TÌM HIỂU VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MEN FRIT

NIÊN LUẬN
KHÓA 35 (2011 - 2015)


ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU VỀ NGUYÊN LIỆU VÀ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT MEN
FRIT
Cán bộ hướng dẫn:
PGS.TS. NGUYỄN NGỌC TUYỀN
Sinh viên thực hiện:
PHẠM THỊ MỸ LIÊN
I. MỞ ĐẦU
Việt Nam là một nước đang trong quá trình công nghiệp hóa - hiện đại hóa và hội nhập kinh tế thế
giới. Gạch men là một trong những vật liệu xây dựng giúp ngôi nhà có tính thẩm mỹ cao. Tuy nhiên
nó đang bị cạnh trang quyết liệt trên thị trường do có nhiều công ty trong nước cũng như nước ngoài
đầu tư kinh doanh sản xuất. Men frit dễ sử dụng hơn các loại men cổ điển khác và an toàn hơn, men
frit ứng dụng chủ yếu trong ngành gốm sứ, nhưng dựa vào đặc tính của nó thì có thể ứng dụng trong
nhiều ngành khác nữa, góp phần làm tăng tính thẩm mỹ.
II. NỘI DUNG
1.


1. Tổng quan về Frit, men Frit
1.1. Men
1.1.1. Khái niệm men.

Định nghĩa: Men về bản chất là một lớp thủy tinh mỏng, chiều dày từ 0,1-0,4 mm
phủ lên bề mặt xương gốm sứ. Nhiệt độ nóng chảy phụ thuộc vào nhiệt độ nóng
chảy của xương, thông thường trong khoảng 900-1400
o
C.

1.1.3. Công thức của men
Seger đã đưa ra cách sắp xếp các ôxít có trong thành phần men thành 3 nhóm chính: ôxít bazơ, ôxít
axít và ôxít lưỡng tính. Các nhóm này được sắp xếp theo trình tự sau và tập hợp này được gọi là công thức
Seger của men:

1RO.x.Al
2
O
3
.y.SiO
2
.z.B
2
O
3
Trong đó:
- R là các kim loại: Pb, K, Na, Ca, Mg, Ba, Li, Zn
- Ôxít lưỡng tính chủ yếu là Al
2
O
3
.
- Ôxít axít bao gồm SiO
2
là chính, ngoài ra có thể có thêm B
2
O
3
.

Theo thành phầnTheo cách sản xuất
1.2. Frit.
1.2.1. Khái niệm
Frit là quá trình nấu chảy trước phối liệu ở nhiệt độ cao sau đó làm lạnh đột ngột trong nước lạnh để tạo
những hạt nhỏ giúp quá trình nghiền dễ hơn
1.3. Men frit
Hình ảnh: Men frit
2. Phân loại frit, men frit.
2.1. Phân loại frit.











2.1. Phân loại frit.
2.1. Phân loại frit.
Frit có nhiệt độ nóng chảy trung bình

Hình ảnh:men frit
Là frit mà thành phần của nó chứa hàm lượng SiO
2
nằm trong khoảng 35-50%. Frit này được sử dụng rất nhiều
ở các nhà máy sản xuất gạch ốp lát ceramic.
Độ trong suốt và bóng láng của các loại men frit này còn tùy thuộc vào thành phần, hàm lượng va mức độ nghiền

mịn của men.
Frit trong
Hình ảnh:Frit trong
Loại frit này khi sản xuất cần chú ý đến việc tuyển chọn nguyên liệu, đặc biệt là các oxyt gây màu trong men
như Fe
2
O
3
, TiO
2
nên hạn chế các oxyt này đến mức thấp nhất có thể.
Frit này được dùng để sản xuất men trong, tráng lên xương trắng như sứ dân dụng cao cấp và nó còn bảo vệ các
sản phẩm trang trí màu dưới men.
Hình ảnh:Frit đục

+ Frit đục khác với frit trong nhờ tính chất đục.
+ Frit đục được đặc trưng bởi sự kết tinh của một số oxyt trong pha thủy tinh với hàm lượng lớn có chiết suất
khác với chiết suất của pha thủy tinh.
+ Các oxyt tạo đục có thể là: TiO
2
, ZrO
2
, ZrSiO
4
(khoảng 8-14%).
Frit đục

Hình ảnh:Frit matt
Tất cả các loại frit được đặc trưng bởi sự kết tinh của một số nguyên tố đưa vào trong pha thủy tinh với số
lượng quá nhiều được xếp vào loại frit mờ. CaO, BaO, ZnO, TiO

2
là những chất tạo kết tinh, là những chất gây
mờ cho frit.
•
Frit mờ CaO, BaO thì thường không có oxyt chì.
•
Frit mờ oxyt kẽm thì khả năng chảy thấp, có oxyt chì (25-30%) tạo đục một nữa và chảy một nữa.
•
Frit mờ oxyt titan cũng có khả năng chảy thấp, có oxyt chì, tạo đục và luôn có màu vàng.
Frit màu
Một số hình ảnh về Frit màu
Là loại frit thuộc nhóm frit dễ chảy có màu sẵn, được sản xuất dưới dạng sản phẩm đã ổn định, chỉ dùng đối
với một số màu đặc biệt: Fe, Co, Mn, Cu, Cd, Se.
2.2. Phân loại men frit
2.2.1. Men trong
Một số hình ảnh về men trong
Là lớp men mỏng, không có bọt khí và các tinh thể không hòa tan hay là các hợp chất kết tinh ra để đảm bảo
cho độ trong của nó.


