Nghiên cứu quy trình công nghệ ngành gốm sứ, các cơ hội tiết kiệm năng lượng

PHẦN 1: GIỚI THIỆU CHUNG
• Vai trò của ngành gốm sứ trong nên kinh tế.
Ngành gốm sứ Việt Nam có vai trò quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, tạo việc
làm và thu nhập cho số đông lao động ở một số địa phương trên cả nước. Hiện nay
sản phẩm gốm sứ gia dụng mới đáp ứng được gần 90% nhu cầu tiêu dùng trong
nước và xuất khẩu. Mỗi năm giá trị xuất khẩu của ngành đạt trên 260 triệu USD,
chiếm 0,5% giá trị GDP. ( Bộ công nghiệp, năm 2003 ).
• Lý do thực hiện đề tài.
• Tình hình sử dụng năng lượng và phát thải khí CO
2
( năm 2005 ).
Đối với toàn ngành công nghiệp sản xuất gốm sứ năm 2005:
• Những loại năng lượng được sử dụng phổ biến: điện, than, dầu (FO, DO), gas
(LPG). Một số vùng còn sử dụng một số nhiên liệu khác như rơm, trấu, củi, vỏ hạt
điều… Năng lượng được sử dụng để chạy động cơ điện, sấy và nung sản phẩm.
• Sản lượng gốm, sứ gia dụng toàn ngành sản xuất trong năm 2005 : 439,9
triệu cái
• Giá trị sản xuất toàn ngành năm 2005 tính theo giá so sánh 1994 là 16.980,14
tỷ VNĐ (tương đương 1.549,73 triệu USD theo tỷ giá giữa VNĐ với USD năm
1994).
Năng lượng toàn ngành sử dụng năm 2005 tính theo tấn dầu quy đổi: 202.927,86
TOE.
Trong đó:
• Than: 41,25 nghìn tấn= 18.548,49 TOE
• Điện: 46,19 triệu kWh = 3.971,42 TOE
• Dầu DO: 69,48 nghìn tấn = 64.691,52 TOE
• Dầu FO: 15.298,13 nghìn lít = 15.270,35 TOE
• Củi: 569,11 nghìn m
3
= 74.521,41 TOE
• Gas: 22.947,00 tấn = 25.924,67 TOE

Tổng chi phí năng lượng toàn ngành năm 2005: 446 tỷ VNĐ/năm [CBC, 2006].
Trong đó:
• Điện: 47 tỷ VNĐ/năm,
• Than: 24 tỷ VNĐ/năm,
• Dầu DO:0,55 tỷ VNĐ/năm,
• Dầu FO: 84 tỷ VNĐ/năm,
• Gas: 248 tỷ VNĐ/năm,
• Củi: 43 tỷ VNĐ/năm.
Tổng phát thải khí CO
2
của toàn ngành gốm sứ năm 2005: 520,49 nghìn tấn
[CBC, 2006].
Bảng1: Sử dụng năng lượng và phát thải khí CO
2
trong năm 2005 của
toàn ngành sảnxuất gốm sứ (tổng số và từng loại năng lượng).
STT Loại năng lượng
Năng lượng sử dụng Giá trị
(tỷ VNĐ)
Phát phải khí
CO
2
(nghìn tấn)
Đơn vị Khối lượng
1 Điện
Triệu kWh 46,19 47,10 19,08
2 Than
Nghìn tấn 41,25 24,16 76,27
3 Dầu DO
Nghìn lít 69,48 0,55 0.2

Dầu FO
Nghìn lít 15.298,13 84,19 48,97
4 Gas
Tấn 22.947,00 247,82 68,11
5 Củi
Nghìn m
3
569,11 42,55 307,86

Tổng 446,38 520,49
Như trên đã trình bày, ta thấy gốm sứ là ngành cần sử dụng nhiều năng lượng
trong quá trình sản xuất, nhiều cơ sở sản xuất mang tính làng nghề. Vì vậy,
ngành này còn tiềm ẩn nhiều biện pháp tiết kiệm năng lượng. Xuất phát từ thực
tế trên, nhóm sinh viên chúng em đã đi thực tế tại Bát Tràng và hoàn chỉnh đề
tài: Nghiên cứu quy trình công nghệ ngành gốm sứ, các cơ hội tiết kiệm
năng lượng.
Một số hình ảnh về chuyến đi thực tế:

