Thiết kế quy trình sản xuất gạch lát nền năng suất 1,5 triệu tấn lò con lăn (Thuyết minh+bản vẽ)

GVHD : Nguyễn Vũ Uyên
Nhi

Đồ Án Quy Trình Công Nghệ Sản Xuất Gạch Ốp Lát

LỜI MỞ ĐẦU
Gạch trang trí là một trong những sản phẩm gốm sứ đầu tiên trong lịch
sử nhân loại.Các triều đại cổ xưa ở Trung Hoa,Ai cập đã chế tạo gạch để trang
trí cho viêc thờ cúng và sinh hoạt hàng ngày.Cùng với sự phát triển của khoa
học kỹ thuật, công nghệ sản xuất gạch ốp lát cũng đã có những bước phát triển
đáng kể.
Ở Việt Nam,tuy công nghệ này phát triển sau các nước khác nhưng cũng
thu được những thành công nhất định.Hiện nay mỗi năm nước ta sản xuất
khoảng 250 triệu m2 gạch ốp tường và lát nền.
Khi nhu cầu về chất lượng và thẩm mỹ ngày càng tăng,các nhà máy sản
xuất gạch cũng phải đáp ứng đầy đủ các nhu cầu đó.Do vậy,trên thị trường hiện
nay ta thấy rất nhiều chủng loại sản phẩm gạch khác nhau: Gạch granit,Gạch
Cotto(gạch lát nền có độ hút nước cao),gạch stoneware (gạch lát nền có độ hút
nước thấp), Gạch chẻ…Trong đó,chiếm ưu thế hơn cả vẫn là gạch ốp tường và
lát nền. Chính vì vậy, được sự đồng ý của bộ môn Silicate và của Giảng viên
hướng dẫn là cô Nguyễn Vũ Uyên Nhi, em đã chọn “Thiết kế quy trình sản
xuất gạch lát nền năng suất 1,5 triệu tấn/năm” làm đề tài cho đồ án.
Em chân thành cảm ơn cô Nguyễn Vũ Uyên Nhi đã tận tình hướng dẫn
em thực hiện đồ án này.
TP HCM,10 tháng 6 năm 20011

1


GVHD : Nguyễn Vũ Un
Nhi

Đồ Án Quy Trình Cơng Nghệ Sản Xuất Gạch Ốp Lát

PHẦN I – TỔNG QUAN
CHƯƠNG 1 – TỔNG QUAN NỀN CÔNG NGHIỆP GẠCH ỐP LÁT
I – Lòch sử phát triển trên thế giới
Gạch ốp lát trang trí đã xuất hiên từ rất lâu trong lòch sử phát triển của nhân
loại.Ngay từ các triều đại cổ xưa của Ai Cập, Trung Hoa đã tồn tại công nghệ chế
tạo gạch trang trí cho việc thờ cúng và sinh hoạt hàng ngày.Trải qua một thời gian
dài phát triển, nói chung, công nghệ chế tạo gạch cũng có những bước tiến đáng
kể.
Trải qua cuộc Đại chiến thế giới lần thứ hai khốc liệt, sự phát triển trong
công nghệ Ceramic đã có những bước tiến phi thường.Cách thức sản xuất gạch ,
thiết bò vệ sinh, gạch ngói…đã được thay đổi một cách triệt để.Có thể nói, nguyên
nhân của các thay đổi đó chính là do sự đòi hỏi một lượng vật liệu khổng lồ để tái
thiết nhà xưởng và tư gia, đồng thời cũng xuất phát từ nỗ lực không ngừng gia tăng
năng xuất lao động và việc tăng cường các tiêu chuẩn về lao động và sức khoẻ của
người lao động trong chính công nghiệp sản xuất gạch ốp lát.
Cách nay không lâu, nền công nghiệp Ceramic còn mang tính chất thủ công
là chính, dựa trên số lao động chân tay dồi dào.Chỉ trong chốc lát, nó đã trở thành
một nền công nghiệp cơ giới hóa, sau đó, tiến thêm một bước, nay công nghiệp sản
xuất gạch đã trở thành một nền công nghiêp tự động hoá.
Có thể nói, yêu cầu mỹ học không ngừng thay đổi đã lèo lái sự phát triển
của công nghệ tiến lên phía trước.Các kó sư dự án và các nhà chế tạo máy buộc
phải tìm ra các giải pháp ngày càng hoàn thiện hơn dể giải quyết các yêu cầu cao
trào của các ý tưởng sáng tạo.
Có ba nhân tố quan trọng là tiền đề của sự thay đổi:
- Máy móc: ngày càng chính xác hơn, tự đông hoá hơn.
-Nguyên liệu thô: được lựa chọn cẩn thận giúp đạt hiệu quả cao trong sản xuất.
- Nguồn nhân lực: được huấn luyện đặc biệt, có khả năng học hỏi và sáng tạo.

2


GVHD : Nguyễn Vũ Un
Nhi

Đồ Án Quy Trình Cơng Nghệ Sản Xuất Gạch Ốp Lát

II – Tình hình phát triển gạch ốp lát tại Việt Nam:
“Khác với các quốc gia có ngành gốm sứ phát triển, Việt Nam may mắn có
nguồn nguyên liệu đất sét vừa tốt, vừa sạch, đào lên có thể sử dụng được ngay” –
ông Carsten Lehn, chủ tòch HĐQT Công ty Tropicdane (Đan Mạch) với nhà máy
gốm sứ liên doanh tổng vốn 700.000 USD tỷ lệ góp vốn 20/20 với công ty TNHH
Long Phú tại Bình Dương nói.
- Đúng như vậy, về nguyên liệu, cho đến nay, ngành đòa chất đã phát hiện nhiều
mỏ nằm rải rác tại các đòa phương, tập trung nhiều nhất ở Bình Dương, Lâm Đồng,
Quảng Ninh, Phú Thọ, Yên Bái, Lào Cai. Đó là 105 mỏ cao lanh trữ lượng khoảng
640 triệu tấn; 184 mỏ đất sét đỏ trữ lượng khoảng 1.130 triệu tấn; 39 mỏ đất sét
trắng trữ lượng khoảng 52 triệu tấn; 27 mỏ trường thạch tổng trữ lượng khoảng 32
triệu tấn; 13 mỏ thạch anh và 20 mỏ cát thạch anh tổng trữ lượng khoản 1.826 triệu
tấn; 25 mỏ đôlômít; 27 mỏ feldspar trữ lượng khoảng 30 triệu tấn; 8 mỏ talc; 7 mỏ
bentonit …
- Tuy nhiên, ngành khai thác nguyên liệu cho gốm sứ vẫn chưa thỏa mãn được nhu
cầu sản xuất trong nước. Hiện tại chỉ có khoảng hơn 20 mỏ cao lanh đang được
khai thác với công nghệ chưa cao và còn gây lãng phí tài nguyên.
- Nhìn chung, theo các chuyên gia, ngành công nghiệp gốm sứ xây dựng Việt Nam
đang phát triển nhanh. Cho đến giữa năm 2005, cả ngành sử dụng khoảng 700.000
tấn nguyên liệu và 40.000 tấn men. Năm 2020, dự đoán các con số này sẽ lần lượt
là 1.700.000 tấn và 100.000 tấn.
(Theo Vietnamnet)