Trong men này có các phần tử làm đục men. Đó có thể là những tinh thể nhỏ, bọt khí hay các giọt lỏng. Men đục
không cho ánh sáng xuyên qua.

Việc thủy tinh đục là do các nguyên nhân:
- Chất gây màu (pigmen) không tan.
- Tinh thể kết tinh lại: ZrO
2
, TiO
2

- Do pha phân tán khi làm nguội chuyển thành thủy tinh.
Hình ảnh: Men đục
2.2.3. Men mờ.
Men mờ có được nhờ sự phát triển của các tinh thể nhỏ trên bề mặt men. Bằng cách nung ở nhiệt độ thấp hơn
nhiệt độ chảy hay tăng cao hàm lượng SiO
2
có trong men.
•
Các loại men tạo mờ bởi ZnO hoặc TiO
2
thường chứa chủ yếu là một phần thủy tinh dễ chảy không có chì.
Khi tác nhân tạo mờ là ZnO thì men không trắng nhưng có màu xám và vàng khi sử dụng TiO
2
.
•
Men tạo mờ bởi các oxyt kiềm thổ nói chung là có màu trắng và có độ nhớt đáng kể.
Hình ảnh: Men mờ
 
Men màu được tạo ra bằng cách nhuộm màu cho men trong. Các phương pháp nhuộm màu như sau:
-
Nhuộm màu ion
-
Pigment (chất gây màu)
-
Nhuộm màu keo
!"
3. Nguyên liệu để sản xuất Frit, men Frit
3.1. Nguyên liệu để sản xuất Frit
Đá vôi (nguyên liệu cung cấp CaO )
Đá vôi là nguyên liệu chủ yếu cung cấp CaO cho công nghệ silicat. Trong công nghệ gốm sứ, CaO là thành

phần rất quan trọng của một số xương gốm và men.
Tạp chất lẫn trong đá vôi thường là Al
2
O
3
, SiO
2
, FeO, Fe
2
O
3
cho đá có màu. Đá phấn cũng là đá vôi, trong
thành phần có nhiều hạt CaCO
3
vô định hình và do ít tạp chất nên có màu trắng.
!"#$%&
!"'(#$%&)
Đôlômit ( nguyên liệu cung cấp MgO, CaO )
Hình ảnh: Dolomite !"'()
Đôlomit: công thức hóa học của tinh thể là CaMg(CO
3
)
2
hoặc CaCO
3
.MgCO
3
Đôlômit là nguyên liệu cung cấp đồng thời MgO và CaO. Khi dùng đôlômit, xảy ra sự thủy hóa chậm của CaO và MgO.

Ở nhiệt độ cao hơn 600

o
C xảy ra phản ứng phân hủy CaCO
3

CaCO
3
→ CaO + CO
2


MgCO
3
phân hủy ở nhiệt độ thấp hơn, khoảng 400-480
o
C
MgCO
3
→ MgO + CO
2


Tràng thạch (Felspat) (nguyên liệu cung cấp Al
2
O
3
, SiO
2
, K
2
O, Na

2
O)
!"*+
!",-
Tràng thạch là hợp chất của silicat_alumin không chứa nước.
Tràng thạch là nguyên liệu cung cấp đồng thời SiO
2
, Al
2
O
3
và một lượng K
2
O, Na
2
O, CaO.
Trong công nghệ gốm sứ tràng thạch là nguyên liệu gầy không có tính dẻo. Tràng thạch luôn đóng vai trò chất chảy trong mộc và men
gốm sứ.

Tràng thạch được chia làm 3 loại:

Tràng thạch Natri

Tràng thạch Kali

Tràng thạch Canxi
3.1.2. Nhóm nguyên liệu nhân tạo
a. Oxyt nhôm (Al
2
O

3
)
Sản phẩm công nghiệp thường là dạng Al
2
O
3
.
b. Axit boric (H
3
BO
3
)
Axit boric có 56,45% B
2
O
3
, có dạng bột, tinh thể màu trắng luôn chứa một lượng nước.
c. Nguyên liệu cung cấp oxyt chì (PbO)
Các nguyên liệu cung cấp có thể là oxyt chì PbO (trắng), minium Pb
3
O
4
(chì đỏ ), bazơ chì cacbonat
(2PbCO
3
.Pb(OH)
2
), chì sunfua PbS. Trong công nghiệp thường dùng hai loại chính:

Oxyt chì (PbO)


Minium (Pb
3
O
4
)
d. Oxyt kiềm (R
2
O)

Nguyên liệu cung cấp oxyt natri (Na
2
O)


Sunfat natri (Na
2
SO
4
): nóng chảy ở nhiệt độ 884
o
C, phân hủy thành Na
2
O ở nhiệt độ 1200-1220
o
C.

Cacbonat natri (sôđa Na
2
CO

3
): có nhiệt độ nóng chảy là 852
o
C, phân hủy thành Na
2
O ở nhiệt độ 1750
o
C

Na
2
CO
3
→ Na
2
O + CO
2

Natri nitrat (NaNO
3
): là chất oxy hóa mạnh được sử dụng nhiều trong men khử.

Natri clorua (NaCl): muối NaCl là tinh thể không màu, tan mạnh trong nước, được sử dụng trong men
muối.

Nguyên liệu cung cấp oxyt kali (K
2
O)
•
Kali cacbonat (K

2
CO
3
)
•
Kali nitrat (KNO
3
)
KNO
3
→ KNO
2
+ O
2

4KNO
3
→ 2K
2
O + O
2
+ 4NO
2