liệu dẻo.
+ Loại khoáng có trong ñất sét.
+ Phương pháp gia công và chuẩn bị phối liệu (kể cả khâu ủ)
+ Phương pháp tạo hình.

12

Cường ñộ mộc ñược xác ñịnh bằng chỉ tiêu ñộ bền chịu uốn. Phối liệu
cho sản xuất gốm sứ yêu cầu cường ñộ mộc lớn hơn 10 KG/cm

2
. Sét bentonit
có cường ñộ mộc ñạt ñến 60 KG/cm
2
, ñất sét trắng Trúc Thôn ñạt cường ñộ
mộc từ 20 – 30 KG/cm
2
.
- ðộ co thể tích của ñất sét:
ðộ co là hiện tượng giảm kích thước và thể tích của ñất sét khi sấy khô
(ñộ co sấy) và khi nung (ñộ co nung). ðộ co ñược tính bằng % so với kích
thước ban ñầu.
ðộ co khi sấy là sự giảm kích thước của ñất sét do sự mất nước trong
các ống mao quản, làm giảm áp lực mao dẫn khiến các phần tử ñất sét xích lại
gần nhau, kết quả là ñất sét bị co. Tùy thuộc vào từng loại ñất sét, ñộ co khi
sấy dao ñộng trong khoảng từ 5 - 12%. Mức ñộ co khi sấy phụ thuộc vào
thành phần của ñất sét, khoáng montnorilonit co nhiều hơn khoáng caolinit.
Ngoài ra ñộ co còn phụ thuộc vào thành phần hạt và ñộ ẩm của ñất. ðể giảm
co khi sấy người ta thường trộn thêm vào phụ gia gầy.
ðộ co khi nung chủ yếu là do các thành phần dễ chảy của ñất sét chảy
ra, các hạt ñất sét có xu hướng xít ñặc gần nhau. ðộ co khi nung thường từ 3 –
5% tùy thuộc từng loại ñất.
ðộ co tổng cộng của ñất sét là tổng ñộ co khi sấy và nung, thường dao
ñộng trong khoảng từ 8 - 18%.
- Sự biến ñổi lý hóa khi nung ñất sét:
ðất sét là một hệ ña khoáng khi bị nung nóng thường xảy ra nhiều quá
trình hóa lý phức tạp. Các quá trình này thường xảy ra kế tiếp nhau, hoặc
ñồng thời cùng một lúc và chúng có tác dụng tương hỗ lẫn nhau.
Tổng quát có thể xảy ra các hiện tượng chính như sau:
+ Sự biến ñổi thể tích kèm theo mất nước lý học khi tăng nhiệt ñộ từ

nhiệt ñộ môi trường ñến 130
o
C. Nước tự do trong ñất sét dễ bay hơi ñất sét bị
co lại. Từ nhiệt ñộ 200
o
C ñến 450
o
C nước hấp phụ bay hơi, chất hữu cơ bị
cháy, ñất sét bị co ñáng kể dễ gây nứt vỡ sản phẩm.

13

+ Sự biến ñổi thành phần khoáng bao gồm mất nước hóa học ở nhiệt ñộ
500 – 550
o
C. Biến ñổi cấu trúc tinh thể khoáng caolinit chuyển thành
metacaolinit (Al
2
O
3
.2SiO
2
) ñất sét mất tính dẻo.
Al
2
O
3
.2SiO
2
.2H

2
O  Al
2
O
3
.2SiO
2
+ 2H
2
O.
Khi nhiệt ñộ từ 550
o
C ñến 880
o
C metacaolinit phân hủy thành γAl
2
O
3

và SiO
2
. Mạng lưới tinh thể của khoáng sét hoàn toàn bị phá hủy, cường ñộ
sản phẩm giảm.
+ Các cấu tử phản ứng với nhau ñể tạo ra pha mới trong khoảng nhiệt
ñộ từ 920 - 980
o
C, γAl
2
O
3

biến thành αAl
2
O
3
, khoáng Silimanit ñược tạo
thành (phản ứng tỏa nhiệt)
αAl
2
O
3
+ SiO
2
 Al
2
O
3
.SiO
2

