Nghiên cứu khả năng sử dụng pyrophyllite quảng ninh trong phối liệu xương gạch men lát nền

Đại Học Quốc Gia Tp. Hồ Chí Minh
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
-----------------------

LÊ TUẤN KHANH

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SỬ
DỤNG PYROPHYLLITE QUẢNG
NINH TRONG PHỐI LIỆU XƯƠNG
GẠCH MEN LÁT NỀN
Chuyên ngành : Vật Liệu Vô Cơ – Khoa Công Nghệ Vật Liệu

LUẬN VĂN THẠC SĨ

TP. HỒ CHÍ MINH, Tháng 7 năm 2007


CÔNG TRÌNH ĐƯC HOÀN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP HỒ CHÍ MINH

Cán bộ hướng dẫn khoa học: ..................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
Cán bộ chấm nhận xét 1:.........................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................

..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
Cán bộ chấm nhận xét 2:.........................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
..............................................................................................................................
Luận văn thạc só được bảo vệ tại HỘI ĐỒNG CHẤM BẢO VỆ LUẬN VĂN
THẠC SĨ TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA, ngày . . . .tháng . . . . naêm . . . . .


TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc

PHÒNG ĐÀO TẠO SĐH

TP. HCM, ngày 05 tháng 7 năm 2007

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: LÊ TUẤN KHANH

Phái: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 22/11/1978

Nơi sinh: Tp.HCM

Chuyên ngành: Công Nghệ Vật Liệu Vô Cơ

MSHV: 00303054

I - TÊN ĐỀ TÀI

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG SỬ DỤNG PYROPHYLLITE
QUẢNG NINH TRONG PHỐI LIỆU XƯƠNG GẠCH MEN LÁT NỀN
II - NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG
1) Nhiệm vụ : Nghiên cứu khả năng ứng dụng của pyrophyllite Quảng Ninh
vào phối liệu gạch men lát nền nhằm giảm dãn nở nhiệt và tăng khả năng dẫn
nhiệt dể rút ngắn chu kỳ nung của sản phẩm.
2) Nội dung :
1. Nghiên cứu cơ bản về nguyên liệu pyrophyllite
2. Nghiên cứu ảnh hưởng của lượng pyrophyllite theo % bổ sung vào phối
liệu đến:
• Dãn nở nhiệt của phối liệu
• Các tính năng cơ lý của vật liệu
3. Đánh giá khả năng sử dụng theo mục đích của nhiệm vụ nêu trên vào
sản xuất thực tế


III - NGÀY GIAO NHIỆM VỤ (Ngày bắt đầu thực hiện LV ghi trong Quyết
định giao đề tài): 01/08/2006
IV - NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 05/07/2007
V – HỌ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS. Đỗ Minh Đạo

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM
NGÀNH

CN BỘ MÔN
QL CHUYÊN NGÀNH

TS. Đỗ Minh Đạo

TS. Đỗ Quang Minh

TS. Đỗ Quang Minh

Nội dung và đề cương luận văn thạc só đã được Hội Đồng chuyên ngành thông
qua.
Ngày
TRƯỞNG PHÒNG ĐT - SĐH

tháng năm 2007

TRƯỞNG KHOA QL NGÀNH


LỜI CẢM ƠN

Luận văn " Nghiên cứu khả năng sử dụng pyrophillite Quảng Ninh trong
phối liệu xương gạch men lát nền " được thực hiện tại trường Đại học Bách
Khoa TPHCM và đã được hoàn thành trong thời gian cho phép.
Tôi xin chân thành cảm ơn Tiến Só Đỗ Minh Đạo đã tận tình hướng
dẫn tôi hoàn thành tốt luận văn này. Tôi xin cảm ơn các thầy cô trong khoa

công nghệ vật liệu, các viện nghiên cứu, các đồng nghiệp đã tạo điều kiện
thuận lợi cho tôi thực hiện thành công luận văn này.
Sau cùng tôi xin gởi lời cảm ơn của tôi đến những người thân và tất cả
các bạn bè, đồng nghiệp đã luôn bên cạnh ủng hộ và giúp đỡ tôi trong suốt
thời gian qua.


