Nghiên cứu cải tiến hệ thống điều khiển và giám sát nhiệt độ lò nung của công ty gạch Granite Đồng Nai trên cơ sở sử dụng logic mờ

Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật
LỜI CAM ĐOAN
Tôi là Nguyễn Văn Vụ, học viên lớp Cao học 10AĐKTĐ-ĐN tự động hóa
niên khóa 2010-2012. Sau hai năm học tập và nghiên cứu, được sự giúp đỡ của các
thầy cô giáo và đặc biệt là PGS.TS.Nguyễn Doãn Phước, thầy giáo hướng dẫn tốt
nghiệp của tôi, tôi đã đi tới cuối chặng đường để kết thúc khóa học thạc sĩ.
Tôi đã quyết định chọn đề tài tốt nghiệp là: “Nghiên cứu cải tiến hệ thống
điều khiển và giám sát nhiệt độ lò nung của công ty gạch Granite Đồng Nai trên
cơ sở sử dụng logic mờ”.
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu, kết
quả trong luận văn là hoàn toàn trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ
công trình nào khác. Nếu có tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm.
Hà Nội, ngày 15 tháng 4 năm 2012
Học viên
Nguyễn Văn Vụ
Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật
MỤC LỤC
Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
WIN CC : Windows Control Center (Trung tâm điều khiển chạy trên nền Windows )
SCADA: Super Visory Control And Data Acquisition (Hệ thống giám sát điều
khiển và thu thập xử lý dữ liệu)
DCS: Distributed Control System (Hệ thống điều khiển phân tán)
HMI: Human Machine Interface (Giao diện giữa người và máy)
PLC: Programmable Logic Controller (Thiết bị điều khiển lập trình được )
FCPA: Fuzzy Control Parameter Assignment (Chương trình hỗ trợ lập trình mờ
choPLC S7-300)
FB: Function Block (Khối chức năng)
FC: Function (Hàm chức năng)
SFC: System Function (Hàm chức năng hệ thống)
SFB: System Function Block (Khối hàm chức năng hệ thống)

DB: Data Block (Khối dữ liệu)
Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật
DANH MỤC HÌNH VẼ
Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật
LỜI NÓI ĐẦU
Công nghệ sản xuất gốm sứ nói chung gạch Granite nói riêng luôn phát triển,
không ngừng hoàn thiện nhằm thỏa mãn yêu cầu ngày càng cao về chất lượng cũng
như số lượng của người tiêu dùng.
Gạch granite nhân tạo (granite ốp lát) là những tấm mỏng có chất lượng gốm
đồng nhất có hoa văn nền giống như granite tự nhiên, với nhiều loại hình dạng kích
thước khác nhau. Là loại sản phẩm gốm có tính năng cơ lý kỹ thuật, mỹ thuật vượt
trội so với các sản phẩm ốp lát đã được sản xuất. Công nghệ sản xuất loại sản phẩm
này ra đời không lâu và ngày càng được phát triển ở một số nước tiến tiến như
Italia, Đức,Tây Ban Nha…gạch granite nhân tạo có thể sử dụng ở dạng mài bóng
hoặc tráng men trong, có thể sử dụng để lát nền nhà hoặc ốp mặt ngoài của công
trình xây dựng nhằm tăng độ bền kiến trúc cũng như tăng vẻ đẹp mỹ quan cho công
trình. Đặc biệt gạch granite nhân tạo được sử dụng tại những nơi có đòi hỏi khắt khe
về điều kiện vệ sinh như bệnh viện, phòng thí nghiệm hóa dược, do tính không
dẫn điện, không tích điện, độ sạch tối ưu, không hút ẩm, không bị hóa chất phá hủy,
không bị mốc bề mặt.
Đất nước ta đang trong thời kỳ xây dựng và phát triển, tiến lên công nghiệp
hóa hiện đại hóa đất nước thì nhu cầu về sử dụng gạch ốp lát nói chung và granite
nói riêng là rất lớn. Trong lĩnh vực xây dựng, việc sản xuất gạch granite đang dần
trở thành một ngành công nghiệp với rất nhiều các nhà máy, xí nghiệp rải đều trên
toàn quốc. Đứng trước nhu cầu và những đòi hỏi chất lượng ngày càng cao của
người tiêu dùng trong nhiều lĩnh vực, thì gạch granite được sản xuất ra phải đáp ứng
được những yêu cầu về chất lượng như hình dáng, kích thước, độ bền, độ cứng, màu
sắc v.v.v. Nhưng trong thực tế, dây chuyền sản xuất gạch granite là một quá trình
phức tạp với rất nhiều công đoạn như máy nghiền, máy ép, máy sấy đứng, lò nung
con lăn, bộ phận phân loại, đóng gói, … Trong đó, hoạt động của lò nung con lăn là