3


GVHD : Nguyễn Vũ Un
Nhi

Đồ Án Quy Trình Cơng Nghệ Sản Xuất Gạch Ốp Lát

CHƯƠNG 2 – TỔNG QUAN SẢN PHẨM GẠCH ỐP LÁT
I –Phân loại:
1.Cơ sở phân loại:
Gạch gốm ốp lát được phân thành các nhóm dựa vào phương pháp tạo hình và
theo độ hút nước.
2.Các phương pháp tạo hình:
_Phương pháp A :gạch tạo hình theo phương pháp dẻo.
_Phương pháp B : gạch tạo hình theo phương pháp ép bán khô.
_Phương pháp C : gạch tạo hình theo phương pháp khác.
3.Phân loại theo độ hút nước(E)
Có ba nhóm độ hút nước sau:
a) Gạch có độ hút nước thấp(nhóm 1) E 3%

Đối với gạch ép bán khô , nhóm I được phân tiếp thành hai nhóm:
1)E 0.5%(nhóm BIa)
2)0.5% E 3%.(nhóm BIb).
b) Gạch có độ hút nước trung bình (nhóm II);3% E 10%.
Đối với gạch được sản xuất theo phương pháp dẻo, nhóm II được phân tiếp
thành 2 nhóm:
1)3% E 6%(nhóm AIIa,phần 1 và 2).
2)6% E 10%(nhóm AIIb,nhóm 1 và 2).

c)Gạch độ hút nước cao(nhóm III),E >10%.

4


GVHD : Nguyễn Vũ Un
Nhi

Đồ Án Quy Trình Cơng Nghệ Sản Xuất Gạch Ốp Lát

Bảng A .Phân loại gạch gốm theo độ hút nước và phương pháp tạo hình
Phương pháp Nhóm I
tạo hình
E 3%

Nhóm IIa

Nhóm IIb

3%
6%
Nhóm III
E>10%

Nhóm AIIa -11)
Nhóm AIIb – 1 1)
(xem phụ lục B, (xem phụ lục D,
ISO 13006)

ISO 13006)

A
Nhóm AI
Phương pháp (Xem phụ lục
Nhóm AIII
1)
1)
Nhó
m
AII
Nhó
m
AII
a – 2
b–2
dẻo
A, ISO 13006)
(xem phụ lục C, (xem phụ lục E,
ISO 13006)
ISO 13006)
Nhóm BIa
E 0,5%
TCVN 6883:
B
Nhóm BIIa
Nhóm BIIb
Nhóm BIII2)
2001
Phương pháp

TCVN
6414: TCVN
7133: TCVN
Nhóm BIb
ép bán khô
1998
2002
7134: 2002
0,5% TCVN 6884:
2001
C
Phương pháp Nhóm CI3)
Nhóm CIIa3)
Nhóm CIIb3)
Nhóm CIII3)
tạo hình khác
Chú thích:
1)
Các n AIIa và AIIb được chia thành 2 phần (phần 1 và phần 2) với các đặc tính kỹ
thuật khác nhau.
2)
Nhóm BIII chỉ dành cho gạch tráng men. Có một số ít loại gạch không tráng
men sản xuất theo phương pháp ép bán khô có độ hút nước E >10%, không được
5


GVHD : Nguyễn Vũ Un
Nhi

Đồ Án Quy Trình Cơng Nghệ Sản Xuất Gạch Ốp Lát

xếp trong nhóm sản xuất này.
3)
Loại gạch này không thuộc tiêu chuẩn này.

II – Các thông số kỹ thuật – Tiêu chuẩn Việt Nam:
ISO 13006 –sản phẩm và các thông số chính.
Thông
thuật

số

Nhóm AI
Nhóm AIIa – 1
Nhóm AIIa – 2
Nhóm AIIb – 1
Nhóm AIIb – 2
Nhóm AIII
Nhóm BIa
Nhóm BIb
Nhóm BIIa
Nhóm BIIb
Nhóm BIII

kỹ Độ hút
(WA) (%)

nước

WA 3
3 < WA

6

3 < WA

6

Độ
uốn(MOR)
(N/mm2)
20 – 28

bền

DAR
(mm3)
300 – 275

10 – 13

6 < WA 10
8–9

6 < WA 10
WA >10
WA

0.5

0.5 < WA
3 < WA

3

27 – 35

205 – 175

27 – 30

205 – 175

6

6 < WA 10
WA > 10

6


GVHD : Nguyễn Vũ Un
Nhi
Tiêu chuẩn kỹ thuật gạch lát
Chỉ tiêu kỹ thuật
Đơn vị
Độ hút nước
%
Độ bền uốn của gạch kg/cm2

Độ phẳng
%
Sai lệch kích thước
%

Đồ Án Quy Trình Cơng Nghệ Sản Xuất Gạch Ốp Lát
Tiêu chuẩn EN 177
Từ 3 đến 6
Lớn hơn 220
±0,5
±0,5

Thực tế
Từ 3 đến 6
Từ 320 đến 380
nhỏ hơn 0,5
nhỏ hơn 0,4

PHẦN II– QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ
I – Cơ sở lựa chọn:

•
•
•

-Cùng với sự phát triển không ngừng của công nghệ, trang thiết bò, công nghệ
sản xuất các sản phẩm gạch men ngày nay khá đa dạng,. Hiện nay, gạch men được
nung chủ yếu theo 3 công nghệ: nung một lần, nung hai lần và nung ba lần, tùy
thuộc vào yêu cầu đối với mỗi loại sản phẩm. Trong đó phương pháp nung ba lần
chỉ được sử dụng cho các loại sản phẩm gạch trang trí đòi hỏi tính thẩm mỹ cao.