MỞ ĐẦU
Công nghệ gạch ốp lát ngày càng phát triển. Trước đây sản phẩm gạch ốp lát
được trong lò tunnel nên sản lượng không nhiều. Ngành gạch men bắt đầu phát triển
mạnh khi hai công nghệ quan trọng được đưa vào ứng dụng trong sản xuất gạch đó
là công nghệ sấy phun và lò con lăn. Công nghệ lò con lăn cho năng suất cao hơn
rất nhiều lần so với tunnel do rút ngắn được thời gian nung nhiều lần và sử dụng
năng lượng ít hơn vì vậy giá thành của viên gạch sản xuất ra thấp hơn.
Theo thống kê của Hiệp Hội Gạch Gốm Xây Dựng Việt Nam thì sản lượng tính
đến tháng 9 năm 2006 là 175 triệu m2/năm cao hơn nhu cầu trong nước hiện nay 25
%. Trước xu hướng hội nhập thế giới, khi đó gạch ốp lát từ các nước sẽ tràn vào nội
địa nhất là từ Trung Quốc với giá rẻ. Trước tình hình này thì các doanh nghiệp gạch
ốp lát trong nước tìm mọi cách hạ giá thành trong sản xuất nhằm thích ứng với thị
trường cạnh tranh này.
Hiện nay, người ta tìm kiếm những phương án nhằm giảm giá thành sản xuất của
gạch ốp lát bao gồm sử dụng những nguyên liệu giá rẻ và tiết kiệm nhiên liệu. Để
tiết kiệm nhiên liệu thì có 2 giải pháp là hạ nhiệt độ nung và rút ngắn thời gian
nung.
Đầu những năm 96 khi mà một số nhà máy gạch ốp lát trong nước đầu tiên được
thành lập thì thời gian nung gạch lát nền 40x40 là 52 đến 53 phút nhưng đến thời
điểm này thì trung bình chỉ còn 42 đến 43 phút và xu hướng còn tiếp tục giảm.
Lượng dầu tiêu hao khi nung 1 m2gạch khoảng 1.2Kg dầu Kerosen. Nếu rút ngắn
thời gian nung xuống mỗi một phút thì lượng dầu sẽ giảm bớt 0.0286kg. Nếu tính cho
chuyền 1.5 triệu m2/năm thì ta có thể tiết kiệm được khoảng 42.857 tấn dầu /năm

Nghiên cứu khả năng sử dụng pyrophyllite trong gạch men lát nền

___________________________________________________________________________

Trước tình hình trên thì việc rút ngắn thời gian nung để tiết kiệm nhiên liệu cho
gạch ốp lát là thiết yếu. Tuy nhiên khi rút ngắn thời gian nung đòi hỏi một số yêu
cầu về xương gạch:
1. Đảm bảo độ bền cơ, độ hút nước và độ co tương đối hợp lý.
2. Dẫn nhiệt tốt.
3. Ít co trong quá trình nung
Nguyên liệu Pyrophylitte có các tính chất đáp ứng các yêu cầu trên
Hiện nay ở Việt Nam, mỏ Pyrophyllite ở Quảng Ninh có trữ lượng tương đối lớn. Vì
vậy chúng tôi chọn nghiên cứu khả năng sử dụng của pyrophylitte Quảng Ninh trong
phối liệu xương gạch lát nền.

2
___________________________________________________________________________
HVTH: Lê Tuấn Khanh


Nghiên cứu khả năng sử dụng pyrophyllite trong gạch men lát nền

___________________________________________________________________________

PHẦN 1
TỔNG QUAN

3

___________________________________________________________________________
HVTH: Lê Tuấn Khanh


Nghiên cứu khả năng sử dụng pyrophyllite trong gạch men lát nền

___________________________________________________________________________

CHƯƠNG1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PYROPHYLLITE:
1.1. Khái niệm và cấu trúc:
Pyrophyllite

có

công

thức

Al2O3.4SiO2.H2O, cấu trúc cơ bản
bao gồm hai lớp lục giác với 6 đỉnh
của lục giác này là 6 tâm tứ diện
SiO2 kẹp giữa 2 lớp lục giác trên là
lớp gồm 4 khối bát diện Al2O3 nằm
ở giữa(hình 1.1). Cấu trúc này

Hình 1.1. Cấu trúc khoáng pyrophyllite

giống cấu trúc của khoáng talc. Sự sắp
xếp cấu trúc như vậy làm cho pyrophyllite trung hòa về điện và trơ về mặt hóa học.
1.2. Các tính chất của pyrophyllite:[8],[9],[21]