Giai ñoạn này khoáng cacbonat bị phân hủy:
CaCO
3
 CaO + CO
2

MgCO
3
 MgO + CO
2

+ Hiện tượng kết khối: ñây là quá trình sít ñặc và rắn chắc lại của các
phần tử khoáng vật. Sản phẩm ñã kết khối có cường ñộ cơ học cao, ñộ xốp và
khả năng hút nước nhỏ, mật ñộ (hay khối lượng thể tích) sẽ lớn nhất. Trong
khoảng nhiệt ñộ từ 1.000 - 1.200
o
C chủ yếu khoáng mulít bắt ñầu ñược hình
thành.
Al
2
O
3
.SiO
2
 3Al
2
O
3
.2SiO
2

Quá trình kết khối xảy ra, thể tích của ñất sét bị co lại, khối lượng thể
tích của sản phẩm tăng do xuất hiện pha lỏng. Nhiệt ñộ càng tăng sự chuyển
thành khoáng mulit càng mạnh.
Hiện tượng kết khối bao gồm nhiều quá trình hóa học và hóa lý rất
phức tạp, các quá trình xảy ra kế tiếp nhau, hỗ trợ nhau hoặc xẩy ra cùng một
lúc. Rất nhiều yếu tố ảnh hưởng ñến quá trình kết khối như thành phần hóa
học và khoáng vật, trạng thái bề mặt riêng, ñiều kiện gia công, tạo hình và
nung,vv Trong ñó yếu tố ñiều kiện nung là quan trọng hơn cả. Trong quá
trình nung sản phẩm gốm thường phải chú ý ñến khoảng kết khối của ñất sét.
Khoảng kết khối là hiệu số nhiệt ñộ khi kết thúc quá trình kết khối và nhiệt ñộ

14

bắt ñầu kết khối. Nhiệt ñộ bắt ñầu kết khối là nhiệt ñộ ứng với nó các tính
chất bắt ñầu thay ñổi ñột ngột, ñó là sự xuất hiện pha lỏng, tăng khối lượng
thể tích, tăng cường ñộ sản phẩm. Nhiệt ñộ kết thúc quá trình kết khối là nhiệt
ñộ mà ở ñó các tính chất của sản phẩm nung ñạt ñược giá trị cực ñại hay cực
tiểu. ðây là nhiệt ñộ cao nhất mà sản phẩm còn giữ ñược hình dạng. Nhìn
chung ñất sét có khoảng kết khối càng rộng thì càng thuận lợi cho quá trình
sản xuất. Ở ñất sét dễ chảy dùng sản xuất gạch ngói có khoảng kết khối từ 50
- 100
o
C.
Các tính chất mô tả cấu trúc của sản phẩm nung, biểu thị quá trình kết
khối là ñộ xốp, mật ñộ, ñộ hút nước, ñộ bền cơ học của sản phẩm. Trong ñó
ñộ hút nước ñược coi là tiêu chuẩn ñầu tiên ñể so sánh mức ñộ kết khối của
sản phẩm nung.
ðối với gốm mịn, sản phẩm ñược coi là kết khối tốt khi ñộ hút nước
của chúng xấp xỉ bằng 0%. Tuyệt ñại ña số sản phẩm nhóm gốm xốp kể cả vật
liệu chịu lửa có ñộ hút nước lớn hơn 6%. Sản phẩm có ñộ hút nước nằm trong
giới hạn 1 - 6% ñược coi là kết khối khá tốt. Sản phẩm ñiển hình cho nhóm
này là gạch Klinke có ñộ hút nước 6%, ñiểm nhiệt ñộ ứng với ñộ hút nước 6%
trên biểu ñồ nhiệt ñộ - tính chất, ñược gọi là ñiểm Klinke. Tương tự ñiểm
nhiệt ñộ ứng với ñộ hút nước 1% ñược gọi là ñiểm kết khối và nhiệt ñộ tương
ứng ñược coi là nhiệt ñộ kết khối.

