Tiểu luận môn Những quá trình sản xuất cơ bản Công nghệ sản xuất gốm tinh

1
Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội
Viên Khoa học và công nghệ Môi Trường
Bộ môn Những quá trình sản xuất cơ bản
Thầy:
Nhóm tiểu luận môn học
Nhóm 10
**************************
Trưởng nhóm: Nguyễn Thị Vui
MSSV: 20093309
SĐT: 01649581873
Nguyễn Hồng Quân
MSSV: 20092123
Nguyễn Minh Quân
MSSV: 20092127
Nguyễn Xuân Đương
MSSV: 20090771
Lê Hoàng Mỹ
MSSV: 20081784
2
Mục lục 2
MỞ ĐẦU 3
NỘI DUNG
I/ Nguyên vật liệu và năng lượng. 5
1.Nguyên liệu dẻo. 5
2. Nguyên liệu gầy. 6
a.Trường thạch.
b. Thạch anh (quartz)
3. Nguyên liệu làm khuôn và các nguyên liệu khác. 7
4. Năng lượng.
II/ Công nghệ sản xuất gốm tinh. 9

*SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ 9
* Thuyết minh:
1. Gia công và chuẩn bị phối liệu. 9
a./ Nghiền
b./ Chuẩn bị phối liệu
2. Tạo hình 12
3. Sấy 13
4. Nung 14
a./ Cơ sở lí thuyết của quá trình nung
b./Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình nung và chất lượng sản phẩm
c./Các phản ứng chính tạo dòng thải
5. Men và giai đoạn tráng men. 17
a/ Công thức và nguyên liệu cho men gốm.
b./ Phương pháp sản xuất men
c./Các phương pháp tráng men
III/ Kĩ thuật gốm sứ với vấn đề môi trường. 21
KẾT LUẬN. 22
3
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 22
MỞ ĐẦU
Công nghiệp gốm sứ là một trong những ngành được phát triển rất sớm, ngay
sau khi con người tìm ra lửa. Lịch sử thế giới đã chứng minh sự phát triển mạnh
mẽ của ngành nghề này.Sự phát triển của công nghiệp gốm có sự góp phần to lớn
của gốm tinh vì phạm vi sử dụng rộng rãi của nó. Gốm tinh có nhiều tính chất quý
như xương kết khối cao, độ xốp bé, cấu trúc mịn và thường được bọc một lớp men
mỏng đẹp, nên được sử dụng ở nhiều lĩnh vực như dân dụng, mỹ nghệ, xây
dựng,
Ngành khảo cổ học đã tìm thấy ở rất nhiều nơi trên thế giới những tác phẩm
gốm sứ nghệ thuật cổ vô cùng độc đáo, đánh dấu từng chặng đường phát triển chói
lọi của công nghiệp gốm sứ trên phạm vi toàn thế giới, đặc biệt ở Ai Cập, I-ta-li-a ,

Hy Lạp thời cổ đại; Trung Quốc ở thời kì nhà Thanh (thế kỉ thứ 16) và nhiều nước
châu Âu châu Á khác.
Ở Việt Nam, thời thượng cổ ông cha ta cũng đã sản xuất được đồ gốm,các di vật
lịch sử bằng gốm của nền văn hóa thời Hùng Vương phát hiện ở nhiều địa điểm
khảo cổ trên khắp đất nước, cho thấy thời kì đó tổ tiên ta đã có nền văn hóa khá rực
rỡ. Đặc biệt các sản phẩm gốm thời Lí- Trần với các họa tiết trang trí kiểu hoa văn
và nhiều màu sắc mang tính dân tộc độc đáo. Thời kì này, hàng gốm Việt Nam đã
được xuất cảng sang Nhật Bản và các nước Đông Nam Á khác. Các cơ sở gốm lâu
đời và nổi tiếng của nước ta là Hương Canh, Bát Tràng, Móng Cái, Hội An, Lái
Thiêu, Biên Hòa,
Ngày nay, khoa học và kĩ thuât đang phát triển rất mạnh, mang đến các phát
minh về các phương pháp công nghệ mới, cũng như các loại vật liệu mới ngày
4
càng một nhiều, một hoàn thiện hơn. Đồng thời, xã hội cũng phát triển, nhu cầu về
gốm sứ ngày càng tăng, với đòi hỏi cao hơn, là điều kiện để cho công nghiệp gốm
sứ phát triển mạnh, song điều đó lại dẫn đến việc giải quyết bài toán về môi trường
sinh thái do ảnh hưởng từ quá trình sản xuất gốm sứ .
Với tinh thần đó chúng em đã lựa chọn đề tài nghiên cứu cho tiểu luận môn học
Những quá trình sản xuất cơ bản về:
CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GỐM TINH VÀ CÁC CHẤT THẢI ĐẶC TRƯNG
KÈM THEO NGUỒN GỐC CỦA CHÚNG TRONG QUÁ TRÌNH.
Đề tài được nghiên cứu trong phạm vi là gốm tinh, với giới hạn kích thước cho
phép của tiểu luận, chúng em hi vọng và đã cố gắng trình bày những vấn đề cốt
yếu nhất. Mong được sự phê bình đóng góp ý kiến của thầy giáo và các bạn!
PHÂN CÔNG CÔNG VIỆC
1. Hồng Quân: II/4Nung (Phần II/5), Men, I/ Nguyên vật liệu và năng lượng
2. Minh Quân:, Phần II/1,2 (Gia công và tạo hình.),I4/ Năng lượng, II/3 Sấy
3. Đương:II/3 (Sấy), II/1,2Gia công và tạo hình,II/4 Nung
4. Mỹ: Không có liên lạc
5. Nguyễn Vui: I/ Nguyên vật liệu và năng lượng,II/4Nung,III/ Môi trường, Mở

