ĐỒ án tốt NGHIỆP lò nung tuynel

VIỆN KỸ THUẬT HÓA HỌC
BỘ MÔN CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU SILICAT
----------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Đề tài: “Thiết kế nhà máy sản xuất sứ vệ sinh cao cấp
năng suất 2 triệu bộ sản phẩm/năm”

GV hướng dẫn : TS. Vũ Thị Ngọc Minh
SV thực hiện

: Đặng Xuân Đức

MSSV

: 20112888

Lớp

: Kỹ thuật hóa học 5 – K56

HÀ NỘI, 05/2016


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI
--------------------

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
--------------------

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên: Đặng Xuân Đức
MSSV:
20112888
Lớp:
Kỹ thuật hóa học 05
Khóa:
56
Viện:
Kỹ thuật hóa học
Bộ môn:
Công nghệ vật liệu Silicat
Tên đề tài: “Thiết kế nhà máy sản xuất sứ vệ sinh cao cấp năng suất 2 triệu bộ sản
phẩm/năm”
1. Các số liệu ban đầu:
Sử dụng lò tuynel, nhiên liệu khí thiên nhiên.
2. Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:
Lựa chọn cơ cấu sản phẩm, công nghệ sản xuất và địa điểm xây dựng nhà máy.
Lựa chọn nguyên liệu và tính bài phối liệu.
Tính cân bằng vật chất toàn nhà máy.
Tính cân bằng nhiệt cho hệ thống lò.
Tính toán chiếu sáng, điện, nước.
Tính toán tổ chức, kinh tế.
3. Các bản vẽ, đồ thị (ghi rõ loại và kích thước bản vẽ):
01 bản vẽ dây chuyền sản xuất
01 bản vẽ lò nung
01 bản vẽ bố trí mặt bằng các xưởng sản xuất chính
01 bản vẽ tổng mặt bằng nhà máy
4. Họ và tên cán bộ hướng dẫn: TS. Vũ Thị Ngọc Minh

5. Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 26/02/2016
6. Ngày hoàn thành đồ án: 26/05/2016

Chủ nhiệm bộ môn

Ngày 26 tháng 02 năm 2016
Cán bộ hướng dẫn

Sinh viên đã hoàn thành và nộp đồ án tốt nghiệp ngày … tháng … năm 2016
Người duyệt
(Ký, ghi rõ họ tên)


MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU……………………………………………………………………..1
CHƯƠNG I: LỰA CHỌN ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG NHÀ MÁY………………2
I. Lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy…………………………………………2
1. Điều kiện tự nhiên………………………………………………………………..2
2. Hạ tầng cơ sở…………………………………………………………………….2
3. Cơ sở nguyên liệu………………………………………………………………...3
CHƯƠNG II: LỰA CHỌN SẢN PHẨM………………………………..……….4
I. Lựa chọn sản phẩm……………………………………………………….…….4
II. Các chỉ tiêu kỹ thuật……………………………………………………………4
CHƯƠNG III: SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ VÀ THUYẾT MINH
DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT…………………………………………………..…..5
I. Tóm tắt quy trình công nghệ sản xuất sứ vệ sinh……………………….…….5
II. Thuyết minh dây chuyền công nghệ……………………………………….…..6
CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN PHỐI LIỆU…………………………………….…8
I. Tính toán phối liệu xương…………………………………………..…………..8
1. Nguyên liệu............................................................................................................9

1.1. Đất sét Trúc Thôn………………………………………………………..9
1.2. Cao lanh Phú Thọ……………………………………………………….9
1.3. Fenspat Yên Hà………………………………………………………...10
1.4. Thạch anh………………………………………………………...……10
2. Đổi thành phần hoá của nguyên liệu sang thành phần khoáng………………...11
2.1. Thành phần khoáng theo đất sét………………………………………..11
2.2. Thành phần khoáng theo cao lanh……………………………….…….12
2.3. Thành phần khoáng theo fenspat……………………………………….13
2.4. Thành phần khoáng theo thạch anh……………………………………14
3. Tính toán phối liệu khi biết thành phần khoáng………………………………..16
4. Đổi thành phần % phối liệu sang thành phần hoá của phối liệu…………….…17
II. Tính toán phối liệu men…………………………………………………..…..18


1. Men tham khảo………………………………………………………………….18
2. Tính toán phối liệu men…………………………………………………………19
2.1. Lựa chọn nguyên liệu…………………………………………………..19
2.2. Tính toán………………………………………………….……………19
2.3. Kết quả…………………………………………………………………21
3. Kiểm tra hệ số giãn nở nhiệt của men…………………………………….………….22
4. Tính nhiệt độ nóng chảy của men……………………………………………………..23
CHƯƠNG V: CÂN BẰNG VẬT CHẤT………………………………………..25
I. Cân bằng vật chất cho xương………………………………………………....25
II. Cân bằng vật chất cho men…………………………………………………..26
CHƯƠNG VI: LỰA CHỌN THIẾT BỊ………………………………………...28
I. Máy nghiền bi nghiền xương……………………………………….…………28
II. Máy nghiền bi nghiền men……………………………………………………28
III. Bể chứa hồ……………………………………………………………………29
CHƯƠNG VII: TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH SẤY NHÂN TẠO………………33
I. Lý do sử dụng lò sấy tuynel……………………………………………………33

