Thiết kế dây chuyền công nghệ sản xuất gạch Ceramic (Thuyết minh+bản vẽ)

Trờng đại học bách khoa hà nội

đồ án tốt nghiệp

Phần mở đầu
Ngày nay, với sự phát triển nhanh chóng của khoa học kỹ thuật thì ngành vật
liệu xây dựng cũng có nhiều sự đổi mới . Công nghệ vật liệu xây dựng đã cho ra
đời nhiều loại vật liệu quan trọng nh xi măng , vật liệu composit , gốm sứ .. trong
đó không thể không nhắc đến gạch ceramic . Gạch ceramic đang ngày càng
chiếm một vị trí quan trọng trong công nghiệp xây dựng và đợc coi nh vật trang
sức cho mỗi công trình .
Có thể khẳng định rằng gạch ốp lát là loại vật liệu xây dựng đợc sử dụng phổ
biến trong các công trình xây dựng . Thực vậy , khi bớc vào hầu hết các công
trình xây dựng ta cũng có thể dễ dàng nhận ra sự hiện diện của chúng , từ nền
nhà , tờng nhà , đến khu vệ sinh . Cùng với sự phát triển nhanh chóng của khoa
học kỹ thuật nhiều loại gạch ốp lát ra đời với nhiều chủng loại và màu sắc hoa
văn phong phú đang ngày càng đem lại cho mỗi công trình xây dựng vẻ đẹp trẻ
trung , hiện đại và hơn nữa là sự vệ sinh , sạch sẽ .
Đất nớc ta với dân số gần 80 triệu ngời và lại là một nớc đang phát triển thì
nhu cầu về vật liệu xây dựng nói chung và gạch ceramic nói riêng là rất lớn .trớc
nhu cầu ngày càng tăng đó của xã hội , Chính phủ và Bộ xây dựng đã có những
chính sách kịp thời để phát triển ngành sản xuất vật liệu xây dựng .
Ngày 25/10/1992 Bộ xây dựng đã lu ý đến việc phát triển ngành vật liệu xây
dựng nh xi măng , sứ vệ sinh , gạch ceramic và granit , thuỷ tinh ..Cho đến nay
nhiều nhà máy đã ra đời nhng vẫn cha đáp ứng đủ nhu cầu ngày càng nhiều hơn
của xã hội . Tại đại hội Hiệp hội gốm sứ xây dựng Việt Nam lần thứ II đã thông
qua phơng hớng hoạt động nhiệm kỳ 2004-2006 với mục tiêu duy trì tăng trởng
sản lợng 20%-30% trong đó đạt trên 150 triệu m 2 gạch lát ceramic và granit
trong năm 2004 . Tiến sĩ Trần Văn Hinh , Chủ tịch Hiệp hội gốm sứ xây dựng
Việt Nam cũng cho biết đến nay công suất ngành gốm sứ Việt Nam đã đạt 137
triệu m 2 gạch ceramic và granit , đứng thứ 2 các nớc Asean , sau Indonesia ,

mục tiêu năm 2004 là đạt 150 triệu m 2 gạch để đáp ứng nhu cầu trong nớc và
xuất khẩu sang khoảng 30 nớc trên thế giới .
Nh vậy nhu cầu của thị trờng về gạch ceramic vẫn đang tăng và trong tơng lai
ngành sản xuất gạch ốp lát nói chung và ceramic nói riêng có đủ các điều kiện
cần thiết để phát triển lâu dài và vững chắc . Chính vì vậy việc thiết kế nhà máy
sản xuất gạch ceramic 1 triệu m 2 / năm là khả thi , một mặt đáp ứng đợc đòi hỏi
đang tăng của xã hội , mặt khác là giải quyết công ăn việc làm cho một bộ phận
ngời lao động, góp phần ổn định kinh tế xã hội , đóng góp cho ngân sách nhà n ớc.

Phần 1
Lựa chọn địa điểm đặt nhà máy
Căn cứ vào các yêu cầu cơ bản của vị trí đặt nhà máy :
- khu vực có điều kiện về quỹ đất
- cơ sở hạ tầng đầy đủ,nhân lực dồi dào
- giao thông thuận lợi
Nguyễn đức thành - Lớp Silicat - K44


Trờng đại học bách khoa hà nội

đồ án tốt nghiệp

- đảm bảo đợc vệ sinh môi trờng ,sinh thái đô thị..
vì vậy địa điểm đặt nhà máy đợc chọn là tại huyện Gia Lâm , Hà Nội,trong
khu vực tập trung Đông Bắc của Hà Nội , khu vực này đang đợc sự quan tâm lớn
của Thủ đô cũng nh của cả nớc để tạo một khu công nghiệp mẫu mực trong tam
giác tăng trởng kinh tế trọng đểm Hà Nội - Hải Phòng - Quảng Ninh . Vị trí đặt
nhà máy sẽ nằm trên địa phận của hai xã Việt Hng và Giang Biên thuộc huyện
Gia Lâm , phía Tây Bắc cách quốc lộ 1 khoảng 500 m , phía Đông giáp khu dân
c xã Giang Biên , phía Tây Nam giáp khu dân c xã Việt Hng và cách quốc lộ 5

khoảng 2 km .
I.ĐIềU KIệN Tự NHIÊN
I.1.Địa hình:
Địa điểm đặt nhà máy nằm tại huyện Gia Lâm với độ cao trung bình của khu
vực từ 20 -50 m so với mực nớc biển , chủ yếu đợc bồi đắp bởi các con sông nên
địa hình bằng phẳng do vậy thuận lợi cho giao thông vận tải và thích hợp để đặt
nhà máy .
I.2.Khí hậu :
Khí hậu Hà Nội có đặc điểm là khí hậu nhiệt đới gió mùa , mùa hè nắng nóng ,
ma nhiều, mùa đông lạnh và ít ma . Nhiệt độ trung bình trong năm là 23,5C , lợng ma trung bình hàng năm là 1661 mm ,tốc độ gió trung bình 2,5 m/s .Đặc
biệt của khí hậu vùng này là sự thay đổi rõ rệt giữa mùa hè và mùa đông . Mùa
hè kéo dài từ tháng 5 đến tháng 9 , ma nhiều ,hớng gió chính là hớng Đông
Nam ,mùa đông từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau,lạnh và ít ma , hớng gió chính
là Đông Bắc .Các tháng còn lại có khí hậu khá dễ chịu và đợc coi là các tháng
chuyển tiếp.
I.3.Đia chất :
Địa chất bao gồm các lớp trầm tích đồng bằng, bao phủ toàn bộ diện tích khu
vực là lớp đất trồng trọt có bề dày từ 0,5 đến 1,2 m .Căn cứ vào số liệu khảo sát
của Công ty khảo sát và đo đạc thuộc Văn phòng kiến trúc s trởng thành phố ,
địa tầng khu vực này nh sau :
+
0.0 ữ 3.6 m
lớp đất sét
+
3.6 ữ 5.1 m
lớp phù sa có sét
+
5.1 ữ 15 m
lớp sét bùn
+

15 ữ 25 m
lớp cát sét

I.4.Thuỷ văn , thổ nhỡng :
Khu vực Hà Nội có mạng lới sông ngòi dày đặc với sông Hồng chảy qua ,phía
nam lại giáp sông Đuống,sông Nhuệ vì vậy chế độ thuỷ văn phụ thuộc chủ yếu
vào chế độ thuỷ văn của sông Hồng . Mực nớc dao động hàng năm từ 5 - 8 m , lu
lợng nớc hàng năm là khá lớn đặc biệt vào mùa ma từ tháng 5 đến tháng 9 ,lũ
sông Hồng thờng sảy ra trên diện rộng và có đặc điểm của lũ vùng núi cao . Tuy
nhiên trong lu vực của hệ thống sông Hồng có 835 hồ nớc , các hồ này có tác
dụng điều chỉnh lu lợng của dòng chảy do vậy hạn chế đợc các tác hại của lũ
sông Hồng.
Về thổ nhỡng Hà Nội có 4 loại đất chính nh sau :phù sa trong đê , phù sa ngoài
đê , đất bạc màu và đất đồi núi.Phần lớn đất Hà Nội là đất phù sa do sông Hồng
và sông Cầu bồi đắp. Nhóm đất đồi núi tập trung chủ yếu ở huyện Sóc Sơn và
một số đang đợc sử dụng rộng rãi trong các nhà máy gốm sứ.
*Nh vậy về điều kiện t nhiên của vùng đặt nhà máy là thuận lợi cả về khí hậu ,
thuận lợi cho xây dựng,giao thông và gần một số nguồn nguyên liệu để sản xuất.
II.Điều kiện kinh tế ,chính trị ,xã hội
Nơi đật nhà máy thuộc Hà Nội là thủ đô của nớc Việt Nam ,nơi tập trung rất
đông dân c và mọi đầu mối giao thông quan trọng của đất nớc ,đồng thời cũng
Nguyễn đức thành - Lớp Silicat - K44