đầu, Kết luận,trình bày.
Riêng SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ: tất cả cùng làm
NỘI DUNG
I/ Nguyên vật liệu và năng lượng
5
Nguyên liệu chính để sản xuất gốm sứ nói chung và gốm tinh nói riêng là các
loại cao lanh và đất sét (nguyên liệu dẻo); các loại quắc(thạch anh), trường thạch,
hoạt thạch (nguyên liệu gầy) cùng một số nguyên liệu khác dạng oxit, thạch cao
trong đóng khuôn gốm, và các nguyên liệu sản xuất bao nung, chất màu và men
màu,
1/ Nguyên liệu dẻo
Cao lanh và đất sét là sản phẩm phong hoá tàn dư của các loại đá gốc chứa
tràng thạch như pegmatit, granit, gabro, bazan, rhyolit, do chịu sự tác dụng tương
hổ của các quá trình hoá học, cơ học, sinh vật học bao gồm các hiện tượng phong
hoá, rửa trôi và lắng đọng trong thời gian dài. Việt Nam có nhiều mỏ cao lanh và
đất sét trữ lượng lớn tập trung ở vùng đồi núi dốc thoải hay thung lũng giữa các
núi, như mỏ đất sét Hoành Bồ, mỏ cao lanh Tân Mài Quảng Ninh, mỏ Định Trung
Vĩnh Phúc,… Các mỏ đất sét phổ biến là được tạo thành từ trầm tích lắng đọng nên
thành phần hạt mịn hơn và thành phần khoáng vật phức tạp hơn.
Cao lanh và đất sét xét theo thành phần hoá, thành phần khoáng cũng như cấu
trúc bao gồm 28 loại đơn khoáng khác nhau, chia thành các nhóm khoáng. Mỗi
nhóm khoáng bao gồm các đơn khoáng có cấu trúc hoặc tính chất gần giống
nhau. Ba nhóm khoáng quan trọng nhất đối với ngành công nghiệp là nhóm
caolinit (Al
2O3.2SiO2.2H2O; SiO2: 46.54%; Al2O3 : 39.5%; H2O: 13.96%.);
nhóm môntmôrilônit (Al2O3.4SiO2.H2O + jnH2O); nhóm

khoáng chứa alkali
(còn gọi là illit hay mica: K2O.3Al2O3.6SiO2. 2H2O. Độ dẻo của hổn hợp đất sét
và cao lanh khi trộn với nước quyết đinh khả năng giữ nguyên hình dạng mới khi

chịu tác dụng của lực bên ngoài mà không bị nứt.
2/ Nguyên liệu gầy
6
a.Trường thạch
Về mặt hóa học trường thạch là những aluminôsilicat K, Na, Ca tức K[AlSi
3
O
8
]
hay Na[AlSi
3
O
8
], K+ có thể được thay thế bởi Ba2+, Sr2+ nhưng rất hiếm.
Trong thực tế ít khi chúng tồn tại ở dạng đơn khoáng riêng biệt mà phổ biến là
các hổn hợp đồng hình. Chúng được chia ra các nhóm phụ sau :
- Nhóm phụ plagioclaz: là hổn hợp đồng hình của trường thạch natri (albit
Na
2
O.Al
2
O
3
.6SiO
2
) và trường thạch canxi (anortit CaO.Al
2
O
3
.2SiO

2
).
- Nhóm phụ ortoklaz: là hổn hợp đồng hình của trường thạch kali
(K
2
O.Al
2
O
3
.6SiO
2
) và natri.
Tác dụng của trường thạch: có tác dụng tạo pha lỏng trong quá trình nung, hạ
nhiệt độ nung và thúc đẩy quá trình kết khối sản phẩm gốm. Trường thạch kali có
tác dụng tốt trong xương sứ vì cho phép hạ thấp nhiệt độ nung song khoảng nung
rộng, sứ ít bị biến hình (nên còn gọi là trường thạch phối liệu). Trường thạch natri
lại thích hợp cho men sứ: độ nhớt của men bé, dễ chảy, men bóng láng hơn. Tác
dụng của trường thạch đối với xương sứ còn ở chổ khi nó nóng chảy có khả năng
hòa tan thạch anh (SiO
2
) hay sản phẩm phân hủy của cao lanh, khi dung dịch đó
đạt đến bão hòa sẽ tái kết tinh mullit dạng hình kim.
Vai trò của tràng thạch trong công nghiệp gốm sứ là rất quan trọng vì chẳng
những nó quyết định điều kiện công nghệ (nhiệt độ nung) mà còn ảnh hưởng lớn
đến các tính chất kĩ thuật của gốm sứ. Sứ muốn có độ trong cao (khả năng cho áng
sáng xuyên qua lớn) ngoài việc hạn chế các oxyt gây màu (Fe
2
O
3
+ TiO