Đối với các dây chuyền công nghệ hiện đại, do xu hướng tiết kiệm năng lượng và
nguyên liệu nên phương pháp nung hai lần hiện nay rất ít dùng. Thay vào đó, kỹ
thuật nung nhanh một lần trở thành giải pháp hàng đầu trong công nghệ sản xuất
gạch ốp lát, đặc biệt là gạch lát nền.
* So sánh giữa công nghệ nung một lần và nung hai lần :
- Công nghệ nung 1 lần :
+ Ưu điểm :
Rút ngắn thời gian sản xuất.
Chi phí năng lượng thấp.
Giảm chi phí đầu tư , vận hành trang thiết bò.
+ Khuyết điểm :
• Độ bền của mộc thấp ( khoảng 25 kG/cm 2) nên dễ hư hỏng trong quá trình
vận chuyển (đặc biệt trong lò roller) và trong khâu in màu.
• Vì vậy mà khả năng trang trí bò hạn chế ( chỉ in tối đa được 2 lớp màu ).
7


GVHD : Nguyễn Vũ Un
Nhi

Đồ Án Quy Trình Cơng Nghệ Sản Xuất Gạch Ốp Lát

Không có khâu kiểm tra mộc trước khi được tráng men và vào lò nung nên
làm lãng phí nguyên liệu, năng lượng. Đồng thời, các khuyết tật này có thể
gây nứt vỡ sản phẩm trong khâu in màu sau này.
• Tồn tại nhiều phế phẩm ở giai đoạn cuối quá trình công nghệ.
- Công nghệ nung 2 lần :
+ Ưu điểm :
• Độ bền cơ sau khi nung sơ bộ cao ( khoảng 100 kg/cm2).
• Có thể in, trang trí nhiều lần.

• Sau khi nung sơ bộ, sản phẩm được kiểm tra chất lượng, tuyển lựa trước khi
đem tráng men và nung lần cuối.
• Tỷ lệ phế phẩm thấp, sản phẩm loại một cao.
+ Khuyết điểm :
• Chi phí nhiên liệu cao hơn công nghệ nung một lần đến gần 10%
• Chi phí đầu tư cũng cao hơn.
 Kết luận :
Với mục đích tiết kiệm năng lượng và chi phí đầu tư cùng với yêu cầu về kỹ
thuật cũng như về mỹ thuật của loại sản phẩm gạch lát nền ( không cần trang trí
nhiều màu như gạch ốp tường hay gạch trang trí), nên lựa chọn công nghệ nung
nhanh 1 lần với lò nung con lăn.
•

II – Mô tả dây chuyền công nghệ lựa chọn:
2.1 Giai đoạn chuẩn bò phối liệu :
- Thành phần nguyên liệu chủ yếu được sử dụng gồm có : đất sét, cao lanh, tràng
thạch, cát và các phụ gia. Để xử lý nguyên liệu, có thể :
+ Đối với đất sét : cắt thái, đập trục.
+ Đối với cao lanh : Nghiền xa luân
+ Đối với tràng thạch : Đập trục hoặc nghiền xa luân sau đó cho qua sàng rung để
khống chế kích thước hạt.
+ Cát quắc : cho qua sàng rung.
+ Phế phẩm : Đập búa
- Sau khi xử lý, nguyên liệu được băng chuyền đưa vào từng ngăn chứa khác
nhau. Máy xúc sẽ xúc nguyên liệu theo từng ngăn đổ vào cân đònh lượng theo tỷ lệ
thành phần khối lượng phối liệu xác đònh trước.
- Phối liệu sau đó sẽ cho vào máy nghiền bi gián đoạn với một lượng nước vừa
đủ, đồng thời bổ sung bi nghiền nếu cần thiết với tỷ lệ nước : bi : phối liệu là 0.5 :
1 : 1. Độ mòn yêu cầu của hồ sau khi ra khỏi máy nghiền bi được xác đònh bằng

8


GVHD : Nguyễn Vũ Un
Nhi

Đồ Án Quy Trình Cơng Nghệ Sản Xuất Gạch Ốp Lát

lượng sót sàng 10.000 lỗ/cm2 phải đạt từ 1-2 hoặc 3-5% ( tức hơn 95% có kích
thước hạt nhỏ hơn 63 m.
- Hồ được tháo vào bể chứa có cánh khuấy. Để chất lượng hồ ổn đònh, không bò
sánh, phải bảo đảm cánh khuấy hoạt động liên tục. Sau đó huyền phù được hệ
thống bơm màng sử dụng khí nén đưa qua sàng rung để loại bỏ hạt thô và khử từ
loại bỏ oxit sắt bằng nam châm. Và cuối cùng hồ được đưa vào bể điều chỉnh. Bể
điều chỉnh có vai trò ổn đònh chất lượng hồ và có thể điều chỉnh tỷ trọng của hồ tại
đây.
2.2 Giai đoạn sấy phun :
- Huyền phù được bơm piston bơm lên tháp sấy phun. Nhờ nhiệt độ của dòng khí
nóng từ buồng đốt, sản phẩm ra khỏi thiết bò sấy có dạng bột mòn với độ ẩm nhỏ
hơn 6%.
- Bột mòn được hệ thống băng tải và gầu nâng đưa lên đổ vào silo chứa. Vai trò
của silo chứa là ủ bột mòn nhằm cân bằng độ ẩm và dự trữ nguyên liệu bột.
2.3 Giai đoạn ép tạo hình :
- Bột mòn từ silô chứa sẽ theo băng tải đến máy ép để tạo hình tấm phẳng có kích
thước theo yêu cầu. Sử dụng phương pháp tạo hình ép bán khô và thiết bò ép thủy
tónh nên áp lực ép rất đồng đều.
2.4 Giai đoạn sấy mộc :
- Hệ thống băng tải chuyển gạch từ máy ép sang máy sấy đứng để giảm tối đa
hàm ẩm còn trong mộc (từ 6% xuống đến 0%) và tạo độ bền cơ tương đối cho các
giai đoạn gia công sau.