Trờng đại học bách khoa hà nội
đồ án tốt nghiệp
là trung tâm văn hoá ,chính trị và khoa học kỹ thuật ,hơn nữa lại là nơi mà kinh
tế đang phát triển nhanh chóng , xã hội ổn định , rất thuận lợi cho việc xây dựng
và phát triển của nhà máy sau này.
III.Điều kiện giao thông vận tải

Phải khẳng định địa điểm đặt nhà máy có một vị thế vô cùng thuận lơi về mặt
giao thông vận tải,thuận lợi cho việc nhập nguyên vật liệu và giao lu hàng hoá
với bên ngoài.Nằm tại huyện Gia Lâm trong khu công nghiệp tập trung Đông
Bắc của Hà Nội rất thuận lợi cho việc hớng ra cảng biển Hải Phòng về phía Đông
theo quốc lộ 5 khoảng 100 km , cách trung tâm Hà Nội chỉ 8 km ,về phía Tây
Bắc cách quốc lộ 1 khoảng 500 m và gần tuyến đờng sắt quốc gia nối liền Hà
Nội với các tỉnh phía Bắc, về phía Tây giáp sân bay Gia Lâm,phía Bắc cách 30
km là sân bay quốc tế Nội Bài.
IV.Nhân lực
Nguồn nhân lực phục vụ cho nhà máy là rất dồi dào.Do chỉ cách trung tâm
Hà Nội 8 km mà Hà Nội lại là nơi tập trung rất đông dân c cùng với nhiều trờng
đại học ,trờng trung học và dạy nghề .. điều đó sẽ cung cấp cho nhà máy đội ngũ
cán bộ quản lý và đội ngũ kỹ s có trình độ cao , hơn nữa với dân số khoảng 2,6
triệu và một lợng rất lớn lao động từ nơi khác tập trung về Hà Nội thì hoàn toàn
đáp ứng đủ nhu cầu nhân lực cho nhà máy cả về số lợng lẫn chất lợng.
V.Cấp điện , cấp nớc
V.1.Cấp điện :
Về phía Bắc cách địa điểm đặt nhà máy khoảng 350 m có một trạm biến áp 110
kv (trạm Thanh Am ).Ngoài ra chạy ngang qua khu vực nhà máy là đờng dây
điện cao thế 110 kv vì vậy điện phục vụ cho nhà máy có thể lấy từ trạm Thanh
Am hoặc lắp đặt một trạm biến áp mới phục vụ riêng cho nhà máy.
V.2.Cấp nớc :
Về nớc thì thị trấn Sài Đồng có một hệ thống cấp nớc nhỏ công suất thiết kế là
2500 m 3 /ngày ,do đã xây dựng từ lâu nên chất lợng thấp và khả nâng cung cấp
cho nhà máy là không đủ .Ngoài ra còn có nhà máy nớc Gia Lâm do Nhật xây
dựng có công suất đợt một là 30.000 m 3 / ngày
Về nguồn nớc ngầm theo đánh giá của Liên đoàn 2 Địa chất thuỷ văn thuộc Bộ
công nghiệp nặng thì lợng nớc ngầm có thể khai thác ở vùng Gia Lâm là khoảng
480.000 m 3 /ngày , đây là một lu lợng nớc ngầm rất lớn vì Gia Lâm nằm trên
tầng sỏi cuội giàu nớc và lại ở giữa hai con sông lớn.

Nh vậy trữ lợng nớc ngầm ở đây đảm bảo đủ cho nhu cầu sinh hoạt và sản xuất
công nghiệp trong vùng.Để chủ động về nớc cho sản xuất thì nhà máy nên có kế
hoạch khai thác nớc ngầm hợp lý.

Nguyễn đức thành - Lớp Silicat - K44


Trờng đại học bách khoa hà nội

đồ án tốt nghiệp

Phần 2
Phần kỹ thuật
Chơng I . GiớI THIệU DÂY CHUYềN sản xuất
I. Lựa chọn mặt hàng
Sản phẩm gạch Ceramic , với nhiều u điểm nh độ bền cơ ,bền hoá tốt , đặc biệt
là sự đa dang về chủng loại kích thớc và màu sắc , hoa văn , vì vậy việc chúng đợc sử dụng phổ biến trong các công trình xây dựng là điều không ngạc nhiên.
Kích thớc của sản phẩm gạch Ceramic rất phong phú , từ loại có kích thớc nhỏ
nh 200x200 mm đến loại có kích thớc lớn đến 600x600 mm do vậy chúng đáp
ứng đợc cho hầu hết diện tích sử dụng.Tuy nhiên ngày nay thị trờng thờng a
chuộng loại gạch có kích thớc lớn nh loại gạch 400x400 mm , những loại gạch
có kích thớc nh vậy cùng với nhiều hoa văn và màu sắc phong phú sẽ thích hợp
cho những nơi có diện tích từ trung bình trở lên vì kích thớc gạch nh vậy sẽ tơng
thích với diện tích sử dụng ,chính vì vậy sản phẩm chính của nhà máy sẽ là loại
gạch có kích thớc 400x400 mm .
Một vài đặc tính kỹ thuật cơ bản của gạch Ceramic :
+ độ hút nớc H = 3 - 6 %
+ độ bền uốn Ru > 200 kG/ cm 2
+ hệ số dãn nở của xơng < 9.10 6 0 C 1
+ độ cứng 5

+ bền hoá với các loại kiềm và acid (trừ HF)
II.dây chuyền công nghệ

Nguyễn đức thành - Lớp Silicat - K44


Trờng đại học bách khoa hà nội

đồ án tốt nghiệp

II.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất gạch Ceramic :
Đất sét

Fenspat

Frít ,cao lanh,quắc,ZnO, ..

Định lợng

Định lợng

Nghiền bi

Nghiền bi

-

Bể khuấy
Sàng rung
+ lọc từ

Thùng khuấy
Sàng rung
+ lọc từ

Bể khuấy
Sấy phun
PP

PP

Thùng chứa

CMC

Sàng rung
Xylô bột

PP

Kiểm tra
+

Men chống
dính
In hoa

ép bán khô
Sấy đứng

Tráng men
nền

Phun ẩm

Tráng men
lót

Lu kho

Đóng hộp

Nguyễn đức thành - Lớp Silicat - K44

Máy xếp tải
Sấy trớc
nung
Máy dỡ tải

Lò nung thanh lăn

Phân loại

PP


Trờng đại học bách khoa hà nội

đồ án tốt nghiệp

II.2.Thuyết minh dây chuyền công nghệ :
Nguyên liệu chính là đất sét và fenspat nhập về nhà máy và chứa tại kho
nguyên liệu , sau khi cán bộ kỹ thuật kiểm tra độ ẩm đất sét và fenspat đợc cân
định lợng theo bài phối liệu và nạp một lần vào máy nghiền bi.
Phối liệu xơng đợc nghiền theo phơng pháp ớt và nghiền một giai đoạn . Sau
thời gian nghiền quy định , hồ từ máy nghiền bi đợc tháo xuống bể khuấy, tại
đây hồ đợc lấy mẫu để kiểm tra , nếu hồ cha đạt các yêu cầu kỹ thuật thì cần
phải điều chỉnh để đạt yêu cầu . Yêu cầu kỹ thuật của hồ :
+ Tỷ trọng hồ : d = 1,71 ữ 1,76 g/cm 3
+ Độ nhớt : 15 ữ 22 giây
+ Sót sàng 63 à m : 6 ữ 7 %
+ Độ ẩm hồ : w = 33 ữ 34 %.
Hồ đã đạt yêu cầu từ bể khuấy đợc vận chuyển sang xởng sấy phun bằng bơm
màng . Tại công đoạn sấy phun tạo bột , trớc tiên hồ đợc cho qua sàng rung với
kích thớc lỗ sàng là 63 à m ,sau khi qua sàng rung hồ đợc cho qua thiết bị lọc sắt
từ rồi chảy vào bể chứa trung gian.Hồ từ bể chứa trung gian đợc bơm pittong đa
lên máy sấy phun với áp lực cao , trong máy sấy phun diễn ra quá trình bay hơi
ẩm của các giọt hồ đợc tạo ra do kết cấu của pép phun , các giọt hồ đợc phun từ
dới lên còn tác nhân sấy là không khí nóng đợc thổi từ trên xuống do vậy quá
trình sấy ban đầu là ngợc chiều sau đó là cùng chiều với nhiệt độ sấy từ 450 đến
500 0 C ,kết quả là tạo ra các hạt bột dạng cầu với nhiều kích thớc khác nhau
thuận lợi cho quá trình tạo hình sau này.
Ra khỏi lò sấy phun nhiệt độ bột khoảng 50 - 60 0 C , độ ẩm bột 5 - 7 %, bột đợc
cho qua sàng rung để loại bỏ các tảng bột có kích thớc lớn , phần bột dới sàng
yêu cầu thành phần hạt nh sau :
+ 0,425 ữ 0,6 mm : 35 ữ 42 %
+ 0,125 ữ 0,425 mm : 50 ữ 65 %
+ < 0,125 mm
:<5%
Bột sau khi qua sàng đợc vận chuyển vào các xylô chứa , ở đây bột đợc ủ để