• Lịch sử làng nghề sản xuất gốm Bát Tràng.
Bát Tràng là một làng cổ nằm bên sông Hồng, xã Bát Tràng gồm hai thôn Bát
Tràng và Giang Cao thuộc huyện Gia Lâm, Hà Nội. Theo sử sách thì làng nghề Bát
Tràng cũng đã có đến 500 năm tuổi. Một số thư tịch cổ có ghi việc thời Lê sơ, thế
kỷ 15, các cống phẩm triều đình cống nạp cho nhà Minh bên Trung Quốc gồm các
sản vật quý như gấm, vóc, lụa là, châu ngọc , và có cả đồ gốm Bát Tràng. Nhưng
có thể nói, nghề gốm ở Bát Tràng cực thịnh là vào thế kỷ 16, thế kỷ 17. Nhiều đồ
thờ quý giá ở những đình, đền, chùa, miếu còn đến nay, thấy có ghi tên tuổi
những người cúng tiền và thời gian chế tác, thì biết những đồ gốm Bát Tràng cực
kỳ đẹp cả cốt, dáng, nét và men đã ra đời vào thời Mạc Mậu Hợp và thời Lê Trung
Hưng.
Từ các thế kỷ trước, gốm Bát Tràng chủ yếu là đồ thờ. Về sau gốm Bát Tràng đã

có nhiều đồ gia dụng, phổ biến nhất là bát, đĩa, bình, lọ, ấm chén. Và ngày nay,
gốm Bát Tràng đã có khá nhiều mặt hàng phong phú về chủng loại và kiểu dáng,
bao gồm cả những mặt hàng mỹ nghệ như đĩa treo tường, lọ hoa, con giống,
tượng phiên bản và phù điêu với kỹ thuật và công nghệ cao. Các bộ sưu tập gốm
sứ Bát Tràng đã đạt tới đỉnh cao của nghệ thuật và kỹ thuật chế tạo đồ gốm sứ ở
Việt Nam.
Ngoài bát đĩa, ấm chén thông dụng, Bát Tràng còn làm nhiều hàng khác, như các
đồ thờ tự và các đồ cho trang trí nội, ngoại thất : độc bình, lư, đỉnh, đèn thờ, các
bộ tượng tam đa, tam thánh, chậu hoa, con giống, gạch trang trí cao cấp... Hàng
Bát Tràng từ xa xưa đã nổi tiếng về chất men phủ, phổ biến là men màu búp
dong, loại men này sắc độ trắng hơi ngả xanh hoặc xám, trong vào sâu.
Sản phẩm gốm sứ Bát Tràng không những nổi tiếng trong cả nước mà còn được
xuất khẩu sang nhiều nước trên thế giới từ năm 1990 như Nhật Bản, Hàn Quốc,
Mỹ và các nước trong khối EU. Nhiều sản phẩm gốm cổ Bát Tràng đang được lưu
trữ tại một số viện bảo tàng lớn trên thế giới như Viện bảo tàng Royaux-Bỉ, Viện
bảo tàng Guimet-Pháp.
Từ năm 2002, các nghệ nhân Bát Tràng bắt đầu liên kết để sản xuất và tiêu thụ
sản phẩm thông qua Hiệp hội gốm sứ Bát Tràng. Những thành viên của hiệp hội
không chỉ là những gia đình sản xuất gốm mà còn có cả các công ty kinh doanh
gốm sứ. Thông qua hiệp hội, người Bát Tràng có cơ hội tìm hiểu, nắm bắt thông
tin về thị trường, các kiến thức mới trong công nghệ sản xuất gốm sứ, phương
thức buôn bán thời thương mại điện tử và cách nâng cao năng lực cạnh tranh.
PHẦN 2: TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG TRONG NGÀNH GỐM SỨ
• Đặc thù tiêu thụ năng lượng.
2.1.1. Quy trình công nghệ sản xuất gốm sứ.
Sơ đồ : Công nghệ sản xuất gốm sứ
• Quy trình công nghệ sản xuất gốm sứ.
• Chuẩn bị nguyên liệu.
Nguyên liệu gồm có cao lanh, đá trường thạch, đất sét trắng.
Các nguyên liệu trên được phối chế theo tỷ lệ nhất định, phù hợp với nhiệt độ nung