- Phế phẩm được đưa về máy đập búa và vào máy nghiền bi.
2.5 Giai đoạn tráng men và trang trí :
- Chuẩn bò men nền, lót, lót chống dính:
Nguyên liệu  Cân đònh lượng  Máy nghiền ướt  Sàng rung khử từ  Bể
chứa có cánh khuấy  Bể pha chế.
- Chuẩn bò men màu cho in lụa
Nguyên liệu  Cân đònh lượng  Sàng rung khử từ Máy nghiền khô  silô chứa
- Để bảo đảm liên kết bền vững giữa men và xương, ta tráng một lớp men lót
(engob). Lớp men lót được tráng lên bề mặt mộc bằng máy tưới men tự động.
- Mộc sau khi sấy được hệ thống băng tải đưa vào khâu tráng men. Các thao tác
được thực hiện trình tự như sau : bề mặt gạch được làm sạch bụi bằng cách thổi khí
nén hay dùng đóa cabuaringđong, rồi dùng bàn chảy quét quang. Để gạch hút men
tốt (độ ẩm lúc này 0), làm ẩm gạch bằng cách phun hơi nước từ các vòi hơi
chuyên dùng. Men lót (engobe) được đưa lên bề mặt mộc bằng thiết bò tráng men
đóa quay.
9


GVHD : Nguyễn Vũ Un
Nhi

Đồ Án Quy Trình Cơng Nghệ Sản Xuất Gạch Ốp Lát

- Sau đó, gạch tiếp tục được tráng lên lớp men nền ( men đục ) bằng thiết bò
tráng men kiểu chuông. Trước khi ra khỏi máy tráng men, gạch sẽ được cạo sạch
men ở cạnh mép.
- Có thể in một màu hoặc 2 màu (2 lần) lên gạch. Trước mỗi lần in, gạch được
quét một lớp keo để tăng độ bám dính màu ( fixtative). Sử dụng thiết bò in lụa con
lăn.
- Cuối cùng, gạch được tráng lớp engobe chân theo các đường gân mặt dưới gạch

, có tác dụng chống dính con lăn khi nung.
- Sau khi đã hoàn tất quá trình tráng men, trang trí, gạch được đưa ra khỏi dây
chuyền vào các xe chứa để lưu giữ trước khi đưa vào lò nung ( do công suất của
máy ép và khâu tráng men luôn cao hơn so với công suất của lò nung để tránh tình
trạng thiếu hụt sản phẩm khi xếp vào lò nung gây mất cân bằng nhiệt vàtiêu tốn
năng lượng).
- Phế phẩm được đưa về máy đập búa và vào máy nghiền bi.
2.6 Giai đoạn nung:
- Gạch được xếp lên hệ thống băng chuyền tiếp tục đưa vào lò nung. Kiểu lò con
lăn là thiết bò không thể thiếu trong công nghệ nung nhanh. Trong lò, các giá đỡ
kiểu con lăn, với tốc độ quay đủ chậm để đưa sản phẩm nung qua các vùng gia
nhiệt của lò kiểu tunnel. Nhiên liệu sử dụng là khí tự nhiên. Thời gian nung khoảng
45 phút.
2.7 Giai đoạn hoàn tất sản phẩm :
- Sản phẩm được phân loại trên băng chuyền bằng hệ thống kiểm tra tự động
theo kích thước, độ cong vênh, khuyết tật, độ phẳng và màu sắc men.
- Cuối cùng sản phẩm được tự động đóng gói và đưa vào kho thành phẩm.

III – Dây chuyền công nghệ lựa chọn

SƠ ĐỒ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ CHUNG
Công nghệ lựa chọn

Thiết bò lựa chọn

Nguyên liệu chính

10

GVHD : Nguyễn Vũ Un
Nhi

Đồ Án Quy Trình Cơng Nghệ Sản Xuất Gạch Ốp Lát

Nguyên liệu

Máy xúc

Thiết bò đònh lượng

Cân khối lượng

Cân đònh lượng

Băng tải
Nghiền, trộn
phối liệu

Máy nghiền bi gián đoạn

Máy nghiền ướt

Bể chứa

Bơm màng

Sàn rung khử từ

Sàng rung

Bể điều chỉnh

Bể chứa có cánh
khuấy

Bơm piston

Sấy phun

Tháp sấy phun
Băng tải, gầu nâng

Silo chứa

Băng tải
Ép tạo hình

Máy ép thủy tónh

Bể pha chế

Hệ thống tải
11


GVHD : Nguyễn Vũ Un
Nhi

Đồ Án Quy Trình Cơng Nghệ Sản Xuất Gạch Ốp Lát

Sấy đứng

Máy sấy đứng

Bơm pit tông

Hệ thống tải
Tráng men lót
(engobe)

Máy tráng kiểu đóa
quay

Tráng men phủ

Máy tráng
kiểu chuông

In trang trí

Thiết bò in
lụa con lăn

Hệ thống tải
Lò nung

Lò con lăn

Hệ thống tải
Phân loại

Đóng gói

TB phân loại,
đóng gói tự
động

Kho thành phẩm

12


GVHD : Nguyễn Vũ Un
Nhi

Đồ Án Quy Trình Cơng Nghệ Sản Xuất Gạch Ốp Lát

PHẦN III - NGUYÊN LIỆU
CHƯƠNG 1 – NGUYÊN LIỆU CHO XƯƠNG
I – Lựa chọn nguyên liệu:
1.1. Chọn thành phần hóa
- Yêu cầu sản phẩm: Sản phẩm gạch lát nền, xương trắng, theo công nghệ
nung nhanh một lần.
Cơ sở lựa chọn :
Chọn thành phần hóa của xương dựa trên:
- Thành phần hóa của các loại gạch ốp nền cao cấp của Ý. [1]
- Nguồn nguyên liệu có sẵn trong nước.
1.2 Chọn thành phần nguyên liệu:
1.2.1 Cơ sở lựa chọn :
- Thành phần nguyên liệu và vai trò:
+ Đất sét : Cung cấp oxít SiO2, Al2O3.

•

Nguyên liệu dẻo trong công nghệ tạo hình

•

Tạo sản phẩm kết khối rắn chắc khi nung.

+ Cao lanh : Cung cấp oxít SiO2, Al2O chủ yếu ở dạng khoáng caolinhít.
•

Nguyên liệu dẻo trong công nghệ tạo hình

•

Xương kết khối trắng do cao lanh có hàm lượng tạp chất thấp.