1.2. Nghiên cứu trường thạch
Trường thạch là những aluminosilicat của K, Na, Ca tức K(AlSi
3
O

8
),
Na(AlSi
3
O
8
). Trong thực tế ít khi chúng tồn tại ở dạng ñơn khoáng riêng biệt
mà phổ biến là các hỗn hợp ñồng hình:
- Nhóm phụ plagioclas là hỗn hợp ñồng hình của trường thạch natri
(albit) và trường thạch canxi (anorthit).
- Nhóm phụ orthoclas là hỗn hợp ñồng hình của trường thạch kali và
natri: ñơn tà nhiệt ñộ cao K,Na[AlSi
3
O
8
] ; ñơn tà nhiệt ñộ thấp Na,K[AlSi
3
O
8
]


15

Tác dụng của trường thạch :
Trường thạch kali nóng chảy ở 1170
o
C. Khoảng chảy của trường thạch
kali là rất rộng hơn 300
o

C.
Trường thạch natri nguyên chất nóng chảy ở 1120
o
C và ngay lập tức
chuyển thành pha lỏng ñồng nhất có ñộ nhớt rất bé.
Tác dụng của trường thạch trong sản xuất gốm sứ ở chỗ khi trường
thạch nóng chảy còn có khả năng hòa tan thạch anh (SiO
2
) hay các sản phẩm
phân huỷ của cao lanh. Vai trò trường thạch trong công nghiệp gốm sứ là rất
quan trọng vì nó quyết ñịnh ñiều kiện công nghệ (nhiệt ñộ nung) và các tính
chất kỹ thuật của sản phẩm gốm sứ.
1.3 Nghiên cứu thạch anh (quarzit)
Trong thiên nhiên thạch anh tồn tại ở hai dạng chính : dạng tinh thể và
dạng vô ñịnh hình.
Dạng tinh thể bao gồm cát, thạch anh, quarzit và sa thạch
Dạng vô ñịnh hình bao gồm ñá cuội, diatonit
Khi sử dụng thạch anh ñiều cơ bản là phải quan tâm ñầy ñủ ñến ñặc
tính biến ñổi thù hình của nó. Yêu cầu chung của thạch anh dùng trong công
nghiệp gốm sứ là hàm lượng SiO
2
càng cao và hàm lượng ôxit gây màu càng
ít càng tốt.
1.4 Nghiên cứu hóa chất tạo màu.
Hóa chất sử dụng tạo màu cho các sản phẩm gốm là những oxyt kim
loại có tác dụng với SiO
2
, Al
2
O

3
ở nhiệt ñộ cao tạo thành các Silicat,
Aluminat hoặc các Spinen nhuộm màu. Khả năng nhuộm màu của các oxyt
kim loại phụ thuộc nhiều vào hóa trị cũng như số phối trí của các oxyt kim
loại ñó trong các hợp chất tạo màu. Mặt khác nhiệt ñộ và môi trường nung
cũng ảnh hưởng rất lớn ñến khả năng nhuộm màu của các hợp chất tạo màu.
Nhiều loại silicat có màu tươi, sáng ở nhiệt ñộ 900 - 1.000
o
C, nhưng khi nung
ở nhiệt ñộ cao hơn lại có màu xám, xẫm hoặc bị bạc màu. Một số màu chỉ
thực hiện ñược trong môi trường khử và ngược lại có một số màu chỉ tạo
ñược khi nung trong môi trường oxy hóa.