1. Vai trò của quá trình sấy…………………………………………………………….…33
2. Lý do sử dụng lò sấy tuynel……………………………………………………………33
II. Xác định thông số lò sấy………………………………………………………33
1. Sức chứa của lò sấy……………………………………………………………………..33
2. Kích thước lò sấy………………………………………………………………………..34
II. Tính toán quá trình sấy lý thuyết…………………………………………….34
1. Trạng thái của tác nhân sấy khi ra khỏi lò sấy……………………………………..34
2. Lượng tác nhân sấy lý thuyết…………………………………………………………..35
3. Lưu lượng thể tích trung bình của tác nhân sấy…………………………………….36
4. Nhiệt lượng tiêu hao trong quá trình sấy lý thuyết………………………………….36
III. Tính toán quá trình sấy thực tế……………………………………………...37
1. Xác định các tổn thất nhiệt…………………………………………………………….37
1.1. Tổn thất nhiệt ra môi trường xung quanh………………………………….37
1.2. Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy, tấm kê, trụ đỡ và thanh đỡ mang đi……37


1.3. Nhiệt đốt nóng goòng sấy…………………………………………………….38
2. Nhiệt lượng bổ sung thực tế Δ…………………………………………………………39
3. Xác định trạng thái của tác nhân sấy sau quá trình sấy thực……………………..40
3.1. Xác định bằng phương pháp giải tích………………………………………40
3.2. Biểu diễn quá trình sấy lý thuyết và sấy thực tế trên đồ thị I – d……….40
3.3. Lưu lượng tác nhân sấy thực tế……………………………………………..41
IV. Lựa chọn quạt lò sấy…………………………………………………………42
CHƯƠNG VIII: TÍNH TOÁN LÒ NUNG……………………………………...43
I. Lý do sử dụng lò tuynel………………………………………………………..43
1. Vai trò của quá trình nung…………………………………………………………….43
2. Lý do sử dụng lò tuynel…………………………………………………………………43
II. Cấu tạo lò……………………………………………………………………...43
1. Sức chứa của lò………………………………………………………………………….43
2. Tính toán và lựa chọn các thông số của lò…………………………………………..44

2.1. Thể tích của lò Vc……………………………………………………………..44
2.2. Lựa chọn kích thước xe goòng………………………………………………44
2.3. Tính toán số goòng trong lò nung…………………………………………...45
2.4. Tính sức chứa một goòng…………………………………………………….45
2.5. Kích thước lò nung……………………………………………………………45
III. Xác định chiều dài mỗi dôn………………………………………………….46
1. Chiều dài mỗi dôn trong lò…………………………………………………………….46
2. Xây dựng đường cong nung……………………………………………………………46
3. Chiều dài các dôn……………………………………………………………………….47
3.1. Giai đoạn sấy 25oC ÷ 320oC…………………………………………………47
3.2. Giai đoạn đốt nóng 320oC ÷ 900oC…………………………………………47
3.3. Giai đoạn nung 900oC ÷ 1222oC……………………………………………48
3.4. Giai đoạn lưu ở 1222oC………………………………………………………48
3.5. Giai đoạn làm lạnh nhanh 1222oC ÷ 700oC……………………………….48
3.6. Giai đoạn làm lạnh chậm 700oC ÷ 500oC………………………………….48
3.7. Giai đoạn làm lạnh cuối lò 500oC ÷ 50oC…………………………………..49


4. Xác định kết cấu vỏ lò…………………………………………………………………..49
IV. Tính toán quá trình cháy của nhiên liệu……………………………………50
1. Nhiên liệu………………………………………………………………………………..50
2. Tính toán lượng không khí cần cho quá trình cháy………………………………….51
2.1. Lượng không khí lý thuyết……………………………………………………51
2.2. Lượng không khí thực tế……………………………………………………...51
3. Tính toán sản phẩm cháy……………………………………………………………….52
4. Tính toán thành phần khí thải………………………………………………………….52
V. Cân bằng nhiệt dôn đốt nóng và dôn nung………………………………….53
1. Nhiệt thu………………………………………………………………………………….53
1.1. Nhiệt cháy của nhiên liệu…………………………………………………….53
1.2. Nhiệt lý học của nhiên liệu…………………………………………………...53

1.3. Nhiệt lý học của không khí cần cho quá trình cháy……………………….53
1.4. Nhiệt lý học của không khí lọt vào dôn đốt nóng và dôn nung………….54
1.5. Nhiệt do sản phẩm mang vào………………………………………………..54
1.6. Nhiệt do xe goòng mang vào…………………………………………………54
1.7. Nhiệt do tấm kê, trụ đỡ và thanh đỡ mang vào…………………………….55
2. Nhiệt chi………………………………………………………………………………….56
2.1. Nhiệt bốc hơi lý học…………………………………………………………..56
2.2. Nhiệt đốt nóng hơi nước đến nhiệt độ khí thải ra khỏi lò………………..57
2.3. Nhiệt do phản ứng hoá học khi nung sản phẩm……………………………57
2.4. Nhiệt đốt nóng sản phẩm……………………………………………………..57
2.5. Nhiệt tổn thất theo khí thải…………………………………………………...58
2.6. Nhiệt đốt nóng tấm kê, trụ đỡ, thanh đỡ đến nhiệt độ nung….………….59
2.7. Tổn thất nhiệt ra môi trường xung quanh………………………………59
2.7.1. Giai đoạn nhiệt độ 25÷320˚C……………………………………...60
2.7.2. Giai đoạn nhiệt độ 320÷900˚C……………………………………65
2.7.3. Giai đoạn nhiệt độ 900÷1222˚C…………………………………..66
2.7.4. Giai đoạn nhiệt độ lưu ở 1222˚C………………………………….66
2.8. Nhiệt tích lũy ở nền goòng……………………………………………………67