2
) phải đưa
vào một lượng tràng thạch đủ lớn (29 - 30 %).
b. Thạch anh (quartz)
Công thức hoá học của thạch anh (quartz) là SiO
2
, nó rất phổ biến trong vỏ quả
đất.
Trong thiên nhiên thạch anh tồn tại dưới 2 dạng chính:
- Dạng tinh thể bao gồm cát thạch anh, quaczit và sa thạch. Cát sạch chứa chủ
7
yếu là SiO2 là nguyên liệu chính cho công nghiệp thủy tinh và men sứ.
- Dạng vô định hình bao gồm đá cuội (flint) và diatomit. Đá cuội nếu loại có
độ cứng cao, độ bào mòn nhỏ và bề mặt ngoài nhẵn thì dùng làm bi nghiền để
nghiền nguyên liệu, phối liệu gốm sứ rất tốt.
Khi sử dụng thạch anh điều cơ bản là phải quan tâm đầy đủ đến đặc tính biến đổi
thù hình của nó. Đặc điểm này làm chúng ta phải quan tâm đầy đủ đến các giai
đoạn nung có sự biến đổi thù hình của quăc (có kèm theo sự biến đổi thể tích) để
không làm ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm.Thạch anh dùng trong công nghiệp
gốm tinh có hàm lượng SiO
2
càng cao và lượng các ôxyt gây màu càng ít càng tốt.
3. Nguyên liệu làm khuôn và các loại nguyên liệu khác
Nguyên liệu làm khuôn
Phổ biến nhất người ta hay dùng là khuôn thạch cao. Ngày xưa người ta dùng
khuôn gỗ.
Trong thiên nhiên thạch cao tồn tại dưới dạng đihydrat sulfat canxi CaSO
4
.2H
2

O
(với 21 % nước kết tinh). Lúc sản xuất khuôn người ta dùng thạch cao chứa 0.5
phân tử nước (CaSO
4
.0.5H
2
O), dạng thạnh cao này nhận được bằng cách sấy bột
thạch cao sống CaSO
4
.2H
2
O ở nhiệt độ 1700C. Khi trộn thạch cao chứa 0.5 phân tử
nước với một lượng nước thích hợp (thường từ 50 -55 % khối lượng) nó sẽ thực
hiện phản ứng hydrat hóa (gọi là quá trình đóng rắn) cho cường độ cơ học khá cao
nhưng độ xốp lớn. Hiện nay ngoài thạch cao người ta còn dùng nhựa nhân tạo
polyester hay epoxy.
Công nghiệp gốm tinh còn dùng nhiều loại nguyên liệu khác như hoạt thạch (talc)
3MgO.4SiO
2
.2H
2
O, đá vôi CaCO3, đôlômit CaCO
3
.MgCO
3
(trong đó CaCO
3

chiếm 54.27% TL, MgCO
3

chiếm 45.73% TL), các hợp chất chứa BaO, TiO
2
,
Zr
2
O
3
, Al
2
O
3
v.v
8
Ngoài ra còn dùng các ôxyt thuộc họ đất hiếm như La2O3, BeO, ThO2, hay các
ôxyt thuộc nhóm chuyển tiếp như CoO, Cr
2
O
3
v.v thường được dùng để sản xuất
chất màu. Khi sử dụng các hợp chất thiên nhiên như hoạt thạch, đá vôi v.v cần
lưu ý đến lượng tạp chất trước hết là Fe
2
O
3
, TiO
2
, MnO
2
v.v có trong hợp chất đó
vì đây là các ôxyt làm giảm chất lượng sản phẩm (ví dụ gây màu).

Nguyên liệu làm chất màu và men nêu ở phần men.
4/ Năng lượng
Năng lượng được sử dụng trong sản xuất sản phẩm gốm sứ hiện nay là điện,
than, củi, gas.
Nung bằng lò thủ công truyền thống: nhiên liệu chủ yếu là loại than cám 5, cám
6. Than được pha trộn theo công thức 50% than cám, 50% chất độn bao gồm giả
đất, xỉ than, bùn và nước, sau đó đóng thành các bánh tròn có đường kính khoảng
13 đến 15 cm, phơi khô trước khi đưa vào lò đốt.
Đối với loại lò ếch có thể dùng các loại rơm, rạ, tre, nứa để đốt lò, sau đó dùng
kết hợp rơm rạ với các loại "củi phác" và "củi bửa" và sau nữa thì củi phác và củi
bửa. Củi bửa và củi phác sau khi đã bổ được xếp thành đống ngoài trời, phơi sương
nắng cho ải ra rồi mới đem sử dụng. Đối với loại lò đàn, tại bầu, người ta đốt củi
phác còn củi bửa được dùng để đưa qua các lỗ giòi, lỗ đậu vào trong lò.
Công nghệ mới trong sản xuất gốm sử dụng lò gas con thoi sử dụng nguyên liệu
chính là khí gas, cho hiệu quả cao hơn và ít ảnh hưởng tới môi trường hơn. Nung
bằng lò gas cho sản phẩm đạt chất lượng cao và đồng đều, tỷ lệ thành phẩm cao.
Công nghệ đốt hồ than nước đang gây được sự chú ý của các Doanh nghiệp sản
xuất gốm sứ của Việt Nam và trong khu vực. Hồ than nước là một loại nhiên liệu
thể lỏng, sạch, được sản xuất bằng công nghệ cao thay thế dầu, tạo khí nóng để sấy
9
nung sản liệu thể lỏng này có tính lưu động giống như dầu DO Hiệu quả cháy rất
cao, có thể thay thế dầu và khí gas.
II/ Công nghệ sản xuất gốm tinh
*SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ
Gia công và chuẩn bị phối liệu
Tạo hình
Nguyên liệu men
Chế men