1.2.1. Lý tính:
Pyrophyllite trong tự nhiên là loại đá mềm có màu trắng, xám hoặc màu tím
nhạt, bề mặt mịn giống talc. Pyrophyllite có các thông số vật lý quan trọng như:
- Độ cứng: bằng 1-1.5 (theo Moths)
- Khối lượng riêng: 2.8 g/cm3
- Hệ số dẫn nhiệt cao.
-Độ bền nhiệt cao
-Pyrophyllite tạo huyền phù trong nước nhưng không có tính trương nở.
-Có tính chịu lửa và độ dẫn điện thấp
1.2.2. Tính chất hóa học:
Pyrophyllite thể hiện tính trơ, ít có phản ứng với các khoáng khác khi nung
1.2.3. Một số nguồn Pyrophyllite [16]:

4
___________________________________________________________________________
HVTH: Lê Tuấn Khanh


Nghiên cứu khả năng sử dụng pyrophyllite trong gạch men lát nền

___________________________________________________________________________

Quặng pyrophyllite được tìm thấy có chứa các khoáng: pyrophyllite, serycit
và kaolin cùng với một lượng nhỏ quartz, magnesium và dolomite.
Bảng 1.1 Thành phần hoá của một số pyrophyllite:
% oxit

SiO2

Al2O3

Fe2O3 TiO2

CaO

MgO

MKN

56

33.3

0.77

2.4

0.27

0.22

7.04

Brazil

52.3

36.89

1.34

1.69

0.21

0.28

6.9

Quảng Ninh

78.59

15.76

0.28

0.33

0.00

0.13

3.99

Nguồn Pyrophyllite
Nam Mỹ

Thành phần các oxit thay đổi nhiều tùy vào các nguồn pyrophyllite. Thông
thường pyrophyllite có hàm lượng SiO2: 30%-70%, Al2O3: 20%-70%

1.2.4. Các quá trình biến đổi hoá lý xảy ra khi nung pyrophyllite :[16]
Phân tích nhiệt vi sai DTA khoáng pyrophyllite thu được kết quả phân tích có
dạng đường cong như hình 1.2.
Trên đường cong DTA có một hiệu ứng thu nhiệt ở nhiệt độ 500-550 oC.
Hiệu ứng thu nhiệt này là quá trình tách nước của pyrophyllite. Ngoài ra trong một
số tài liệu còn cho thấy khi nung pyrophyllite có thêm một hiệu ứng tỏa nhiệt ở
9800C. đây là hiệu ứng hình thành khoáng mullite.
1.2.5. Sự biến đổi chiều dài khi nung pyrophyllite :[16]
Khi nung nguyên liệu pyrophyllite từ nhiệt độ thường cho đến 10000C, ta
thấy nguyên liệu này dãn nở chứ không co.

5
___________________________________________________________________________
HVTH: Lê Tuaán Khanh


Nghiên cứu khả năng sử dụng pyrophyllite trong gạch men lát nền

___________________________________________________________________________

Hình 1.2. Đường cong DTA của một số loại
pyrophyllite so sánh với Caolinite

1.3. Ứng dụng của pyrophyllite trong kỹ thuật:[8],[9]
1.3.1. Trong công nghiệp sản xuất giấy:
Pyrophyllite thích hợp làm chất độn trong công nghiệp sản xuất giấy vì làm
cải tiến đặc tính in của giấy, do pyrophyllite có độ bao phủ cao hơn kaolin.
1.3.2. Trong công nghiệp bảo vệ thực vật:
Vì có khả năng giữ lại các chất hoạt động nên pyrophyllite là nguyên liệu
không thể thay thế trong sản xuất chất bảo vệ thực vật. Pyrophyllite có tính trơ nên

không làm biến đổi tính chất của chất hoạt động.
1.3.3. Trong công nghiệp ceramic:
Pyrophyllite được dùng để thay thế một phần hay toàn bộ kaolin trong công
thức phối liệu cho xương sản phẩm silicat. Sản phẩm khi nung chịu được sự thay đổi
nhiệt độ đột ngột và ít co khi nung . Pyrophyllite khi có mặt trong phối liệu còn có
tác dụng làm giảm độ co của một số xương gốm sứ.
1.4.Tình hình nghiên cứu pyrophyllite trong và ngoài nước:

6
___________________________________________________________________________
HVTH: Lê Tuấn Khanh