2.9. Các khoản nhiệt tổn thất không tính được………………………………….68
VI. Cân bằng nhiệt dôn làm lạnh nhanh………………………………………..69
1. Nhiệt thu………………………………………………………………………………….69
1.1. Nhiệt do sản phẩm, tấm kê, trụ đỡ, thanh đỡ và
nhiệt tích lũy từ nền goòng mang từ dôn nung sang…………………………………..69
1.2. Nhiệt lý học của không khí vào làm nguội sản phẩm…………………….69
2. Nhiệt chi………………………………………………………………………………….70
2.1. Nhiệt do sản phẩm, tấm kê, trụ đỡ, thanh đỡ sang
dôn làm lạnh chậm…………………………………………………………………………70
2.2. Nhiệt do không khí nóng lấy đi để dùng vào mục đích khác

hoặc thoát ra ống khói…………………………………………………………………….70
2.3. Nhiệt tích lũy ở nền goòng……………………………………………………70
2.4. Nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh…………………………………..71
2.5. Các khoản nhiệt không tính được……………………………………………71
VII. Cân bằng nhiệt dôn làm nguội gián tiếp……………………………………72
1. Nhiệt thu………………………………………………………………………………….72
1.1. Nhiệt do sản phẩm, tấm kê, trụ đỡ, thanh đỡ và
nhiệt tích lũy từ nền goòng mang từ dôn làm lạnh nhanh sang……………………….72
1.2. Nhiệt lý học của không khí vào làm nguội sản phẩm…………………….72
2. Nhiệt chi………………………………………………………………………...73
2.1. Nhiệt do sản phẩm, tấm kê, trụ đỡ, thanh đỡ mang sang
dôn làm lạnh cuối lò……………………………………………………………………….73
2.2. Nhiệt do không khí nóng lấy đi để dùng vào mục đích khác
hoặc thoát ra ống khói…………………………………………………………………….73
2.3. Nhiệt tích lũy ở nền goòng……………………………………………………73
2.4. Nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh………………………………….74
2.5. Các khoản nhiệt không tính được…………………………………………..74
VIII. Cân bằng nhiệt dôn làm nguội cuối lò…………………………………….75
1. Nhiệt thu………………………………………………………………………………….75


1.1. Nhiệt do sản phẩm, tấm kê, trụ đỡ, thanh đỡ và
nhiệt tích lũy từ nền goòng mang từ dôn làm lạnh chậm sang……………………….75
1.2. Nhiệt lý học của không khí vào làm nguội sản phẩm…………………….75
2. Nhiệt chi………………………………………………………………………………….75
2.1. Nhiệt do sản phẩm,tấm kê, trụ đỡ, thanh đỡ mang ra ngoài…………….75
2.2. Nhiệt do không khí nóng lấy đi để dùng vào mục đích khác
hoặc thoát ra ống khói…………………………………………………………………….75
2.3. Nhiệt nền xe goòng mang ra ngoài………………………………………….75
2.4. Nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh…………………………………..75

2.5. Các khoản nhiệt không tính được…………………………………………..76
IX. Tính toán vòi đốt……………………………………………………………..78
1. Bố trí vòi đốt……………………………………………………………………………..78
2. Tiết diện miệng phun khí đốt……………………………………………………….…..78
X. Lựa chọn quạt gió……………………………………………………………..78
CHƯƠNG IX: TÍNH TOÁN KINH TẾ VÀ TỔ CHỨC……………………….81
I. Cơ cấu tổ chức của nhà máy…………………………………………………..81
II. Tính toán vốn đầu tư………………………………………………………….82
1. Đầu tư về xây dựng……………………………………………………………………..82
1.1. Nhà sản xuất…………………………………………………………………...82
1.2. Nhà gián tiếp phục vụ sản xuất……………………………………………..84
1.3. Tiền đầu tư làm đường xá, công trình phụ…………………………………84
1.4. Khấu hao trung bình năm về xây dựng…………………………………….84
2. Đầu tư về thiết bị………………………………………………………………………..84
2.1. Tiền đầu tư thiết bị chính…………………………………………………….84
2.2. Tiền đầu tư thiết bị phụ………………………………………………………86
2.3. Tiền đầu tư thiết bị điều chỉnh, đo lường…………………………………..86
2.4. Tiền đầu tư công lắp ráp thiết bị…………………………………………….86
2.5. Các chi phí khác……………………………………………………………….86
3. Tổng số vốn đầu tư………………………………………………………………………87
III. Chi phí điện, nước……………………………………………………………87


1. Lượng điện tiêu thụ……………………………………………………………………..87
1.1. Lượng điện dùng cho các loại thiết bị………………………………………87
1.2. Lượng điện dùng cho thắp sáng…………………………………………….89
2. Lượng nước tiêu thụ…………………………………………………………………….91
2.1. Tính toán lượng nước cần sử dụng trong sản xuất……………………….91
2.2. Tính toán lượng nước dùng trong sinh hoạt………………………………..91
IV. Tính giá thành sản phẩm…………………………………………………….91

1. Các chi phí chủ yếu……………………………………………………………………..91
1.1. Chi phí về nguyên nhiên liệu…………………………………………………91
1.2. Chi phí cho lương của công nhân viên trong năm………………………..92
1.3. Tiền phụ cấp ngoài lương……………………………………………………92
1.4. Chi phí bảo hiểm cho công nhân viên………………………………………92
1.5. Chi phí quảng cáo sản phẩm………………………………………………..93
1.6. Chi phí khi vay vốn ngân hàng………………………………………………93
1.7. Chi phí thuê mặt bằng………………………………………………………..93
1.8. Khấu hao tài sản cố định……………………………………………………..93
2. Các chi phí khác…………………………………………………………………………93
VI. Tính lãi và thu hồi vốn……………………………………………………….94
1. Lãi………………………………………………………………………………………...94
1.1. Lãi hàng năm………………………………………………………………….94
1.2. Tỷ suất lãi………………………………………………………………………95
1.3. Thời gian thu hồi vốn…………………………………………………………95
VII. Tóm tắt chỉ tiêu kỹ thuật……………………………………………………95
KẾT LUẬN……………………………………………………………………….96
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO………………………………………..97


