Đồ án granite sản xuất 2,5 triệu tấn năm

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2

GVHD: PGS.TS. PHẠM CẨM NAM

LỜI MỞ ĐẦU
Gốm sứ được coi là loại vật liệu nhân tạo đầu tiên do con người tạo ra và đến nay
vẫn đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực đời sống như: đồ gia dụng, gốm sứ
mỹ nghệ, gốm xây dựng, sứ điện, sứ chịu lực dùng trong chế tạo máy, lò nung… Gạch
granite là một sản phẩm của ngành gốm được ứng dụng phổ biến trong lĩnh vực xây
dựng hiện nay bởi tính năng kỹ thuật tốt, tính thẩm mỹ cao, giá thành tương đối rẻ.
Đất nước ta đang bước vào thời kì công nghiệp hoá, hiện đại hoá, xây dựng cơ sở
hạ tầng phát triển với tốc độ nhanh do đó nhu cầu vật liệu xây dựng là rất lớn, trong đó
có sản phẩm gạch lát nền. Nền kinh tế ngày càng phát triển, đời sống con người ngày
càng được nâng cao, vì thế đòi hỏi về thẩm mỹ trang trí trong nhà ở, cơ quan, công sở
của con người cũng ngày càng cao. Bên cạnh đó, nước ta đã hội nhập với nền kinh tế
của thế giới, nên sự cạnh tranh về chất lượng sản phẩm, tính thẩm mỹ và giá cả ngày
càng khốc liệt. Đứng trước xu hướng hội nhập, những năm gần đây ngành gốm sứ đã
chủ động nắm bắt cơ hội mới, đón trước những thách thức trở ngại, trên cơ sở đó xác
định cho mình hướng đi mới và những giải pháp tích cực để chủ động nâng cao khả
năng cạnh tranh khi hội nhập. Trong đó vấn đề đổi mới phương pháp và công nghệ
trong sản xuất là thiết yếu để góp phần tăng tính cạnh tranh trên thị trường.
Do đó đòi hỏi việc thiết kế và xây dựng nhà máy sản xuất tấm lát nền phải đáp
ứng các đòi hỏi của thị trường hiện nay mà vẫn kinh tế là vấn đề cần thiết và cũng rất
khó khăn đòi hỏi chúng ta phải tính toán cẩn thận để mang lại hiệu quả kinh tế.
Vì vậy, để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của khách hàng, tăng tính cạnh tranh
trên thị trường vật liệu xây dựng, nâng cao chất lượng sản phẩm, góp phần làm tăng
tính thẩm mỹ, tuổi thọ công trình thì việc xây dựng nhà máy sản xuất gạch granite là
cần thiết. Đó cũng chính là nhiệm vụ của đồ án “Thiết kế nhà máy sản xuất sản phẩm
gạch granite nung một lần với năng suất 2.5 triệu m 2/năm”, dưới sự hướng dẫn của
thầy PGS.TS Phạm Cẩm Nam.

SVTH: HỒ THỊ HƯƠNG_12H1

Trang 1


ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2

GVHD: PGS.TS. PHẠM CẨM NAM

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU................................................................................................................ 1
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GẠCH ỐP LÁT GRANITE......................................4
1.1. Định nghĩa về gốm sứ.............................................................................................4
1.2. Phân loại.................................................................................................................4
1.3. Tổng quan về gạch granite......................................................................................4
1.3.1. Khái niệm............................................................................................................. 4
1.3.2. Tính chất..............................................................................................................5
1.3.3. Một số chỉ tiêu kĩ thuật của gạch granite..............................................................6
1.4. Nguyên liệu sản xuất...............................................................................................8
1.4.1. Nguyên liệu dẻo...................................................................................................8
1.4.2. Nguyên liệu gầy..................................................................................................9
1.4.3. Nhóm nguyên liệu khác....................................................................................10
1.5. Các giai đoạn trong sản xuất gốm sứ.....................................................................10
1.6. Tạo hình................................................................................................................11
1.7. Sấy sản phẩm........................................................................................................11
1.8. Nung sản phẩm......................................................................................................11
1.9. Men và chất màu...................................................................................................12
CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ LỰA CHỌN NGUYÊN LIỆU.............................14
2.1. Lựa chọn nguyên liệu............................................................................................14
2.2. Lựa chọn nguyên liệu cho xương..........................................................................14

2.3. Phụ gia và chất màu cho xương............................................................................18
2.3.1. Phụ gia...............................................................................................................18
2.3.2. Chất màu............................................................................................................18
CHƯƠNG 3: SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ VÀ THUYẾT MINH SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ
..................................................................................................................................... 20
3.1. Sơ đồ công nghệ sản xuất gạch granite.................................................................20
3.2. Thuyết minh sơ đồ công nghệ...............................................................................21
3.2.1. Công đoạn gia công và chuẩn bị phối liệu [12]..................................................21
3.2.2. Công đoạn tạo hình và sấy gạch mộc.................................................................21
3.2.3. Công đoạn chuẩn bị men và tráng men..............................................................22
3.2.4. Công đoạn nung và hoàn tất sản phẩm...............................................................22
CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN BÀI PHỐI LIỆU..............................................................23
4.1. Tính toán...............................................................................................................23
4.2. Tính nhiệt nung xương [2]....................................................................................29
4.3. Xác định hệ số giãn nở nhiệt của xương...............................................................30
4.4. Tính toán phối liệu men........................................................................................30
4.4.1. Tính cấp phối frit................................................................................................30
4.4.2. Tính nhiệt độ chảy của men...............................................................................33
CHƯƠNG 5: CÂN BẰNG VẬT CHẤT......................................................................35
5.1. Mục đích...............................................................................................................35
5.2. Cân bằng vật chất cho xương................................................................................35
5.2.1 Các thông số ban đầu của nhà máy.....................................................................35
SVTH: HỒ THỊ HƯƠNG_12H1

Trang 2


ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2

GVHD: PGS.TS. PHẠM CẨM NAM

5.2.2. Hao hụt trong các công đoạn..............................................................................35
5.3. Cân bằng vật chất cho từng nguyên liệu...............................................................38
5.4. Cân bằng vật chất cho men...................................................................................40
5.4.1. Cân bằng vật chất cho frit..................................................................................40
5.4.2. Tính cân bằng vật chất cho từng loại nguyên liệu..............................................41
5.4.3. Cân bằng vật chất cho men trong.......................................................................42
CHƯƠNG 6: TÍNH KẾT CẤU LÒ NUNG.................................................................43
6.1. Thông số đầu vào..................................................................................................43
6.1.1. Kích thước gạch.................................................................................................43
6.1.2. Thông số vận hành.............................................................................................43
6.2. Tính kích thước lò nung........................................................................................43
6.3. Chế độ nung..........................................................................................................44
6.4. Kết cấu lò nung.....................................................................................................45
CHƯƠNG 7. TÍNH TOÁN NHIÊN LIỆU VÀ CÂN BẰNG NHIỆT.........................47
7.1. Chọn nhiên liệu.....................................................................................................47
7.2. Nhiên liệu và tính cháy nhiên liêu.........................................................................47
7.2.1. Tính toán sự cháy của nhiên liệu........................................................................47
7.3. Tính cân bằng nhiệt lò nung..................................................................................52
7.3.1. Tính cân bằng nhiệt cho zôn sấy - đốt nóng và zôn nung.......................................52
7.3.2. Tính cân bằng nhiệt cho zôn làm nguội....................................................................59
CHƯƠNG 8: TÍNH TOÁN VÀ CHỌN THIẾT BỊ PHỤ.............................................68
8.1 Tính và chọn hệ thống quạt.............................................................................................68
8.1.1 Tính toán và chọn quạt đẩy cung cấp khí cho quá trình cháy.................................68
8.1.2 Tính toán và chọn quạt hút khí thải đầu lò................................................................71
8.2 Tính toán - thiết kế ống khói [2].....................................................................................73
8.2.1 Tính lưu lượng khí thải.................................................................................................73
8.2.2 Tính đường kính ống khói...........................................................................................73
8.2.3 Tính tổng trở lực ống khói...........................................................................................73
8.3.4 Tính chiều cao ống khói:..............................................................................................75

KẾT LUẬN.................................................................................................................. 76
Tài liệu tham khảo.......................................................................................................80