một khâu rất quan trọng, nó quyết định nhiều đến chất lượng của gạch thành phẩm.
Nếu giá trị nhiệt độ trong lò nung con lăn không bám theo chính xác các giá trị
nhiệt độ đặt thì nhiều khuyết tật như vết nứt, biến dạng về kích thước, độ phẳng,
1
Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật
thay đổi về màu men. v.v.v. sẽ xuất hiện trên gạch thành phẩm. Vì vậy, lò nung con
lăn luôn được mong chờ để làm việc chính xác và tin cậy nhằm đáp ứng mọi yêu
cầu kỹ thuật.
Việc nghiên cứu cải tiến hệ thống điều khiển và giám sát nhiệt độ lò nung tại
công ty gạch Granite Đồng Nai để khắc phục các tồn tại đã nêu là một yêu cầu
kỹ thuật cấp bách. Tuy nhiên trong thực tế công nghiệp, quá trình nhiệt là quá
trình phức tạp, việc thay đổi nhiệt độ của một vật chất sẽ ảnh hưởng rất nhiều
đến cấu tạo, tính chất, và các đại lượng vật lý khác của vật chất. Ví dụ, sự thay
đổi nhiệt độ của một chất khí sẽ làm thay đổi thể tích, áp suất của chất khí trong
bình. Do vậy, vấn đề đặt ra là phương pháp điều khiển nào sẽ giải quyết được
yêu cầu của bài toán trên?
Trong những năm gần đây một ngành khoa học mới đã được hình thành và
phát triển mạnh mẽ đó là điều khiển logic mờ mà công cụ toán học của nó chính là
lý thuyết tập mờ của Jadeh. Khác hẳn với kỹ thuật điều khiển kinh điển là hoàn toàn
dựa vào độ chính xác tuyệt đối của thông tin mà trong nhiều ứng dụng không cần
thiết hoặc không thể có được, điều khiển mờ có thể xử lý những thông tin “không rõ
ràng hay không đầy đủ”, những thông tin mà sự chính xác của nó chỉ nhận thấy
được giữa các mối quan hệ của chúng với nhau và cũng chỉ mô tả được bằng ngôn
ngữ, đã cho ra những quyết định chính xác. Chính khả năng này đã làm cho điều
khiển mờ sao chụp được phương thức xử lý thông tin và điều khiển của con người,
đã giải quyết thành công các bài toán điều khiển phức tạp.
Trong khuôn khổ luận văn tốt nghiệp này, tác giả đi vào nghiên cứu và ứng
dụng các thuật toán điều khiển mờ trong điều khiển và giám sát nhiệt độ lò nung
gạch Granite trong thực tế công nghiệp. Kết quả các bộ điều khiển này đều có
đầy đủ ưu điểm của bộ điều khiển mờ cơ bản nhưng chúng được tích hợp đơn

giản, làm việc ổn định, có đặc tính động học tốt, tính bền vững cao và làm việc
tốt ngay khi thông tin của đối tượng không đầy đủ hoặc không chính xác. Một số
còn không chịu ảnh hưởng của nhiễu cũng như sự thay đổi theo thời gian của đối
tượng điều khiển.
2
Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật
Nội dung luận văn này đề cập đến các vấn đề sau:
Chương 1: Mở đầu.
Chương 2: Tổng quan về qui trình công nghệ sản xuất gạch Granite.
Chương 3: Lò nung con lăn
Chương 4: Cải tiến nâng cao chất lượng hệ thống điều khiển và giám sát nhiệt
độ lò nung trên cơ sở sử dụng logic mờ.
Sau thời gian khảo sát và nghiên cứu tại công ty gạch Granite Đồng Nai, đến
nay luận văn của em đã hoàn thành với kết quả tốt. Thành công này phải kể đến sự
giúp đỡ chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo trong bộ môn Điều Khiển Tự Động
trường Đại học Bách khoa Hà Nội, đặc biệt là Thầy PGS.TS Nguyễn Doãn Phước
người đã trực tiếp hướng dẫn tôi, đã hết lòng ủng hộ và cung cấp cho tôi những kiến
thức hết sức quí báu. Tôi xin dành cho thầy lời cám ơn sâu sắc.
Ngoài ra tôi cũng xin chân thành gửi lời cám ơn đến Ban giám đốc Công ty,
Ban quản đốc phân xưởng sản xuất, đội ngũ Kỹ sư Công nghệ, Công nhân kỹ thuật
tại phân xưởng sản xuất đã tận tình hướng dẫn, giúp tôi trong quá trình khảo sát,
nghiên cứu. Xin kính chúc Quý Công ty ngày càng phát triển vững mạnh trên con
đường Công nghiệp hóa, hiện đại hóa của đất nước.
Tuy nhiên do thời gian, kiến thức và kinh nghiệm thực tế có hạn nên luận văn
này không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được các ý kiến đóng góp
chỉ bảo của các thầy cô giáo và của bạn bè đồng nghiệp để bản luận văn của em
được hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn !
Hà Nội, ngày 15 tháng 4 năm 2012
Học Viên