theo yêu cầu sản xuất sản phẩm. Để đạt được nhiệt độ nung theo ý muốn, cơ sở sản
xuất nguyên liệu xương men phải có các công thức phối chế phù hợp.
Sau khi nguyên liệu được phối chế được đưa vào bình nghiền bi có công suất từ
8 – 12 tấn/mẻ và nghiền trong 48 giờ. Trước khi lấy nguyên liệu bột ra, cán bộ kỹ
thuật phải kiểm tra độ nhỏ của hạt. Nếu đảm bảo các yếu tố kỹ thuật mới được ra
bột.
Máy nghiền nguyên liệu.
Nguyên liệu sau khi nghiền được đưa qua bộ phận múc lọc để loại bỏ tạp chất và
những hạt có kích thước lớn. Cán bộ kỹ thuật kiểm tra độ nhỏ của cỡ hạt nguyên
liệu, nếu thấy đảm bảo mới được bơm qua bộ phận khử từ.
Sản phẩm sau khi qua máy nghiền được đưa vào bể lọc.
Nguyên liệu sạch từ bể lọc được bơm vào máy nén và ép thành tấm.
Nguyên liệu sạch được đưa vào máy ép lọc khung bản, được lấy ra khi độ ẩm
nguyên liệu chỉ còn 22 – 24%, đưa qua máy luyện và đưa vào phòng ủ ẩm ít nhất 15
ngày trước khi đưa vào sản xuất.
Sau cùng tấm đất sét được đưa vào máy luyện.
Quá trình ủ có tác dụng làm tăng độ dẻo của nguyên liệu, dễ tạo hình trong quá
trình sản xuất. Nguyên liệu sau khi ủ được đưa qua máy luyện và hút chân không
sau đó đóng vào túi nilon để bảo quản và vận chuyển. Trước khi đưa vào sản xuất
đại trà, phải nung thử nguyên liệu để kiểm tra đánh giá chất lượng nguyên liệu. Để
đảm bảo tính ổn định, không xảy ra các sai sót, mỗi lô hàng được sản xuất từ 150 –
200 tấn và được kiểm tra kỹ về mặt chất lượng trước khi đưa vào sản xuất đại trà
hoặc bán. Để có được nguyên liệu chất lượng cao, cơ sở sản xuất phải tuyển chọn
cẩn thận nguyên liệu đầu vào và các nguyên liệu trên phải được mua từ các nhà
cung cấp có uy tín, với số lượng lớn, chất lượng ổn định.
• Tạo hình.
Đất dẻo trước khi đưa vào tạo hình sẽ được đưa qua máy luyện và hút chân không
lần hai và được đùn ra với các kích thước có đường kính khác nhau tuỳ thuộc vào
loại sản phẩm.
Có nhiều phương pháp tạo hình sản phẩm, chọn cách tạo hình nào tuỳ theo loại sản