SVTH: HỒ THỊ HƯƠNG_12H1

Trang 3


ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2

GVHD: PGS.TS. PHẠM CẨM NAM

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ GẠCH ỐP LÁT GRANITE
1.1. Định nghĩa về gốm sứ
Danh từ gốm sứ dùng để chỉ chung cho những sản phẩm mà nguyên liệu để sản
xuất nó gồm đất sét hoặc một phần là đất sét và các loại nguyên liệu khác như tràng
thạch, cát, đôlômít. Hiện nay sản phẩm gốm sứ không những chỉ bao gồm những sản
phẩm sản xuất từ đất sét, cao lanh mà còn bao gồm các sản phẩm sản xuất từ nguyên
liệu không thuộc silicat như: titanat, pherit, cermet.
Sản phẩm gốm sứ là những sản phẩm được tạo hình từ nguyên liệu dạng bột rồi
sau đó nung ở nhiệt độ cao để chúng kết khối, để đạt được những tính chất ưu việt hơn
nhiều so với nguyên liệu ban đầu như: cường độ cơ học cao hơn, bền cơ bền nhiệt hơn,
bền hoá.
1.2. Phân loại
Gốm sứ được phân loại theo nhiều cách khác nhau. [2]
• Phân loại theo cấu trúc và tính chất xương
Gốm được chia làm 2 loại là gốm thô – gốm tinh hay gốm xương xốp – gốm
xương sít đặc.
• Phân loại theo lĩnh vực sử dụng của sản phẩm
 Gốm xây dựng: gồm các loại gạch ngói, ống dẫn nước, gạch clinker, tấm ốp

tường, lát nền, tấm ốp lát granite, sứ vệ sinh…
 Gốm dân dụng và mỹ nghệ: đồ đất nung, chậu cảnh, sứ bàn ăn và sứ mỹ nghệ.
 Vật liệu chịu lửa: dùng để xây lò nung và các lò công nghiệp chịu nhiệt độ cao.
Vật liệu chịu lửa được phân loại tùy theo độ chịu lửa hay tính chất hóa học như
vật liệu chịu lửa axit, vật liệu chịu lửa kiềm và trung tính.
 Gốm kỹ thuật: ví dụ các chi tiết máy trong máy mài, máy cắt trong ngành chế
tạo máy, bi nghiền, các chi tiết bền axit, bền hóa…
 Phân loại theo hàm lượng hợp chất hóa học chủ yếu.
 Gốm silicat: (gạch, ngói, vật liệu chịu lửa, tấm ốp lát, sứ cách điện)
 Gốm oxit: (vật liệu chịu lửa kiềm tính, gốm oxit nhôm).
 Gốm không oxit: (nitrua, borua, carbua…)
1.3. Tổng quan về gạch granite
1.3.1. Khái niệm
Gạch ốp lát ceramic và granite là sản phẩm gốm xây dựng được sản xuất và sử
dụng phổ biến ở Việt Nam hiện nay. Nhiều nhà máy thuộc loại hiện đại đã được xây
dựng và đưa vào sử dụng trên khắp cả nước từ Bắc chí Nam. Có nhiều thương hiệu với
sản phẩm chiếm được lòng tin của người tiêu dùng như Đồng Tâm, Prime, Thạch Bàn.
Gạch ốp lát granite là loại gạch xương kết khối cao, có độ hút nước nhỏ hơn 0.5%,
cường độ cao, dùng trong lát và ốp lát nhà ở dân dụng, các công trình công nghiệp.
SVTH: HỒ THỊ HƯƠNG_12H1

Trang 4


ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2

GVHD: PGS.TS. PHẠM CẨM NAM

Người ta nhuộm màu xương chứ không tráng men (có loại được tráng một lớp men
trong rất mỏng). Sản phẩm được mài mặt và cạnh để có bề mặt bóng và kích thước

chính xác.
Gạch ốp lát granite là một trong những chủng loại gạch được chế tạo mô phỏng
theo hình dạng và tính năng kỹ thuật của đá granite thiên nhiên. Sản phẩm gạch gốm
granite nhân tạo đang ngày một hoàn thiện và đã xấp xỉ đạt chất lượng gạch granite
thiên nhiên, thậm chí có một số tính chất granite nhân tạo hơn hẳn granite thiên nhiên.
1.3.2. Tính chất
Gạch ốp lát granite có một số ưu điểm như sau:
 Không bay màu do màu trộn vào cốt liệu.
 Do kết cấu nén chặt nên xương gạch cứng, không có lỗ hổng (mao mạch) và
không bị rạn nứt, ố mốc hay rêu bong theo thời gian.
 Có cường độ cao nên thường dùng để lót ở nơi cần chịu lực.
 Mặt thẩm mỹ: sản phẩm được tạo vân cùng với các hạt pha lê, kết tinh tạo ra
hoa văn nhiều lớp có màu sắc tự nhiên phong phú, đa dạng có chiều sâu, tinh
xảo, chất lượng cao.
 Chống được độ trầy xước tốt.
 Chống bám bẩn, chỉ cần chùi rửa nhẹ nhàng là hết vết bẩn.
Các nguyên liệu để sản xuất gạch granite là: Đất sét, cao lanh, tràng thạch, quatz,
một ít phụ gia đôlômit, talcs và các chất khoáng hoá khác tượng tự như nguyên liệu
sản xuất gạch ceramic. Tuy nhiên, những nguyên liệu này có chỉ số kỹ thuật yêu cầu
cao hơn so với nguyên liệu sản xuất ceramic thông thường. Chẳng hạn như đất sét để
sản xuất granite phải bổ sung thêm một ít đất sét chịu lửa.
Công nghệ sản xuất gạch ốp lát granite tương tự như gạch ốp lát ceramic, tuy
nhiên cũng có một số điểm khác so với ceramic:
 Độ hút nước: yêu cầu độ hút nước của granite nhỏ hơn 0,5% nên sản phẩm phải
có độ kết khối cao vì vậy:
 Bột liệu nghiền phải mịn hơn, hồ nghiền phải qua sàng 45µm còn ceramic thì
hồ nghiền phải qua sàng 63µm.
 Lực ép cao hơn, lực ép lớn hơn 400KG/cm2 còn ceramic thì nhỏ hơn
250KG/cm2.
 Nhiệt độ nung phải cao hơn, nhiệt độ nung của granite là từ 1220 0C ÷12800C

còn ceramic là từ 11000C÷11500C. Gạch granite ghép thành một khối lớn mà
không cần lớp vữa nên nhìn vào ta tưởng như là một khối lớn đó là vẻ đẹp đặc
trưng của gạch granite.


Tính thẩm mỹ:

SVTH: HỒ THỊ HƯƠNG_12H1

Trang 5


ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2

GVHD: PGS.TS. PHẠM CẨM NAM

 Gạch ceramic thì người ta trang trí chủ yếu bằng cách tráng men như sau:
xương sản phẩm (gạch mộc) sẽ được phủ một lớp engoble để che màu của
xương rồi sau đó tráng lên lớp men rồi in lụa hoa văn lên lớp men đó. Do có lớp
engoble che màu của xương sản phẩm nên yêu cầu về tiêu chuẩn kỹ thuật của
nguyên liệu cụ thể là đất sét không cao lắm có thể lẫn nhiều ôxit sắt một chút.
 Gạch granite: được trang trí nhờ các chất màu trộn vào xương để tạo nên màu
sắc cho gạch. Gạch granite có hai loại tráng men và không tráng men: loại
không tráng men thì sau khi nung đưa qua bộ phận mài cạnh, mài và đánh nhẵn
bề mặt bằng thiết bị mài, còn loại tráng men thì người ta chỉ tráng một lớp men
trong suốt để tăng độ bóng cho bề mặt và đồng thời nhìn thấy màu sắc của gạch
xuyên qua lớp men, loại gạch tráng men này người ta cũng mài cạnh để đảm
bảo độ chính xác kích thước cao. Vì vậy gạch granite dù có mài nhẵn đánh
bóng bề mặt hay tráng men thì nó vẫn có vẻ đẹp riêng.
1.3.3. Một số chỉ tiêu kĩ thuật của gạch granite

So sánh giữa sản phẩm ceramic và sản phẩm granite ta có được bảng sau:
Bảng 1. So sánh công nghệ sản xuất của gạch granite và gạch ceramic
Chỉ tiêu
1. Độ mịn hồ nghiền
2. Lực ép tạo hình
3. Trang trí sản phẩm

4. Nhiệt độ nung sản
phẩm

SVTH: HỒ THỊ HƯƠNG_12H1

Loại sản phẩm
Gạch granite
Gạch ceramic
- Qua sàng 45µm
- > 400KG/cm2
- Có 2 cách:
+ Đồng nhất màu từ xương
sản phẩm
+ Thấm muối kim loại vào
xương sản phẩm
- Từ (1220÷1280) oC
xương kết khối hoàn toàn.