Nguyễn Văn Vụ
3
Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật
CHƯƠNG 1
MỞ ĐẦU
1.1. Sự hình thành và phát triển của công ty gạch Granite Đồng Nai
Công ty gạch Granite Đồng Nai (GRALICO) thuộc Tổng Công ty xây dựng &
phát triển hạ tầng LICOGI (nay đổi tên thành công ty TNHH công nghiệp gạch
men Guocera Việt Nam), được thành lập từ năm 2001 theo Quyết định số:
18/TCCB ngày 12/01/2001của Hội đồng quản trị tổng công ty xây dựng và phát
triển hạ tầng Bộ xây dựng, có trụ sở đặt tại: xã Phước Tân, huyện Long Thành, tỉnh
Đồng Nai.
Đồng Nai có diện tích 589500 ha, dân số khoảng 2 triệu người, lực lượng lao
động dồi dào có trình độ khá và tay nghề cao. Cơ cấu hành chính của tỉnh gồm
thành phố Biên Hòa và 7 huyện.
Huyện Long Thành nằm ở phía Tây Nam của tỉnh, ranh giới của huyện bao gồm:
- Phía Bắc giáp Thành phố Biên Hòa và huyện Thống Nhất, Đồng Nai
- Phía Nam giáp Bà Rịa Vũng Tàu và huyện Nhơn Trạch, Đồng Nai
- Phía Tây giáp Thành phố Hồ Chí Minh
- Phía Đông giáp huyện Long Khánh, huyện Cẩm Mỹ, Đồng Nai
Hình 1.1: Tòa nhà điều hành công ty gạch Granite Đồng Nai
4
Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật
Tổng diện tích của huyện là 53818 ha chiếm 9% diện tích tự nhiên của tỉnh,
dân số 256300 người (năm 2003), chiếm 9 % dân số toàn tỉnh, huyện có một thị trấn
và 18 xã. Huyện có nhiều tuyến giao thông đường bộ huyết mạch của vùng chạy
qua, là cửa ngõ của các thành phố lớn như: TPHCM, Biên Hòa, Nhơn Trạch,Vũng
Tàu. Long Thành có khả năng thu hút đầu tư cao, với lợi thế trên đã mở ra cho
huyện một triển vọng thuận lợi về phát triển kinh tế với tốc độ tăng trưởng cao
trong những thập niên đầu thế kỷ 21, đóng vai trò quan trọng trong chiến lược phát

triển kinh tế xã hội của tỉnh Đồng Nai nói riêng cũng như vùng kinh tế trọng điểm ở
phía Nam nói chung.
Công ty gạch Granite Đồng Nai được Tổng Công ty Xây dựng và Phát triển
Hạ tầng (LICOGI) – Bộ xây dựng đầu tư một dây truyền đồng bộ, hiện đại do hãng
SiTi – ITALIA sản xuất với công xuất 1.500.000 m
2
sản phẩn/năm. Tổng vốn đầu
tư ban đầu cho chuẩn bị mặt bằng, các dự án về xây dựng cơ sở hạ tầng, trang thiết
bị cũng như các loại nguyên liệu nội, ngoại nhập lên đến trên 135 tỷ đồng (VND).
Các sản phẩm của Công ty bao gồm gạch Granite bóng kiếng, bóng mờ, gạch
vân mây, … với kích thước 300 x 300, 400 x 400, 500 x 500, 600 x 900 với tổng
công suất 1,5 triệu m
2
sản phẩm/năm. Trong đó sản phẩm loại 1 chiếm hơn 80%,
loại 2 chiếm gần 10%, còn lại 10% gạch loại 3 và phế phẩm.


Hình 1.2: Phòng trưng bày sản phẩm gạch Granite và các sản
phẩm gạch Granite truyền thống
5
Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật
Để cạnh tranh được với sản phẩm gạch Granite ngọai nhập như Trung
Quốc, sản phẩm gạch Granite nội địa như: Taicera, Thạch Bàn, Long Hầu, Thanh
Thanh….đang có mặt trên thị trường. Công ty đã liên tục cố gắng cải tiến mẫu
mã cũng như chất lượng sản phẩm, đồng thời tìm kiếm các nguồn nguyên liệu
trong nước để thay thế dần nguyên liệu ngoại nhập, nhằm mục đích giảm giá
thành sản phẩm, tăng sức cạnh tranh.Với dây truyền công nghệ hiện đại và đồng
bộ, cùng với đội ngũ Kỹ sư, Công nhân kỹ thuật lành nghề, được đào tạo cơ bản,
thương hiệu GRALICO tuy mới ra nhập thị trường trong nước xong với chất
lượng sản phẩm lấy “CHỮ TÍN” là hàng đầu, mẫu mã đa dạng, phong phú, cho