LỜI NÓI ĐẦU
Thế kỷ XX đã qua, nước ta đang trên con đường phấn đấu đến năm 2020 về
cơ bản là một nước công nghiệp hoá – hiện đại hoá. Cùng với sự phát triển của nền
kinh tế xã hội, đời sống của nhân dân ngày càng được nâng cao. Do vậy ngoài nhu
cầu về ăn mặc thì nhu cầu về nhà ở ngày càng cao, đòi hỏi cả về chất lượng lẫn giá
trị thẩm mỹ.
Sau nhiều năm phát triển, sản phẩm sứ vệ sinh đã có mặt trong nhiều công
trình công nghiệp và dân dụng mang tính hiện đại, đạt chất lượng kỹ thuật và thẩm
mỹ cao. Một số sản phẩm thậm chí đã được xuất khẩu đến nhiều nước trên thế giới,
mang lại nguồn thu nhập đáng kể cho đất nước. Với lộ trình công nghiệp hoá – hiện

đại hoá đất nước, việc xây dựng mới các nhà máy sản xuất vật liệu xây dựng nói
chung và nhà máy sản xuất sứ vệ sinh cao cấp nói riêng là một việc tất yếu đối với
tình hình nước ta hiện nay. Và việc thiết kế một nhà máy là bước khởi đầu cho việc
mở rộng sản xuất. Là một sinh viên chuyên ngành Silicat, em thấy nhiệm vụ thiết kế
là một nhiệm vụ cơ bản đối với mỗi kỹ sư. Chính vì vậy để làm quen với công việc
của một kỹ sư tương lai, dưới sự hướng dẫn của TS. Vũ Thị Ngọc Minh, em đã được
giao đề tài:
“Thiết kế nhà máy sản xuất sứ vệ sinh cao cấp năng suất 2 triệu bộ sản phẩm/năm”
Nội dung thiết kế của em gồm 9 chương:
Chương I : Lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy
Chương II : Lựa chọn sản phẩm
Chương III : Sơ đồ công nghệ và thuyết minh dây chuyền sản xuất
Chương IV : Tính toán phối liệu
Chương V : Cân bằng vật chất
Chương VI : Lựa chọn thiết bị
Chương VII : Tính toán quá trình sấy nhân tạo
Chương VIII : Tính toán lò nung
Chương IX : Tính toán kinh tế và tổ chức

1


CHƯƠNG I: LỰA CHỌN ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG NHÀ MÁY
I. Lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy
Căn cứ vào điều kiện của vùng, điều kiện cung cấp nguyên liệu, nhiên liệu,
điện nước, điều kiện tiêu thụ và phân phối sản phẩm.
Chọn vùng xây dựng nhà máy tại cụm công nghiệp Song Khê – Nội Hoàng –
xã Nội Hoàng – huyện Yên Dũng – tỉnh Bắc Giang.
Khu đất lựa chọn nằm tại khu công nghiệp có kích thước 220x200 m, với tổng
diện tích là 44000 m2. Chiều dài theo hướng Đông Tây, chiều rộng theo hướng Bắc

Nam.
1. Điều kiện tự nhiên
- Vị trí địa lý:
Khu công nghiệp nằm sát Quốc lộ 1A mới Hà Nội – Lạng Sơn; cách thành
phố Bắc Giang 5 km; cách Thủ đô Hà Nội 45 km; cách sân bay quốc tế Nội Bài 45
km; cách cảng Hải Phòng 115km; cách cửa khẩu Hữu Nghị Quan 115 km.
- Địa giới:
Theo báo cáo khảo sát khu đất xây dựng nằm trong khu công nghiệp nên thoả
mãn các điều kiện về xây dựng nhà máy: không nằm trên vùng có mỏ khoáng sản
và mạch nước ngầm, cường độ của đất là 1,5 - 2,5 KG/cm2.
- Khí hậu:
Nằm trong vùng khí hậu nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm mưa nhiều.
2. Hạ tầng cơ sở
Khu công nghiệp nằm trong vùng kinh tế trọng điểm khu vực phía bắc: Hà
Nội - Hải Phòng - Quảng Ninh.
- Giao thông:
Khu vực lựa chọn nằm sát Quốc lộ 1A đi Lạng Sơn, gần Quốc lộ 18; gần tuyến
đường sắt Hà Nội – Lạng Sơn, tuyến đường sắt cao tốc Yên Viên – Cái Lân… nên
rất thuận lợi cho việc giao thông đường bộ cũng như đường sắt.
2


- Điều kiện cấp thoát nước:
Nguồn nước cung cấp cho nhà máy là nhà máy nước của khu công nghiệp
Song Khê – Nội Hoàng. Nước thải được dẫn bằng hệ thống kênh máng qua hệ thống
xử lý nước thải sơ bộ rồi chảy vào hệ thống nước thải của khu công nghiệp.
- Điện năng:
Nhà máy sử dụng nguồn điện được cung cấp bởi khu công nghiệp.
- Nhân công:
Nguồn công nhân sản xuất dồi dào được lấy từ địa phương. Nguồn cán bộ kỹ

thuật lấy ở các trường Đại học, Cao đẳng có chuyên ngành yêu cầu.
3. Cơ sở nguyên liệu
Nguyên liệu dùng để làm xương và men của sản phẩm sứ vệ sinh cao cấp gồm
các nguyên liệu chủ yếu như:
+ Đất sét Trúc Thôn
+ Cao lanh Phú Thọ
+ Fenspat Yên Hà
+ Thạch anh
+ Dolomit Lào Cai
+ Oxit ZnO, ZrO2
Nguyên liệu đã được sơ chế và tuyển chọn tại nơi sản xuất, sau đó cung cấp
cho nhà máy bằng hệ thống giao thông đường bộ.