Nghiên cứu khả năng sử dụng pyrophyllite trong gạch men lát nền

___________________________________________________________________________

1.4.1. Ngoài nước: Pyrophyllite đã được nghiên cứu rộng rãi ở các nước khác
nhau trên thế giới chủ yếu trong lónh vực kỹ thuật.
a). Nghiên cứu ảnh hưởng của pyrophyllite trong phối liệu gạch chịu lửa
cordierit:[11]
Các nguyên liệu trong phối liệu cordierit ban đầu có thành phần như
sau: 35-40% talc; 30-45% đất sét; 15-25% alumina. Pyrophyllite không co và dẫn
nhiệt tốt đã được sử dụng để thay thế nguyên liệu đất sét trên với hàm lượng tối ưu
17% trong phối liệu cordierit.
Kết quả thu được sản phẩm cordierit bền nhiệt hơn so với cordierit ban
đầu.
b). Nghiên cứu dụng cụ đo độ dẫn điện từ pyrophyllite trong môi trường
nitrogen lỏng ở nhiệt độ cao và áp suất cao:[5]
Khảo sát độ dẫn điện của pyrophyllite tinh khiết trong điều kiện nhiệt

độ 6750C và ở áp suất 90GN/m2 cho thấy pyrophyllite có tính dẫn điện trong môi
trường này.
c). Nghiên cứu sử dụng pyrophyllite làm màng lọc niken:[17]
Nghiên cứu được thực hiện với mô hình hấp thu rắn lỏng.
Thí nghiệm bằng cách một dung dịch niken chảy qua màng lọc
pyrophyllite và sau đó niken bị giữ lại trong màng pyrophyllite. Quan sát kính hiển
vi điện tử quét cho thấy cấu trúc của niken hấp thu trên bề mặt của pyrophyllite, cụ
thể là tồn tại ở dạng hỗn hợp nhôm hydroxit và niken hydroxit tại bề mặt.
d. Một số nghiên cứu sử dụng xương trắng cho gạch ốp tường nhằm làm
giảm độ co của gạch và tăng trắng cho xương gạch.
1.4.2. Trong nước:

7
___________________________________________________________________________
HVTH: Lê Tuaán Khanh


Nghiên cứu khả năng sử dụng pyrophyllite trong gạch men lát nền

___________________________________________________________________________

Trước đây, vì trong nước lượng mỏ pyrophyllite không nhiều nên vấn đề
nghiên cứu pyrophyllite ít được nhiều người quan tâm. Đến những năm 1979-1980,
người ta phát hiện được mỏ pyrophyllite có trữ lượng lớn ở Quảng Ninh, vì thế viện
Vật Liệu Xây Dựng (Hà Nội) đã có một số nghiên cứu về pyrophyllite như sau:
-

Nghiên cứu ứng dụng pyrophyllite trong gạch chịu lửa.

-

Nghiên cứu ứng dụng pyrophyllite trong gạch ốp lát nung.

-

Nghiên cứu ứng dụng pyrophyllite trong sứ vệ sinh.

Vào năm 1999, nhà máy gạch men Vitaly đã nghiên cứu sử dụng
pyrophyllite để rút ngắn đường cong nung của gạch lát nền. Tuy nhiên nghiên cứu
này chỉ có tính ứng dụng nhưng không đi sâu vào giải thích các hiện tượng xảy ra
trong quá trình nung khi có mặt pyrophyllite. Năm 2000, kỹ sư Trần Thị Thanh
Thủy đã thực hiện nghiên cứu về khả năng ứng dụng của pyrophyllite cho sứ vệ
sinh sản xuất tại nhà máy Sứ Thiên Thanh. Kết quả của nghiên cứu đã chỉ ra được
tác dụng của pyrophyllite là làm tăng độ trắng của xương, giảm độ co khi sấy và
nung.
Quá trình nghiên cứu đã đưa ra được kết quả cho thấy khả năng ứng dụng
của pyrophyllite vào trong việc sản xuất sứ vệ sinh…

8
___________________________________________________________________________
HVTH: Lê Tuấn Khanh


Nghiên cứu khả năng sử dụng pyrophyllite trong gạch men lát nền

___________________________________________________________________________

CHƯƠNG2:
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ PYROPHYLLITE QUẢNG NINH
2.1. Tính chất cơ bản của pyrophyllite Quảng ninh:

• Màu sắc: trắng ngà
• Cỡ hạt: 100% qua sàng 63 micron
• Khi nung đến 12000C không kết khối.
• Thành phần hoá:
Bảng 2.1 Thành phần hóa của pyrophyllite Quảng Ninh
% oxit

Pyrophyllite Quảng Ninh
2.2.