nên đến ngày nay đã được người tiêu dùng trong nước quan tâm và lựa chọn.
Chắc chắn sẽ trở nên quen thuộc trên thị trường gạch Granite Việt Nam mới mẻ
và đầy tiềm năng. Đồng thời có nhiều triển vọng vươn ra thị trường các nước
trên Thế giới trong những năm gần đây.
1.2. Lý do chọn đề tài
Một ngành công nghiệp quan trọng liên quan đến lĩnh vực xây dựng là công
nghiệp sản xuất gạch granite. Gạch granite được sản xuất ra phải đáp ứng được
những yêu cầu về chất lượng như hình dáng, kích thước, độ bền, độ cứng .v.v.v.
Trong thực tế, dây chuyền sản xuất gạch granite là một quá trình phức tạp với rất
nhiều công đoạn như máy nghiền, máy ép, máy sấy đứng, lò nung con lăn, bộ phận
phân loại, đóng gói, … Trong đó, hoạt động của lò nung con lăn là một khâu rất
quan trọng, nó quyết định đến chất lượng của gạch thành phẩm. Nếu giá trị nhiệt độ
trong lò nung con lăn không bám theo chính xác các giá trị nhiệt độ đặt thì nhiều
khuyết tật như vết nứt, biến dạng về kích thước, độ phẳng, thay đổi về màu men.
v.v.v. sẽ xuất hiện trên gạch thành phẩm.
Vì vậy, lò nung con lăn luôn được mong chờ để làm việc chính xác và tin cậy
nhằm đáp ứng mọi yêu cầu kỹ thuật. Việc nghiên cứu cải tiến hệ thống điều khiển
và giám sát nhiệt độ lò nung tại công ty gạch Granite Đồng Nai để khắc phục các
tồn tại đã nêu là một yêu cầu kỹ thuật cấp bách.
6
Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật
1.3. Kết quả sẽ đạt được
- Xây dựng được các luật điều khiển dùng để cài đặt cho bộ điều khiển PID
chỉnh định tham số mờ để ứng dụng vào điều khiển và giám sát nhiệt độ lò nung
gạch granite nhằm cải thiện chất lượng điều khiển, thời gian đáp ứng nhanh, giá trị
nhiệt độ thực tế điều khiển bám theo giá trị đặt, giảm chi phí thay thế thiết bị.
- Là cơ sở để ứng dụng các phương pháp điều khiển mới là phương pháp PID
chỉnh định tham số mờ của Zhao,Tomizuka và Isaka và phương pháp cải tiến 3
đầu vào, vào thực tế công nghiệp ngành sản xuất gạch Granite nói riêng và lĩnh vực
sản xuất vật liệu xây dựng nói chung mà ở đó đại lượng nhiệt độ luôn đóng vai trò

chủ đạo.
- Là tài liệu tham khảo giúp cho các cán bộ kỹ thuật, công nhân vận hành sản
xuất tham khảo về hệ thống điều khiển khi ứng dụng logic mờ. Qua đó, có thể ứng
dụng cải tiến thay thế các bộ điều khiển cũ với phương pháp điều khiển PID kinh
điển bằng các bộ điều khiển có hệ logic mờ thế hệ mới như bộ điều khiển nhiệt độ
ASCON SERI – XF vào thực tế sản xuất tại doanh nghiệp nhằm nâng cao chất
lượng sản phẩm.
7
Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật
CHƯƠNG 2
TỔNG QUAN VỀ QUI TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT
GẠCH GRANITE
2.1. Sơ đồ tổng quan về qui trình công nghệ
8
Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật
2.2 Thuyết minh qui trình công nghệ
2.2.1Công đoạn nguyên liệu
Nguyên liệu luôn đóng vai trò quan trọng trong công nghệ sản xuất các sản
phẩm gốm sứ nói chung và sản phẩm gạch granite nói riêng. Ngày nay nhờ sự phát
triển và sự chính xác của khoa học kỹ thuật trong định tính và định lượng ta có thể
Hệ thống trộn bột
Kho nguyên liệu
Tràng thạch, Cao lanh,
Đất sét
Kho nguyên liệu
Tràng thạch, Cao lanh,
Đất sét
Xe
xúc
Xe

xúc
Cân định
lượng
Cân định
lượng
Băng
tải
Băng
tải
Máy nghiền bi
Máy nghiền bi
Bể
hồ
1
Bể
hồ
1
Bể
hồ
2
Bể
hồ
2
Bể
hồ
3
Bể
hồ
3
Hệ thống bơm

màng
Hệ thống bơm
màng
Bơm Pít tông
Bơm Pít tông
Máy
sấy
phun
Máy
sấy
phun
Kho Men- Màu
Kho Men- Màu
Máy nghiền Men -
Màu
Máy 1 – Máy 2

Máy nghiền Men -
Màu
Máy 1 – Máy 2

tan
k
me
n
tan
k
me
n
tan

k
mà
u
tan
k
mà
u
Bể
Hồ
nền
Bể
Hồ
nền
Bể
Hồ
nền
Bể
Hồ
nền
Sàng rung khử từ
Sàng rung khử từ
1

1

2
2
3
3
4

4
5
5
6
6
7

7

8
8
9
9
1
0
1
0
1
1
1
1
1
2
1
2
Hệ thống Băng tải
Hệ thống Băng tải
1

1

2
2
3
3
4
4
5
5
Cân định
lượng

Cân định
lượng

Máy Ép 1

Máy Ép 1

Máy Ép 2
Máy Ép 2
Máy Sấy đứng
Máy Sấy đứng
HT Tráng men

HT Tráng men

HT nạp gạch,
Xe Autoca

HT nạp gạch,
Xe Autoca

Lò nung
Lò nung
HT Phân loại
tự động
HT Phân loại
tự động
Đóng gói
Đóng gói
HT Mài – xén
cạnh
HT Mài – xén
cạnh
Phân loại -
Đóng gói
Phân loại -
Đóng gói
Kiểm tra
(KCS)
Kiểm tra
(KCS)
Kiểm tra
(KCS)
Kiểm tra
(KCS)
Nhập kho
Nhập kho
Hệ thống 12 silo chứa