Sấy

Trang trí
Tráng men
Nung
Thu sản phẩm
10
* THUYẾT MINH
1. Gia công và chuẩn bị phối liệu
Giai đoạn này giữ vai trò rất quan trọng vì tạo điều kiện cải thiện nhiều tính chất
của nguyên phối liệu cũng như chất lượng của sản phẩm nung. Bao gồm : Làm
giàu và tuyển chọn nhiên liệu;Gia công thô và gia công trung bình các loại nguyên
liệu; gia công tinh (nghiền mịn) nguyên phối liệu. Chuẩn bị nguyên phối liệu theo
từng loại sản phẩm phù hợp với các phương pháp tạo hình khác nhau.
a.Nghiền
Nghiền tạo độ mịn cho nguyên phối liệu, tạo điều kiện cho phản ứng nhiệt độ
cao khi nung vì diện tích tiếp xúc giữa các hạt lớn, mặt khác quá trình nghiền
mịn tạo ra số khuyết tật trên bề mặt các tinh thể vật chất nhiều hơn.
Nghiền thô và nghiền trung bình nhằm đập và nghiền nguyên liệu dạng cục lớn
đến yêu cầu cho phép nạp vào máy nghiền mịn. Thường dùng máy đập búa, đập
hàm, nghiền bánh xe cho thạch anh, tràng thạch. Thường dùng máy thái đất,
máy nghiền trục trơn hay máy nghiền trục loại có răng
cho các nguyên liệu mềm
hơn như đá phấn, đất sét, cao lanh
Nghiền mịn là công đoạn nghiền quan trọng nhất trong sản xuất gốm. Yêu cầu
nghiền mịn là kích thước hạt vật liệu sau khi nghiền phải ≤ 63 µm (tức qua hết
sàng 10000 lỗ/cm
2) trong đó cỡ hạt từ 1- 20 µm phải chiếm đa số. Nguyên liệu nạp
vào máy nghiền bi thường yêu cầu ≤ 1 mm.
b. Chuẩn bị phối liệu
11
Yêu cầu cơ bản của việc chuẩn bị phối liệu là: Đạt được độ chính xác cao nhất

về thành phần hoá và tỉ lệ các loại cỡ hạt, thành phần phối liệu và các tính chất kĩ
thuật của nó ở các khâu khác nhau trong dây chuyền công nghệ để đảm bảo đúng
tính chất cần mong muốn của các loại sản phẩm sau khi nung; Đạt được độ đồng
nhất cao về thành phần hoá, thành phần hạt, lượng nước tạo hình, chất điện giải
hay các loại phụ gia v.v trong phối liệu theo thời gian và vị trí khác nhau.

Mục đích của việc chuẩn bị phối liệu là tạo ra phối liệu đúng theo bài cấp phối,
tiếp tục nghiền mịn các loại nguyên liệu đến cỡ hạt yêu cầu, tạo được sự hoà trộn
đồng nhất của tất cả các loại nguyên liệu trong phối liệu, có độ ẩm đồng nhất, có
những thông số công nghệ tối ưu phù hợp với công đoạn tạo hình tiếp theo.
tràng thạch (mịn) cao lanh, đất sét quắc đã mịn
(đã làm
giàu)
nước bể khuấy nước bể khuấy nước bể
khuấy bể khuấy
bơm màng
bể chứa có độ cao lọc khung
bản
kho ủ sấy
12
đường ống luyện lentô thường nghiền thành
bột luyện lentô chân không két chứa
đổ rót sản phẩm
trong khuôn đem đi tạo hình dẻo ép sản
phẩm thạch cao bán khô
Dây chuyền chuẩn bị phối liệu gốm tinh
Kiểm tra nguyên liệu và tính bài phối liệu cho gốm tinh, người ta thường tiến
hành nghiêm ngặt việc kiểm tra chất lượng đầu vào của tất cả các loại nguyên
liệu dùng cho quá trình sản xuất. Để từ đo tính toán bài phối liệu cho từng nguyên
liệu một, được tính theo % trọng lượng hay phần trọng lượng. Độ sạch cũng như

chất lượng đạt yêu cầu của nguyên liệu, sự phân tích chính xác và tính toán đúng
bài phối liệu là những tiền đề cơ bản để cho sản phẩm cuối cùng đạt chất lượng
cao.
Phương pháp chuẩn bị phối liệu truyền thống là nghiền trộn chung các loại
nguyên liệu thành huyền phù nước trong máy nghiền bi (phuơng pháp nghiền bi
ướt). Khi máy nghiền bi quay, sự chà xát, va đập của bi đạn vào nhau và vào
thân của thùng nghiền làm cho liệu được nghiền mịn và trộn đều. Cho đến nay
đây vẫn là phương pháp hiệu quả nhất do có những ưu điểm đặc biệt.
2. Tạo hình
Việc chọn phương pháp tạo hình chỉ căn cứ vào hình dáng sản phẩm để chọn
phương pháp tạo hình là chưa đủ, mà điều quan trọng là phải căn cứ cả vào đặc
tính kỹ thuật của phối liệu mới chọn đúng phương pháp tối ưu.
Theo mức độ đồng nhất (thành phần, độ ẩm, mật độ và cấu trúc) do các
phương pháp tạo hình đạt được thì tổng quát có thể sắp xếp theo thứ tự sau:
13
- Đổ rót sản phẩm rỗng (hồ thừa)
- Đổ rót sản phẩm đặc (rót hồ đầy)
- Xây trên máy (loại đầu nén)
- Xây trên máy (loại dao bản) và kể cả vuốt, gắn ráp bằng tay
- Ép bán khô
- Ép dẻo
- Nện đập thủ công