16

Từ kết quả nghiên cứu của ðề tài ñã tạo ra ñược 07 màu sắc theo yêu
cầu của công ty UKB (Nhật Bản) ñó là: màu vàng hồng, màu xám, màu ñen,
màu ñỏ ñậm, màu ñỏ nhạt, màu ñỏ xẫm, màu nâu ñỏ. Nhóm thực hiện Dự án
tập trung nghiên cứu, tìm hiểu ảnh hưởng của một số oxyt màu tới sự tạo
thành 07 màu sắc của gạch gốm giả cổ:
a) Ôxít nhôm:
Công thức hóa học Al
2
O
3
. Bản thân oxyt nhôm không phát màu nhưng
ñóng vai trò quan trọng trong việc tạo màu, nó trực tiếp tham gia hoặc có ảnh
hưởng rõ rệt trong phản ứng tạo màu kiềm tính và cả màu axit. Do vậy oxyt
nhôm có tác dụng trung hòa các cấu tử thừa trong phản ứng tạo màu và duy trì
sự cân bằng hóa học

b) Ôxit Sắt:
Ôxyt sắt có 03 dạng cấu trúc theo hóa trị, oxyt sắt(II) FeO có màu ñen,
ôxit sắt (III) Fe
2
O
3
có màu ñỏ nâu hay vàng ñỏ, ôxit sắt từ (Fe
3
O
4
) có màu ñen
ánh xanh.
Trong môi trường oxy hóa oxyt sắt có màu từ vàng chuyển sang nâu ñỏ
ñến ñỏ rượu vang và sang nâu.
Trong môi trường khử có các màu khác nhau từ xanh xám ñến xám
ñen. Ôxít sắt kết hợp với ôxít mangan sẽ tạo nên màu từ xám ñến ñen.
c) Ôxít Mangan.
Ôxít mangan tồn tại ở 02 dạng hóa trị, ôxit mangan (II) công thức hóa
học MnO, ñiôxit mangan (MnO
2
) các ôxit này có màu từ xám ñen ñến ñen.
Mangan dùng ñể tạo ra chất màu từ hồng xám, nâu, tím ñến ñen.
Trường hợp khi bão hòa ôxit mangan sẽ có các tinh thể mangan kết tinh và
trên bề mặt sản phẩm sẽ có óng ánh kim loại.
d) Ôxít Canxi
.
Công thức hóa học CaO. Bản thân oxyt canxi không tạo màu
nhưng có ảnh hưởng ñến màu. CaO có tác dụng tốt trong việc tạo màu
nâu mangan nhưng lại có ảnh hưởng xấu ñến tạo màu tím mangan
trong môi trường kiềm tính.

17

2 - Nghiên cứu công nghệ tạo hình
ðối với các loại sản phẩm gốm sứ nói chung thường ñược tạo hình
bằng nhiều phương pháp khác nhau: phương pháp dẻo, phương pháp ñổ rót,
phương pháp ép bán khô.
2.1 Phương pháp tạo hình dẻo
- Phương pháp tạo hình dẻo bao gồm: vuốt bộ trên bệ quay, gắn ráp
trong khuôn thạch cao, xây trên máy bàn tua, ép dẻo bằng các loại máy,…
Cơ sở của phương pháp tạo hình dẻo là dựa vào tính dẻo của nguyên
liệu, phối liệu (tức là của ñất sét, cao lanh).
Kỹ thuật tạo hình dẻo là nghiên cứu bản chất của phối liệu dẻo nhằm
xác ñịnh ñúng lực tác dụng bên ngoài hợp lý ñể phối liệu biến dạng theo hình
dáng mong muốn mà không bị nứt.
ðể ñánh giá tính chất của nguyên phối liệu, người ta thường xác ñịnh
chỉ số dẻo (hay giới hạn dẻo) theo nhiều phương pháp. ðộ bền dẻo ñược xác
ñịnh thông qua ñộ bền kéo dẻo ở trạng thái làm việc. Với phối liệu dẻo ñể sản
xuất gạch ngói (gạch xây, gạch trang trí, ngói lợp, ngói trang trí ) ñộ bền kéo
dẻo yêu cầu dao ñộng trong phạm vị 110 - 150 KG/cm
2
.
- Thiết bị tạo hình dẻo:
ðể tạo hình các sản phẩm gốm sứ xây dựng phổ biến dùng máy ép
lentô thường hoặc máy ép lentô chân không. Ép gạch ngói ñơn giản dùng máy
ép lentô kiểu nằm. Ép ống dẫn nước dùng máy ép lentô kiểu ñứng. Ép ngói
dùng máy ép cơ khí 6 mặt. ðối với gốm mịn, bao gồm các sản phẩm gốm sứ
dân dụng thường dùng máy bàn tua.
2.2 Phương pháp tạo hình ñổ rót
- Với những sản phẩm có hình dáng ñặc biệt người ta phải sử dụng