đồng nhất về độ ẩm , phía dới các xylô chứa sau khi đã đợc ủ bột đợc lấy ra để
đem đi tạo hình.
Gạch Ceramic đợc tạo hình bằng phơng pháp ép bán khô trên máy ép thuỷ lực ,
quá trình tạo hình diễn ra hoàn toàn tự động , độ ẩm bột ép 5 ữ 7 % , sau khi ép
gạch tạo ra đạt các yêu cầu :
+Trọng lợng (với gạch 400 x 400 ) : 3150 70 g
+ Độ bền uốn : Ru > 4,5 kG / cm 2
Sau khi tạo hình gạch mộc đợc sấy bằng máy sấy đứng . Máy sấy đứng làm việc
liên tục , quá trình sấy diễn ra ngựợc chiều khi độ ẩm gạch cao và cùng chiều khi
độ ẩm gạch xuống thấp . Nhờ có kết cấu đặc biệt và các van khí phụ nên quá
trình sấy khá mềm do vậy phế phẩm sấy ít .Nhiệt độ tác nhân sấy
từ 140 0 C đến 180 0 C hoặc hơn . Yêu cầu đối với gạch mộc sau khi sấy :
+ Độ ẩm : w 1%
+ Nhiệt độ gạch : 60 ữ 90 0 C
+ Độ bền uốn : Ru >17 kG/cm 2
Tiếp theo là công đoạn tráng men, trớc khi tráng men để men bám tốt vào xơng
cần phải làm ẩm bề mặt gạch bằng cách phun ẩm , vì đặc điểm nung nhanh do
vậy để đảm bảo lớp men đợc bám chắc vào xơng trớc tiên gạch đợc tráng lớp
men lót , tiếp đó là lớp men nền , các lớp men này đợc tráng bằng thiết bị tráng
men chuông , sau lớp men nền là in hoa bằng máy in lới , số lợng lới in tùy thuộc
vào hoa văn gạch mà dao động từ 2 đến 4 lới . Cuối cùng để gạch khi nung
Nguyễn đức thành - Lớp Silicat - K44


Trờng đại học bách khoa hà nội
đồ án tốt nghiệp
không bị dính vào thanh lăn , trớc khi vào lò nung gạch mộc đợc tráng men
chống dính ở dới đáy .
Sau khi tráng men , do lợng ẩm men đem vào chủ yếu chỉ làm tăng độ ẩm trên bề
mặt gạch mộc , để hạn chế hiện tợng bong men , trớc khi nung gạch đợc máy

xếp tải xếp lên xe goòng , đi qua hầm sấy trớc nung , tận dụng nhiệt của không
khí nóng lấy từ zôn làm lạnh cuối của lò nung với nhiệt độ sấy < 90 C , ra khỏi
hầm sấy xe goòng đa gạch đến máy dỡ tải rồi đi vào lò nung thanh lăn :
+ Thời gian nung : 45 phút
+ Độ ẩm mộc vào : w 1 %
+ Nhiệt độ nung : 1170 0 C
0

Ra khỏi lò nung thanh lăn , sản phẩm gạch lát Ceramic đi qua thiết bị phân loại
và đóng hộp tự động cuối cùng là vận chuyển vào kho.
Yêu cầu kỹ thuật đối với sản phẩm :
+ Độ hút nớc : H = 3 ữ 6 %
+ Độ bền uốn : Ru > 220 kG/cm 2
+ Hệ số dãn nở nhiệt của xơng : < 9.10 6 0 C 1
II.3.Thuyết minh dây chuyền sản xuất men :
Nguyên liệu chính để sản xuất men là frít , cao lanh , fenpát , quắc,
ZnSiO4,STPP , nêphêlin..Sau khi đợc cân định lợng theo bài phối liệu men ,các
nguyên liệu này đợc nạp một lần vào máy nghiền bi , thời gian nghiền tuỳ thuộc
vào từng loại men ,thờng từ 8 đến 10 tiếng . Kết thúc thời gian nghiền quy định
ngời ta dừng máy và lấy mẫu men đi kiểm tra , nếu cha đạt yêu cầu thì điều
chỉnh và cho máy chạy tiếp , nếu đạt yêu cầu thì men từ máy nghiền bi đợc đa
lên thùng chứa và khuấy men . Từ thùng chứa chính men đợc cho qua sàng rung
và lọc từ với kích thớc lỗ sàng 44 à m rồi chứa vào các thùng chứa nhỏ đem đi
tráng men . Yêu cầu đối với men đem đi tráng :
+ Sót sàng 0,063 : 0%
+ Sót sàng 0,004 : < 4 %
+ Tỷ trọng : d = 1,8 g/cm 3
+ Độ nhớt : 35 ữ 40 giây
+ Độ ẩm : 33 ữ 37 %
III. các quá trình hoá lý sảy ra khi nung sản phẩm :

Nung là khâu rất quan trọng trong kỹ thuật sản xuất gốm sứ vì nó ảnh hởng
quyết định đến chất lợng sản phẩm .Do đó để sản phẩm nung đạt đợc chất lợng
cao thì phải làm chủ đợc kỹ thuật nung , nghĩa là hiểu cặn kẽ cơ sở lý thuyết
nung để xây dựng đợc chế độ nung tối u cho sản phẩm.
Các quá trình hoá lý sảy ra khi nung sản phẩm thờng là phức tạp , dới đây nêu
ra các quá trình hoá lý cơ bản sảy ra theo diễn biến của nhiệt độ trong quá trình
nung sản phẩm :
- Từ nhiệt độ thờng đến 200 ữ 300 0 C: đây đợc coi là giai đoạn tách nớc
lý học .Tốc độ nâng nhiệt độ trong giai đoạn này thờng rất chậm , đặc
biệt đối với các sản phẩm có độ ẩm và kích thớc lớn nếu tốc độ nâng
nhiệt độ giai đoạn này nhanh sẽ làm lợng nớc tách ra ồ ạt gây nứt vỡ ,
nổ sản phẩm. Đối với các sản phẩm có độ ẩm nhỏ và có dạng tấm
mỏng nh gạch ceramic thì tốc độ nâng nhiệt độ nhanh hơn.
- Từ 300 0 C đến nhiệt độ nung cao nhất: sảy ra quá trình tách nớc hoá
học và các phản ứng toả nhiệt.Trong giai đoạn này nếu phản ứng tách
nớc hoá học sảy ra mãnh liệt thì hâụ quả cũng gây hỏng sản phẩm, tuy
nhiên do khoảng nhiệt độ của các phản ứng này thờng đợc kéo dài rộng
Nguyễn đức thành - Lớp Silicat - K44


Trờng đại học bách khoa hà nội
đồ án tốt nghiệp
ra do đó cho phép tốc độ nâng nhiệt độ của giai đoạn này cao hơn.Các
phản ứng hoá học xảy ra trong giai đoạn này :
+ Phản ứng tách nớc hoá học
6300 c
Al2O3.2SiO2.2H2O 580

Al2O3 +2SiO2
Hoặc tạo khoáng Mêtacaolinít :

6300 c
Al2O3.2SiO2.2H2O 580

Al2O3 .2SiO2
Tại nhiệt độ 573 0C có sự biến đổi thù hình của SiO2
5730 c
SiO2
SiO2 V ( V =0,2 ữ 0,8%)
+ Phản ứng toả nhiệt tại 950 0C , sản phẩm của phẩn ứng này có thể là
khoáng dạng Silimanít hoặc Mulít :
Từ các ôxít tự do :
0