Phương pháp tạo hình dẻo bao gồm vuốt trên bệ quay, gắn ráp trong khuôn
thạch cao, xây trên máy bàn tua dao bản hay đầu nén, ép dẻo bằng các loại máy.
Sản phẩm gốm tinh hầu hết được tạo hình bằng phương pháp đúc rót trong khuân
thạch cao. Khi đổ rót hồ vào khuôn thạch cao, do thạch cao có khả năng hút
nước nên hồ chuyển động theo hướng thành khuôn bám vào khuôn thành lớp
mỏng đều đặn và sít đặc, theo thời gian chiều dày lớp mộc tăng dần.Yêu cầu của
sản phẩm lúc mới tạo hình là đạt hình dáng mong muốn. Kích thước chính xác,

mật độ đồng đều, không bị rạn nứt, bị vết xước hay rỗ mặt.
Để giảm khuyết tật ở giai đoạn tạo hình cần có quy trình công nghệ chính xác,
thực hiện nghiêm túc, công tác kiểm tra kĩ thuật phải tiến hành thường xuyên
chính xác.
3.Sấy
Sản phẩm gốm sứ sau khi tạo hình lượng nước có thể tới 25%. Tức trong 1 kg
phối liệu (hay sản phẩm mộc) có 0.25 kg nước. Để việc sửa mộc, vận chuyển,
14
tráng men và nung dễ dàng bắt buộc phải sấy sản phẩm. Vấn đề chủ yếu của kỹ
thuật sấy là sấy đồng đều để bán thành phẩm không bị nứt, sau đó là tìm các biện
pháp kỹ thuật để rút ngắn thời gian sấy, giảm vốn đầu tư thiết bị, giảm diện tích
sấy và tăng năng suất.
Quá trình sấy được đặc trưng bằng 3 giai đoạn: giai đoạn đốt nóng, giai đoạn
hằng tốc độ sấy và giai đoạn giảm tốc độ sấy.
Giai đoạn đầu của quá trình sấy được đặc trưng bằng sự đốt nóng nhanh bán
thành phẩm từ nhiệt độ ban đầu đến nhiệt độ của chất tải nhiệt đã bão hoà (ở
một hàm ẩm cho trước của chất tải nhiệt).
Giai đoạn thứ hai của quá trình sấy được đặc trưng bằng đoạn nằm ngang
trên đường cong tốc độ sấy, điều đó chỉ ra rằng tốc độ sấy về trị số bằng tốc độ
bốc hơi ẩm trên bề mặt của bán thành phẩm.
Giai đoạn ba của quá trình sấy được đặc trưng bởi sự giảm tốc độ sấy và sự
tăng nhiệt độ của bán thành phẩm. Cường độ tách ẩm của giai đoạn này tỉ lệ
với độ ẩm trung bình của vật liệu trong khoảng từ độ ẩm tới hạn đến độ ẩm cuối
cùng.
Về kĩ thuật sấy cho gốm tinh, yêu cầu chung đối với thiết bị sấy là: tốc độ sấy
lớn nhất cho phép song vẫn đảm bảo được chất lượng sản phẩm, tiêu tốn nhiệt
năng riêng ít, sấy đảm bảo đồng đều, cường độ bốc hơi ẩm trên một đơn vị (m
3 )
thiết bị lớn, dễ điều chỉnh các thông số của động lực sấy, cơ giới hoá việc bốc dỡ,
vận chuyển sản phẩm và đạt điều kiện vệ sinh. Sản phẩm gốm tinh đòi hỏi màu

sắc trắng, trong, sạch, cần chọn động lực sấy là không khí nóng được gia nhiệt
bằng hơi nước quá nhiệt. Khi chọn thiết bị sấy phải căn cứ vào hình dạng, kích
15
thước và khối lượng từng loại sản phẩm, thiết bị sấy thích hợp là lò sấy xích
chuyền.
4.Nung
Nung là khâu quan trọng nhất trong kỹ thuật sản xuất gốm sứ. Nó ảnh hưởng
quyết định đến chất lượng và giá thành.

Khi nung, cụ thể trong vật liệu sẽ xảy ra phản ứng nhiệt độ cao của các cấu tử
trong nguyên liệu, quá trình kết khối, quá trình xuất hiện pha lỏng, quá trình hoà
tan và tái kết tinh các tinh thể. Tóm lại, nói tổng quát khi nung xảy ra đồng thời
các quá trình trao đổi nhiệt và trao đổi chất, các qúa trình này lại do những biến
đổi hoá học và biến đổi pha diễn ra rất phức tạp. Sự khác nhau về công nghệ chủ
yếu được phân biệt ở khâu nung sản phẩm. Hiện có 3 loại lò nung đang được các
doanh nghiệp sử dụng là lò thủ công truyền thống, lò tuynel và lò gas con thoi.
Trong đó các doanh nghiệp quy mô nhỏ chủ yếu sử dụng lò thủ công truyền thống;
các doanh nghiệp quy mô vừa chủ yếu sử dụng lò gas con thoi. Đầu tư, năng suất,
chất lượng sản phẩm, chi phí sản xuất, mức độ sử dụng năng lượng và mức độ phát
thải khí nhà kính lệ thuộc chủ yếu vào loại lò nung. Sử dụng lò thủ công truyền
thống tuy chi phí sử dụng năng lượng thấp, nhưng phát thải khí CO2 lại rất cao, do
sử dụng nhiên liệu chủ yếu là than cám, củi và các nhiên liệu phụ khác.
Quá trình nung không những là điều kiện để hình thành nên vật liệu mới, mà
ngay trong chính bản thân quá trình cũng chứa đựng nguy cơ: có thể làm cho
sản phẩm bị biến dạng hay thậm chí phá hoại sự nguyên vẹn của nó, tức là làm
16
cho sản phẩm có thể bị cong vênh hay thậm chí nứt, vỡ. Điều này đặc biệt dễ xảy
ra khi dùng những nguyên liệu đất sét rất nhạy khi nung.
a.Cơ sở lí thuyết của quá trình nung
Sản phẩm gốm sứ chỉ được nung đến kết khối, quá trình nung là không