SiO2

Al2O3

Fe2O3 TiO2

CaO

MgO

MKN

78.59

15.76

0.28

1.00

0.13

3.99

0.33

Phân tích Rơnghen:

Hình 2.1 Phổ nhiễu xạ Rơnghen của pyrophyllite Quảng Ninh
Các khoáng phân tích được ngoài Pyrophyllite (P) còn có :
o Quartz (Q) : SiO2 - chiếm phần lớn
9
___________________________________________________________________________
HVTH: Lê Tuấn Khanh


Nghiên cứu khả năng sử dụng pyrophyllite trong gạch men lát nền

___________________________________________________________________________

o Muscovite(M) : K2O.3Al2O3.12H2O - ít
o Alumo hydrocalcite(A): CaO.2Al2O3.2CO3.9H2O - rất ít
o Basaluminite(B): SiO2.4 Al2O3.10H2O - rất ít

2.3.

Phân tích nhiệt vi sai

Hình 2.2 Đường cong phân tích nhiệt vi sai của mẫu
Pyrophyllite Quảng Ninh

Dựa vào giản đồ phân tích nhiệt vi sai (DTA) của mẫu bột pyrophyllite ta nhận
xét về các quá trình hóa lý xảy ra trong quá trình gia nhiệt như sau:
• Đỉnh thu nhiệt 164.30C là quá trình mất nước của các khoáng sét.
• Một đỉnh nhỏ thu nhiệt ở 573 0C đây có thể là biến đổi thù hình của
thạch anh
• Đỉnh thu nhiệt 684.80C kèm theo hiệu ứng mất trọng lượng trên TG
có thể là phản ứng mất nước của pyrophyllite.

10
___________________________________________________________________________
HVTH: Lê Tuấn Khanh


Nghiên cứu khả năng sử dụng pyrophyllite trong gạch men lát nền

___________________________________________________________________________

• Đỉnh thu nhiệt ở 835 0C là biến đổi pyrophyllite sắp xếp lại cấu trúc
khung.
• Đỉnh thu nhiệt 9450C kèm theo mất trọng lượng là phản ứng phân
hủy cancite.
• Đỉnh toả nhiệt 1002oC là đỉnh tại đó pyrophyllite biến đổi thành
mullitto.
Nhận xét:
Thành phần hóa của Pyrophyllite Quảng Ninh cho thấy hàm lượng SiO2 cao
và hàm lượng Al2O3 thấp. Theo phân tích Rơnghen, ta thấy có nhiều khoáng Quartz.
Như vậy trong nguyên liệu này SiO2 ngoài thành phần trong khoáng Pyrophyllite
còn tồn tại ở dạng tự do .
Trong Pyrophyllite Quảng Ninh còn lẫn một số khoáng khác như khoáng sét,

Alumohydro calcite… làm cho đường cong DTA có thêm nhiều đỉnh nhiễu nhỏ khác.

11
___________________________________________________________________________
HVTH: Lê Tuấn Khanh


Nghiên cứu khả năng sử dụng pyrophyllite trong gạch men lát nền

___________________________________________________________________________

CHƯƠNG3:
GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÔNG NGHỆ GẠCH LÁT NỀN :
3.1. Nguyên liệu cho xương gạch:
3.1.1. Đất sét :
Khoáng sét là các alumo-silicát có cấu trúc lớp khi trộn với nước có tính dẻo,
khi nung tạo khối rắn chắc.
Thành phần chủ yếu là của khoáng sét là Al2O3 và SiO2.. Trong đất sét có
nhiều khoáng sét.
Các khoáng sét thường có trong đất sét :
¾ Khoáng caolinhít : Al2(SiO5)(OH)4
¾ Khoáng halloysit : Al2(Si2O5)(OH)4.2H2O
¾ Khoáng montmorillonit : Al1,67{(Na,Mg)0,33}(Si2O5)2(OH)2
¾ Khoáng illit : Al2-xMgxK1-x-y(Si1,5yAl0,5+yO5)2(OH)2
Nhờ tính dẻo và độ phân tán cao, đất sét có vai trò quan trọng khi tạo hình
sản phẩm. Thành phần hóa, thành phần khoáng, các tính chất vật lý và khả năng
tham gia phản ứng của các loại đất sét khác nhau. Các yếu tố tác động lên tính dẻo
của đất sét :
ƒ Thành phần của khoáng sét : đất sét có tính dẻo khi trong thành phần
chứa những khoáng có tính dẻo.

Ví dụ: khoáng montmorillonit và halloysit có lớp nước nằm giữa các lớp
cấu trúc, do đó làm giảm lực liên kết giữa các lớp cấu trúc. Các lớp cấu trúc có thể
trượt đi một khoảng nhất định mà cấu trúc cơ bản không bị phá vỡ, nhờ vậy
montmorillonit và halloysit có tính dẻo.