3


CHƯƠNG II: LỰA CHỌN SẢN PHẨM
I. Lựa chọn sản phẩm
Tên
sản phẩm
Bộ sản phẩm
sứ vệ sinh
cao cấp gồm
chậu rửa
đặt bàn và
bồn cầu 2
khối

Tỷ lệ
sản

phẩm
(%)

Kích thước bao
D×R×C (mm)
Chậu rửa
đặt bàn

100

Cầu

Trọng lượng
sản phẩm (kg)

Thùng

500×450 670×420 375×245
×135
×390
×420

Khối
lượng
(bộ/năm)

Chậu rửa
Cầu Thùng
đặt bàn
2000000

15

26

12,5

II. Các chỉ tiêu kỹ thuật
Sản phẩm được sản xuất dựa theo TCVN 7745 : 2007 với các chỉ tiêu cơ, lý,
hoá như sau:
- Độ hút nước:

≤ 0,5%

- Độ bền uốn:

≥ 700 kG/cm2

- Độ cứng bề mặt:

≥ 6 Mohs

- Hệ số giãn nở nhiệt: (5,5 – 6,5).10-5 C-1
- Khả năng chịu tải trọng của sản phẩm: ≥ 3 kN với sản phẩm bồn cầu
≥ 1,5 kN với sản phẩm chậu rửa.
- Độ bền hoá: bền axit, bền kiềm

4


CHƯƠNG III: SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ VÀ THUYẾT MINH

DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT
I. Tóm tắt quy trình công nghệ sản xuất sứ vệ sinh
Các loại nguyên liệu
(cao lanh, đất sét, fenspat,…)

Nguyên liệu men

Định lượng

Định lượng
Nước

Nghiền bi ướt

Nghiền bi ướt
Chất điện giải

Sàng rung, khử từ

Sàng rung, khử từ

Bể chứa, điều chỉnh hồ

Két chứa có cánh khuấy

Tạo hình đổ rót

Khí nén

Sấy tự nhiên, sửa mộc

Kiểm tra mộc
Tráng men
Sấy nhân tạo

Lò nung tuynel

Khí thải từ lò nung

CNG

Phân loại
Gắn, lắp phụ kiện và đóng hộp
Nhập kho
5


II. Thuyết minh dây chuyền công nghệ
Các loại nguyên liệu làm xương như: Đất sét, cao lanh, fenspat, thạch anh,…
được nhập về kho chứa và được chứa riêng theo từng loại nguyên liệu một. Theo bài
phối liệu đã được tính toán từ phòng kỹ thuật, ta có khối lượng của từng loại nguyên
liệu trong một mẻ nghiền. Nguyên liệu được định lượng theo đúng tỷ lệ bằng cân băng.
Khi đã đạt khối lượng theo yêu cầu, hỗn hợp nguyên liệu được tháo xuống hệ thống
băng tải rồi nạp vào máy nghiền bi.
Theo bài phối liệu ta bổ sung thêm nước, chất điện giải vào máy nghiền bi. Phối
liệu được nghiền trong thời gian khoảng 8 giờ cho tới khi kiểm tra hồ đạt được các
thông số sau:
- Độ ẩm hồ

: 30 ÷ 32%

- Tỷ trọng hồ

: 1,75 ÷ 1,78 g/cm3

- Độ lưu động của hồ

: 12 ÷ 15 giây khi chảy qua Viscosimet

- Lượng sót sàng 0,063 mm : 1,8 ÷ 2,2%.
- Độ sánh

: 2 ÷ 2,5

Khi hồ đã đạt tiêu chuẩn thì dừng máy nghiền, sau đó bơm hồ qua hệ thống
sàng rung, khử từ để loại bỏ sắt, tạp chất… và tháo hồ xuống hệ thống bể chứa và
điều chỉnh hồ nếu cần. Hệ thống bể chứa có các cánh khuấy để chống lắng và tăng
độ đồng nhất cho hồ. Sau đó, ta tiến hành tạo hình đổ rót vào khuôn thạch cao đã
được chuẩn bị từ trước. Để tăng tốc quá trình hình thành lớp mộc trong khuôn thạch
cao, ta dùng phương pháp đổ rót hồ dưới áp lực. Hồ được duy trì ở áp lực 2÷4 bar
dưới tác dụng của dòng khí nén. Thời gian lưu của hồ trong khuôn thạch cao trung
bình là 2 giờ. Sau khi lớp mộc trong khuôn thạch cao đủ độ dày, ta tiến hành tách
khuôn. Sau một số lần tạo hình nhất định, khuôn thạch cao sẽ có hiện tượng “no
nước” do hút nước của hồ để tạo lớp sản phẩm mộc, ta cần tiến hành sấy giảm độ
ẩm trong khuôn. Trung bình vòng đời của khuôn thạch cao khoảng 30 lần tạo
hình/lần sấy. Nếu sản phẩm bị hỏng trong quá trình tách khuôn, ta đưa lượng phế
phẩm này vào một bể khuấy và khuấy đều để đánh tan các tảng. Rồi sau đó đem hồi
lưu lại nếu như hồ đạt tiêu chuẩn của hồ đổ rót.