9
Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật
dễ dàng xác định chính xác khối lượng và thành phần nguyên liệu để tạo cho các
sản phẩm gốm sứ có những tính chất như mong muốn.
Nguyên liệu phải có cỡ hạt, thành phần khoáng, hóa ổn định phù hợp với quá
trình sấy nung để tạo nên sản phẩm có thành phần pha và chất lượng cần thiết.
Nguyên liệu để sản xuất gạch granite được chia làm 2 loại:
- Nhóm nguyên liệu dẻo: cao lang, đất sét trắng.
- Nhóm nguyên liệu gầy: cát, thạch anh, tràng thạch, dolomite
- Ngoài ra còn có các phụ gia: STTP, CMC, H
2
O.
 Đơn phối cho một mẻ
- Tên toa phối liệu: BODY
- Mã số quản lý: B301-03
- Khối lượng / 01 hũ nghiền: 20.000 kg khô/ 1mẻ
STT Tên nguyên liệu Lượng cân ( kg ) Ghi chú
01 Đất sét Dầu Tiếng 2204
± 5kg
02 Cao lanh Lâm Đồng 2473
± 5kg
03 Cao lanh Bảo Lộc 5222
± 5kg
04 Cao lanh Hàm Thuận 1251
± 5kg
05 Tràng thạch Thái Lan 1180
± 5kg
06 Tràng thạch Lào Cai 2653
± 5kg
07 Tràng thạch Tuyên Quang 1937

± 5kg
08 Talc 8021
± 5kg
09 Dolomite 223
± 5kg
10 STTP 75
± 0,5kg
11 Lượng nước 7642
± 5lít
Tổng cộng 25.162
 Tính chất và vai trò của từng loại nguyên liệu
 Đất sét
Là nguyên liệu cơ bản của công nghệ silicát. Đất sét là tên chung chỉ các loại
nguyên liệu đất có chứa các nhóm khoáng alumo – silicát ngậm nước có cấu trúc
lớp với độ phân tán cao, trộn với nước có tính dẻo, khi nung tạo sản phẩm kết khối
rắn chắc.
 Cao lanh
Là nguyên liệu cơ bản của công nghệ silicát chỉ sau đất sét. Cao lanh là tên
10
Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật
chung chỉ các loại nguyên liệu đất có chứa các nhóm khoáng alumo – silicát ngậm
nước trong đó khoáng chính là caolinhít. Trong cao lanh cũng chứa các khoáng
tương tự như đất sét nhưng lượng khoáng caolinhít là cao nhất. Vì cao lanh là sản
phẩm của quá trình phong hóa nguyên sinh nên kích thước hạt không mịn bằng đất
sét nhưng bù lại vì phong hóa tại chỗ nên cao lanh rất trắng, ít lẫn tạp chất mà vai
trò của đất sét và cao lanh là tương đương nhau, vì lý do đó mà cao lanh thường có
giá trị cao hơn đất sét. Đồng thời vì phong hóa tại chỗ nên hạt cao lanh gồ ghề và
nhiều khuyết tật nên ảnh hưởng rất nhiều đến khả năng hoạt hóa của cao lanh, làm
tăng khả năng hoạt hóa của cao lanh. Cũng chính vì kích thước bé nên khả năng hút
ẩm của cao lanh là rất lớn.

 Tràng thạch
Là hợp chất của các silicat-alumin không chứa nước, trong thành phần còn có
Na
2
O (tràng thạch natri hay còn gọi là albit), K
2
O (tràng thạch kali hay orthoclaz),
và CaO (tràng thạch canxi hay anortit).
Tràng thạch Kali nóng chảy ở 1170°C và phân hủy thành leucit và pha lỏng.
Leucit, K
2
O.Al
2
O
3
.4SiO
2
nóng chảy ở 1540°C. Chính vì khi nóng chảy lại hình
thành tinh thể leucit giống như khung, do đó pha lỏng không thể chảy giọt. Đồng
thời sự tạo thành tinh thể leucit sẽ làm giảm lượng pha lỏng do đó nó cũng có tác
dụng làm tăng khoảng chảy của tràng thạch kali, khoảng chảy trên 300°C, đó là loại
thuỷ tinh “dài” nghĩa là khi tăng nhiệt độ thì độ nhớt giảm rất chậm.
Tràng thạch natri nguyện chất nóng chảy ở 1120°C và ngay lập tức chuyển
thành pha lỏng đồng nhất có độ nhớt rất bé. Cả hai loại trường thạch đều có tác
dụng làm giảm nhiệt độ nung của sản phẩm do sự xuất hiện sớm của pha lỏng làm
tăng khả năng hòa tan của SiO
2
trong pha lỏng. Vì là chất chảy nên quá trình biến
đổi thù hình của tràng thạch không cần quan tâm. - Mặc khác tràng thạch còn tạo
cho viên gạch tính thẩm mỹ cao nhờ độ bóng và độ trong của viên gạch làm viên