12
___________________________________________________________________________
HVTH: Lê Tuấn Khanh


Nghiên cứu khả năng sử dụng pyrophyllite trong gạch men lát nền

___________________________________________________________________________

Bentonit là loại đất sét có thành phần khoáng chính là montmorillonit
với cỡ hạt rất mịn (cỡ hạt <0,1μm chiếm hơn 60% ) do đó rất dẻo. Phối liệu dùng
nhiều đất sét bentonit có tính dẻo cao , khả năng phản ứng lớn, tương đối dễ tạo
hình nhưng độ co rút khi sấy lớn, hình dễ bị biến dạng khi sấy. Với bentonit chỉ
dùng rất ít (3-4%) trong phối liệu mộc đủ tạo dẻo.
ƒ Kích thước hạt : đất sét thông thường có thể có 20-50% khối lượng hạt
bé hơn 2μm ( kích thước hệ keo). Do tương tác đặc biệt trong liên kết của hệ keo
đất sét-nước, trong đó, nước có khả năng tạo lớp vỏ mỏng khá bền quanh hạt keo
đất sét. Sự trượt lên nhau giữa lớp vỏ nước bao quanh hạt keo đất sét tạo cho đất
sét có tính dẻo.
Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng nguồn đất sét từ Tân Uyên Bình Dương
(T4) có thành phần hóa và thành phần khoáng như sau:
Bảng3.1 thành phần hóa của đất sét T4
Oxit

SiO2 TiO2 Al2O3 Fe2O3 MnO MgO CaO Na2O K2O

P2O5 MKN

%

60.4

0

0.74

19.8

7.27

0

0.45

0

0.08

1.61

6.98

Phân tích Rơnghen ta thấy đất sét T4 có các khoáng sau:
• Ilitte: nhiều
• Kaolinite: nhiều

• Choritte
• Quartz: ít
• Plagioclaze: rất ít

13
___________________________________________________________________________
HVTH: Lê Tuấn Khanh


Nghiên cứu khả năng sử dụng pyrophyllite trong gạch men lát nền

___________________________________________________________________________

Hình 3.1 Phổ phân tích Rơnghen của đất sét T4
3.1.2 Tràng thạch :
Tràng thạch là silicat-alumin có chứa kiềm( Na2O, K2O và CaO) không tan
trong nước. Tràng thạch là nguyên liệu cung cấp đồng thời SiO2, Al2O3 và các oxit
natri, canxi và kali.
Trong công nghệ gốm sứ, tràng thạch không có tính dẻo, đóng vai trò là chất
độn trong quá trình sấy và chất chảy trong quá trình nung. Nhờ có tràng thạch,
khoảng nung sứ và bán sứ rộng, dễ nung hơn, sản phẩm nung ít bị biến dạng.
Trong nghiên cứu này, chúng tôi sử dụng tràng thạch có nguồn gốc từ Đại
Lộc Quảng Nam có thành phần hóa như sau:
Bảng 3.2 thành phần hóa của tràng thạch Đại Loäc
Oxit SiO2
%

TiO2 Al2O3 Fe2O3 MnO MgO CaO Na2O K2O P2O5 MKN

72.65 0

15.33 0.75

0

0.22

0.65

4.95

4.32 0

1.45

3.1.3 Cát :
14
___________________________________________________________________________
HVTH: Lê Tuấn Khanh


Nghiên cứu khả năng sử dụng pyrophyllite trong gạch men lát nền

___________________________________________________________________________

Cát là nguyên liệu chính cung cấp SiO2 (thường hàm lượng SiO2 95%99,5%). Trong cát có thể lẫn rất nhiều tạp chất, dễ thấy nhất là Fe2O3 làm cho cát
bị nhuộm màu.
SiO2 có nhiều dạng thù hình, trong cát SiO2 ở dạng thù hình bền ở nhiệt độ
thấp (β-quắc). SiO2 có các dạng biến đổi thù hình như sau:
10250C