6

Sản phẩm sau tạo hình có độ ẩm khoảng 19÷21% được sấy sơ bộ tự nhiên
khoảng 24 giờ đến độ ẩm khoảng 15% và tiến hành tạo chi tiết, sửa mộc.
Trước khi tráng men, sản phẩm cần được làm sạch bụi, kiểm tra vết nứt và
phun ẩm. Tiến hành tráng men bằng phương pháp phun men dưới áp lực trong
khoảng 2÷6 bar. Sau khi tráng men, sản phẩm mộc được xếp lên xe goòng và đẩy
vào hầm sấy tuynel, độ ẩm sau sấy của sản phẩm khoảng 1%. Sau đó, xe goòng được
đưa vào lò nung tuynel với nhiên liệu là khí thiên nhiên nén (CNG), nhiệt độ nung
sản phẩm là 1222˚C, thời gian nung là 12 giờ.
Với các nguyên liệu để làm men, chúng cũng được gia công tương tự như với
nguyên liệu làm xương. Sau khi định lượng, phối liệu men cùng với nước, chất điện
giải và phụ gia STTP được nạp vào máy nghiền bi (loại nhỏ hơn so với máy nghiền
xương).
Thời gian nghiền khoảng 10 giờ cho tới khi đạt được thông số kỹ thuật của
men như sau:
- Độ ẩm

: 35 ÷ 37%

- Tỷ trọng

: 1,65 ÷ 1,7 g/cm3

- Lượng sót sàng 0,063 mm : ≤ 0,1%.
Men trước khi tráng có pha thêm một lượng keo hữu cơ (CMC) nhỏ hơn 0,5%
để men phun bám chắc vào mộc và không bị nứt trước khi đưa vào nung.
Sau khi đã nung, sản phẩm được kiểm tra các khuyết tật lần cuối. Với những
sản phẩm đã đạt yêu cầu, ta tiến hành đóng gói từng sản phẩm rồi nhập kho.

7

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN PHỐI LIỆU
I. Tính toán phối liệu xương
Chọn sản phẩm sứ vệ sinh có:
Nhiệt độ nung: tn = 1222˚C
Độ hút nước: H = 0,2%
 Nhiệt độ kết khối: tkk = 1222 + 2 = 1224˚C
 Nhiệt độ chảy: tc = 1224/0,8 = 1530˚C

Tra phụ lục 3: “Bảng nhiệt độ gục của côn Seger từ SK1 đến SK35” [1] ta có: Số
côn là 20.

Cao lanh (T)
35
33

34

30
30

28/29
28

27
23

13
11

8

10
9

23

12
11

12/13 14/15

30/31
29

28/29

30
29

27/28 28/29
23

16
14

16

30

26

14

31

30/31

20

12

32/34

29
27

18

14

10/11
9

26
20

16/17

32

23/26
18
19

17

18/19

20

20

28

27
26/27
23

28/30

28

20/23 26/27 30/31

Fenspat (F)

31
33

Quartz (Q)

Dựa theo phụ lục 1: “Độ chịu lửa của hỗn hợp phối liệu Cao lanh - Fenspat Thạch anh theo Zapp” [1] ta chọn thành phần T - Q - F của phối liệu như sau:
T = 30; Q = 30; F = 40
8


1. Nguyên liệu
Các loại nguyên liệu chính để dùng tạo xương là đất sét, cao lanh, fenspat,
talc. Các loại nguyên liệu này có khá nhiều ở nước ta, ví dụ như ở các tỉnh Lào Cai,
Phú Thọ, Tuyên Quang, Hải Dương, Hoà Bình, Thanh Hoá, Quảng Nam… Tuy
nhiên, để thuận lợi về giao thông và phù hợp với yêu cầu về nguyên liệu cua loại sứ
vệ sinh, các nguyên liệu được chọn là: đất sét Trúc Thôn, Hải Dương; cao lanh Phú
Thọ; fenspat Yên Hà; thạch anh.
1.1. Đất sét Trúc Thôn
- Vai trò: cung cấp lượng oxit SiO2 và Al2O3 để tạo khoáng mulit (3Al2O3.2SiO2) –
đây là khoáng chính trong cấu trúc xương sứ, tạo độ dẻo cho phối liệu, liên kết các
cốt liệu gầy, qua đó tạo nên cường độ mộc cho phối liệu.
- Về ngoại quan: có màu trắng xám, dạng cục kích thước d = 1÷10 cm, độ ẩm thấp,
khi xoa bằng tay phải thấy mịn và bẻ khó, không có lẫn nhiều các màu của tạp chất.
- Tính chất cơ lý:
+ Độ ẩm: W ≤ 12%
+ Cường độ mộc: 25÷30 KG/cm2
- Thành phần hoá, %
SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

K2O

Na2O

MKN

Tổng

59,71

27,16

1,32

0,42

0,61

3,08

0,44

7,26

100

1.2. Cao lanh Phú Thọ
- Vai trò: cũng là một loại nguyên liệu dẻo như đất sét, nhưng cao lanh lẫn ít tạp chất
và độ dẻo cũng thấp hơn nhiều. Vai trò chính của nguyên liệu này là cung cấp lượng
SiO2 và quan trọng hơn là Al2O3 để hình thành được nhiều khoáng mulit trong sản
phẩm sau nung.
- Về ngoại quan: có màu vàng nhạt, không lẫn màu sắc tạp chất khác. Độ trắng đạt
80%, hạt nhỏ và tơi.
- Tính chất cơ lý:
+ Độ ẩm: W ≤ 12%
+ Kích thước hạt: d < 3mm
9