thuận nghịch và hầu như không đạt được cân bằng pha (không thực hiện đến
cùng).
Kết khối là quá trình giảm bề mặt (bên trong và bên ngoài hay ở chổ tiếp xúc
với nhau) của các phần tử vật chất do xuất hiện hay phát triển mối liên kết giữa
các hạt, do sự biến mất của lổ xốp trong vật liệu để hình thành một khối thể với
thể tích bé nhất. Quá trình tái kết tinh thường tiến hành theo 3 giai đoạn: tạo
mầm, các mầm lớn lên thành tinh thể thực sự, các tinh thể trưởng thành. Quá
trình này xảy ra song song với quá trình kết khối. Quá trình xuất hiện pha lỏng
tồn tại trong đại bộ phận gốm khi nung thường kèm theo các tác động sau: Phân
bố lại các hạt, tạo nên trật tự mới của vật liệu, pha mới xuất hiện ở thành lổ xốp
có tác dụng hàn các lổ xốp và làm các hạt đa tinh thể lớn lên.
Khi kết thúc quá trình kết khối thì pha rắn tái kết tinh, quá trình sít đặc tăng
mạnh, lúc này độ nhớt, độ thấm ướt, sức căng bề mặt của pha lỏng và sự phụ
thuộc của chúng vào sự biến thiên nhiệt độ, thời gian lưu rất quan trọng trong
việc hình thành nên những lổ xốp kín trong vật liệu.
b.Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình nung và chất lượng sản phẩm
Thành phần hoá học của phối liệu là yếu tố chủ yếu quyết định độ chịu lửa của
nó tức là quyết định nhiệt độ và khoảng kết khối. Kích thước hạt càng bé, phối
liệu càng kết khối tốt. Nếu kích thước hạt đạt độ mịn mong muốn có thể hạ thấp
nhiệt độ nung cực đại đến khoảng 20-35
0C.
17
Khi kết khối có mặt pha lỏng kích thước hạt vật liệu ban đầu ảnh hưởng
đáng kể đến độ hoà tan của hạt rắn trong pha lỏng dẫn đến làm thay đổi mạnh các
tính chất của pha đó. Kết quả là làm thay đổi mọi tính chất của sản phẩm. Ví dụ
sứ giàu SiO
2 chỉ đạt độ bền cơ cao nhất khi các hạt SiO2 đạt độ mịn 5-15.
Độ sít đặc của các hạt nói riêng và sản phẩm nói chung có ảnh hưởng đến quá
trình kết khối. Mật độ càng cao, kết khối càng thuận lợi.
Tốc độ nâng nhiệt độ lúc nung sản phẩm gốm sứ phụ thuộc chủ yếu là quá

trình biến đổi các cấu tử trong phối liệu theo nhiệt độ và đặc tính của từng loại
sản phẩm (dày, mỏng, to, nhỏ v.v
Tốc độ làm nguội chẳng những có ảnh hưởng đến việc phát triển các tinh thể
pha rắn mà còn liên quan đến sự xuất hiện ứng suất nội trong sản phẩm chứa pha
thuỷ tinh
c.Các phản ứng chính tạo dòng thải:
+ 900-1050
0C: phân huỷ các hợp chất CaCO
3, MgCO3 môi trường ôxy hoá
mạnh ,thực hiện phản ứng cháy hoàn toàn các hợp chất hữu cơ có trong nguyên
liệu.
+ 1050-1250
0C: môi trường ôxy hoá hay trung tính (thường tráng men đục) vì
nếu là môi trường khử (dư CO) sẽ xảy ra phản ứng
2CO CO
2 + C
Ở 1250-1300
0C: duy trì môi trường khử (dư CO) để khử màu nâu của Fe3+
sang dạng Fe+2 để sứ trắng hơn.
Fe
2O3 + CO 2FeO + CO2
18
FeO tạo nên dễ dàng phản ứng với SiO
2 để tạo thành silicat sắt dễ nóng chảy
FeO + SiO
2 FeO.SiO2 (wustit)
2FeO + SiO
2 2FeO.SiO2 (fayalit)
Nếu như FeO tạo nên chưa kịp phản ứng với SiO
2 mà môi

trường lại là ôxy hoá (dư
O
2
) thì Fe
2+
lai dễ chuyển thành Fe
+3
:
4FeO + O
2 2Fe2O3
Và ngay cả các silicat sắt cũng có thể xảy ra phản ứng Fe
2+ chuyển thành
Fe+3 trong môi trường ôxy hoá (dư ôxy)
2(2FeO.SiO
2) + O2 2Fe2O3 + 2SiO2
Hàm lượng CO dư trong khói lò ở giai đoạn khử cần từ 2-5%.
Quá trình nung tạo ra dòng thải là các khí CO
2
, SO
2
, CO, NO
x
và một lượng tro
thải lớn.
4. Men và các giai đoạn tráng men
Men là lớp thuỷ tinh mỏng có chiều dày từ 0,1 – 0,3 mm, hình thành trên bề mặt
sản phẩm gốm do tráng lên bề mặt chúng các chất đặc biệt, dính chặt trên bề mặt
sản phẩm bằng cách nung ở nhiệt độ cao. Men giữ cho sản phẩm khỏi bị tác động
của axit , kiềm, tăng tính chống thấm và tính chất khác, và đồng thời còn trang trí
cho sản phẩm.