α-quắc

8700C
5730C

α-tridimit

14700C

α- cristobalit

1630C

β-quắc

β-tridimit

17200C

Nóng chảy

làm lạnh nhanh

β- cristobalit

Thủy tinh

1170C

γ-tridimit

Hình 3.2 Sơ đồ biến đổi thù hình của thạch anh ( SiO2)
Trong nghiên cứu này chúng tôi không sử dụng cát trong phối liệu. Tuy nhiên các
nguyên liệu khi sử dụng thường có lẫn hàm lượng không ít SiO2 nhất là đất sét. Ở
các biến đổi thù hình của thạch anh, chúng ta chú ý nhiều nhất là biến đổi thù hình
từ α-quắc sang β-quắc xảy ra ở 573oC do biến đổi này có sự thay đổi lớn về thể tích
dẫn tới hiện tượng nứt vỡ vật liệu.
3.1.4. Samốt:
Là gạch đã nung rồi nghiền lại. Samốt giúp tạo khung cho xương gạch. Vì đã nung
rồi nên các phản ứng trong samốt đã xảy ra, vì vậy trong quá trình nung xem như
samốt không có phản ứng và chỉ là chất độn.
3.2. Các quá trình công nghệ gạch lát nền:
3.2.1. Sơ đồ công nghệ:

15
___________________________________________________________________________
HVTH: Lê Tuaán Khanh


Nghiên cứu khả năng sử dụng pyrophyllite trong gạch men lát nền

___________________________________________________________________________

Cân

Nguyên liệu

Sấy đứng

Tráng men

Nghiền

Ép

Trang trí

Sàng
55 mesh

Đưa vào
tank chứa

Sấy phun

Nung

Sàng
100 mesh
Sản phẩm

Hình 3.3 Sơ đồ công nghệ sản xuất gạch lát nền
3.2.2. Công đoạn cân: các nguyên liệu bao gồm đất sét, tràng thạch, đá vôi,
samốt được xúc bằng xe xúc và nạp vào bàn cân theo công thức cho sẵn. Sau đó
được đưa vào máy nghiền qua hệ thống băng tải. Nước được cho vào máy nghiền
qua hệ thống ống theo công thức.
3.2.3. Công đoạn nghiền : máy nghiền được sử dụng để nghiền phối lịêu là
máy nghiền bi có dung tích 40000 l chứa bên trong khoảng 30000 kg bi, bi thường
dùng là bi đá cuội và tấm lót thùng nghiền bằng cao su . Thời gian nghiền khoảng

16 giờ. Các đặc điểm kỹ thuật của hồ thu được sau khi nghiền là :
-Thời gian nghiền:11 giờ
- Độ sót sàng ở sàng 63 micro mét : 3.5-4%
- Tỉ trọng : 1.7-1.74 tương ứng với độ ẩm hồ từ 31 đến 33%
- Độ linh động cho phép: 15-25s
3.2.4. Công đoạn sấy phun: hồ sau nghiền được chứa trong tank, sau đó được
sàng trên sàng 100 mesh cho vào tank chứa để chạy sấy phun. Hồ được phun vào
bồn sấy qua bơm pittông có áp suất từ 12-20 bar. Trong buồng sấy có nhiệt độ 6006500C áp suất chân không: 50mm nước. Các hạt hồ được sấy khô thành bột rơi
16
___________________________________________________________________________
HVTH: Lê Tuấn Khanh


Nghiên cứu khả năng sử dụng pyrophyllite trong gạch men lát nền

___________________________________________________________________________

xuống phễu và đïc hệ thống băng tải vận chuyển và chứa trong silo chuẩn bị cung
cấp cho khâu ép.
3.2.5. Công đoạn ép : bột ép được đưa vào máy ép từ silo qua hệ thống cấp
bột bằng băng tải. Tại đây bột được ủ một thời gian khoảng 48h, sau đó được đem
đi ép. Lực ép chia thành 2 bậc: bậc 1: 500 tấn/ (2 viên 40 x 40) và bậc 2 khoảng
1050 tấn/ (2 viên 40 x 40).
Giai đoạn sấy sau khi ép xong: gạch được nạp vào thiết bị sấy đứng. Thiết bị
này gồm nhiều lồng sấy luân chuyển theo kiểu vòng tròn: 1 đầu nạp gạch từ máy
ép, 1 đầu tháo gạch ra chuyền men. Thời gian sấy là 40 phút, nhiệt độ của gạch sau
khi ra khỏi thiết bị sấy từ 80-90oC , độ ẩm dưới 1% .
3.2.6. Công đoạn tráng men, trang trí trên chuyền men:sau khi ra khỏi
thiết bị sấy, gạch được tráng một lớp men lót, một lớp men chính và in thêm một số
mực màu tùy theo thiết kế.