- Thành phần hoá, %
SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

K2O

Na2O

MKN

Tổng

46,19

38,13

0,44

0,14

0,10

1,02

0,63

13,35

100

1.3. Fenspat Yên Hà
- Vai trò: nguyên liệu fenspat có hai vai trò chính, nó dùng làm cốt liệu gầy cho phối
liệu ở vùng nhiệt độ thấp, làm giảm độ co sấy cho sản phẩm; ở vùng nhiệt độ cao
(trên 1120˚C), nó có tác dụng làm chất trợ chảy, hoà tan các nguyên liệu khác để sản
phẩm kết khối ở nhiệt độ thấp hơn, tạo điều kiện kết tinh mulit thứ sinh và chống
biến dạng cho sản phẩm khi nung. Fenspat cũng đóng góp một lượng lớn oxit SiO2
và một phần oxit Al2O3 để tạo thành khoáng mulit.
- Về ngoại quan: có màu trắng hanh vàng, không lẫn tạp chất.
- Tính chất cơ lý:

+ Độ ẩm: W ≤ 10%
+ Cỡ hạt: lượng hạt đã nghiền có kích thước d < 3mm.
- Thành phần hoá, % (Theo [4] – Trang 34)
SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

K2O

Na2O

MKN

Tổng

74,14

15,27

0,28

1,32

0,25

4,09

4,24

0,41

100

1.4. Thạch anh
- Vai trò: cung cấp một lượng lớn oxit SiO2 để tạo thành khoáng mulit; đây là một
loại nguyên liệu gầy, có tác dụng giảm co khi sấy và khi nung sản phẩm, tác dụng
giảm co của thạch anh được thể hiện từ nhiệt độ thấp đến nhiệt độ nung cao nhất.
Đồng thời, thạch anh còn tăng được khả năng chống biến dạng của sản phẩm và còn
làm tăng cường độ cơ học của sản phẩm sau nung đến một giới hạn nhất định.
- Về ngoại quan: dạng bột mịn màu trắng sáng, không lẫn tạp chất.
- Tính chất cơ lý:
+ Độ ẩm: W ≤ 10%
10


- Thành phần hoá, %
SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

K2O

Na2O

MKN

Tổng

99,28

0,21

0,14

0,15

0,05

0,02

0,035

0,115

100

Ta có bảng thành phần hoá của nguyên liệu:
Hàm lượng các oxit của nguyên liệu, %

Nguyên liệu

SiO2

Al2O3

Fe2O3

CaO

MgO

K2O

Na2O

MKN

Tổng

Đất sét Trúc Thôn 59,71

27,16

1,32

0,42

0,61

3,08

0,44

7,26

100

Cao lanh Phú Thọ 46,19

38,13

0,44

0,14

0,10

1,02

0,63

13,35

100

Fenspat Yên Hà

74,14

15,27

0,28

1,32

0,25

4,09

4,24

0,41

100

Thạch anh

99,28

0,21

0,14

0,15

0,05

0,02

0,035

0,115

100

2. Đổi thành phần hoá của nguyên liệu sang thành phần khoáng
2.1. Thành phần khoáng theo đất sét
Khoáng fenspat gồm có: Anbit + Octoclaz
- Anbit: Na2O.Al2O3.6SiO2: 524 (trọng lượng phân tử)
Lượng khoáng anbit có trong 100 PTL đất sét:
(Na2O = 0,44) =

524  0,44
 3,719 PTL
62

Na2O : 62
Oxyt mang theo vào:
Al2O3 =

3,719  102
 0,724 PTL
524

SiO2 =

3,719  360
 2,555 PTL
524

- Octoclaz: K2O.Al2O3.6SiO2: 556
Lượng khoáng octolaz có trong 100 PTL đất sét:
(K2O = 3,08) =

556  3,08
 18,218 PTL
94

Oxyt mang theo vào:
11


Al2O3 =
SiO2 =

18,218  102
 3,342 PTL
556

18,218  360
 11,796 PTL
556

 Lượng khoáng fenspat do đất sét mang vào: 21,937 PTL và lượng oxyt mang

theo:
Al2O3 = 0,724 + 3,342 = 4,066 PTL
SiO2 = 2,555 + 11,796 = 14,351 PTL
Khoáng Caolinit: Al2O3.2SiO2.2H2O: 258

Lượng khoáng caolinit có trong đất sét:
T  (27,16  4,066) 
Lượng SiO2 mang theo vào: SiO2 =

258
 58,414 PTL
102

58,414 120
 27,169 PTL
258

Lượng oxyt silic tự do (quắc):
Q = 59,71 – 14,351 – 27,169 = 18,190 PTL
2.2. Thành phần khoáng theo cao lanh
Khoáng fenspat gồm có: Anbit + Octoclaz
- Anbit: Na2O.Al2O3.6SiO2: 524 (trọng lượng phân tử)
Lượng khoáng anbit có trong 100 PTL cao lanh:
(Na2O = 0,63) =

524  0,63
 5,325 PTL
62

Oxyt mang theo vào:
Al2O3 =

5,325  102
 1,036 PTL
524

SiO2 =

5,325  360
 3,658 PTL
524

- Octoclaz: K2O.Al2O3.6SiO2: 556
Lượng khoáng octolaz có trong 100 PTL cao lanh:
12