Trang 6

- Qua sàng 63 µm
- < 250 KG/cm2
- Tráng một lớp men

mỏng lên xương sản
phẩm rồi sau đó in hoa
văn bằng lưới in
- Từ 1100÷1150 oC
xương kết khối không
hoàn toàn


ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2

GVHD: PGS.TS. PHẠM CẨM NAM

Bảng 2. So sánh tính chất kĩ thuật của gạch granite và gạch ceramic [8]
Chỉ tiêu
1. Cường độ chịu nén
2. Cường độ chịu uốn
3. Độ cứng bề mặt
4. Hệ số giản nở nhiệt
5. Độ hút nước
6. Độ bền hoá
7. Độ chịu mài mòn
8. Chống mốc mờ bề mặt
9. Độ bền trong môi trường
nóng ẩm

Loại sản phẩm
Gạch ốp lát Granit
> 500 KG /cm2
> 27 N /mm2
> 7 Mohs

< 7.10-6
< 0.5 %
Rất bền axit và bazơ
< 130 mg / m2
Tốt

Gạch ốp lát ceramic
< 250 KG / cm2
< 20 N / mm2
>5 Mohs
9.10-6
3-6%
- Kém bền, chỉ chịu được axit
và bazơ khi chưa bong lớp
men
- Không xác định
- Không tốt
- Nứt rạn bề mặt, kém bền

Tính chất vật lý và kỹ thuật của gạch ốp lát được xác định theo tiêu chuẩn Việt
Nam (TCVN) hay của các nước khác. Sau đây chỉ trình bày một số tính chất tiêu biểu.
• Độ hút nước
Độ hút nước là khả năng của gạch đã nung hút nước, là tỉ lệ của lượng nước hấp
phụ và khối lượng mẫu sấy khô theo các điều kiện của tiêu chuẩn thử nghiệm,
kết quả tính theo %. Độ hút nước thể hiện cấu trúc vật liệu. Vật liệu có cấu trúc xốp
hút nước nhiều, vật liệu có cấu trúc càng sít đặc thì độ hút nước thấp. Gạch ốp lát có
độ hút nước càng thấp thể hiện tính chất tốt cũng như chịu được điều kiện sử dụng tốt
hơn.
• Độ bền uốn
Đại lượng đặc trưng của vật liệu chịu được ứng suất uốn tác động được xác định

qua lực tác đụng tại thời điểm phá hủy mẫu. Cùng một loại gạch, nhưng hình dáng và
kích thước khác nhau thì kết quả thu được cũng khác nhau.
• Độ cứng
Độ cứng thể hiện khả năng của viên gạch chịu được tác động cơ học của các vật
thể khác lên bề mặt như cào, cắt. Xác định độ cứng có thể dùng độ cứng theo thang
Mosh, có trị số từ 1 đến 10.
• Độ bền nhiệt
Là độ bền của vật liệu khi nhiệt độ thay đổi đột ngột trong điều kiện đã cho
không làm nứt xương hay gây khuyết tật cho men. Độ bền nhiệt rất quan trọng đối với
vật liệu ốp lát ngoài trời vì thời tiết thay đổi quanh năm.

SVTH: HỒ THỊ HƯƠNG_12H1

Trang 7


ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2

GVHD: PGS.TS. PHẠM CẨM NAM

• Độ bền băng giá
Là khả năng của vật liệu gốm sứ chịu được số lần đóng băng hay tan băng mà
không xuất hiện các khuyết tật trên men hay trong xương. Đây là thông số quan trọng
đối với gạch ốp lát sử dụng trong phòng đông lạnh hay tại các nước ôn đới.
• Độ chống trượt
Tùy theo bề mặt viên gạch mà chúng ta có bề mặt trơn hay không trơn. Gạch có
bề mặt trơn dùng lát bên trong nhà hay nơi không có nguy cơ trơn trượt khi ẩm ướt hay
về mùa mưa. Gạch tráng men hay không tráng men có bề mặt không trơn sẽ làm giảm
đáng kể khả năng trượt ngã, rất cần thiết dùng những nơi có nhiều người đi lại như
trường học, hồ bơi.

• Độ bền hóa
Độ bền hóa đặc biệt quan trọng khi gạch ốp lát sử dụng trong các môi trường
xâm thực. Yêu cầu gạch phải bền với axit, kiềm các loại khí và hơi amoni, mỡ, dầu,
dung dịch muối được xác định tùy theo điều kiện sử dụng trên cơ sở loại hóa chất,
nồng độ, lượng và thời gian sử dụng. Độ bền hóa phụ thuộc vào tính chất hóa lý của bề
mặt sử dụng (bề mặt trên) của viên gạch.
1.4. Nguyên liệu sản xuất
Nguyên liệu chính dùng để sản xuất gạch ốp, lát, granit là các loại cao lanh và đất
sét (còn gọi là nguyên liệu dẻo), các loại quarzit (thạch anh), trường thạch (felspat), hoạt
thạch (tacl) (còn gọi là nguyên liệu gầy).
1.4.1. Nguyên liệu dẻo
Gồm có cao lanh và đất sét đưa vào để đảm bảo tính dẻo cho quá trình tạo hình
và gia công sản phẩm. Đó là loại đa khoáng thuộc họ alumô-silicate ngậm nước, có
cấu trúc lớp với độ phân tán cao, khi nhào trộn với nước có tính dẻo, khi nung tạo sản
phẩm kết khối rắn chắc.
Cao lanh và đất sét là sản phẩm phong hóa tàn dư của các loại đá gốc chứa tràng
thạch như penmatit, gabro, bazan. Ngoài ra, nó còn có thể được hình thành do quá
trình biến chất trao đổi các đá gốc.
Khoáng chính và phổ biến nhất trong đất sét là caolinit, khi nung nóng xảy ra các
hiện tượng sau:
+ Biến đổi thể tích kèm theo mất nước lý học.
+ Biến đổi thành phần khoáng bao gồm mất nước hóa học, biến đổi cấu trúc tinh thể
cũ kể cả biến đổi thù hình.
+ Các cấu tử phản ứng với nhau tạo thành pha mới.
+ Xảy ra hiện tượng kết khối.

SVTH: HỒ THỊ HƯƠNG_12H1

Trang 8

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2

GVHD: PGS.TS. PHẠM CẨM NAM

Tổng quát các phản ứng hóa học xảy ra khi nung: [8]

Al2O3.2SiO2.2H2
O
t = 500 – 600 oC

T = 900 – 1000 oC

Al2O3.2SiO2 (metacaolinit) +
H2O

T > 1000 oC

Al2O3.SiO2 (spinen) +
SiO2

3Al2O3.2SiO2 (mulit) + SiO2
(cristobalit)

Các khoảng nhiệt độ:
 Từ 20 đến 150oC dãn nở liên tục (giống các vật thể khác).
 Trên 500oC bắt đầu co (mất nước hóa học)
 Hiệu ứng thu nhiệt ở 585oC ứng với quá trình mất nước hóa học hình thành
mêtacaolinit.
 Hiệu ứng nhiệt thứ nhất nằm trong khoảng 900oC đến 1000oC ứng với quá trình

hình thành spinen.
 Hiệu ứng nhiệt thứ hai khoảng trên 1000oC ứng với sự hình thành và tăng cường
khoáng mulit. Nếu nung ở nhiệt độ cao hơn thì hình thành mulit tái kết tinh dạng
hình kim.
Một điểm đặc biệt của cao lanh và đất sét khi nung ở nhiệt độ cao là xảy ra hiện
tượng kết khối. Đó là quá trình sít đặt và rắn chắt lại của các phần tử khoáng vật dạng
bột tơi dưới tác dụng của nhiệt độ hay áp suất hoặc cả hai yếu tố đó. Vật thể kết khối
có cường độ cơ học cao, độ xốp và khả năng hút nước nhỏ, mật độ hay khối lượng thể
tích sẻ lớn nhất.
Hiện tượng kết khối khi có mặt của pha lỏng bao giờ cũng xảy ra mãnh liệt hơn.
Sản phẩm muốn kết khối tốt trong điều kiện thông thường phải nung đến nhiệt độ 0,8T
(T là độ chịu lửa hay nhiệt độ nóng chảy).
1.4.2. Nguyên liệu gầy
Loại nguyên liệu này hoàn toàn không có tính dẻo. Nó có tác dụng khi đưa vào
trong phối liệu gốm sẽ cải thiện một số tính chất của sản phẩm. Như tràng thạch khi
đưa vào trong phối liệu gốm sứ, men sứ có tác dụng: làm giảm nhiệt độ nung, pha lỏng
hình thành sớm, thúc đẩy quá trình kết khối, kết tinh mulit từ pha lỏng, giảm độ co khi
sấy và nung. Nó quyết định đến nhiệt độ nung, ảnh hưởng đến tính chất của xương.
Trong men sứ, tràng thạch còn có tác dụng làm tăng độ trong của men.
1.4.3. Nhóm nguyên liệu khác
Nguyên liệu này đưa vào nhằm cải thiện một số tính chất sản phẩm hay bổ sung
đầy đủ thành phần hoá của nghuyên liệu. Nhóm nguyên liệu này gồm có: đá vôi,
đôlômit, talc, BaO, ZnO, TiO2... Ngoài ra còn dùng các ôxít thuộc họ đất hiếm như
SVTH: HỒ THỊ HƯƠNG_12H1