gạch có chiều sâu.
Vai trò của tràng thạch trong công nghiệp gốm sứ là rất quan trọng vì chẳng
những quyết định điều kiện công nghệ (nhiệt độ nung) mà còn ảnh hưởng lớn đến
các tính chất kỹ thuật.
11
Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật
 Dolomit
Có công thức hóa học MgCO
3
.CaCO
3
. Là hợp chất nhưng có tính chất như
một hỗn hợp, do có nhiệt độ phân hủy khác nhau. Tại 600°C thì MgCO
3
phân hủy
và tại 900 - 950°C thì CaCO
3
phân hủy.
- Dolomit là nguyên liệu cung cấp đồng thời CaO và MgO. Là chất phụ trợ.
- Dolomit đóng vai trò làm tăng độ bền cơ, bền uốn của xương.
- Đồng thời Dolomit còn làm giảm nhiệt độ nung.
- Dolomit làm trắng xương.
Vì phương pháp tạo hình là ép bán khô nên sự dính khuôn rất cao, mà Dolomit
kích thước hạt rất mịn nên khi sấy phun thì Dolomit luôn bao bọc bên ngoài, do đó
tránh sự dính của các hạt lại với nhau. Đồng thời khi ép thì Dolomit sẽ tiếp xúc với
khuôn, do đó hạn chế sự dính khuôn.
 Cát
Là nguyên liệu chính cung cấp SiO
2
(thường hàm lượng cát 95 - 99.5%). Cát

còn là một nguyên liệu gầy có tác dụng làm giảm sự co sấy, giảm độ hút nước mộc.
Cát khi nung sẽ giản nở do chuyển thù hình do đó có thể bù trừ sự co của
xương do kết khối, do đó giảm sự co nung và dễ dàng khống chế kích thước gạch
cho kích thước chính xác hơn. Chính vì sự tăng thể tích khi nung của cát nên có thể
cho ta giảm chu kỳ nung vì sự bù trừ thể tích nên mộc khó bị nứt.
 Bột Talc
Là một khoáng thạch dạng khối có màu lục nhạt, trắng xám hoặc vàng phớt
nâu, sờ tay có cảm giác mịn, mát. Thành phần chủ yếu là MgO và SiO
2
, thường
được sử dụng với hàm lượng nhỏ.
Trong xương có tác dụng chống nứt, rạn do nóng lạnh đột ngột. Trong men có
tác dụng điều chỉnh hệ số giãn nhiệt. Mặt khác bột talc cũng góp phần làm giảm
nhiệt độ nung chín sản phẩm.
 Bột phế không màu
Vai trò chính là để tận dụng bột phế tránh lãng phí. Thông thường trong một
mẻ không được dùng nhiều bột phế để sản xuất gạch Granite do bột phế có thành
12
Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật
phần không ổn định sẽ gây ảnh hưởng đến chất lượng và tính thẩm mỹ của xương.
Bột phế màu thì tận dụng sản xuất gạch màu đen.
 STTP(Sodiumtripoly photphat: Na
2
PO
4
)
Là chất chống lắng hay là chất tạo lỏng. Khi sử dụng STPP trong quá trình sẽ
giúp cho các hạt linh động hơn, chúng trơn trượt lên nhau, tạo lỏng và giúp cho quá
trình nghiền bi chà xát và va đập vào nguyên liệu dễ dàng hơn → hiệu quả nghiền cao.
 CMC(Cacbon Metyl Cellulozes)

Là chất keo tụ, hay chất kết dính. Khi sử dụng một thành phần nhỏ vào trong
thành phần của Xương, giúp cho quá trình khi ép sẽ liên kết giữa các hạt với nhau,
không bị nứt sau khi ép.
Như vậy: Khâu chuẩn bị nguyên liệu rất quan trọng, nếu không chuẩn bị hợp
lý thành phần xương sẽ dẫn đến nhiều khuyết tật xảy ra, sản phẩm kém chất lượng.
Khi ra đơn phối liệu phải tính toán hợp lý giữa các thành phần hóa, và dựa vào
thành phần % của các Ôxít kim loại: % SiO
2
+ % Al
2
O
3
+% Ôxít kiềm.
2.2.2 Công đoạn nghiền phối liệu
 Hệ thống cân định lượng
 Nhiệm vụ : cân các thành phần nguyên liệu trong toa phối liệu một cách
chính xác theo từng mẻ nghiền.
 Thiết bị :
Hệ thống cân bao gồm một phễu thép và ở dưới có băng tải để chuyển phối liệu sau
khi được cân ra ngoài. Hệ thống băng tải chỉ hoạt động khi toàn bộ một mẻ phối
liệu đã được cân xong. Toàn bộ hệ thống bao gồm phễu và băng tải được treo lơ
lửng bởi bốn bệ bằng bê tông đặt tại bốn góc. Tại bốn góc chịu lực có đặt bốn thiết
bị cảm ứng lực để đo lực nén, trụ bê tông có thanh dầm bắc ngang trên đó có những
con vít để định vị phễu không dao động và nằm đúng trọng tâm.
 Thông số kỹ thuật của cân:
13
Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật
- Cân tối đa 30 tấn/mẻ
- Theo đơn phối thì 25.162 tấn/mẻ
- Tính theo lượng khô thì 20 tấn khô/mẻ