+ Tràng thạch : Cung cấp oxit NaO, K2O, SiO2, Al2O3.
•

Đóng vai trò chất chảy do hỗn hợp khi nóng chảy có độ nhớt cao.

•

Quyết đònh, mở rộng khoảng nung  hạ nhiệt độ nung.

•

Tạo pha lỏng khi nung làm tăng tốc độ quá trình phản ứng và kết khối.

•

Giảm độ hút nước do pha lỏng lắp đầy các lỗ xốp hình thành khi nung.

•

Tạo điều kiện hình thành mulít thứ sinh từ pha lỏng (khoáng có độ bền cơ và
bền hóa cao cũng như kết khối tốt).

•

Tạo pha thủy tinh sau khi nung gắn kết các hạt tinh thể.

•

Đóng vai trò chất độn làm giảm độ co sấy và nung.
13


GVHD : Nguyễn Vũ Un
Nhi

Đồ Án Quy Trình Cơng Nghệ Sản Xuất Gạch Ốp Lát

- Cơ sở lựa chọn nguyên liệu:
+ Đất sét : có tính dẻo cao ( chứa nhiều khoáng montmorillonit và halloysit ), kích
thước hạt nhỏ mòn
 % SiO2 không quá cao.
+ Cao lanh : độ tinh khiết cao ( hàm lượng khoáng caolinhit cao) .
 % Al2O3  39%

% MKN  13,9%
( chọn caolanh đã qua tuyển lọc).
+ Tràng thạch : chứa nhiều chất chảy.


∑

% R2O  16%

1.2.2 Lựa chọn nguyên liệu:
Chọn nguyên liệu với thành phần hóa ở bảng 1
-

Đất sét Bình Dương.

-

Cao lanh Đất Cuốc ( Bình Dương ).

-

Tràng thạch Đại Lộc ( Đà Nẵng ).

-

Pouzolan ( Quãng Ngải )

II –Tính đơn phối liệu : [4]
Tên
SiO2

TiO2
Al2O3 Fe2O3
MgO CaO Na2O K2O MKN
Đất sét
60,9
0,77
25,8
0,83
0,31 0,01 0,01
1,69 6,6
Cao lanh
56,7
0,73
30,1
0,81
0,18 ----1,31 10,17
Tràng thạch 70,6
0,01
15,1
0,22
0,08 0,4
3,7
9,26 0,65
Pouzolan
51,41
16,77 7.49
5,59 16,09 ----1,05
Thành phần hóa của nguyên liệu
Đối với gạch lát nền xương trắng, thành phần đất sét nằm trong khoảng 10-30%
Chọn thành phần đất sét : 22,91%

Chọn thành phần cao lanh : 17,85%
Chọn thành phần tràng thạch : 53,84%
Chọn thành phần pouzolan : 5,4%

Tổng
96,92
100
100
100

Tính lại thành phần hóa của xương với thành phần phối liệu như trên :
Oxit SiO2 Al2O3 TiO2 Fe2O3 CaO MgO K2O
Na2O MKN
14


GVHD : Nguyễn Vũ Un
Nhi

Đồ Án Quy Trình Cơng Nghệ Sản Xuất Gạch Ốp Lát

%
64,67 20,31 0,31
Thành phần hóa của xương

0.86

0,31

0,45

5,6

1,99

3,73

III –Tính cân bằng vật chất:
Việc đánh giá và lựa chọn các thông số tổn hao, độ ẩm và hồi lưu phế phẩm
phụ thuộc vào thành phần nguyên liệu, công nghệ sản xuất và đặc biệt vào mức
độ hoàn thiện của thiết bò.

Tính toán cân bằng vật chất :
-

Năng suất : 1500000 m2/ năm

-

Khối lượng của sản phẩm : = 19,5 kg/m2
Kích thước sản phẩm : 40 x 40 (cm x cm)
 Năng suất theo khối lượng :
19,5 * 1500000 = 29250000 kg/năm = 29250 tấn/năm.
Khối lượng 1 viên:3,12kg/viên
Số viên gạch=29250000/3,12=9375000viên/năm
ST
T

Công đoạn

1
2
3
4
5
6

Nguyên liệu nhập kho
Nghiền phối liệu
Sấy phun
Ép và sấy gạch mộc
Tráng men
Nung(1%phế
phẩm
3,73%MKN)
Phân loại, đóng gói
Thành phẩm

7
8

Công
đoạn

Tỷ lệ hao Phối liệu
hụt
khô(tấn/
năm)
1%
34273

1%
33931
2%
33592
2%
32920
1%
32262
+ 4,73%
31939
2%

29847
29250

Tỷ lệ phế Tỷ
lệ Khối lượng phối
phẩm
hồi lưu
liệu
khô
hồi
lưu(tấn/năm)
1%
100%
193,57

Tráng
men
Ép

và 2%
Sấy

100%

526,72

15


GVHD : Nguyễn Vũ Un
Nhi

Đồ Án Quy Trình Cơng Nghệ Sản Xuất Gạch Ốp Lát

-Lượng phối liệu khô cần dùng để sản xuất trong 1
năm là :
34271- ( 526,72 + 193,57 ) = 33550,71( tấn/năm)
-Lượng phế phẩm hồi lưu ở công đoạn ép và sấy sẽ qua
máy đập rồi đưa vào máy nghiền bi nghiền chung với phối
liệu.
Ngun liệu

Tỉ lệ phối Khối lượng khơ

liệu(%)
(tấn/năm)
Đất sét Bình dương
22,91
7686,47

Cao lanh Đất Cuốc
17,85
5988,81
Tràng thạch Đà Nẵng 53,84
18063,71
Poizolan
5,4
1811,74
Tổng
33550,71
Tổng kết thành phần ngun liệu sử dụng cho xương

Độ ẩm(%)
5
2
2
2

Khối lượng ẩm
(tấn/năm)
7845,38
6111,03
18432,36
1848,68
34237,45

IV –Xác đònh nhiệt độ nung:

4.1. Cơ sở lựa chọn nhiệt độ nung :
Tùy thuộc vào thành phần hóa của phối liệu đem nung.

- Dựa trên giản đồ pha.
- Dựa trên thực nghiệm về tính chất của sản phẩm sau khi nung (độ hút nước, độ
bền cơ, độ co …)
- Dựa trên tính toán.
4.2. Xác đònh nhiệt độ nung ( nhiệt độ kết khối) Tnung :
a) Tính khoảng nhiệt độ nóng chảy của xương (Tnc) :
Tnc =
%Al2O3 = = 23,9%
Tnc = = 1326,88
Chọn Tnung = 0.8 0.9 Tnc = 1061oC 1195oC
b) Dựa trên tính chất sản phẩm sau khi nung: (Sacmi)
 Chọn nhiệt độ nung ( nhiệt độ kết khối) : Tnung = 1160oC

16


GVHD : Nguyễn Vũ Un
Nhi

Đồ Án Quy Trình Cơng Nghệ Sản Xuất Gạch Ốp Lát

CHƯƠNG 2 – NGUYÊN LIỆU CHO MEN
I – Lựa chọn nguyên liệu cho men nền:
1.1. Lựa chọn loại men
1.1.1 Cơ sở lựa chọn : men gồm frit, cao lanh và đất sét.
- Yêu cầu sản phẩm : Sản phẩm gạch lát nền, theo công nghệ nung nhanh một lần,
có trang trí màu trên men.
- Frít là loại men đã được nấu thành thủy tinh trước, nghiền mòn, rồi đưa lên bề mặt
xương [2]. Vì vậy frit có một số ưu điểm sau:
•

Không chứa các hợp chất như KNO3, K3BO3, … dễ tan vào xương gây biến
đổi thành phần và ảnh hưởng xấu đến men.

•

Không chứa các chất độc thường có trong thành phần men.

•

Không còn chứa các tạp chất hữu cơ  tránh được các phản ứng bay hơi
diễn trong quá trình nung sản phẩm có thể làm hư men.

•

Phân tán một số tạp chất ( chứa sắt, kim loại, ...) đều đặn trong toàn bộ thể
tích  tránh được các khuyết tật cục bộ do tập trung nồng độ tạp chất.

•

Giảm được nhiệt độ và thời gian nung.

- Do sản xuất gạch ốp lát theo chế độ nung nhanh
 sử dụng men frít để giảm nhiệt độ và thời gian nung.
- Các loại men frit thường dùng trong công nghệ gạch ốp lát : men trong, men đục,
men mờ (men xỉn), men Zr trắng, men kiềm trong, men màu, men sáp, men kỹ
thuật, men “gỉ”, ….
- Do sản phẩm được trang trí màu trên men theo phương pháp in lụa
 sử dụng men trắng đục.
- Do sản phẩm lựa chọn là gạch lát nền nung nhanh một lần nên phải sử dụng loại

men có nhiệt độ biến mềm > 950 oC để hoàn tất quá trình cácbonát hóa trước khi
men chảy, tránh phồng men.
 sử dụng men khó chảy (tăng % CaO, ZnO, MgO ; giảm % R2O, B2O3 và SiO2).
1.1.2 Lựa chọn :
 Sử dụng men trắng đục gồm frit có hàm lượng CaO và ZrO cao và hàm lượng
chì thấp cùng với ZrSiO4, cao lanh, đất sét, đôlômít.
1.2 Lựa chọn thành phần hóa cho men
1.2.1 Cơ sở lựa chọn :
17


GVHD : Nguyễn Vũ Un
Nhi

Đồ Án Quy Trình Cơng Nghệ Sản Xuất Gạch Ốp Lát

1,3 . 10-6 [2]
- Bản chất hóa học tương tự như xương
- Nhiệt độ chảy phù hợp.
a) Tính hệ số giản nở nhiệt của xương :
Tính theo công thức :
trong đó : pi : hàm lượng các oxyt trong xương theo % trọng lượng.
xi : hệ số thực nghiệm đặc trưng cho sự dãn nở của các oxyt trong
men.
Chọn xi theo kết quả thực nghiệm của Mayer Havas:
Oxit SiO2 B2O3 Na2O K2O Ca
Ba
Mg
Al2O3 Zn
TiO2 ZrO2 Fe2O3

O
O
O
O
10 8. 5
3
0.1
5
2.1 4.1
2.1
4
.10-7 0.8 0.1
5
Bảng 8 – Hệ số giãn nở nhiệt của các oxít theo Mayer Havas
Ta có thành phần hóa của xương theo bảng 3 :
Oxit SiO2 Al2O3 TiO2 Fe2O3 CaO MgO K2O
Na2O MKN
%
64,67 20,31 0,31 0.86
0,31 0,45 5,6
1,99 3,73
- Hệ số giãn nở nhiệt của xương :
= 2,11 . 10-5 = 21,1 . 10-6
 Chọn thành phần hóa cho men sao cho hệ số giãn nở nhiệt của men
19,8. 10-6

men

22,4. 10--6

1.2.2 Lựa chọn thành phần hóa
Chọn thành phần hóa lý tưởng như sau :

Oxit SiO2 B2O3 Na2O K2O CaO MgO Al2O3
%
53.00 3.75 2.57 1.51 6.84 1.61 11.13
Bảng 9 – Thành phần hóa lựa chọn cho men

ZnO TiO2
9.75 0.17

ZrO2 Fe2O3
7.01 0.19

18


GVHD : Nguyễn Vũ Un
Nhi

Đồ Án Quy Trình Cơng Nghệ Sản Xuất Gạch Ốp Lát

 hệ số giản nở nhiệt của men có thành phần trên là :

men

= 20,8 . 10-6

xương

1.3 Tính đơn phối liệu cho men nền:
Tên
SiO2 B2O3 Na2O K2O CaO MgO Al2O3 ZnO TiO2 ZrO2 Fe2O3
Frít
52
5
3.43 1.57 9
2
6
13 --8
--Cao
56.7
1.31
0.18 30.1
0.73
0.81
lanh
Đất sét 60.9
0.01 1.69 0.01 0.31 25.8
0.77
0.83
ZrSiO4 32.78
67.22
Đôlômít 4.00
30.33 20.66 0.28
Bảng 10 – Thành phần hóa của nguyên liệu men
Chọn frit hàm lượng Frit: 85%
Chọn hàm lượng Cao Lanh 5 %
Chọn hàm lượng Đất sét 8 %
Chọn hàm lượng ZrSiO4 1,5%