3.2.7. Công đoạn nung : gạch sau khi tráng men được đưa vào lò nung và
được nung theo đường cong nung ( hình II.3 ) .
1400
1200

1136

1186

1000

oC

800
712
600

600
483

400

405

200
0
0

2

4

6

8

10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 44

zone

Hình 3.4 Đường cong nung gạch lát nền
Từ đường cong nung ta thấy rằng :
17
___________________________________________________________________________
HVTH: Lê Tuấn Khanh


Nghiên cứu khả năng sử dụng pyrophyllite trong gạch men lát nền

___________________________________________________________________________

-Giai đoạn từ nhiệt độ thường lên đến 400oC được nâng nhiệt nhanh
-Giai đoạn từ 400 -700oC nhiệt độ được nâng rất chậm do đây chính là khoảng nhiệt
độ diễn ra biến đổi thù hình của thạch anh ở 573, tại nhiệt độ này thạch anh biến
đổi từ dạng α-quartz sang dạng β-quartz làm dãn nở thể tích rất lớn.
-Giai đoạn từ 700 -1190oC tốc độ nâng nhiệt nhanh hơn so với giai đoạn 400-700oC
từ 1150 -1190oC quá trình nâng nhiệt rất chậm.
-Giai đoạn hạ nhiệt độ : từ 600-400oC quá trình hạ nhiệt chậm do đây là biến đổi
thù hình từ β-quartz về lại α-quartz

3.3. ẢNH HƯỞNG CỦA PYROPHYLLITE ĐẾN XƯƠNG GẠCH LÁT NỀN :
Sự có mặt của pyrophyllite trong phối liệu làm xương có thể làm thay đổi một
số tính chất sau: [6],[20]
- Độ co sấy và nung của xương giảm : tính chất này có lợi cho gạch lát nền
vì trong quá trình sấy nếu vật liệu co nhiều sẽ gây nên ứng lực làm nứt vật liệu .
Tính ít co khi nung của pyrophyllite rất có lợi cho quá trình nung vì khi nung sản
phẩm co nhiều cũng dẫn đến nứt vỡ hay khuyết tật hình học.
- Giảm độ bền cơ : vì pyrophyllite là khoáng làm cho xương có độ bền cơ
thấp, do đó khi sử dụng pyrophyllite phải đảm bảo độ bền cơ đạt tiêu chuẩn cho
phép. Đối với gạch lát nền theo tiêu chuẩn EN177 là 220 Kg/cm2 .
- Tăng độ hút nứơc : do pyrophyllite là khoáng có tính chất chịu lửa cao, trơ
ít tham gia kết khối nên cần lưu ý độ hút nước của xương gạch men lát nền phải
theo tiêu chuẩn cho phép.
- Tăng độ trắng của xương : đối với việc sử dụng xương đỏ trong gạch lát
nền thì điều này không quan trọng lắm.

18
___________________________________________________________________________
HVTH: Lê Tuấn Khanh


Nghiên cứu khả năng sử dụng pyrophyllite trong gạch men lát nền

___________________________________________________________________________

Phần 2

NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

19

___________________________________________________________________________
HVTH: Lê Tuấn Khanh


Nghiên cứu khả năng sử dụng pyrophyllite trong gạch men lát nền

___________________________________________________________________________

CHƯƠNG 4
QUY TRÌNH TẠO MẪU THÍ NGHIỆM
Trong nghiên cứu này, chúng tôi khảo sát các tính chất công nghệ và cơ lý tính
của xương phối liệu gạch lát nền khi thêm pyrophyllite vào trong phối liệu cụ thể
như sau:
Thực hiện tạo mẫu thí nghiệm theo quy trình sau:
Pyrophyllite
Nghiền

Cân

Sàng 55 mesh

Sấy 1100C

Nguyên liệu

Nung

Ép

Sàng 0.5mm

Ủ ẩm 6%

Nghiền búa

Mẫu

Hình 4.1 Quy trình tạo mẫu thí nghiệm
4.1. Nghiền phối liệu:
Các phối liệu trên được chuẩn bị và cho vào hũ nghiền thí nghiệm dung tích 10
lít với khối lượng bi là 5Kg và thành hũ nghiền bằng cao nhôm, khối lượng mẫu
nghiền là 5Kg. Khi độ sót sàng của hồ trên sàng 63 micron là 4% là đạt.
4.2. Sấy hồ phối liệu:
Sau khi trộn, phối liệu hồ được xả qua sàng 55 mesh rồi cho vào khay và đưa vào
tủ sấy ở nhiệt độ 1100C . Quá trình sấy kết thúc khi khối lượng phối liệu không thay
đổi theo thời gian.
4.3. Nghiền và ủ ẩm phối liệu:

20
___________________________________________________________________________
HVTH: Lê Tuấn Khanh