Trang 9


ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2

GVHD: PGS.TS. PHẠM CẨM NAM

La2O3, BeO, ThO2, hay thuộc nhóm chuyển tiếp như CoO, Cr 2O3...Thường được sử
dụng để sản xuất chất màu.
1.5. Các giai đoạn trong sản xuất gốm sứ

Giai đoạn gia công và chuẩn bị phối liệu

Giai đoạn tạo hình

Giai đoạn sấy

Giai đoạn nung
Ngoài ra còn có giai đoạn tráng men và trang trí sản phẩm
 Công đoạn gia công: nghiền thô, nghiền mịn, nghiền trung bình.
 Mục đích của việc gia công là để cho phản ứng pha rắn xảy ra thuận lợi. Yêu
cầu cỡ hạt phải nhỏ hơn 63µm, qua hết sàng 10.000 lổ/cm 2 trong đó cỡ hạt nhỏ
hơn 20 µm chiếm đa số.
 Chuẩn bị phối liệu: Tiếp tục nghiền mịn và trộn phối liệu theo đúng bài phối
liệu đã tính toán.
 Công đoạn tạo hình sản phẩm: Tạo hình dáng cho sản phẩm.
 Công đoạn sấy: Nhiệm vụ chính là tách nước đến độ ẩm nhỏ hơn1% đảm bảo
cho mộc có độ cứng nhất định không bị bến dạng trước khi đưa vào nung.
 Công đoạn nung: Các phản ứng hoá học pha rắn xảy ra để tạo thành sản phẩm
hoàn chỉnh.
Thực tế, người ta thường áp dụng hai phương pháp nung, mỗi phương pháp đều
có ưu và nhược điểm riêng khác nhau, tuỳ điều kiện cụ thể mà người ta áp dụng chế độ
nung khác nhau.
Đối với phương pháp này, cả xương và men nung một lần. Khi nung, mộc chín
thành xương, men chảy ra bám trên bề mặt của xương làm cho bề mặt xương bóng láng.

1.6. Tạo hình
Sản phẩm gốm thật sự muôn hình muôn vẻ. Trong từng lĩnh vực khác nhau do
mục đích và yêu cầu cũng khác nhau nên đòi hỏi hình dạng và kích thước rất khác
nhau. Hình dạng và kích thước các loại gốm xây dựng chẳng những do nhiệm vụ, chức
năng của nó trong từng công trình, do điều kiện thi công của con người mà còn do đặc
tính kỹ thuật của nguyên phối liệu quyết định. Mục đích của khâu tạo hình cũng như
SVTH: HỒ THỊ HƯƠNG_12H1

Trang 10


ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2

GVHD: PGS.TS. PHẠM CẨM NAM

yêu cầu cơ bản của nó là thoả mãn các chỉ tiêu về kích thước, hình dạng hình học, độ
đồng nhất của bán thành phẩm.
Hiện nay, trong công nghệ sản xuất gạch ốp lát, granite để tạo hình cho viên
gạch, người ta sử dụng máy ép thuỷ lực với áp lực rất lớn. Bột liệu đem ép cần phải
đảm bảo yêu cầu kỹ thuật nghiêm ngặt như độ ẩm, cỡ hạt, tạp chất...
1.7. Sấy sản phẩm
Mục đích của quá trình sấy là loại bỏ nước liên kết lý học (còn gọi là nước tự do,
nằm ở các lổ trống của các hạt vật liệu) hay nước liên kết hoá lý (bao gồm nước hấp
phụ, nước hyđrat hoá và ở các loại khoáng sét ba lớp silicat là nước trương nở).
Sản phẩm gốm sứ khá dày, lúc sấy nước ở bề mặt bốc hơi gây nên chênh lệch
hàm ẩm ở trên bề mặt và trong lòng sản phẩm, do đó nước ở bên trong khuyếch tán ra
ngoài bề mặt và tiếp tục bốc hơi. Như vậy, tốc độ sấy chẳng những phụ thuộc vào khả
năng bốc hơi trên bề mặt sản phẩm mà còn phụ thuộc vào tốc độ khuyếch tán nước từ
bên trong ra bên ngoài.
1.8. Nung sản phẩm

Nung là khâu quan trọng nhất trong kỹ thuật sản xuất gốm sứ, nó ảnh hưởng
quyết định đến chất lượng và giá thành. Khi nung, cụ thể trong vật liệu sẽ xảy ra các
phản ứng ở nhiệt độ cao của các cấu tử trong nguyên liệu, quá trình kết khối, quá trình
xuất hiện pha lỏng, quá trình hoà tan và tái kết tinh các tinh thể.
Tóm lại, một cách tổng quát khi nung xảy ra các quá trình trao đổi nhiệt và trao
đổi chất, các quá trình này lại do những biến đổi pha diễn ra rất phức tạp. Tuy nhiên,
điều quan trọng nhất là kết quả của quá trình nung tạo ra vật liệu mới có vi cấu trúc
mới do sự tạo thành mulit từ caolini.
Trong quá trình nung sẽ tạo ra hai loại pha lỏng khác nhau:
 CaCO3 (CaO), MgCO3 (MgO), Fe2O3...nhiệt độ nóng chảy cao, độ nhớt giảm
nhanh theo nhiệt độ. Pha lỏng này chất lượng không tốt.
 Pha lỏng từ tràng thạch (Na, K) có nhiệt độ nóng chảy thấp, độ bền cao, độ nhớt
ít giảm theo nhiệt độ. Pha lỏng này cho chất lượng tốt hơn.
Trong công nghệ sản xuất gốm sứ, cần sử dụng nguyên liệu sạch để loại bỏ pha
lỏng không tốt ở trên và đưa vào nhiều tràng thạch. Pha thuỷ tinh: liên kết giữa các hạt
làm cho quá trình kết khối xảy ra tốt hơn. Quá trình hoà tan và tái kết tinh: mulit dạng
vẩy chuyển thành mulit dạng hình kim.
Cấu trúc xương gốm là một hệ gồm nhiều pha phức tạp gồm các pha thuỷ tinh,
pha tinh thể, pha khí. Tỷ lệ số lượng của các pha này là thành phần pha của xương sản
phẩm, nó xác định tính chất vật lý của xương sản phẩm.
1.9. Men và chất màu
 Phương pháp trang trí gạch granit
Gạch granit được trang trí nhờ các chất màu trộn vào xương tạo nên màu sắc cho
viên gạch. Bề mặt và các cạnh được mài nhẵn, đánh bóng bằng thiết bị mài. Ngoài ra,
SVTH: HỒ THỊ HƯƠNG_12H1