 Máy nghiền bi
 Nhiệm vụ:
Ngoài việc tạo ra phối liệu hạt có kích cỡ theo ý muốn của từng loại sản phẩm
thì nó còn có tác dụng trộn đều, tránh sự kết tụ lại và quá trình nghiền còn tăng mức
hoạt hoá và diện tích tiếp xúc của bề mặt hạt vật liệu, làm đồng nhất phối liệu do kết
hợp trộn nghiền đồng thời trong máy nghiền. Để đạt được vấn đề đó thì yêu cầu lớn
nhất của một nhà máy phải có các thiết bị máy nghiền.
 Thiết bị:
Hình 2.1: Hệ thống cân định lượng và máy nghiền bi
14
Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật
Hình 2.2: Hệ thống máy nghiền bi ướt gián đoạn
 Thông số kỹ thuật máy nghiền bi:
- Dung tích cối nghiền: 36.500
lít
- Bề dày lớp lót cao nhôm: 120 mm
- Tốc độ quay của cối: 12 vòng/phút
- Chiều dài cối nghiền: 5
m3
- Đường kính làm việc cối nghiền: 2
m
84
- Công suất động cơ: 110 kw
 Nguyên lý nghiền:
Thành phần nguyên liệu chủ yếu được sử dụng gồm có: đất sét, cao lanh, tràng
thạch, và các phụ gia. Nguyên liệu sau khi được mua chở về nhà máy sẽ được đưa
vào từng ngăn chứa khác nhau. Máy xúc sẽ xúc nguyên liệu theo từng ngăn đổ vào
15
Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật
cân định lượng theo tỷ lệ thành phần khối lượng phối liệu xác định trước (20 tấn

nguyên liệu khô ). Phối liệu sau khi cân theo hệ thống băng tải đưa vào máy nghiền
bi ướt, làm việc gián đoạn với một lượng nước vừa đủ, đồng thời bổ sung bi nghiền
nếu cần thiết với tỷ lệ nước-bi-phối liệu là 0.5:1:1. Độ mịn yêu cầu của hồ sau khi
ra khỏi máy nghiền bi được xác định bằng lượng sót sàng 10.000lỗ/cm
2
phải đạt từ
3-5% ( tức hơn 95% có kích thước hạt nhỏ hơn 63µm ).
 Xử lý hồ nền khi chưa đạt các thông số kỹ thuật:
Khi hồ đặc mà tỷ trọng cao thì thêm nước vào, điều này thực hiện trên cối
nghiền vì khi hồ đặc rất khó tháo liệu. Sau khi thêm nước vào ta phải quay cối một
thời gian để hồ và nước đồng nhất nhau.
Ví dụ1:
Tỷ trọng: d = 1.74 g/ml
Độ nhớt: n = 46 s
Sót sàng: R = 0.57% ( 10.000lỗ / cm
2
)
Độ ẩm: W = 31.86%
 Lưu trữ hồ phối liệu (còn gọi là huyền phù ) sau nghiền:
Hồ nền sau khi nghiền xong sẽ được tháo qua hệ thống sàng khử từ để loại bỏ
các hạt thô và khử từ loại bỏ oxit sắt vào bể chứa có cánh khuấy. Để chất lượng hồ
ổn định, không bị sánh phải bảo đảm cánh khuấy hoạt động liên tục. Sau đó hồ
nguyên liệu được hệ thống bơm màng (sử dụng bằng khí nén) đưa qua hệ thống
sàng rung một lần nữa để loại bỏ hạt thô và khử từ loại bỏ oxít sắt bằng nam châm.
Và cuối cùng hồ được đưa vào bồn điều chỉnh (tank chứa 4m
3
). Bồn điều chỉnh có
vai trò ổn định chất lượng hồ và có thể điều chỉnh tỷ trọng của hồ taị đây. Sau đó hồ
được bơm vào tháp sấy phun (trường hợp này sản xuất gạch không màu).
2.2.3 Công đoạn nghiền men, màu

 Thiết bị:
16
Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật
 Thông số của máy nghiền MS2 (SiTi)
+ Dung tích: 2.150 lít
+ Tốc độ quay: 24 vòng/phút
+ Bề dày lớp lót cao nhôm: 38 mm
+ Công suất động cơ: 11 kw
 Nghiền men
Đơn phối liệu cho một cối nghiền men trong:
Tên Khối lượng/mẻ (800 kg khô/mẻ)
Frit HT 262 Huế 737,3 kg
Cát mịn (Silica) 56,3 kg
Kaolin Alưới 59,6 kg
STTP 0,8 kg
CMC 3,6 kg
Nước 323 lít
 Thông số công nghệ:
- Tỷ trọng : 1,69
÷
1,74 g/ml
Hình 2.3: Hệ thống máy nghiền men - màu
17
Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật
- Độ ẩm : 32
÷
33 %
- Độ nhớt : 30
÷
80 s