(K2O = 1,02) =

556 1,02
 6,033 PTL
94

Oxyt mang theo vào:
Al2O3 =

6,033 102
 1,107 PTL
556

SiO2 =

6,033  360
 3,906 PTL
556

 Lượng khoáng fenspat do cao lanh mang vào: 11,358 PTL và lượng oxyt mang

theo:
Al2O3 = 1,036 + 1,107 = 2,143 PTL
SiO2 = 3,658 + 3,906 = 7,564 PTL
Khoáng Caolinit: Al2O3.2SiO2.2H2O: 258
Lượng khoáng caolinit có trong cao lanh:
T  (38,13  2,143) 
Lượng SiO2 mang theo vào: SiO2 =

258
 91,026 PTL
102

91,026  120
 42,338 PTL
258

Lượng oxyt silic tự do (quắc):
Q = 46,19 – 7,564 – 42,338 = – 3,712 PTL
2.3. Thành phần khoáng theo fenspat
Khoáng fenspat gồm có: Anbit + Octoclaz
- Anbit: Na2O.Al2O3.6SiO2: 524 (trọng lượng phân tử)
Lượng khoáng anbit có trong 100 PTL fenspat:
(Na2O = 4,24) =

524  4,24
 35,835 PTL
62

Na2O : 62
Oxyt mang theo vào:
Al2O3 =

35,835 102
 6,976 PTL
524

13


SiO2 =

35,835  360
 24,619 PTL
524

- Octoclaz: K2O.Al2O3.6SiO2: 556
Lượng khoáng octolaz có trong 100 PTL fenspat:
(K2O = 4,09) =

556  4,09
 34,567 PTL
94

Oxyt mang theo vào:
Al2O3 =
SiO2 =


34,567  102
 6,341 PTL
556

34,567  360
 22,382 PTL
556

Lượng khoáng fenspat do fenspat mang vào: 70,402 PTL và lượng oxyt mang

theo:
Al2O3 = 6,976 + 6,341 = 13,317 PTL
SiO2 = 24,619 + 22,382 = 47,001 PTL
Khoáng Caolinit: Al2O3.2SiO2.2H2O: 258
Lượng khoáng caolinit có trong fenspat:
T  (15,27  13,371) 
Lượng SiO2 mang theo vào: SiO2 =

258
 4,803 PTL
102

4,803 120
 2,234 PTL
258

Lượng oxyt silic tự do (quắc):
Q = 74,14 – 47,001 – 2,234 = 24,905 PTL
2.4. Thành phần khoáng theo thạch anh

Khoáng fenspat gồm có: Anbit + Octoclaz
- Anbit: Na2O.Al2O3.6SiO2: 524 (trọng lượng phân tử)
Lượng khoáng anbit có trong 100 PTL fenspat:
(Na2O = 0,035) =

524  0,035
 0,296 PTL
62
14


Na2O : 62
Oxyt mang theo vào:
Al2O3 =

0,296  102
 0,058 PTL
524

SiO2 =

0,296  360
 0,203 PTL
524

- Octoclaz: K2O.Al2O3.6SiO2: 556
Lượng khoáng octolaz có trong 100 PTL fenspat:
(K2O = 0,02) =

556  0,02

 0,118 PTL
94

Oxyt mang theo vào:
Al2O3 =

0,118 102
 0,022 PTL
556

SiO2 =

0,118  360
 0,076 PTL
556

 Lượng khoáng fenspat do thạch anh mang vào: 0,414 PTL và lượng oxyt mang

theo:
Al2O3 = 0,058 + 0,022 = 0,08 PTL
SiO2 = 0,203 + 0,076 = 0,279 PTL
Khoáng Caolinit: Al2O3.2SiO2.2H2O: 258
Lượng khoáng caolinit có trong fenspat:
T  (0,21  0,08) 
Lượng SiO2 mang theo vào: SiO2 =

258
 0,329 PTL
102

0,329 120
 0,153 PTL
258

Lượng oxyt silic tự do (quắc):
Q = 99,28 – 0,279 – 0,153 = 98,848 PTL
15


3. Tính toán phối liệu khi biết thành phần khoáng
Bảng thành phần khoáng:
Thành phần

T

Q

F

Đất sét Trúc Thôn

58,414

18,190

21,937

Cao lanh Phú Thọ

91,026

– 3,712

11,358

Fenspat Yên Hà

4,803

24,905

70,402

Thạch anh

0,329

98,848

0,414

Phối liệu

30

30

40

Để đảm bảo yêu cầu cường độ mộc và phương pháp tạo hình, ta đặt thành

phần của đất sét trong bài phối liệu là 28%. Xét T - Q - F do đất sét mang vào:
T = 58,414 × 0,28 = 16,356
Q = 18,190 × 0,28 = 5,093
F = 21,937 × 0,28 = 6,142
Lượng T - Q - F còn lại sẽ do cao lanh, fenspat, thạch anh bổ sung:
T = 30 – 16,356 = 13,644
Q = 30 – 5,093 = 24,907
F = 40 – 6,142 = 33,858
Gọi lượng cao lanh, fenspat và thạch anh cần thiết trong bài phối liệu lần lượt
là x%, y% và z%. Ta có hệ phương trình:
91,026x + 4,803y + 0,329z = 13,644
– 3,712x + 24,905y + 98,848z = 24,907
11,358x + 70,402y + 0,414z = 33,858
Giải hệ ta được: x = 12,5%; y = 46,0% và z = 14,1%
Quy về 72% ta được:
x = 12,4%; y = 45,6% và z = 14,0%
16