900950C
Al2O3 + SiO2 Al2O3 .SiO2 + SiO2

3Al2O3 +6SiO2


3Al2O3 .2SiO2 + 4.SiO2

Từ Mêtacaolinít :
Al2O3.2 SiO2
Al2O3.SiO2 + SiO2
3(Al2O3.2SiO2)
3Al2O3.2SiO2 + 4.SiO2
Trên 1000 0C mulit đợc kết tinh ồ ạt.Quá trình này xảy ra do feldspat
đã nóng chảy tạo ra nhiều pha thuỷ tinh và hoà tan các hạt thạch anh
tàn d và vật chất sét khác .Sau khi đạt tới nhiệt độ nung cao nhất
cần phải lu sản phẩm ở nhiệt độ này một thời gian để các phản ứng

sảy ra hoàn toàn và nhiệt độ sản phẩm đồng đều.
- Từ nhiệt độ nung cao nhất đến nhiệt độ ra lò của sản phẩm : giai đoạn
này đợc gọi là giai đoạn làm nguội sản phẩm .Sau khi đạt nhiệt độ
nung max và lu một thời gian ,sản phẩm đợc làm lạnh đến nhiệt độ
nhất định(700 ữ 800 0 C), lúc này tốc độ làm nguội sản phẩm rất nhanh
do ở khoảng nhiệt độ này pha thuỷ tinh cha bị đóng rắn,vẫn còn ở dạng
dẻo do vậy không làm nứt vỡ sản phẩm . Khi pha thuỷ tinh đã đóng rắn
thì tốc độ làm lạnh sản phẩm phải hạ thấp , nếu không sẽ gây ra ứng
suất cơ học bên trong sản phẩm và làm nứt vỡ sản phẩm (hiện tợng vỡ
lạnh).Đặc biệt khi làm nguội sản phẩm qua nhiệt độ 573 0 C sảy ra quá
trình biến đổi thù hình SiO 2 SiO 2 kèm theo co thể tích lớn (8,2%V) rất dễ làm hỏng sản phẩm , vì vậy tốc độ làm nguội sản phẩm
từ 700 ữ 500 0 C phải chậm.Sau 500 0 C quá trình làm nguội sản phẩm
diễn ra bình thờng.
IV.GiớI THIệU MộT Số NGUYÊN LIệU CHíNH
IV.1 Đất sét Sóc sơn :
+ Ngoại quan : dạng cục lớn, dẻo, không lẫn tạp chất hữu cơ và các tạp chất
khác, có màu đỏ sẫm khi ở trạng thái ẩm .
+ Lợng tạp chất còn lại trên sàng R 0,125mm < 0,5 %
+ Hạn dẻo H 10 %
+ Thành phần hoá học cơ bản :
SiO 2
: 60 ,7 2 %
Al 2 O 3 : 23 2 %
Fe 2 O 3 : 6
0,5 %
Nguyễn đức thành - Lớp Silicat - K44


Trờng đại học bách khoa hà nội
đồ án tốt nghiệp

CaO
:
< 0,8 %
IV.2 Fenpát Phú Tho :
+ Ngoại quan : màu trắng ngà hơi ngả vàng , không lẫn các tạp chất hữu cơ
+ Thành phần hoá cơ bản :
SiO 2
Al 2 O 3
Fe 2 O 3
CaO
kiềm

:
:
:
:
:

74 1 %
14 1 %
0,34 %
0,25 %
>9%

IV.3 Fenpát Yên Bái :
+ Ngoại quan : màu xám nhẹ khi ở trạng thái ẩm , cỡ hạt d < 2 mm , nhập
về dạng bao bì 50 kg.
+ Thành phần hoá học cơ bản :
SiO 2
: 71 2 %

Al 2 O 3 : 15 1 %
Fe 2 O 3 : 1 0,2 %
CaO
:
< 0,5 %
R 2 O : 8 0,5 %
IV.4 Thạch anh Yên Bái :
+ Ngoại quan : nhập về dạng đã qua sơ chế , dạng bột mịn màu trắng xám ,
bao bì 50 kg , cỡ hạt d < 0,5 mm .
+ Thành phần hoá học cơ bản :
SiO 2
: 98 1 %
Al 2 O 3 : < 0,5 %
Fe 2 O 3 : < 0,3 %
CaO
: < 0,2 %
R 2 O : < 0,3 %
IV.5 Cao lanh Yên Bái :
+ Ngoại quan : đã lọc sơ bộ, dạng bột mịn màu trắng ngả vàng, bao bì 50kg
độ trắng 72 %.
+ Thành phần hoá học cơ bản :
SiO 2
: 48 2 %
Al 2 O 3 : 35 1 %
Fe 2 O 3 : < 0,9 %
CaO
: < 0,7 %
R 2 O : 1,9 0,1 %
IV.6 Các nguyên liệu khác :
+ Men frít : bao gồm frít nhập ngoại và frít nội, yêu cầu khi nhập về phải còn

nguyên bao bì và đảm bảo chất lợng.
+ Các nguyên liệu khác nh STPP , CMC ,HF , bột Talc , MgCO 3 , ZnO..

Nguyễn đức thành - Lớp Silicat - K44


Trờng đại học bách khoa hà nội

đồ án tốt nghiệp

CHƯƠNG II .TíNH TOáN PhốI LIệU
I.TíNH BàI PhốI LIệU XƯƠNG
Gạch lát Ceramic đợc coi là một loại sứ mềm với nhiệt độ nung tơng đối thấp
(1170 ữ 1180 0 C) do vậy đặc điểm cơ bản của phối liệu sản xuất gạch Ceramic
là chỉ cần nung ở nhiệt độ thấp mà vẫn đảm bảo đợc độ kết khối tốt , độ bền cơ
cao , lúc sử dụng không bị rạn nứt . Vì vậy mà lợng đất sét trong phối liệu là lớn
(60 ữ 65 %) để khoảng kết khối của phối liệu rộng và dễ nung , lợng fenspat
chiếm khoảng 35 ữ 40 %.
Để đảm bảo những tính chất trên của phối liệu thì chọn nguyên liệu sét là đất
sét Sóc Sơn có độ dẻo ở mức trung bình thích hợp cho phơng pháp tạo hình ép
bán khô , fenspat chọn là fenspat Phú Thọ có tổng lợng kiềm cao để hạ bớt nhiệt
độ nung sản phẩm , ngoài ra có thể dùng thêm quắc Yên Bái để bổ xung SiO 2
nếu cần .
Thành phần hoá của các nguyên liệu đợc cho trong bảng 1 :
Bảng 1. Thành phần hoá của nguyên liệu
Nguyên liệu

(%)
0,38

K2 O

(%)
1,97

Na 2 O

MKN

(%)
5,62

(%)
0,76

(%)
0,46

(%)
6,51

14,87

0,34

0,25

0,37

5,11

3,96

0,34

0,39

0,21

0,11

0,10

0,13

0,12

0,10

SiO 2 Al 2 O 3

(%) (%)
61,64 22,84

Đất sét
SócSơn
Fenpát
74,76
PhúThọ
Quắc Yên Bái 98,84

Fe 2 O 3

CaO

MgO

Để tính bài phối liệu của xơng trớc hết phải chuyển thành phần hoá của các
nguyên liệu sang thành phần khoáng ( T - Q - F ) .
I.1 Chuyển thành phần hoá của nguyên liệu sang thành phần khoáng :
I.1.1 Thành phần T Q F của Đất sét Sóc Sơn:
Ký hiệu T : Caolinit (Al 2 O 3 .2 SiO 2 .2H 2 O ) , PTG = 258
Q : Quắc (SiO 2 ),
PTG = 60
F : Fenpát ( (K,Na) 2 O. Al 2 O 3 .6 SiO 2 )
Octoclaz (K 2 O. Al 2 O 3 .6 SiO 2 ) , PTG = 556
Anbit
(Na 2 O.Al 2 O 3 .6 SiO 2 ) , PTG = 524
Na 2 O
, PTG = 62
K2 O
, PTG = 94,2
+ Lợng khoáng Octoclaz trong 100 phần khối lợng đất sét là : x1
x1 =

1,97.556
= 11,63 ( FKL)
94,2

+ Lợng khoáng Anbit có trong 100 phần khối lợng đất sét là : x2

Nguyễn đức thành - Lớp Silicat - K44


Trờng đại học bách khoa hà nội

đồ án tốt nghiệp

0,46.524
= 3,89 (FKL)
62

x2 =

+ Lợng Al 2 O 3 có trong Octoclaz : x3

11,63.102
= 2,13 (FKL)
556

x3 =

+Lợng Al 2 O 3 trong Anbit là : x4

3,89.102
= 0,67 (FKL)
524

x4 =

+ Lợng SiO 2 trong khoáng Octoclaz : x5

11,63.360
= 7,53 (FKL)
556

x5 =

+ Lợng SiO 2 trong Anbit : x6

3,89.360
= 2,76 (FKL)
524

x6 =

+ Tổng lợng Al 2 O 3 trong khoáng Fenpát là : 2,13 + 0,76 = 2,89 (FKL)
+ Tổng lợng SiO 2 trong khoáng Fenpát là : 7,53 + 2,67 = 10,20 (FKL)
+ Lợng Al 2 O 3 còn lại trong Caolinit là : 22,84 - 2,89 = 19,95 (FKL)
+ Lợng Caolinit trong đất sét là : x7
x7 =

258.19,95
= 50,46 (FKL)
102

+ Lợng SiO 2 trong khoáng Caolinit là : x8
x8 =

50,46.120
= 23,47 (FKL)

258

+ Lợng SiO 2 trong Quắc (SiO 2 tự do ) : 61,46 - 23,47 - 10,20 = 27,79 (FKL)
+ Vậy T - Q - F của đất sét là :
T (%)
50,46

Q (%)
27,79

F (%)
15,52

I.1.2 Thành phần T Q F của Fenpát Phú Thọ :
+ Lợng khoáng Octoclaz trong 100 phần khối lợng fenpát là : x1
x1 =