Trang 11


ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2

GVHD: PGS.TS. PHẠM CẨM NAM

gạch granit còn trang trí bằng cách tráng men lên bề mặt thay cho việc mài nhẵn, đánh
bóng. Trường hợp này, việc trang trí gạch granit tương tự như tráng men cho gạch gốm
ceramic, điểm khác nhau ở đây là sử dụng men trong. Vì thế ta có thể nhìn thấy màu
sắc xương gạch xuyên qua lớp men. Mặt gạch có men nhẵn bóng, cạnh gạch được mài
nhờ vậy gạch granit tráng men vẫn có vẻ đẹp riêng.
Chất màu sử dụng trong xương gạch gốm granit là những hỗn hợp các oxyt của
kim loại mà khi nung không bị phân hủy, không tan trong men và không gây khuyết tật
cho men cũng như đảm bảo sau khi nung vẫn giữ được hình ảnh rõ nét nhất.
Đối với các oxyt sử dụng chủ yếu các oxyt sau:
 CaO: Cho màu xanh và màu xanh da trời
 ZnO: Cho màu nâu tím
 Oxyt sắt: Cho màu đỏ, vàng nâu
 CuO: Cho màu xanh lá cây và xanh đen
 MnO: Cho màu nâu, tím, hồng
 Oxyt Crom: Cho màu xanh lá cây và màu đỏ
 Yêu cầu cơ bản của chất màu
 Phải bền vững với tác động của nhiệt độ cao trong quá trình đưa mẫu
lên sản phẩm
 Không bị hòa tan các chất nóng chảy
 Dễ dàng phủ trang trí lên sản phẩm
 Có tính kinh tế
Đặc điểm của sản phẩm granit là màu trong xương.Tùy theo mặt hàng sản xuất,
tính thẩm mỹ của sản phẩm mà ta phối màu khác nhau cho phù hợp với từng chủng
loại sản phẩm. Màu cho vào xương có nhiều phương pháp khác nhau (màu và phối liệu
được nghiền chung hoặc màu được cho vào phối liệu sau khi nghiền) tùy thuộc vào
dây chuyền sản xuất, thiết bị trong dây chuyền công nghệ. Bột màu cho vào phối liệu
dưới dạng các oxyt hoặc các hợp chất, hàm lượng khoảng 5-10% tùy thuộc vào tính

chất của từng loại oxyt khi sử dụng và các nguyên liệu dùng trong bài phối liệu.
Khi sử dụng trang trí bề mặt men, người ta không nhuộm màu toàn bộ xương mà
chỉ nhuộm màu một phần lớp trên bề mặt nhờ công nghệ nạp liệu 2 lần ở hệ thống máy
ép.
 Vai trò và tác dụng của men
Men về bản chất là một lớp thuỷ tinh mỏng (chiều dày 0.1-0.4mm) phủ lên bề
mặt xương gốm sứ. Nhiệt độ chảy của nó được chọn phụ thuộc vào nhiệt độ kết khối
của xương gốm sứ, thông thường dao động trong khoảng 900-1400 oC. Tuy nhiên so
với thuỷ tinh thông thường thì nó cũng có những tính chất khác: nó không đồng nhất,

SVTH: HỒ THỊ HƯƠNG_12H1

Trang 12


ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2

GVHD: PGS.TS. PHẠM CẨM NAM

lớp trên khi nung phản ứng với môi trường nung của lò nung, lớp dưới thì phản ứng
với xương, trong men có những chất không tan hay kết tinh.
Men có tác dụng trang trí và bảo vệ lớp bề mặt. Nhờ lớp men, các sản phẩm gốm
sứ đẹp hơn, độ bền cơ, bền hoá cao hơn.
Sau khi sấy, mộc có độ bền cơ đủ lớn, người ta phủ men rồi đem nung (nung một
lần). Cũng có thể mộc được nung lần thứ nhất, tráng men rồi nung hoàn thiện (nung
hai lần).
Có nhiều phương pháp đưa men lên bề mặt gốm sứ như:
Tráng men: mộc thô được làm sạch bề mặt rồi nhúng vào huyền phù men. Nhờ
độ xốp bề mặt mộc rất cao. Huyền phù bị hút bám một lớp mỏng trên bề mặt mộc. Khi
nung, lớp này nong chảy thành men. Với một số sản phẩm, men được dội, xối trên bề

mặt mộc.
Phun men: huyền phù men được phun thành lớp bụi rất đều và độ dày vừa phải
bám lên bề mặt xương mộc. Phun men cho năng suất và chất lượng rất cao, tiết kiệm
nguyên liệu. Theo cách chế tạo, men có thể chia thành men sống (men nguyên liệu)
hoặc men chín (men frit). Theo cảm quan, men có thể được phân thành men trong,
men không trong. Một điều kiện cơ bản để men bám chắc trên bề mặt gốm sứ, không
bị bong hoặc rạn nứt là hệ số dãn nở nhiệt của xương gốm và của men phải tương
đương.

SVTH: HỒ THỊ HƯƠNG_12H1

Trang 13


ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2

GVHD: PGS.TS. PHẠM CẨM NAM

CHƯƠNG 2: NGUYÊN LIỆU VÀ LỰA CHỌN NGUYÊN LIỆU
2.1. Lựa chọn nguyên liệu
Tuỳ từng loại gốm sứ khác nhau sẽ có yêu cầu đặc tính kỹ thuật khác nhau như
mức độ kết khối, độ cứng, độ xốp, độ mài mòn…nên mỗi loại sản phẩm chúng ta phải
có một công nghệ sản xuất riêng, nguyên liệu phải có thành phần, đặc tính lý hoá phù
hợp. Vì vậy đối với từng loại sản phẩm chúng ta phải lựa chọn nguyên liệu và tính bài
cấp phối cho phù hợp dựa vào biểu đồ Apgutchinit và biểu đồ tam giác ngoài ra còn
dựa vào yếu tố kinh tế để có sự lựa chọn phù hợp.
Nguyên liệu làm xương thường dùng là các loại đất sét, cao lanh, tràng thạch,
thạch anh… Những nguồn này thường sẵn có ở địa phương và các tỉnh lân cận như
Quảng Nam, Đà nẵng, Huế, Quảng Bình.
Các mỏ nguyên liệu trên đang được các nhà máy sản xuất gốm sứ sử dụng, chúng

có chất lượng tốt và khá ổn định, có trữ lượng lớn nên có thể khai thác và sử dụng
trong một thời gian dài.
Lựa chọn nguyên liệu tối ưu theo các tiêu chí sau:
 Chất lượng, sự ổn định của nguồn nguyên liệu
 Nguồn nguyên liệu càng gần nhà máy càng tốt
 Kinh ngiệm cho thấy đối với một loại nguyên liệu nên chọn kết hợp hài hòa cả
2 yếu tố trên.
Yêu cầu chung của thạch anh dùng trong công nghiệp gốm sứ là hàm lượng SiO2
càng cao và hàm lượng oxit gây màu càng bé càng tốt [2].
2.2. Lựa chọn nguyên liệu cho xương
Nhà máy đặt tại Chu Lai, Quảng Nam nên nguyên liệu chủ yếu sử dụng cho nhà
máy chọn lấy tại các vùng lân cận như Đại Lộc, Duy Xuyên, An Hoà, Tuần Dưỡng…
và các tỉnh lân cận như Huế, Đà Nẵng, Quảng Bình.
Một số mỏ nguyên liệu có trử lượng lớn đang được nhiều nhà máy gốm sứ sử
dụng:
 Mỏ đất sét Tuần Dưỡng
 Mỏ đất sét An Hoà, Duy Xuyên, Quảng Nam
 Mỏ đất sét Bình Định, Quảng Nam
 Cao lanh Phú Toản, Quảng Nam
 Cao lanh Đèo Le, Quế Sơn, Quảng Nam
 Cao lanh A Lưới 1
 Cao lanh A Lưới 2
 Đôlômit Thanh Hoá
Ta có bảng thành phần hoá của một số loại nguyên liệu có khả năng sử dụng do
hãng Sacmi Italy phân tích được cho ở bảng 3 sau.