phẩm và trinh độ công nghệ của cơ sở sản xuất.
Trước đây khâu tạo hình được thực hiện bằng các bàn xoay hoặc máy ép lăn.
Tạo hình bằng phương pháp nặn thủ công.
Hiện nay có doanh nghiệp tạo hình sản phẩm trên dây chuyền công nghiệp hiện
đại, tạo ra các sản phẩm rất đồng đều. Đối với một số loại sản phẩm, người thợ gốm
sứ có thể tạo hình bằng khuôn thạch cao. Khuôn thạch cao được đúc sẳn cho từng
loại sản phẩm. Khuôn có cấu tạo từ đơn giản đến phức tạp. Loại đơn giản là khuôn
hai mang, loại phức tạp thì thường có nhiều mang, tuỳ theo hình dáng của sản phẩm
định tạo. Cách tạo dáng này trong cùng một lúc có thể tạo ra hàng loạt sản phẩm
giống nhau, rất nhanh và giản tiện. Tạo hình sản phẩm có thể bằng phương pháp rót
hoặc đắp nặn.
Phương pháp rót: Nguyên liệu được hoà với nước thành dạng hồ, hơi sệt (hồ), sau
đó đổ vào khuôn thạch cao, sau một thời gian nhất định thì người thợ đổ hồ dư ra.
Khi sản phẩm tương đối khô thì mở khuôn ra để lấy sản phẩm.
Khuôn thạch cao trước khi đưa vào sử dụng.
N
guyên liệu được rót vào khuôn.
Làm khô và tháo khuôn.
Phương pháp đắp nặn: Nguyên liệu được làm thành từng tấm, độ dày theo yêu
cầu của sản phẩm. Người thợ gốm đắp vào trong khuôn để tạo sản phẩm.
Bằng phương pháp rót hay đắp nặn, sau khi tạo hình thì người thợ cũng cần phải
sửa chửa lại sản phẩm cho hoàn chỉnh các đường nét, hoa văn và loại bỏ những chổ
dư thừa do ráp khuôn tạo ra.
• Chế biến men.
Men gốm sứ là một lớp thủy tinh có chiều dày từ 0,15 – 0,4 mm phủ lên bề mặt của
sản phẩm. Lớp thủy tinh này hình thành trong quá trình nung và có tác dụng làm
cho bề mặt sản phẩm trở lên sít đặc, nhẵn, bóng.
Phương pháp thông thường để chế biến men là nghiền phối liệu trong máy nghiền bi
gián đoạn đến khi độ mịn qua hết sang 10.000 lỗ/cm
2

. Trong quá trình nghiền, cần
khống chế độ mịn thích hợp vì nếu như nghiền quá mịn men sẽ bị cuốn hoặc bong
men, nếu men quá thô sẽ gây nhám bề mặt và tăng nhiệt độ nung một cách đáng kể.
Đối với men trắng ( đục ) và men trong hoặc men cho sứ cách điện, sau khi nghiền
cần thiết phải đưa qua máy khử từ để loại bỏ sắt và oxit sắt ( có trong nguyên liệu
hoặc do sự mài mòn của máy nghiền ).
Thành phần của men bao gồm nhiều oxit hoặc muối kim loại khác nhau, hàm lượng
của chúng tạo màu đậm, nhạt khác nhau do đó tạo màu sắc cho sản phẩm là bí quyết
công nghệ của các nhà sản xuất gốm sứ. Men gốm sứ là một hệ phức tạp gồm
nhiều ôxít như Li2O, Na2O, K2O, PbO, B2O3, CaO, ZnO, MgO, Al2O3, Fe2O3, SiO2...
được đưa vào dưới các dạng sau:
Nguyên liệu dẻo : gồm có cao lanh , đất sét , bột talc , betonit...
• Nguyên liệu không dẻo dưới dạng khoáng: gồm có trường thạch, đôlômít,
đá vôi, cát...
• Nguyên liệu không dẻo dưới dạng hóa chất công nghiệp: BaCO3, Na2CO3,
K2CO3, borax, axít boric, Cr2O3, ZnO... hoặc các loại frit.
Ôxít hoặc muối của kim loại có thể làm chất tạo màu cho men, cường độ màu
tuỳ thuộc vào hàm lượng (%) ôxít gây màu đưa vào và bản chất men. Những ôxít
màu hoặc muối của chúng khi đưa riêng vào men gốm sẽ cho màu thông thường
là:
•CoO, Co2O3, Co3O4, Co(OH)2: cho màu xanh.
• NiCO3: cho màu vàng bẩn.
•CuO, Cu2O: cho màu xanh khi nung trong trong môi trường ôxy hoá, màu
đỏ trong môi trường khử.
•Cr2O3: Cho màu lục.
• Sb2O3, Sb2O5 cho màu vàng.
• FeO, Fe2O3, Fe3O4: cho màu đỏ vàng, vàng và nâu khi nung trong trong
môi trường ôxy hoá; xanh xám đến xanh đen trong môi trường khử.
•MnCO3: cho màu đen, tím hoặc đen.
•SnO2: cho màu trắng (men đục).

• ZrO2: cho màu trắng (men đục).
•TiO2: cho màu vàng.