a/ Công thức và nguyên liệu cho men gốm.
Sản xuất gốm sứ ở Việt Nam đã trải qua nhiều thế kỷ, các công thức sản xuất
xương, men, màu vẫn là những bí quyết của các làng nghề. Nguyên liệu để chế tạo
19
men là đất sét, cao lanh, cát thạch anh, trường thạch, pecmatit, đá phấn , các
khoáng chất và chất hoạt hoá như cácbonnat canxi , natri các loại oxit như oxit
sắt, đồng,
Một số nguyên liệu chính dùng để sản xuất là: B
2O3, PbO, K2O và Na2O, Li2O,
CaO, MgO, ZnO, Al2O3, SiO2, ZrO2, SnO2, TiO2,
Để tính toán thành phần men người ta dùng công thức Seger dưới dạng:
(RO + R
2O) nR2O3 mRO2

Ở đây (RO + R
2
O) là các ôxit bazơ, tổng của nó được quy về bằng 1 mol.
R
2O3 là các ôxit trung tính, tính bằng mol
RO
2 là các ôxit axit, tính bằng mol.
Đối với men sứ thì nR
2O3/mRO2 thưòng dao động trong khoảng từ 1/9 đến
1/11, nghĩa là lượng mol của ôxit axit gấp 9-11 lần ôxit trung tính.
Một yếu tố nữa chúng ta quan tâm là hệ số axit của men.
y = RO
2 / (R2O + RO + 3R2O3)
Như vậy hệ số axit càng lớn thì SiO
2
càng nhiều và men có nhiệt độ chảy cao

hơn.
b. Phương pháp sản xuất men
Men được sản xuất theo 2 phương pháp là men sống (men nguyên liệu) hay
men frit.
Men sống được nghiền ướt đến độ mịn qua hết sàng 10000 lổ/cm
2 (0.063
mm). Men nghiền thô hơn sẽ gây hiện tượng nhám trên bề mặt nhất là đối với
20
men đục. Nghiền quá mịn gây cuốn men và bong men. Men quá loãng bề mặt
men cũng bị nhám. Men quá dày dễ gây nứt men. Lượng nước khi nghiền cũng
còn tuỳ thuộc vào độ hút nước của mộc khi tráng nhưng nói chung để men có độ
ẩm 67 % và tỉ trọng 1.85 là hợp lý. Xương khi tráng men cũng có những yêu cầu
về độ xốp nhất định.
Men frit thường rất dễ bị lắng. Chống lắng bằng cách thêm vào đất sét hoặc
cao lanh với hàm lượng < 20% (hay có thể thay bằng bentônit) và các chất khác
như tinh bột dextrin (loại này cho quá nhiều dễ gây cuốn men, để lâu ngày gây
thối men), keo glutôin hay các keo khác (CMC) với lượng tối đa 2-3%.
c.Các phương pháp tráng men: dội men (hay có thể quét men), nhúng men, phun
men. Sản phẩm mộc trước khi được tráng men phải được làm sạch bụi, chùi bằng
miếng nút ẩm, tại các vị trí uốn lượn người ta kiểm tra vết nứt bằng cách bôi một
lớp dầu hỏa.Ở các vị trí không cần tráng men người ta phủ bằng paraphin và dầu
hỏa theo tỉ lệ 1:1. Trước khi tráng men người ta in mác và kí hiệu của nhà máy
dưới lớp men màu.
Tráng men bằng cách tưới: Người ta tráng men tấm trên các máy tráng men tự
động sau khi nung sơ bộ 1 lần. Đây là phương pháp tráng men tấm được thực hiện
trên các băng chuyền sản xuất liên tục có nhiều triển vọng nhất. Tấm lát từ hộp tự
động được đưa đến băng chuyền cáp, ở đó chúng đựơc làm sạch bụi bằng cách thổi
không khí nén trong buồng, rồi đi qua băng chuyển dưới khe hở của máy tưới men
tự động. Từ khe hở này, một tia men được tưới lớp mỏng , đồng đều lên một tấm,
chiều rộng của tia men rót trên tấm bằng kích thước của tấm. Phần hồ men thừa sẽ