5,11.556
= 30,16 ( FKL)
94,2

+ Lợng khoáng Anbit có trong 100 phần khối lợng fenpát là : x2
x2 =

3,96.524
= 33,47 (FKL)
62

+ Lợng Al 2 O 3 có trong Octoclaz : x3
x3 =

30,16.102
= 5,53 (FKL)
556

+ Lợng Al 2 O 3 trong Anbit là : x4
x4 =

33,47.102
= 6,52 (FKL)
524

+ Lợng SiO 2 trong khoáng Octoclaz : x5
x5 =

30,16.360
= 19,53 (FKL)
556

Nguyễn đức thành - Lớp Silicat - K44


Trờng đại học bách khoa hà nội

đồ án tốt nghiệp

+ Lợng SiO 2 trong Anbit : x6
33,47.360
= 22,99 (FKL)
524

x6 =

+ Tổng lợng Al 2 O 3 trong khoáng Fenpát là : 5,53 + 6,52 = 12,05 (FKL)
+ Tổng lợng SiO 2 trong khoáng Fenpát là : 19,53 + 22,99 = 42,52 (FKL)
+ Lợng Al 2 O 3 còn lại trong Caolinit là : 14,87 - 12,05 = 2,82 (FKL)
+ Lợng Caolinit trong fenpát là : x7
258.2,82
= 7,13 (FKL)
102

x7 =

+ Lợng SiO 2 trong khoáng Caolinit là : x8
x8 =

7,13.120
= 3,32 (FKL)
258

+ Lợng SiO 2 trong Quắc (SiO 2 tự do ) : 74,76 - 3,32 - 42,52 = 28,92 (FKL)
+ Vậy T - Q - F của fenpát là :
T (%)
7,13

Q (%)
28,92

F (%)
63,63

I.1.3 Thành phần T Q F của Quắc Yên Bái :
+ Lợng khoáng Octoclaz trong 100 phần khối lợng quắc là : x1
x1 =

0,13.556
= 0,77 ( FKL)
94,2

+ Lợng khoáng Anbit có trong 100 phần khối lợng quắc là : x2
x2 =

0,12.524
= 1,01 (FKL)
62

+ Lợng Al 2 O 3 có trong Octoclaz : x3
x3 =

0,77.102
= 0,14 (FKL)
556

+Lợng Al 2 O 3 trong Anbit là : x4
x4 =

1,01.102
= 0,20 (FKL)
524

+ Lợng SiO 2 trong khoáng Octoclaz : x5
x5 =

0,77.360
= 0,50 (FKL)
556

+ Lợng SiO 2 trong Anbit : x6
x6 =

1,01.360
= 0,69 (FKL)
524

+ Tổng lợng Al 2 O 3 trong khoáng Fenpát là : 0,14 + 0,20 = 0,34 (FKL)
+ Tổng lợng SiO 2 trong khoáng Fenpát là : 0,50 + 0,69 = 1,19 (FKL)
+ Lợng Al 2 O 3 còn lại trong Caolinit là : 0,39 - 0,34 = 0,05 (FKL)
+ Lợng Caolinit trong 100 phần khối lợng quắc là : x7
x7 =

258.0,05
= 0,13 (FKL)
102

+ Lợng SiO 2 trong khoáng Caolinit là : x8
Nguyễn đức thành - Lớp Silicat - K44


Trờng đại học bách khoa hà nội
x8 =

đồ án tốt nghiệp

0,13.120
= 0,06 (FKL)
258

+ Lợng SiO 2 trong Quắc (SiO 2 tự do ) : 98,84 - 0,06 - 1,19 = 97,59 (FKL)
+ Vậy T - Q - F của quắc là :
T (%)
0,13

Q (%)
97,59

F (%)
1,78

+ Thành phần khoáng của các nguyên liệu đợc cho trong bảng 3 :
Bảng 3 . Thành phần khoáng của nguyên liệu .
Nguyên liệu

T

Đất sét Sóc Sơn
Fenpát Phú Thọ
Quắc Yên Bái

50,46
7,13

0,13

Thành phần khoáng (%)
Q

27,79
28,92
97,59

F

15,52
63,63
1,78

I.2 Tính bài phối liệu xơng:
Nhiệt độ nung sản phẩm là 1170 0 C,vậy nhiệt độ kết khối của sản phẩm tơng ứng
với nhiệt độ gục của côn Serge là

1170
= 1462 0 C,nh vậy thành phần T - Q - F tơng
0,8

ứng với nhiệt độ gục đó của côn là :
T (%)
35

Q (%)
30

F(%)
35

Gọi x,y,z lần lợt là % của đất sét , fenpát , và quắc trong phối liệu xơng.
Ta có hệ phơng trình sau :
x.50,46 + y.7,13 + z.0,13 = 35
x.27,79 + y.28,92 + z.97,59 = 30
x.15,52 + y.63,63 + z.1,78 = 35
Giải hệ phơng trình trên ta có :
x = 63
y = 39
z = 0,9
Quy về 100 % :
x = 61,2
y = 37,9
z = 0,9
vì lợng quắc nhỏ ( z = 0,9) nên có thể bỏ qua, vậy bài phối liệu xơng gồm:
. Đất sét : 61,8%
. Fenspat : 38,2%
+ Kiểm tra lại T - Q - F :
Bảng 4 . Thành phần T - Q - F của phối liệu xơng.
Nguyên liệu

%

T

Q

F

Đất sét Sóc Sơn
Fenpát Phú Thọ
T-Q-F tính toán

61,8
38,2

31,2
2,7
33,9

17,2
11,0
28,2

9,6
24,3
33,9

Nguyễn đức thành - Lớp Silicat - K44


Trờng đại học bách khoa hà nội
T-Q-F chọn

100

đồ án tốt nghiệp

35

30

35

+ Kết luận : thành phần T-Q-F tính toán theo bài phối liệu xấp xỉ thành phần
T-Q-F đã chọn , vậy có thể chấp nhận bài phối liệu trên .Từ đó tính ra thành phần
hoá của xơng trong bảng 5 :
Bảng 5 . Thành phần hoá của xơng
Nguyên liệu

Đất sét
Sóc Sơn
Fenpát
Phú Thọ
Tổng cha
nung
Tổng đã
nung

%

SiO 2

Al 2 O 3

Fe 2 O 3

61,8 36,88

13,70

38,2 29,90

CaO

MgO

K2 O

Na 2 O

MKN

3,37

0,46 0,23

1,18

0,28

3,90

5,95

0,14

0,10 0,15

2,04

1,58

0,14

100 66,78

19,65

3,51

0,56 0,38

3,22

1,86

4,04

100 69,59

30,48

3,66

0,58 O,39 3,36

1,94

_

II.TíNH BàI PhốI LIệU MEN
Sản phẩm gạch Ceramic thờng đợc tráng 3 loại men chính là men lót , men nền
và men in hoa . Ngoài ra còn dùng 1 loại men nữa là men chống dính với mục
đích là ngăn không để sản phẩm bị dính vào thanh lăn trong quá trình nung vì
vậy loại men này có nhiệt độ chảy cao hơn hẳn nhiệt độ nung sản phẩm.
+ Men lót : do sản phẩm gạch Ceramic đợc nung nhanh vì vậy men lót đóng vai
trò là lớp trung gian nhân tạo để điều chỉnh các tính chất kỹ thuật giữa xơng và
lớp men nền.
Men lót có các tính chất :
- Nhiệt độ nóng chảy của men lót sớm hơn men nền
- Khoảng chảy của men lót dài , độ nhớt của men cao để bám dính tốt
vào xơng
- Tỷ trọng men d = 1,8 g/cm 3
- Độ ẩm w =33 ữ 37 %
- độ sót sàng 10.000 lỗ / cm 2 = 0
+ Men nền : men nền có nhiệt độ chảy muộn hơn men lót , khoảng chảy ngắn ,
chảy láng đều.
- Tỷ trọng men d = 1,8 g/cm 3
- w= 33 ữ 37 %
- Độ sót sàng 1 vạn lỗ = 0
Lớp men nền có thể có các màu sắc khác nhau , tuy nhiên chủ yếu có màu trắng
đục để che khuất màu của xơng.
+ Men in hoa : có các tính chất tơng tự men nền , có 4 ữ 5 % chất màu còn lại
chủ yều là frít dễ chảy.
Do việc tính bài phối liệu cho các loại men trên là tơng tự nhau nên để đơn giản
sẽ tính đại diện cho men nền .
Phối liệu chính để sản xuất men nền Frít (60 ữ 80 %), cao lanh (10 ữ 20%),

quắc (10 ữ 15%). Cao lanh đa vào để tăng khả năng bám dính của men , ngoài ra
còn phải thêm keo hữu cơ (CMC) để chống lắng cho men và tăng khả năng bám
dính của mem với xơng .
Bảng 6. Thành phần phối liệu men Frít
Na 2 SiF 6

B 2 CO 3

ZnO

(%)