SVTH: HỒ THỊ HƯƠNG_12H1

Trang 14

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2

GVHD: PGS.TS. PHẠM CẨM NAM

Bảng 3. Thành phần hoá của một số loại nguyên liệu có khả năng sử dụng (phần
trọng lượng)
Thành phần

Nguyên liệu
SiO2

Al2O3 TiO2 Fe2O3

CaO MgO

K2O

Na2O MKN

Tổng

Tràng thạch
Đại Lộc

71.70

16.10

0.05

0.58

1.04

0.05

3.88

5.42

0.88

99.70

Cao lanh Q. Bình

61.21

26.08

0.79

0.97

0

0.35

3.00

0.08

7.53

100.01

Cao lanh A Lưới I

69.60

20.70

0.05

0.42

0.03

0.26

2.35

0.02

6.26

99.69

Cao lanh A Lưới II

69.60

20.80

0.07

0.49

0.03

0.31

1.96

0.03

6.35

99.64

ĐS Tuần Dưỡng

60.10
63.09

25.50
22.78

1.14

1.72

1.80
2.92

0.02
0.58

0.35
0.33

1.38
0.47

0.04
0.2

8.05
7.9

99.04
99.99

Thành phần
Ca
O MgO

K2O

Na2O MKN Tổng

ĐS An Hòa
Chú thích: MKN là lượng mất khi nung
Ta quy thành phần hoá của các nguyên liệu ở bảng 3 về 100% ta được bảng 4 sau:
Bảng 4. Thành phần hoá của các nguyên liệu sau khi quy về 100% (phần % trọng
lượng)

Nguyên liệu
SiO2

Al2O3

TiO2

Fe2O3

Tràng thạch
Đại Lộc

71.92

16.15

0.05

0.58

1.04

0.05

3.89

5.44

0.88

100

Cao lanh Q. Bình

61.22

26.08

0.79

0.97

0

0.35

3.00

0.08

7.53

100

Cao lanh A Lưới I 69.82
Cao lanh A Lưới
69.85
II

20.76

0.05

0.42

0.03

0.26

2.36

0.02

6.28

100

20.88

0.07

0.49

0.03

0.31

1.97

0.03

6.37

100

60.59

25.75

1.45

1.82

0.02

0.35

1.39

0.04

8.58

100

ĐS Tuần Dưỡng

ĐS An Hòa
63.10 22.78 1.72
2.92 0.58 0.33 0.47 0.20 7.90 100
Chú thích: MKN là lượng mất khi nung
Thành phần hoá của các loại đất sét và cao lanh trong bảng 4, tính theo phần
mol được cho trong bảng 5 sau:

Bảng 5. Thành phần hoá của đất sét và cao lanh (phần mol)

SVTH: HỒ THỊ HƯƠNG_12H1

Trang 15


ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2

Nguyên liệu
Cao lanh Q. Bình
Cao lanh A Lưới I
Cao lanh A Lưới II
ĐS Tuần Dưỡng

GVHD: PGS.TS. PHẠM CẨM NAM

SiO2
1.020

Al2O3 TiO2 Fe2O3
0.256 0.010 0.006

CaO MgO K2O
0 0.009 0.032

1.160

0.203 0.001 0.003 0.001 0.007 0.025

0

1.160

0.204 0.001 0.003 0.001 0.008 0.021

0

1.000

0.250 0.018 0.012

0.009 0.015

0.001

1.052

0.223 0.022 0.019 0.010 0.008 0.005

0.003

0

Na2O
0.001

ĐS An Hòa
Để xác định chỉ tiêu của nguyên liệu ta xác định tỉ số Al 2O3/SiO2 , tổng hàm
lượng RO + RO2 +R2O3, hàm lượng CaO, và MgO của các loại đất sét và cao lanh cho
trong bảng 3. Thu được kết quả cho trong bảng 6 sau:
Bảng 6. Các tỉ số đánh giá tính chất nguyên liệu
Nguyên liệu
Al2O3/SiO2
RO+RO2+R2O3
Điểm trên giản đồ
0.2506
0.304
Cao lanh Q. Bình
A
Cao lanh A Lưới I

0.1749

0.238

B

Cao lanh A Lưới II

0.1758

0.237

C

ĐS Tuần Dưỡng

0.25

0.286

D

ĐS An Hòa

0.2124

0.269

E

Ta thay tỉ số Al2O3/SiO2 và tổng hàm lượng RO + RO2 + R2O3 vào giản đồ
Apgutchinit ta được các điểm A, B, C, D, E được thể hiện trên giản đồ như sau.
Ta kiểm tra chất lượng các loại nguyên liệu dẻo cho trong bảng 6 theo giản đồ
Apgutchinit được cho trong hình 1.

SVTH: HỒ THỊ HƯƠNG_12H1

Trang 16


ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2

GVHD: PGS.TS. PHẠM CẨM NAM

Hình 1. Giản đồ Apgutchinit
Chú thích:
 Vùng I là vùng đất sét chịu lửa.
 Vùng II là vùng đất sét khó chảy.
Al2O3/SiO
2.
I
E
B

II

D

A

C

III
IV
VI
V

RO2 + RO2 + R2O3 (mol)

 Vùng III là vùng đất sét sản xuất sành dạng đá.
 Vùng IV là vùng đất sét sản xuất ngói.
 Vùng V là vùng đất sét sản xuất gạch rỗng.
 Vùng VI là vùng đất sét sản xuất gạch đặc.
Từ giản đồ chúng tôi có nhận xét sau:
Theo giản đồ Apgutchinit thì đất sét, cao lanh dùng để sản xuất sành dạng đá
thuộc vùng III
Cao lanh A Lưới I và cao lanh A Lưới II gần vùng III là vùng đất sét dùng để
sản xuất sành dạng đá nên thích hợp cho sản xuất tấm lát nền.
Đất sét Tuần Dưỡng và An Hoà có tỉ lệ Al 2O3/ SiO2 gần vùng III nên có nhiệt độ
chịu lửa thích hợp cho xương phối liệu sản xuất tấm lát nền.
Từ bảng 2.2 ta thấy hàm lượng CaO và MgO trong đất sét và cao lanh rất nhỏ
so với 1% nên có thể coi sự có mặt của chúng là trường hợp xảy ra khả năng thay thế
đồng hình tức là các oxit đó có mặt trong mạng lưới tinh thể khoáng sét chứ chúng
không tồn tại dưới dạng CaCO3, và MgCO3.
Trong bài phối liệu này chúng ta không sử dụng cát để bổ sung SiO2.
Kết luận: Qua quá trình đánh giá chất lượng của từng loại nguyên liệu đã chọn những
nguyên liệu phù hợp nhất với yêu cầu đặt ra trong việc sản xuất tấm lát granite. Từ đó
chọn những nguyên liệu như sau:
SVTH: HỒ THỊ HƯƠNG_12H1

Trang 17


ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2

-

GVHD: PGS.TS. PHẠM CẨM NAM

Đất sét Tuần Dưỡng
Đất sét An Hòa
Cao lanh A Lưới II
Tràng thạch Đại Lộc

2.3. Phụ gia và chất màu cho xương
2.3.1. Phụ gia
Trong bài phối liệu sản xuất gốm sứ nói chung và granite nói riêng thì nguyên
liệu chính không là chưa đủ để tạo nên tất cả những tính chất yêu cầu của sản phẩm.
Do đó để đảm bảo tất cả những yêu cầu của sản phẩm thì người ta phải cho thêm phụ
gia. Đối với granit thì yêu cầu có độ kết khối cao và bóng loáng hơn ceramic nên ngoài
sử dụng nhiều trường thạch và nhiệt độ nung cao, thời gian lưu lâu hơn, ngoài ra người
ta còn cho thêm một ít phụ gia đôlômit và talc để cung cấp (CaO, MgO). Ôxit CaO,
MgO có nhiệt độ nóng chảy cao nhưng trong phối liệu nó sẽ kết hợp với các ôxit khác
tạo ra hợp chất ơtecti có nhiệt độ nóng chảy thấp đồng thời cho CaO, MgO vào còn có
tác dụng tăng một số tính năng kỹ thuật của sản phẩm như: hạn chế nứt xương sản
phẩm, chống co, tăng độ bền nhiệt, giảm hệ số giản nở nhiệt. Trong quá trình gia công
chủ yếu là đoạn nghiền phối liệu thì người ta có cho thêm chất trợ nghiền như: STPP
(0.2%) CMC (0.5%) nhằm mục đích trung hoà các điện tích sinh ra khi nghiền, đồng
nhất hồ phối liệu tạo thành dung dịch huyền phù tránh sa lắng các hạt.
2.3.2. Chất màu
Sản phẩm gốm sứ nói chung và granite nói riêng đều đòi hỏi vừa phải bền lại vừa
có tính thẩm mỹ cao. Muốn đạt được tính thẩm mỹ cao thì ngoài các yêu cầu về tiêu
chuẩn kỹ thuật thì màu sắc cũng rất quan trọng, để tạo màu cho sản phẩm gốm sứ
người ta thường sử dụng chất tạo màu.
Chất tạo màu trong sản xuất gốm sứ có thể được tạo ra bằng nhiều phương pháp
và thông thường được chia ra làm 3 nhóm chính sau: Nhóm màu dạng iôn, nhóm màu
dạng keo, nhóm màu dạng tinh thể bền nhiệt.