Chọn hàm phượng Đôlômit 0.5 %
1.4 Tính nhiệt độ chảy của men nền:
- Nhiệt độ nóng chảy phụ thuộc vào thành phần nguyên liệu và các oxýt :
+ Tỷ lệ kiềm và SiO2.
+ Phụ thuộc vào làm lượng Al2O3 (nếu < 3%, tnc giảm ; > 3%, tnc tăng).
+ Phụ thuộc vào bản chất các oxýt kiềm.
+ Phụ thuộc vào lượng oxýt kiềm.
+ Phụ thuộc vào tỷ số B2O3 và SiO2.
+ Phụ thuộc vào độ nghiền mòn.
+ Phụ thuộc vào thành phần khoáng của phối liệu.
- Công thức tính hạn nóng chảy của men :[4]

K=
Với : a1, a2, …, an – Hằng số nóng chảy đối với các oxýt dễ chảy.
n1, n2, …, nn – Hàm lượng các oxýt dễ chảy tính theo % trọng lượng.
b1, b2, …, bn – Hằng số nóng chảy đối với các oxýt khó chảy.
m1, m2, …, mn – Hàm lượng các oxýt dễ chảy tính theo % trọng lượng.

Oxýt khó chảy

Oxýt dễ chảy
19


GVHD : Nguyễn Vũ Un
Nhi

Đồ Án Quy Trình Cơng Nghệ Sản Xuất Gạch Ốp Lát

Oxi

Al2O3
SiO2
ZrO2 B2O3 Na2O K2O CaO MgO
t
(< 3%)
n,
1.0 1.2
1.67 1.25
1.00
1.0
0.8
0.6
m
Bảng 11 – Hằng số nóng chảy của các oxit [1]
 K = 0.35. Tra bảng, ta được nhiệt độ nóng chảy của men :
Tnc = 1150oC
 phù hợp với nhiệt độ nung
- Nhiệt độ nóng chảy : Tnc = 1150oC

ZnO

Fe2O3

1.00

0.8

II – Lựa chọn nguyên liệu cho men lót:
2.1 Men lót ( engobe) :
-

2.1.1 Cơ sở lựa chọn

-

Cơ sở :
0.7 . 10-6.
- Hệ số giãn nở nhiệt của xương :
-5
-6
xương = 2,11 . 10 = 21,1 . 10

-

 20,04 . 10-6

engobe

21,8. 10-6

2.1.2 Lựa chọn thành phần hóa cho men lót
-

Chọn dựa trên thành phần hóa của xương và thành phần hóa của men nền
sao cho:

Oxi
t
%

engobe =

xuong

SiO2

B2O3 Na2O K2O Ca
Mg
Al2O3 Zn
TiO2 ZrO2
O
O
O
55.3 1.68 2.03 3.1 3.12 0.77 12.21 4.36 0.2 14.2
7
4
2
Bảng 12 – Thành phần hóa lý tưởng của men lót
2.1.3.Tính đơn phối liệu cho men lót:
Tên

SiO2

B2O3 Na2O

K2O CaO MgO

Frít

52

5

3.43

1.57

Đất sét BD

60.9

0.01
3.7

Tràng thạch ĐL 70.6

9

Fe2O3
0.27

Al2O3 ZnO TiO2 ZrO2 Fe2O3

2

6

13

---

8

---

1.69 0.01

0.31

25.8

0.77

0.83

9.26 0.4

0.08

15.1

0.01

0.22

20


GVHD : Nguyễn Vũ Un
Nhi

ZrSiO4

Đồ Án Quy Trình Cơng Nghệ Sản Xuất Gạch Ốp Lát

32.78

67.22

Bảng 13 – Thành phần hóa của nguyên liệu
Chọn hàm lượng:
+ Frít : 85%
+ Đất sét BD : 8 %
+ Tràng thạch ĐL : 5,5 %
+ ZrSiO4 : 1,5%
 Hệ số giản nở nhiệt của men có thành phần trên là :

(

men

= 20,9 . 10-6

)  Phù hợp.

xương

III – Tính cân bằng vật chất cho men:
-

-

Yêu cầu : Xác đònh lượng nguyên liệu ban đầu cần cung cấp cho nhà máy
hàng năm cho khâu tráng men gồm :
+ Nguyên liệu cho men nền.
+ Nguyên liệu cho men lót.
( Không tính toán cụ thể được lượng engobe dùng chống dính cho thanh lăn
lò nung vì số con lăn cần phủ engobe và tần suất làm việc phụ thuộc nhiều
vào điều kiện sản xuất thực tế. Trung bình lượng tiêu thụ 510 g/con lăn [1].)
Lượng men khô tiêu thụ cho 1 m2 gạch: [1]
+ Men nền : 0.8 kg/m2
+ Men lót : 0.3 kg/m2

3.1 Cân bằng vật chất cho men nền:
-

Tổng lượng men khô cần : 1500000 x 0.8x10-3 = 1200 tấn / năm
Nguyên liệu

Thành
%

Frít

85%

Cao lanh BD

5%

Đất sét BD

8%

Đôlômít

0.5 %

ZrSiO4

1.5%

phần

Bảng 14 – Thành phần phối liệu của men nền
21


GVHD : Nguyễn Vũ Un
Nhi
-

Tính

tương

tự

Đồ Án Quy Trình Cơng Nghệ Sản Xuất Gạch Ốp Lát

như

STT

Giai đoạn

1
2
3
4
5

Chuẩn bị ngun liệu
Nghiền bi
Bề chứa
Bể pha chế
Tráng men

trong

Hao
%
0,5
1

phần

nguyên

liệu

xương,

Khối lượng
hụt (tấn/năm)
Tỷ
lệ
Khơ
hồi lưu (%)
90
1242,91
80
1236,7

ta

có

:

Khối lượng
hồi
lưu
(tấn/năm)
Khơ
5,59
9,89

0,5

1222,43

80

3,376

0,5

1218,21

80

4,872

1

1212,12

90

12,12

Bảng 15 – Tổng kết cân bằng vật chất cho men nền
- Tổng lượng ngun liệu khơ hồi lưu = 50.04(tấn/năm)
 Lượng ngun liệu khơ cần cung cấp = 1242,91 – ( 5,59+ 9,89 +3,376+4,872+12,12) =
1206.68(tấn/năm