chảy vào thùng dưới máy tưới tự động. Các mặt bên cạnh của tấm được làm sạch
bằng bàn chải.
21
Tráng men bằng phương pháp phun: Tráng men sản phẩm khi nung một lần. Để
tráng men người ta sử dụng men đục, bởi vì men trong gây ra sự vàng hóa mầu của
tấm nhiều hơn hai lần khi nung, do sự hòa tan của oxyt sắt có trong phối liệu vào
trong men. Độ ẩm của men giảm 36 ÷ 38%, mật độ men 1,54 ÷ 1,65g/cm³.Để phun
bụi hồ men, người ta sử dụng vòi phun khí nén hoặc đĩa li tâm tạo bụi. Trong
buồng tráng men tấm được phủ men bằng cách phun bụi men nhờ không khí nén
có áp lực 0,2 ÷ 0,3 MPa (2 ÷ 3 atm) bằng bốn vòi phun có đường kính lỗ vòi 3 ÷
3,5mm.
Phương pháp phủ men tĩnh điện: Phương pháp này có sử dụng phun không khí,
cho phép cài đạt được sự phân bố đồng đều của men trên bề mặt tấm. Trong trường
hợp này, các hạt men lơ lửng sẽ có điện tích dương và sẽ chuyển động về phía sản
phẩm tích điện âm.
Phương pháp liên hợp: Phương pháp liên hợp tráng men sản phẩm mộc được
thực hiện bằng cách kết hợp các phương pháp tráng men như sau: sản phẩm mộc
được tráng men ở các vị trí nhúng men theo phương pháp nhúng , sau đó còn một
số các chi tiết và bề mặt chưa được tráng men sẽ tiếp tục được tráng men theo
phương pháp phun
Các khuyết tật thường xuất hiện là: nứt men, bong men, cuốn men, phồng men,
tạo nên các bọt nhỏ như lổ chân kim, trên bề mặt men có hiện tượng màu sắc
không đồng nhất hoặc có những màu không mong muốn, men mờ nhám.
Các biện pháp khắc phục: Hút chân không phối liệu, làm sạch phối liệu hoặc đất
sét, nung cao lửa lên, làm cho men chảy dàn đều tốt hơn (chảy lỏng hơn), đối với
men zircon cần nghiền mịn hay dùng ZrO
2.SiO2.
III/ Kĩ thuật gốm sứ với vấn đề môi trường.
22
Bên cạnh những lợi ích mà các làng nghề sản suất gốm đem lại là nhũng vấn đề

về ô nhiễm môi trường, gây ảnh hưởng tới môi trường sống của các loài sinh vật và
sức khỏe con người.
Dòng thải chủ yếu của quá trình là khí thải sinh ra từ công đoạn Nung sản phẩm,
khí thải chủ yếu là CO
2
, nung gốm sử dụng lò truyền thống tức là dung nhiên liệu
chủ yếu là than, củi, chất đốt thô, còn sinh ra nhiều khí độc khác như SO
2
, CO,
NO
x
Theo khảo sát mới đây của Sở Tài nguyên môi trường và nhà đất Hà Nội,
lượng khói bụi và nồng độ các khí CO
2
, SO
2
, NO
2
ở làng nghề Bát Tràng hiện nay
đã vượt quá tiêu chuẩn cho phép từ 1,5-2 lần.
.
Nguồn ô nhiễm không khí chủ yếu là do bụi và khí sinh ra từ các lò nung còn
giữ cách thức truyền thống. Do lò thủ công truyền thống còn chiếm số lượng lớn
nên vấn đề ô nhiễm môi trường rất nặng nề trong sản xuất gốm sứ, đặc biệt trong
các làng nghề tập trung nhiều doanh nghiệp. Ô nhiễm do khí thải, bụi than ảnh
hưởng trực tiếp đến đời sống của nhân dân trong vùng làng nghề.
Ngoài ra, công nghiệp gốm sứ còn dẫn đến nhiều loại ô nhiễm khác như: Ô
nhiễm môi trường đất, nước do khai thác đất đá, sử dụng hóa chất, phụ gia trong
quá trình, do khí thải từ các lò nung theo nước mưa ngấm vào đất, nước; ô nhiễm
do phế phẩm phế liệu ( gốm sứ, gạch vỡ, đất cát rơi vãi, ); ô nhiễm tiếng ồn,

Ô nhiễm từ sản xuất gốm sứ càng ngày càng gia tăng và đang ở mức báo động.
Nếu không có phương án giải quyết thích hợp kịp thời, ô nhiễm sẽ ảnh hưởng
không nhỏ tới môi trường và sức khỏe người dân.
23
KẾT LUẬN
Sản xuất gốm sứ là ngành công nghiêp không những đóng vai trò quan trọng
trong nền kinh tế mà còn là một ngành nghề mang ý nghĩ văn hóa sâu sắc. Việc
chú trọng cải thiện và không ngừng nâng cao công nghệ sản xuất gốm sứ là rất
quan trọng trong bước đường phát triển của ngành cũng như nến kinh tế. Nhưng
đồng thời ta cũng phải quan tâm tới vấn đề môi trường đang đặt lên cấp bách. Đưa
ra các hành động thiết thực để bảo vệ môi trường (trồng cây xanh, xây dựng các
bãi chôn lấp đúng tiêu chuẩn), thúc đẩy công nghệ sử dụng hiệu quả năng lượng,
đặc biệt là sử dụng lò gas sẽ đưa đến cuộc cách mạng giải quyết vấn đề ô nhiễm
môi trường, tăng hiệu quả sản xuất kinh doanh sản phẩm gốm sứ đảm bảo sự phát
triển bền vững của ngành.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Phạm Xuân Yên, Huỳnh Đức Minh, Nguyễn Thu Thuỷ, Kỹ thuật sản xuất
gốm sứ, Trường ĐHBK Hà Nội 1992.
[2] Đỗ Quang Minh, Kỹ thuật sản xuất vật liệu gốm sứ, Trường ĐHBK
TpHCM
2002.
[3] Giáo trình công nghê sản xuất gốm sứ- chuyên ngành silicat- TS Nguyễn Văn
Dũng- ĐH Bách khoa-ĐN-2005
[4] />option=com_content&view=article&id=64&Itemid=77&lang=vi
[5] />xuat-gom
24