2.3.2.1. Nhóm màu dạng ion
Loại này màu sắc sinh ra phụ thuộc vào hoá trị của iôn do đó đòi hỏi quá trình
nung phải khắt khe cả về nhiệt độ, môi trường nung. Vì thế loại này ít được sử dụng
trong công nghệ sản xuất gốm sứ.
2.3.2.2. Nhóm màu dạng keo
Nhóm màu này có màu sắc phụ thuộc vào kích thước hạt tinh thể kim loại.
Nhóm tạo màu khi sản xuất còn phức tạp hơn cả nhóm tạo màu dạng ion nó đòi hỏi
chế độ nung đúng yêu cầu để tạo ra hạt tinh thể như mong muốn loại này nếu kích
thước hạt quá nhỏ thì không có khả năng tạo màu còn nếu hạt quá lớn thì cũng không
tốt vì thế loại này cũng ít được sử dung trong công nghệ sản xuất gốm sứ.

SVTH: HỒ THỊ HƯƠNG_12H1

Trang 18


ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2

GVHD: PGS.TS. PHẠM CẨM NAM

2.3.2.3. Nhóm màu dạng tinh thể bền nhiệt
Loại này được sử dụng rộng rãi trong công nghệ sản xuất gốm sứ và nó được
gọi là màu tổng hợp bền nhiệt. Gọi là màu tổng hợp bền nhiệt tuy nhiên khi phải chịu
tác dụng của nhiệt độ cao, môi trường nung, và các tác động hoá học phức tạp của
thành phần hoá học trong phối liệu thì màu sắc của nó cũng thay đổi chút ít. Vì vậy
việc lựa chọn và sử dụng bột màu phù hợp là yếu tố rất quan trọng
Để đánh giá chất lượng bột màu thì người ta dựa vào các chỉ tiêu sau: Cường độ
màu, độ bền màu, độ phân tán của chất màu.
- Cường độ màu: Là khái niệm chỉ độ đậm nhạt của màu, cường độ màu phụ thuộc
chủ yếu vào nồng độ chất màu trong chúng. Thực tế cường độ màu còn thể hiện bằng

tỉ lệ bột màu được sử dụng ứng với độ đậm nhạt của màu thể hiện lên sản phẩm gốm
sứ.
- Độ phân tán màu: Thể hiện khả năng phân tán của chúng vào phối liệu gốm sứ
khi sử dụng. Bột màu có độ phân tán càng cao thì khả năng thể hiện màu càng tốt.
- Độ bền màu: Độ bền màu ở đây được đánh giá là độ bền màu theo nhiệt độ và
được thể hiện trên một hệ gốm sứ cụ thể nào đó. Độ bền màu phụ thuộc vào loại chất
màu, bản chất hoá lý cuả phối liệu, nhiệt độ nung, thời gian lưu, môi trường nung.

SVTH: HỒ THỊ HƯƠNG_12H1

Trang 19


ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2

GVHD: PGS.TS. PHẠM CẨM NAM

CHƯƠNG 3: SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ VÀ THUYẾT MINH SƠ ĐỒ CÔNG
NGHỆ
3.1. Sơ đồ công nghệ sản xuất gạch granite
Tràng thạch
W= (2÷3)

Đất sét
W= (5÷7)%

Cao lanh
W= (5÷7)%

Đôlômit

W= (2÷3)

Ủ

Ủ

Xử lý

Xử lý

Định lượng

Định lượng

Định lượng

Định lượng

Nước

Băng tải chung

Nguyên liệu men

Trợ nghiền

Máy nghiền bi

Định lượng theo đơn

Bột màu

Bể chứa

Nghiền

Sàng rung

Nung

Thùng chứa

Làm lạnh nhanh

Sấy phun (W= 4.7-5.3%)

Nghiền ướt

Băng tải

Tank chứa

Định lượng

Ống khói

Cyclon

Cyclon

Silo chứa
Máy ép (Lực ép=350-450KG/cm2)
Sấy

Tráng engobe dưới

Tráng engobe
Tráng men

Nung

Nung

Mài cạnh

Mài cạnh

SVTH: HỒ THỊ HƯƠNG_12H1

Trang 20


ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2

GVHD: PGS.TS. PHẠM CẨM NAM

Mài cạnh

Đánh bóng

Mài cạnh
Phân loại và đóng
gói sản phẩm

Kho thành phẩm

3.2. Thuyết minh sơ đồ công nghệ
Sơ đồ công nghệ sản xuất gạch granite có thể chia làm 4 công đoạn sau:
3.2.1. Công đoạn gia công và chuẩn bị phối liệu [12]
Nguyên liệu gồm có tràng thạch, đất sét, cao lanh, đôlômit được khai thác từ bãi
hoặc mua từ các nhà cung cấp. Xe ôtô tải vận chuyển nguyên liệu về nhà máy cho vào
bãi chứa, tràng thạch phải gia công sơ bộ để kích thước nhỏ hơn 0.3cm, đất sét (cao
lanh) kích thước nhỏ hơn 10cm sau đó được xe xúc xúc đổ vào cân định lượng theo bài
cấp phối từ phòng công nghệ.
Nguyên liệu cân xong cho xuống băng tải, trên băng tải có thiết bị khử từ để lọc
sắt, sau đó đổ vào máy nghiền bi khi nghiền. Bột màu sau khi được cân định lượng theo
đơn, cùng nước và chất trợ nghiền STPP vào máy nghiền bi tiến hành nghiền chung với
liệu. Nguyên liệu nghiền trong máy nghiền với một thời gian nhất định cài đặt trước, khi
đủ thời gian thì sẽ kiểm tra độ mịn nếu đạt yêu cầu thì xả xuống bể chứa.
Bùn sau khi nghiền phải đạt các thông số sau: lượng sót sàng 0,00063 mm nhỏ hơn
1,5%, tỉ trọng ở khoảng 1,65 ÷ 1,7g/ml, độ nhớt phối liệu được đo bằng thời gian chảy
trong ống 60 giây. Sau khi lưu 12 giờ (mục đích làm ổn định hồ) bùn được bơm lên sàng
rung lọc bớt những hạt nghiền không đạt và tạp chất cứng.
 Những hạt không đạt yêu cầu sẽ được hồi lưu lại máy nghiền bi
 Bùn lọt sàng được cho xuống thùng chứa chuẩn bị cho công đoạn sấy
Bùn sau khi đạt yêu cầu sẽ được sấy tại thiết bị sấy phun với thông số như sau:
 Tỉ trọng hồ khi vào sấy phun là d = 1,65 ÷ 1,7 g/ml.
 Nhiệt độ sấy là 350oC ÷ 450oC.
 Ẩm bột liệu ra là (4.7 ÷ 5.3) %.
 Thành phần hạt sót sàng 0,6mm là (5 ÷ 8) %.

Bột liệu sau khi sấy phun xuống băng tải đổ vào hệ thống silô chứa. Còn khí thải
được qua cyclone lọc bụi. Bụi được lọc cho xuống băng tải về silô chứa và khí thải được
thải ra ngoài qua ống khói.
Bột liệu sau khi sấy sẽ được ủ trong silo chứa để đảm bảo đồng nhất ẩm, chuẩn bị
cho công đoạn tiếp theo.
3.2.2. Công đoạn tạo hình và sấy gạch mộc
Bột liệu sau khi ổn định các thông số yêu cầu sẽ được rút theo bài cấp phối qua hệ
thống cân định lượng tự động cài đặt điều khiển bằng máy tính cho vào phểu rải liệu
xuống máy ép.
Thông số công đoạn:
SVTH: HỒ THỊ HƯƠNG_12H1