BaCO 3

Đá phấn

(%)

Nguyễn đức thành - Lớp Silicat - K44

Quắc

(%)

[ I - 236]
Fenspat
Na(%)

Mg CO 3

Trờng đại học bách khoa hà nội
(%)
5,4

(%)
4,9

(%)
18,6

7,6

đồ án tốt nghiệp

15,2

18,2

(%)
3,2

26,9

Bảng 7 . Thành phần hoá của nguyên liệu men
Nguyên SiO 2
liệu
(%)
46,30
Frít

Al 2 O 3
(%)
6,20

Fe 2 O 3
(%)

MgO
(%)
1,80

K2 O

Na 2 O

ZnO

_

CaO
(%)
10,20

(%)
9,60

(%)
9,20

54,50

41,40

1,00

0,60

0,20

2,13

0,17

98,94

0,40

0,21

0,11

0,10

0,13

0,12

Cao
lanh

Quắc

(%)
_

B2 O3

BaO

(%)
8,20

(%)
4,50

F2
(%)
4,0

_

_

_

_

_

_

_

_

Bảng 8 .Thành phần hoá của men nền
Nguyên
liệu

Frít
Caolanh
Quắc
Tổng

%
60
20
20
100

SiO 2

Al 2 O 3

Fe 2 O 3

CaO

MgO

K2 O

Na 2 O

ZnO

B2 O 3

BaO

27,78
10,90
19,79
58,47

3,72
8,28
0,08
12,08

_
0,20
0,04
0,24

6,12
0,12
0,02
6,26

1,08
0,04
0,02
1,14

0,43
0,03
0,46

_

5,76
0,03
0,02
5,81

5,52

4,92

2,7

F2
2,4

5,52

4,92

2,7

2,4

_
_

_
_

_
_

+ Kiểm tra hệ số dãn nở nhiệt của men :
= i .ai ( 0 C 1 )
[ I- 240 ]
Trong đó : i _ hệ số thực nghiệm đặc trng sự dãn nở
nhiệt của các oxid trong men.
ai _ hàm lợng các oxid trong men ,%

Theo Sot và Vinkeman hệ số i của các oxid nh sau :

[I- 241]

Oxid

SiO 2

Al 2 O 3

CaO

MgO

K2 O

Na 2 O

ZnO

B2 O3

BaO

i .10 6

0,027

0,167

0,167

0,003

0,283

0,333

0.06

0,003

0,10

Vậy = ( 0,027.58,47 + 0,167.12,08 + 0,167.6,26 + 0,003.1,14
+ 0,283.0,46 + 0,333.5,81 + 0,06.5,52 + 0,003.4,92 + 0,1.2,7).10 6
= 7,3. 10 6 ( 0 C 1 )
Hệ số dãn nở nhiệt = 7,3. 10 6 < 9. 10 6 ( 0 C 1 ) là phù hợp.
+ Kiểm tra nhiệt độ nóng chảy của men :
Nhiệt độ nóng chảy của men đợc thể hiện thông qua hạn nóng chảy của men :
K=

a1 .n1 + a 2 .n 2 ...... + a i .ni
b1 .m 1 + b2 .m2 ...... + b j .m j

[ I- 249]

Trong đó

a i _hằng số nóng chảy đối với các ô xit dễ chảy
n i _ hàm lợng các ô xít dễ chảy , %
b j _ hằng số nóng chảy đối với các ô xít khó chảy
m j _ hàm lợng các ô xít khó chảy, %
Bảng 9 . Hằng số nóng chảy của các ô xít
Oxit dễ chảy

Nguyễn đức thành - Lớp Silicat - K44

Oxit khó chảy

_

_


Trờng đại học bách khoa hà nội
Oxit

ai
1,25
1,0
0,6
1,0

B2 O3
Na 2 O
MgO
K2 O


K=

ai
1,0
1,0
0,8
0,5

O xit

ZnO
BaO

Fe 2 O 3
CaO

đồ án tốt nghiệp
O xit

bj
1,2
1,0

Al 2 O 3 >3%
SiO 2

1,25.4,92 + 1.5,81 + 0,6.1,14 + 0,46.1 + 5,52 + 2,7 + 0,8.0,24 + 0,5.6,26
1,2.12,08 + 58,47

= 0,34
Vậy với K = 0,34 thì nhiệt độ nóng chảy của men là khoảng 1150 ữ 1160 0 C
[I-250]
Nhiệt độ nóng chảy của men nh vậy là phù hợp với nhiệt độ nung sản phẩm.
IIi.TíNH CÂN BằNG VậT CHấT
Cân bằng vật chất để tính lợng nguyên liệu liêu hao từng loại của toàn nhà
máy.Căn cứ vào sản lợng yêu cầu , tính lợng nguyên liệu yêu cầu qua từng khâu
sản xuất.
III.1 Cân bằng vật chất cho xơng :
Sản phẩm gạch Ceramic 400 ì 400 mm có khối lợng trung bình là 3125 g/viên.
Tỷ lệ khối lợng xơng : men =96 : 4,vậy khối lợng xơng là :
96
=3000(g/viên).
100

1
.3,00 =18,75 (kg/ m 2 )
Trọng lợng 1m 2 sản phẩm sẽ là : G =
0,4.0,4

3125 .

Với sản lợng nhà máy 1 triệu m 2 /năm thì năng suất theo năm sẽ là :
Gn = 18,75.1000000 = 18750 (T/năm).
Cân bằng vật chấtcho xơng đợc tính trong bảng 10 :
Bảng 10 . Cân bằng vật chất cho xơng.
Khâu sản xuất

Nung
Tráng men
Sấy
Tạo hình
Sấy phun
Nghiền
Vận chuyển

Tỷ lệ
PP

(%)
12
5
8
6
1

2
0,5

Trọng lợng nguyên liệu khô
tuyệt đối

(T/năm)
21307
22428
24378
25934
26196
26731
26865

Độ
ẩm

(%)
1
1
6
6
33
33

Trọng lợng
nguyên liệu ẩm

(T/năm)

21522
22655
25934
27589
39098
39896

Bảng 11 . Lợng nguyên liệu hồi lu
Khâu sản xuất

Sấy mộc
Tạo hình
Sấy phun
Tổng hồi lu

Tỷ lệ PP

(%)
8
6
1

Tỷ lệ hồi lu

(%)
90
90
90

Trọng lợng nguyên liệu hồi lu

W= 0
(T/năm)

+ Vậy trọng lợng nguyên liệu khô tuyệt đối ở kho chứa là:
Nguyễn đức thành - Lớp Silicat - K44

1755
1400
263
3391


Trờng đại học bách khoa hà nội
26865 - 3391 = 23474 (T/năm)
Trong đó 61,8 % là đất sét
38,2 % là fenpát

đồ án tốt nghiệp

23474
= 14507 (T/năm)
100
23474
+ Lợng fenpát khô tuyệt đối ở kho là : 38,2 .
= 8967 (T/năm)
100
14507.100
+ Lợng đất sét ứng với độ ẩm w = 19 % :
= 17910 (T/năm)
100 19

8967.100
+ Lợng fenpat ứng với độ ẩm w = 8 % :
= 9747 (T/năm)
100 8

+ Lợng đất sét khô tuyệt đối ở kho là : 61,8.

II.2 Cân bằng vật chất cho men :
Tỷ lệ khối lợng xơng : men = 96 : 4
Vậy khối lợng của men là G m =

18750.4
= 781,25 (T/năm)
94

Cân bằng vật chất cho men đợc tính theo bảng 12 :
Bảng 12 . Cân bằng vật chất cho men.
Khâu sản xuất

Nung
Tráng men
Vận chuyển
Nghiền men

Tỷ lệ PP

(%)
12
5
1

1

Trọng lợng khô tuyệt
đối (T/năm)

888
935
944
954

Nguyễn đức thành - Lớp Silicat - K44

Độ ẩm

(%)
1
4
33
33

Trọng lợng ẩm

(T/năm)
897
974
1409
1424


Trờng đại học bách khoa hà nội

đồ án tốt nghiệp

CHƯƠNG III .tính toán và LựA CHọN THIếT Bị
Căn cứ vào khối lợng công việc của từng khâu sản xuất để lựa chọn thiết bị và
số lợng thiết bị phù hợp cho nhà máy.
Thời gian sản xuất liên tục của nhà máy là 345 ngày/năm , mỗi ngày 3 ca , mỗi
ca 8 tiếng . Riêng khâu nghiền men mỗi ngày sẽ làm 2 ca do khối lợng công việc
nhỏ.
Vậy tổng thời gian làm việc trong 1 năm của nhà máy là 345.24 = 8280 (h/năm),
riêng khâu nghiền men làm việc 345.16 = 5520 (h/năm).
Khối lợng công việc của từng khâu sản xuất ứng với độ ẩm làm việc đợc cho
trong bảng 13:
Bảng 13. Khối lợng công việc của các công đoạn sản xuất.
Khâu sản xuất