- Độ mịn : < 0.6 % (khối lượng sót sàng 0,063 mm)
 Nguyên lý nghiền men:
Men sử dụng là men trong, được tráng lên bề mặt gạch mộc nhằm tạo độ bóng
cho gạch bóng mờ (không mài). Phối liệu được cho vào máy nghiền bi có dung tích
2.150 với thời gian nghiền từ 8 – 10h. Lượng bi cao nhôm được dùng trong máy
nghiền men được tận dụng từ lượng bi nhỏ thải ra từ máy nghiền hồ nền. Thể tích bi
chiếm 53 – 55% thể tích máy nghiền. Men được xả qua sàng rung và được đưa
bằng bơm màng khí nén lên tank chứa men 4 m
3
để lưu trữ. Tank chứa được tối đa
lượng men của 5 cối nghiền và đều có cánh khuấy với tốc độ 20 vòng/phút.
 Nghiền màu
 Thiết bị máy nghiền MS2 (SiTi): sử dụng chung với máy nghiền men
 Lưu đồ công đoạn nghiền màu:
 Đơn phối liệu cho sản phẩm SP4056G
Tên Khối lượng/mẻ
Hồi phối liệu (từ bể 4) 7000 lít x 1,71 kg/lít = 11.970 kg
Màu HP – 9101 252 kg khô
Nước 200 lít
STTP 2 kg
18
Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật
Tổng cộng 12.224 kg
 Nguyên lý nghiền:
Hồ phối liệu lấy từ bể chứa hồ, sau khi được kiểm tra các thông số liên quan,
bơm vào phễu cân ở các mức 600lít (hoặc 600lít, 800lít). Hồ phối liệu được cho
vào máy nghiền bi có dung tích 2.150 lít cùng với bột màu và cuối cùng bơm lượng
nước cần dùng. Lượng bi cao nhôm được dùng trong máy nghiền màu được tận
dụng từ lượng bi nhỏ thải ra từ máy nghiền hồ nền. Thể tích bi chiếm 53 – 55% thể
tích nghiền. Thời gian nghiền mỗi mẻ: 30 – 40 phút, sau đó màu được xả qua sàng

rung 10.000 lỗ/cm
2
và được đưa bằng bơm màng khí nén lên tank dữ trữ bốn m
3
để
lưu trữ. Mỗi tank chứa được tối đa lượng hồ của 4 cối nghiền và đều có cánh khuấy
với tốc độ 20 vòng/phút.
2.2.4 Công đoạn phối màu, sấy phun, tạo hạt
 Lưu đồ phối hợp phối màu và sấy phun:
19
Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật
 Phối màu
 Thiết bị:
Hình 2.4: Hệ thống máy phối màu tự động
20
Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật
 Nguyên lý phối màu:
Máy bơm số 1 sẽ bơm hồ phối liệu từ tank 2 và máy bơm số 2 (công suất nhỏ
hơn) sẽ bơm hồ màu đặc từ tank 3 (hoặc 4). Độ mở van của 2 máy bơm sẽ được
máy phối tự động điều chỉnh theo các thông số cài đặt và tỷ trọng của hồ phối liệu
và hồ màu đặc với thiết bị đo tỷ trọng được đặt trên đường ống sau máy bơm.
Màu được phối khi 2 đường ống (đường ống lớn của hồ phối liệu và đường
ống nhỏ của màu đặc) hợp lại thành một đường ống duy nhất dẫn hồ hỗn hợp vào
tank phối 10 m
3
. Sau khi hồ đã đi qua hệ thống sàng rung 10.000 lỗ/cm
2
với các
nam châm khử từ. Hồ vừa được phối vừa được đưa lên tháp sấy phun bằng bơm
piston. Hồ phối liệu được bơm liên tục từ hầm chứa hồ lên tank 2 trong khi màu

đặc được lấy hết từ tank 3 rồi mới chuyển sang lấy ở tank 4, trong lúc đó sẽ bơm hồ
từ tank dữ trữ sang tank 3 (nếu có).
Do năng suất của máy sấy phun nhỏ hơn của máy phối trộn nên mỗi khi hồ
hỗn hợp trong tank phối 10m
3
vượt quá mức cài đặt (khoảng 70%) thì máy phối sẽ
tự động chuyển 2 máy bơm sang chế độ bơm hồi lưu trong khi đợi sấy phun, tức là
bơm theo vòng tròn. Mục đích chính là để tránh khởi động liên tục 2 máy bơm và
do không có chế độ khởi động bơm tự động.
 Các thông số hoạt động của máy trộn màu tự động:
+ Lưu lượng dòng hỗn hợp (l/h)
+ Lưu lượng dòng hồ nền (l/h)
+ Lưu lượng dòng hồ màu đặc(l/h)
+ Độ mở bơm hồ nền (%)
+ Độ mở bơm hồ màu đặc (%)
+ Tỷ trọng hồ nền (g/ml)
+ Tỷ trọng hồ màu đặc (g/ml)
 Sấy phun
 Nhiệm vụ: tạo ra phối liệu ở dạng hạt tròn (độ ẩm 6%) để giúp cho quá
trình ép tạo hình được dễ dàng hơn.
 Thiết bị tháp sấy phun:
21