phương pháp ñổ rót trong khuôn thạch cao.
- ðể tạo hình theo phương pháp ñổ rót người ta phải chuẩn bị phối liệu
thành dạng hồ có ñộ ẩm 30 - 33%. Nguyên lý tạo hình này là khi ñổ rót hồ
vào khuôn thạch cao, do thạch cao có khả năng hút nước nên hồ chuyển ñộng

18

theo hướng thành khuôn bám vào khuôn thành lớp mỏng ñều ñặn và sít ñặc,
theo thời gian chiều dày lớp mộc tăng dần.
3- Nghiên cứu công nghệ sấy
Trong quá trình tạo hình gốm sứ chúng ta ñã thêm vào phối liệu một
lượng nước nhất ñịnh (tạo hình dẻo 23 - 25%). ðể việc sửa, vận chuyển, tráng
men, xếp vào lò nung dễ dàng chúng ta phải sấy sản phẩm.
Khi sấy, hơi ẩm sẽ thoát ra, nếu chúng thoát ra ñột ngột, phần nước ở
trên bề mặt hay sát bề mặt thoát ra dễ dàng nhưng hơi ẩm bên trong lòng sản
phẩm thoát ra rất khó, do ñó áp suất riêng phần của nó ở những vị trí nước tập
trung sẽ tăng ñột ngột, nếu áp suất ñó vượt quá lực liên kết của các hạt ñất sét
sẽ gây hiện tượng nứt sản phẩm ngay lúc sấy (hoặc khi nung)
3.1 Quá trình sấy sản phẩm
Mục ñích của quá trình sấy sản phẩm là loại bỏ nước liên kết lý học hay
nước liên kết hoá lý. Nước liên kết hoá lý trong bán thành phẩm gốm sứ gồm:
nước hấp phụ, nước hydrat hóa, nước cấu trúc.
Nước hấp phụ có ñược là do trên bề mặt hạt sét có tồn tại năng lượng
dư nhờ ñó các hạt sét hấp phụ hơi ẩm có trong môi trường.
Nước hydrat hoá chính là lượng nước chúng ta thêm vào, là lớp nước
bao phủ quanh hạt sét làm cho hạt sét có khả năng ñàn hồi tốt (ñất sét có ñộ
dẻo cực ñại khi lượng nước ñủ ñể thực hiện quá trình hydrat hoá hoàn toàn).
Nước cấu trúc chỉ có ở các khoáng sét ba lớp như bentonit hay illit, khi
ñất sét loại này hút nước sẽ nở thể tích rất lớn (có loại thể tích tăng 16 lần), vì
vậy lúc sấy co rất nhiều nên rất khó sấy.

Nước liên kết vật lý nằm ở các lỗ trống giữa các hạt vật liệu nên còn
gọi là nước tự do.
Sản phẩm gốm sứ nói chung là khá dày, khi sấy nước ở bề mặt dễ bốc
hơi gây nên chênh lệch hàm ẩm ở trên bề mặt và trong sản phẩm, do ñó nước
ở trong sẽ khuyếch tán ra ngoài bề mặt và tiếp tục bốc hơi. Như vậy, tốc ñộ
sấy không chỉ phụ thuộc vào khả năng bốc hơi trên bề mặt sản phẩm mà còn
phụ thuộc vào tốc ñộ khuyếch tán từ bên trong ra bên ngoài.