Nung
Sấy đứng
ép
Sấy phun
Nghiền xơng
Nghiền men

Khối lợng công việc

T/năm
21522
25934
27589
39058

39896
1420

T/ngày
62,4
75,2
80,0
113,3
115,6
4,1

T/ca
20,8
25,1
26,7
37,8
38,5
2,1

T/h
2,6
3,1
3,3
4,7
4,8
0,26

I.Tính kích thớc kho chứa nguyên liệu
Nguyên liệu chính của nhà máy là đất sét và fenspat , ngoài ra còn có một số
nguyên liệu khác để sản xuất men nhng với khối lợng nhỏ .Vì vậy ở đây chỉ tính

cho các nguyên liệu chính của nhà máy.
+ Khối lợng đất sét với độ ẩm trung bình của đất sét w = 19 % là :
G 1 =17910(T/năm)
+ Khối lợng fenpát với độ ẩm trung bình w = 8 % là :
G 2 =9747 (T/năm) (Theo cân bằng vật chất)
+ Khối lợng thể tích của đất sét là : 1 =1,6 (T/m 3 )
Khối lợng thể tích của fenspat là : 2 =1,75 (T/m 3 )
+ Hệ số dự trữ nguyên liệu là 20 ngày
G1 .20 17910.20
=
= 649 (m 3 )
345.1
345.1,6
G .20
9749.20
=
= 323 (m 3 )
+ Thể tích kho chứa fenpát là : V 2 = 2
345. 2 345.1,75

+ Thể tích kho chứa đất sét là : V 1 =

+ Chọn chiều cao kho chứa nguyên liệu : H = 2 (m)

+ Vậy diện tích kho chứa đất sét là : S 1 = V1 = 649 = 325 (m 2 )
H
2
V2 323
diện tích kho chứa fenpát là : S 2 = =
= 162 (m 2 )

H
2

+ Chọn chiều dài kho chứa nguyên liệu là : L = 20 (m)

S1 325
=
= 16,3 (m)
L
20
chiều rộng kho chứa fenspat là : B 2 = S 2 = 162 = 8,1 (m)
L
20

Vậy chiều rộng kho chứa đất sét là : B 1 =

+ Vậy kích thớc kho chứa nguyên liệu nh sau :
Nguyễn đức thành - Lớp Silicat - K44


Trờng đại học bách khoa hà nội

đồ án tốt nghiệp

- kho đất sét : L ì B ì H = 20 ì 16,3 ì 2 (m)
- kho fenspat : L ì B ì H = 20 ì 8,1 ì 2 (m)
II. Thống kê thiết bị máy móc của nhà máy:
II.1 Thiết bị ,máy móc trong công đoạn gia công nguyên liệu :
Các thiết bị ,máy móc trong công đoạn gia công nguyên liệu bao gồm các
thiết bị ở kho nguyên liệu , xởng nghiền xơng và nghiền men, các thiết bị này đợc thống kê trong bảng 14.

Bảng 14 .Các thiết bị gia công nguyên liệu .
TT

1

Thiết bị

Máy nghiền bi
BM30000

Xuất xứ

Italy

Số lợng

2

Thông số kỹ trhuật

Dung tích thực : 30 m 3
Công suất động cơ : 18,5 + 90 kw
Tốc độ quay : 12 ữ 13 v/phút
Kích thớc thùng nghiền :
L = 4460 mm
D = 3060 mm

Nguyễn đức thành - Lớp Silicat - K44

Trờng đại học bách khoa hà nội

2

3

4

Máy nghiền bi
BM5000

Itaty

1

Máy nghiền bi
BM500

Itaty

1

Bể chứa hồ

VN

2

đồ án tốt nghiệp

Dung tích thực : 5040 lít
Công suất động cơ : 18,5 kw
Tốc độ quay : 17 ữ 18 v/phút
Kích thớc thùng nghiền :
L = 1980 mm
D = 1800 mm
Dung tích thực : 500 lít
Công suất động cơ : 3 kw
Tốc độ quay : 29 ữ 31 v/phút
Kích thớc thùng nghiền :
L = 785 mm
D = 900 mm
Dung tích : 45 m 3
Kích thớc : H ì D = 4 ì 3,8 m
Công suất động cơ khuấy : 17 kw

5

Bể chứa men

VN

2

6

Sàng rung
0,063

Italy

2

7

Bơm màng

Italy

2

8

Cân định lợng
3000

VN

1

Dung tích : 1,7 m 3
Kích thớc : H ì D = 1,6 ì 1,2 m
Công suất động cơ khuấy : 3 kw
Kích thớc lỗ sàng : 63 àm
Công suất động cơ : 0,42 kw
Lu lợng tối đa : 56 m 3 /h
áp suất khí nén max : 7 bar
Khối lợng cân max : 3000 kg
Khối lợng cân cực tiểu : 200 kg

Sai số :10 kg

9

Cân định lợng
200

1

Khối lợng cân max : 200 kg
Khối lợng cân cực tiểu : 25 kg
Sai số :0,5 kg

10

Xe xúc

1

Trọng lợng xúc tối đa : 2500 kg

1

Năng suất tối đa : 55 m 3 /h
Năng suất tối thiểu : 10 m 3 /h
Kích thớc : 6 ì 1 ì 0,8 m

11

Cấp liệu thùng

VN

VN

II.2 Thiết bị trong công đoạn sấy phun :
Các thiết bị chính trong công đoạn sấy phun gồm :
- Máy sấy phun
- Bơm pít tông kép
- Lọc sắt từ
- Bể chứa hồ trung gian
- Silô chứa bột
Bảng 15 . Các thiết bị trong công đoạn sấy phun.
TT

Thiết bị

Xuất xứ

Số lợng

Nguyễn đức thành - Lớp Silicat - K44

Thông số kỹ thuật


Trờng đại học bách khoa hà nội
1

Bơm píttông kép

Italy

1

2

Sàng rung 0,063

Italy

2

3

Lọc sắt từ

Italy

1

4

Bể hồ trung gian

VN

1

5

Xilô chứa bột

VN

3

6

Máy sấy phun

Italy

1

7

Băng tải

Italy

đồ án tốt nghiệp

Năng suất tối đa : 9 m 3 /h
áp suất hồ : 20 ữ 22 bar
Công suất điện : 15 kw
Kích thớc lỗ sàng : 63 à m
Bề mặt làm việc : 0,4 m 2
Công suất động cơ : 0,42 kw
Năng suất : 5,8 ữ 6 m 3 /h

Công suất điện : o,4 kw
Dung tích : 2,7 m 3
Công suất động cơ khuấy : 2,5 kw
Dung tích : 40 m 3
Năng suất bột : 6500 kg/h
Công suất nhiệt : 2500000 kcal/h
Nhiệt độ sấy : 500 ữ 550 0 C
Nhiệt độ khí thải : 80 ữ 110 0 C
Số vòi phun : 6 cái
Số pép phun : 12
Đờng kính buồng sấy : 6 m
áp suất hồ : 20 ữ 22 bar
áp suất buồng sấy:-30 ữ -40 mmH 2 O
Độ ẩm hồ : 33 %
Độ ẩm bột sau sấy : 5 ữ 7 %
Số cyclon lọc bụi : 4
Chiều rộng băng tải : 0,5 m
Công suất : 1,5 kw
Năng suất : 15 T/h

II.3 Thiết bị trong công đoạn tạo hình , sấy đứng và tráng men :
Các thiết bị trong khâu tạo hình , sấy và tráng men đợc liệt kê trong bảng 16.
Bảng 16 . Thiết bị tạo hình , sấy, tráng men.
TT

1

Tên thiết bị

Máy ép VIS 2000

Xuất
xứ

Số lợng

Italy

1

Thông số kỹ thuật

Lực ép : 2000 Tấn
Số lần ép tối đa : 18 lần/phút
áp suất mạng : 160 bar
Tổng công suất lắp đặt : 121 kw
Khối lợng dầu trong máy : 600 kg
Kích thớc máy : 2,37 ì 3,56 ì 4,68 m
Tổng trọng lợng máy : 51 Tấn

Nguyễn đức thành - Lớp Silicat - K44


Trờng đại học bách khoa hà nội

2

Máy sấy đứng

3

Dây chuyền tráng
men

Italy

Italy

đồ án tốt nghiệp

Công suất nhiệt : 800000 kcal/h
Nhiệt tiêu hao riêng : 1300 kcal/kgẩm
Số rọ trong máy : 14
Số dãy con lăn trong 1 rọ : 24
Nhiệt độ sấy cực đại : 250 0 C
Độ ẩm mộc vào : 5 ữ 7 %
Độ ẩm mộc ra khỏi máy : <1%
Cờng độ mộc sau sấy: >12kG/cm 2
Công suất điện : 50 kw

1

Máy phun ẩm : 1 cái
Tráng men chuông : 2 cái
Máy in lới : 2 ữ 4 cái

1

II.4 Thiết bị chính trong công đoạn nung :
Các thiết bị chính trong công đoạn nung đợc liệt kê trong bảng 17