Trang 21


ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2

GVHD: PGS.TS. PHẠM CẨM NAM

 Độ ẩm của liệu vào máy ép là (4,7÷5,3)%
 Lực ép của máy ép là (450÷ 500) KG/cm2.
 Cường độ kháng uốn của mộc là lớn hơn 4 KG/cm2.
Sau khi ép mộc qua máy sấy đứng nhiệt độ sấy khoảng 99 oC÷250 oC, mộc ra khỏi
sấy đứng có độ ẩm 0,3%, cường độ kháng uốn lớn hơn 10 KG/cm 2, nhiệt độ khoảng
mộc sau sấy là 80oC. Tác nhân sấy là khí tận dụng từ lò nung. Khí thải được đưa qua
cyclone lọc bụi trước khi thải ra môi trường. Mộc sau khi sấy được kiểm tra nếu có
khuyết tật sẽ được chỉnh sửa hoặc hồi lưu lại máy nghiền. Mộc đạt yêu cầu sẽ được đưa
sang công đoạn tiếp theo.
3.2.3. Công đoạn chuẩn bị men và tráng men
Men sử dụng trong đồ án này là men frit trong, nên men phải được frit hóa trước

khi sử dụng. Nguyên men được cân định lượng theo đơn sau đó được nghiền. Bột liệu
sau khi nghiền được nung và làm lạnh nhanh cho ra men frit. Sau đó, men được nghiền
ướt lọt sàng 0,063mm và được cho vào tank chứa ổn định các thông số trước khi sử
dụng.
Mộc gạch sau khi sấy được đưa tráng engoble, engoble dùng để tráng có tỉ trọng
bằng (1.15 ÷1.4) g/ml lượng sót sàng 0,063mm nhỏ hơn (0.5÷1) %, sau đó được tráng
men.
3.2.4. Công đoạn nung và hoàn tất sản phẩm
Gạch mộc sau khi tráng men được đưa vào lò nung với chu kỳ nung 43 ÷ 55 phút,
nhiệt độ nung khoảng 1200 ÷ 1250oC. Ở nhà máy tôi thiết kế này tôi chọn chu kỳ nung
là 55 phút.
Gạch sau khi nung được đưa phải đưa qua hệ thống mài cạnh rồi phân loại và đóng
gói - nhập vào kho.

SVTH: HỒ THỊ HƯƠNG_12H1

Trang 22


ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2

GVHD: PGS.TS. PHẠM CẨM NAM

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN BÀI PHỐI LIỆU
4.1. Tính toán
Từ thành phần hóa của các nguyên liệu được chọn, ta tính được thành phần của
các khoáng có trong từng loại nguyên liệu, dựa vào công thức thực nghiệm:
Thành phần khoáng gồm có: T (caolinite), F (Tràng thạch), Q (Quatz):
 Khoáng caolinite : Al2O3.2SiO2.2H2O
 Khoáng osthoklase : K2O.Al2O3.6SiO2

 Khoáng albite
: Na2O.Al2O3.6SiO2
 Quatz
: SiO2
Bảng 7. Khối lượng phân tử của các khoáng và ôxyt. [1]
Khoáng và ôxyt
Công thức hóa học
Khối lượng phân tử
caolinite
Al2O3.2SiO2.2H2O
258
osthoklase
K2O.Al2O3.6SiO2
556
albite
Na2O.Al2O3.6SiO2
524
Ôxyt Natri
Na2O
62
Ôxyt Kali
K2O
94
Ôxyt Nhôm
Al2O3
102
Ôxyt Silic
SiO2
60
* Tính thành phần T:

Hàm lượng khoáng osthoklase, khoáng albite và khoáng caolinite theo hàm
lượng các ôxyt K2O, Na2O và Al2O3.
K 2O �556
94
Na2O �524
N
62
Al2O3 �258
A
102
K

K �102
556
Al2O3 do tràng thạch kali mang vào:
K O �102
T1  2
�
94
= K2O 1.085
N �102
T2 
524
O
do
tràng
thạch
natri
mang

vào:
2 3
T

Al

T2 

Na2O �102
62
= Na2O × 1.645


Al2O3 do nguyên liệu mang vào: Al2O3 (đã biết)
Al2O3 do caolinit mang vào: Al2O3* = Al2O3 - (T1+ T2).
Thành phần T: T= (Al2O3*) × 2.529
SVTH: HỒ THỊ HƯƠNG_12H1

Trang 23


ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2

GVHD: PGS.TS. PHẠM CẨM NAM

* Tính thành phần Q:
SiO2 do tràng thạch kali mang vào:
�

Q1 

�

Q2 

N �(6 �60)
524

Na2O �(6 �60)
62
= Na2O × 5.806

SiO2 do caolinit mang vào:


K �(6 �60)
556

K 2O �(6 �60)
94
= K2O × 3.829

SiO2 do tràng thạch natri mang vào:
Q2 

Q1 

Q3 

Q3 

A �(2 �60)
258

Al2O3 �(2 �60)
102
= Al2O3 × 1.176

SiO2 do nguyên liệu mang vào: SiO2 (đã có)
SiO2 do quắc mang vào (chính là Q): Q = SiO2 - (Q1+ Q2+ Q3)
* Tính thành phần F:
Do tràng thạch kali mang vào : F1 = K2O × 5.915
Do tràng thạch natri mang vào : F2 = Na2O × 8.187
Tổng lượng F: F = F1 + F2.
Ta có các bảng về thành phần khoáng hợp lý của các nguyên liệu cung cấp như sau:
Thành phần khoáng hợp lý của đất sét Tuần Dưỡng được thể hiện ở bảng 8 như sau:
Bảng 8. Thành phần khoáng hợp lý của đất sét Tuần Dưỡng (phần khối lượng)[9]
Ký hiệu
Hệ số
Công thức
Trị số
T1
1.085
K2O 1.085
1.512
T2
1.645
Na2O × 1.645
0.066
Al2O3*

Al2O3 - (T1+ T2)
24.1689
Q1
3.829
K2O × 3.829
5.335
Q2
5.806
Na2O × 5.806
0.234
Q3
1.176
Al2O3 × 1.176
30.279
F1
5.915
K2O × 5.915
8.242
F2
8.187
Na2O × 8.187
0.331
T
2.529
(Al2O3*) × 2.529
61.123
Q
SiO2 - (Q1+ Q2+ Q3)
24.743
F

F1 + F2
8.572
Thành phần khoáng hợp lý của đất sét An Hòa được thể hiện ở bảng 9 như sau:
Bảng 9. Thành phần khoáng hợp lý của đất sét An Hòa (phần khối lượng)
Ký hiệu
Hệ số
Công thức
Trị số
T1
1.085
K2O 1.085
0.510
T2
1.645
Na2O × 1.645
0.329
Al2O3*
Al2O3 - (T1+ T2)
21.9432
SVTH: HỒ THỊ HƯƠNG_12H1

Trang 24


ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2

Q1
Q2
Q3
F1

F2
T
Q
F

GVHD: PGS.TS. PHẠM CẨM NAM

3.829
5.806
1.176
5.915
8.187
2.529

K2O × 3.829
Na2O × 5.806
Al2O3 × 1.176
K2O × 5.915
Na2O × 8.187
(Al2O3*) × 2.529
SiO2 - (Q1+ Q2+ Q3)
F1 + F2

1.800
1.161
26.792
5.897
1.638
55.494
33.343

7.535

Thành phần khoáng hợp lý của cao lanh A Lưới II được thể hiện ở bảng 10 sau:
Bảng 10. Thành phần khoáng hợp lý của cao lanh A Lưới I (phần khối lượng).
Ký hiệu
Hệ số
Công thức
Trị số
T1
1.085
K2O 1.085
2.56
T2
1.645
Na2O × 1.645
0.033
Al2O3*
Al2O3 - (T1+ T2)
18.12
Q1
3.829
K2O × 3.829
9.037
Q2
5.806
Na2O × 5.806
0.12
Q3
1.176
Al2O3 × 1.176

24.41
F1
5.915
K2O × 5.915
13.96
F2
8.187
Na2O × 8.187
0.164
T
2.529
(Al2O3*) × 2.529
45.83
Q
SiO2 - (Q1+ Q2+ Q3)
36.25
F
F1 + F2
14.12
Thành phần khoáng hợp lý của cao lanh A Lưới II được thể hiện ở bảng 11 sau:
Bảng 11. Thành phần khoáng hợp lý của cao lanh A Lưới II (phần khối lượng).
Ký hiệu
Hệ số
Công thức
Trị số
T1
1.085
K2O 1.085
2.134
T2

1.645
Na2O × 1.645
0.050
Al2O3*
Al2O3 - (T1+ T2)
18.691
Q1
3.829
K2O × 3.829
7.532
Q2
5.806
Na2O × 5.806
0.175
Q3
1.176
Al2O3 × 1.176
24.549
F1
5.915
K2O × 5.915
11.635
F2
8.187
Na2O × 8.187
0.331
T
2.529
(Al2O3*) × 2.529
47.270

Q
SiO2 - (Q1+ Q2+ Q3)
37.596
F
F1 + F2
11.966
Thành phần khoáng hợp lý của tràng thạch Đại Lộc được thể hiện ở bảng 12 sau:
SVTH: HỒ THỊ HƯƠNG_12H1

Trang 25