Tỉ lệ phối Khối lượng khơ

Ngun liệu
Frít

Cao lanh Đất Cuốc
Đất sét Bình dương
Đơlơmit
ZrSiO4
Tổng

liệu(%)
85
15
8
0.5
1.5
100

(tấn/năm)
1025,68
60,33
96,53
3.38
18.1
1206,68

Độ ẩm(%)
0
5
2
0
0

Khối lượng ẩm

(tấn/năm)
1025,68
63,51
98,5
3.38
18.1
1209,17

Bảng 16 – Tổng kết thành phần ngun liệu sử dụng cho men nền

3.2 Cân bằng vật chất cho engobe
-

Tổng lượng men khô cần : 1500000 x 0.3x10-3 = 450 tấn / năm

Nguyên liệu

Thành
%

Frít
Đất sét BD
Tràng thạch ĐL

85
8
5,5

ZrSiO4

1,5

phần

22


GVHD : Nguyễn Vũ Un
Nhi

Đồ Án Quy Trình Cơng Nghệ Sản Xuất Gạch Ốp Lát

Bảng 17 – Thành phần phối liệu của engobe
STT

Giai đoạn

1
2
3
4
5

Chuẩn bị ngun liệu
Nghiền bi
Bề chứa
Bể pha chế
Tráng engobe

Hao

%
0,5
1

Khối lượng
hụt (tấn/năm)
Tỷ
lệ
Khơ
hồi lưu (%)
70
470,86
70
463,83

Khối lượng
hồi
lưu
(tấn/năm)
Khơ
4,9
3,3

0,5

459,12

80

2,4

0,5

456,82

80

1,82

1

454,55

90

4,1

Bảng 18 - Tổng kết cân bằng vật chất cho engobe
- Tổng lượng ngun liệu khơ hồi lưu = 18.95(tấn/năm)
 Lượng ngun liệu khơ cần cung cấp = 497.10 – 18.95 = 478.15(tấn/năm)
Ngun liệu
Frít
Đất sét Bình Dương
Tràng thạch Đà Nẵng
ZrSiO4
Tổng

Tỉ lệ phối Khối lượng khơ
liệu(%)
85

8
5,5
1,5
100

(tấn/năm)
400,23
37,67
25,79
7,06
470,86

Độ ẩm(%)
0
5
2
0

Khối lượng ẩm
(tấn/năm)
400,24
39,65
26,42
7,01
473,34

Bảng 19 – Tổng kết thành phần ngun liệu sử dụng cho engobe

23

GVHD : Nguyễn Vũ Un
Nhi

Đồ Án Quy Trình Cơng Nghệ Sản Xuất Gạch Ốp Lát

PHẦN IV– TÍNH TOÁN VÀ LỰA CHỌN THIẾT BỊ
CHƯƠNG 1 – XỬ LÝ NGUYÊN LIỆU
V – Kho chứa nguyên liệu:
Yêu cầu : chứa nguyên liệu cho nhà máy đủ dùng trong 3 tháng. Mỗi loại
nguyên liệu được chứa trong 5 ngăn riêng biệt trong cùng một nhà kho.
- Diện tích ngăn chứa :
(m2)
trong đó : F – diện tích kho chứa (m2)
G – Khối lượng nguyên liệu trong 1 ngày (kg/ngày)
n – Sô ngày dữ trữ nguyên liệu
k – Hệ số kể đến đường đi trong kho : k = 1.2
- Khối lượng riêng xốp của nguyên liệu ( kg/m3 )
h – Chiều cao đổ đóng của nguyên liệu (m)
Chọn h = 5 m ( theo chiều cao của máy xúc : 5 m).
Nguyên liệu

Đất sét

Cao lanh Tràng thạch

Khối lượng (kg/ngày)
26776 20223
3
Khối lượng thể tích ( kg/m ) 2000

1900
Số ngày dữ trữ (ngày)
90
90
2
Diện tích ngăn chứa (m )
289
229
Bảng 21 – Diện tích kho chứa
 Chọn tổng diện tích kho chứa : 1400 m2

61000
2000
90
66

Pozolan
6116
1650
90
80

Phế phẩm
4939
2000
15
54

24

GVHD : Nguyễn Vũ Un
Nhi

Đồ Án Quy Trình Cơng Nghệ Sản Xuất Gạch Ốp Lát

CHƯƠNG 2 – CHUẨN BỊ PHỐI LIỆU
I – Máy nghiền bi:
1.1 Cơ sở lựa chọn:
•

Yêu cầu sản phẩm gạch lát nền :

-

Độ bền cơ cao  kích thước hạt đồng đều, độ mòn cao (
lỗ/cm2, kích thước phối liệu trung bình 10

5% sót sàng 10.000

m) .

-

Thành phần của nguyên liệu là hỗn hợp các loại vật liệu có tỷ trọng, độ cứng cũng
như kích thước hạt khác nhau.

-

Sản phẩm được nung kết khối với kỹ thuật nung nhanh.

•

Ưu điểm của máy nghiền bi so với các loại máy nghiền khác :

-

Sử dụng dễ dàng với mức độ đập nghiền cao.

-

Vật liệu nghiền được trộn khá đồng đều.

-

Cấu tạo tương đối đơn giản, làm việc ổn đònh, tin cậy.
Nhược điểm :

-

Tốc độ chuyển độ của bi đạn nhỏ  hạn chế số vòng quay của máy nghiền ( 20 –
40 vòng/phút).

-

Tất cả các bi đạn trong thùng không đồng thời tham gia làm việc.

-

Kích thước lớn, nặng, làm việc ồn.

-

Tiêu hao năng lượng lớn, moment mở máy lớn.

•

Ưu điểm của máy nghiền bi ướt so với nghiền khô :

-

Cung cấp hạt có độ mòn cao, đồng đều.

-

Sử dụng khi hỗn hợp nguyên liệu gồm nhiều thành phần với kích thước hạt, tính
chất khác nhau.

-

Được sử dụng khi đất sét chứa nhiều tạp chất cần loại bỏ.

-

Điều chỉnh thành phần phối liệu dễ dàng.

-

Sản phẩm bột (sau khi sấy phun) có tính lưu biến cao  cải thiện tính ép.
 Thích hợp với việc sản xuất sản phẩm gạch lát nền tráng men theo công nghệ

nung nhanh 1 lần cho các nhà máy có năng suất nhỏ, vừa ( sử dụng máy nghiền
gián đoạn).
25