Bảng 17 . Các thiết bị trong công đoạn nung.
TT

Thiết bị

Xuất
xứ

Số lợng

1

Kênh sấy trớc
nung

Italy

1

2
3

Máy xếp tải
Máy dỡ tải

Italy
Italy

1

1

Thông số kỹ thuật

Kích thớc kênh sấy : 8,8 ì 1,5 ì 4 m
Nhiệt độ sấy : 100 0 C
Công suất tiêu thụ điện : 14 kw
Kích thớc goòng : 2,2 ì 1,35 ì 2,35 m
Số lợng goòng trong kênh : 4
Diện tích chứa gạch : 90 m 2
Công suất 4,5 kw
Công suất 4,5 kw

Nguyễn đức thành - Lớp Silicat - K44


Trờng đại học bách khoa hà nội

4

5

Lò nung thanh lăn

Máy phân loại
,đóng hộp

Italy

Italy

1

1

đồ án tốt nghiệp

Chiều dài lò : 70,4 m
Chiều rộng lớn nhất : 3 m
Số môđun : 32
Đờng kính thanh lăn : 45 mm
Khoảng cách tâm 2 thanh lăn: 60 mm
Nhiệt độ nung : 1170 0 C
Tổng số quạt của lò : 6 cái
Kích thớc máy : 2,8 ì 2,2 ì 2,2 m
Điện năng tiêu thụ : 8,5 kw
Số cửa phân loại : 8
Tốc độ đóng hộp : 7 hộp/phút
Trọng lợng hộp tối đa : 100 kg

CHƯƠNG IV. TíNH TOáN NHIệT QUá TRìNH SấY
Trong dây chuyền sản xuất cần 3 thiết bị sấy là sấy phun,sấy đứng và sấy trớc
nung.Đại diện cho tính toán nhiệt quá trình sấy ở đây tính cho máy sấy đứng.
I.Năng suất máy sấy đứng :
I.1 Năng suất máy sấy đứng theo giờ:
Năng suất máy g=

G
n.24

(T/h)

Trong đó G_ năng suất sấy ,theo cân bằng vật chất G=25934 T/năm
n_số ngày làm việc trong năm , n = 345 ngày.
g=



25934
= 3,13 (T/năm)
345.24

I.2 Năng suất bốc hơi ẩm :
Năng suất bốc hơi ẩm chính là lợng ẩm đợc bốc hơi trong một đơn vị thời
gian:
w = G.w 1 - G.w 2 (kg ẩm/h)
hay

w = G 1.

( w1 w2 )
(100 w2 )

[ II- 128]

Trong đó G 1 _năng suất của máy sấy ứng với độ ẳm mộc w 1
G 1 = 3,13.10 3 (kg/h )
w 1 _độ ẩm mộc đi vào máy sấy, w 1 = 6 %
w 2 _độ ẩm mộc đi ra máy sấy , w 2 =1 %
Nguyễn đức thành - Lớp Silicat - K44

Trờng đại học bách khoa hà nội
w=



đồ án tốt nghiệp

3,13.10 3.(6 1)
= 173 (kg ẩm/h)
(100 1)

II. Tính toán quá trình cháy nhiên liệu :
II.1 Chọn nhiên liệu :
Chọn nhiên liệu là ga lỏng (LPG) có thành phần nh sau :
C3 H8 :
50%
C 4 H 10 :
50%
II.2 Tính nhiệt trị của nhiên liệu :
Nhiệt trị nhiên liệu đợc tính theo công thức :
Q c = 81.C + 246.H (kcal/kg)
Trong đó C_ phần trăm C trong nhiên liệu (FKL)
H_phần trăm H trong nhiên liệu (FKL)

[III-145]

50.36
= 40,91 (FKL)

44
50.48
C4 =
= 41,38 (FKL)
58

Ta có C 3 =

C = 40,91 + 41,38 =82,29 (FKL)
H= 100 - C = 100 - 82,29 = 17,71 (FKL)



Vậy Q c = 81.82,28 + 246.17,71 = 11022 (kcal/kg)
II.3 Lợng không khí lý thuyết cần cho quá trình cháy :
L 0 = 0,0889 ì C + 0,265 ì H = 0,0889.82,29 + 0,265.17,71 = 12 (m 3 /kg)
II.4 Lợng không khí thực tế cần cho quá trình cháy nhiên liệu :
L = .L0
(m 3 /kg)
_hệ số không khí d , chọn =1,2
Vậy L = 1,2.12 = 14,4 (m 3 /kg)
III. Tính quá trình sấy lý thuyết
III.1 Lợng không khí khô lý thuyết cần để bốc hơi 1kg ẩm :
L0=

1000
d2 d0

(kg kkk/kg ẩm)

[IV-22]

Trong đó

d 0 _ lợng chứa ẩm của tác nhân sấy (g /kg kk)
d 2 _ lợng chứa ẩm của khí thải (g/kg kk )
+ Theo thống kê khí hậu miền Bắc thì không khí có các thông số trung bình :
- độ ẩm tơng đối 0 =80%
- nhiệt độ trung bình t 0 = 20 0 C
Nh vậy trên đồ thị I-d không khí ban đầu đợc biểu diễn bằng
điểm A ( 0 =80% , t 0 = 20 0 C)
+ Hàm ẩm của không khí :
Ph
(g/kg kk)
[IX-312]
P Ph
Trong đó Ph _áp suất riêng phần của hơi nớc trong không khí ẩm
Ph =13 mmHg (( 0 =80% , t 0 = 20 0 C)
[IX-314]
_áp
suất
của
không
khí,
P=745
mmHg
P

d 0 = 622.

Nguyễn đức thành - Lớp Silicat - K44


Trờng đại học bách khoa hà nội


d 0 = 622.

đồ án tốt nghiệp

13
= 11,05 (g/kg kk)
745 13

+ Hàm nhiệt của không khí :
I 0 = 1,0048.t 0 + (2500 + 1,8068.t 0 ).d 0 (kj/kg kk)
[IX-313]
3
= 1,0048.20 + (2500 + 1,8068.20).11,05.10
= 48,12 (kj/kg kk)
+ Tác nhân sấy là khí nóng đợc tạo ra bằng cách đốt cháy nhiên liệu sau đó sản
phẩm cháy đợc trộn với một lợng lớn không khí của điểm A .Vì sản phẩm cháy
có nhiệt độ rất cao so với nhiệt độ không khí tại điểm A nên có thể coi gần đúng
lợng chứa ẩm của tác nhân sấy d 1 =d 0 = 11,05 (g/kgkk).
Chọn nhiệt độ tác nhân sấy là 160 0 C ,do đó tác nhân sấy đợc biểu diễn bằng
điểm B trên đồ tị (I,d) với các thông số d 1 = d 0 =11,05
t 1 = 160 0 C
+ Hàm nhiệt của tác nhân sấy :
I 1 = 1,0048.t1 + (2500 + 1,8068.t1 ).d1
= 1,0048.160 + (2500 + 1,8068.160)11,05.10 3

= 191,59 (kj/kg kk)
+ Độ ẩm tơng đối của tác nhân sấy :
1 =

Ph1
Pbh1

(%)

P h1 _áp suất riêng phần của hơi nớc trong không khí ẩm
P h1 =13 mmHg
[IX-314]
P bh1 _áp suất không khí ẩm , P bh1 =745 mmHg
[IX-314]


1 =

13
.100 = 1,7 (%)
745

+ Chọn nhiệt độ khí thải ra khỏi máy sấy là t 2 = 80 0 C.Theo lý thuyết thì t 2 càng
thấp thì càng kinh tế nhng không đợc quá thấp để tránh hiện tợng đọng sơng
+ Từ điểm B (t 1 , d 1 ) kẻ đờng song song với đờng I=cont cắt đờng t 2 = 80 0 C tại
điểm C 0 ( t 2 ,I 2 ), B C 0 biểu diễn quá trình sấy lý thuyết . Sở dĩ quá trình sấy lý
thuyết đi theo đờng I=cont là vì nhiệt lợng của tác nhân sấy truyền cho vật ẩm
sau đó lại đợc hơi nớc đem trở lại không khí .
+ Hàm nhiệt của khí thải I 2 = I 1 = 191,59 (kj/kg kk)
+ Hàm ẩm của khí thải

d 2 = 622.

Ph
P Ph

với P h =44,75 mmHg (t 2 =80 0 C, I 2 =191,59)
P = 745 mmHg


d 2 = 622.

44,75
= 39,75 (g/kg kk)
745 44,75

+ Độ ẩm tơng đối của khí thải :
2 =

Ph 2
.100 (%)
Pbh 2

P h 2 = 44,75 mmHg
P bh 2 = 358 mmHg


2 =

44,75

.100 = 12,5 (%)
358

Nguyễn đức thành - Lớp Silicat - K44

[IX-314]