CHƯƠNG 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GẠCH 1. LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GẠCH, ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA MỖI LOẠI CÔNG NGHỆ Lịch sử sản xuất và sử dụng gạch vẫn là một điều gây tranh cãi, nhưng đã được loài người sử dụng hàng ngàn năm trước Công nguyên. Hiện vật gạch được tìm thấy ở Çayönü, một khu vực gần Tigris có niên đại 7500 trước Công nguyên. Do đặc tính bền bỉ theo thời gian, gạch đã được sử dụng cho các công trình xây dựng có tuổi thọ hàng ngàn năm.
Hiện nay, với tốc độ phát triển kinh tế - xã hội nhanh đang đòi hỏi nhu cầu sử dụng vật liệu xây dựng nói chung, trong đó có sản phẩm gạch xây nói riêng là rất lớn. Theo số liệu thống kê, nhu cầu vật liệu gạch xây ở Việt Nam tăng rất nhanh, năm 1990 mới đạt 3,5 tỉ viên gạch quy tiêu chuẩn, đến năm 2009 đã lên đến 24 tỉ viên, tăng gần 7 lần. Theo quy hoạch phát triển vật liệu xây dựng Việt Nam, đến năm 2020 nhu cầu vật liệu xây khoảng 42 đến 44 tỉ viên. Cùng với tốc độ phát triển đó, đã có rất nhiều công nghệ sản xuất gạch xây ra đời và phát triển, nhưng tựu chung lại, có thể chia thành 2 loại công nghệ sản xuất gạch xây như sau: 1.
Công nghệ sản xuất gạch nung: 1. Công nghệ sản xuất gạch sử dụng lò nung thủ công: Từ lâu đời, vật liệu gạch xây chủ yếu vẫn là gạch đất sét nung, là một vật liệu truyền thống. Đất sét được đào lên và trộn với nước và nhồi kỳ cho nhuyễn và được đưa vào khuôn (bằng thủ công) để in ra viên. Viên đất sét được phơi cho khô và chất vào lò.
Nhiên liệu để đốt lò là củi, than đá trộn bùn làm thành viên được đặt bên dưới lò. Lò được đốt trong nhiều tiếng đồng hồ cho đến khi gạch "chín", chuyển sang màu đỏ hoặc nâu sẫm. Lò được tắt và đợi đến khi nguội thì dỡ gạch ra. + Ưu điểm: - Chi phí đầu tư thấp, 13 - Không cần diện tích lớn; - Nguyên vật liệu dễ kiếm; - Thực hiện đơn giản, không cần trình độ; + Nhược điểm: - Năng suất thấp; - Các công đoạn xếp gạch vào lò, nung, làm nguội được tiến hành gián đoạn theo từng mẻ đốt.
Các giai đoạn sấy, gia nhiệt, nung, làm nguội diễn ra độc lập trong buồng đốt nên quá trình nung kéo dài, khả năng tận dụng nhiệt kém, nhiên liệu bị tiêu hao nhiều; - Chất lượng gạch chất lượng gạch không đồng đều giữa các mẻ đốt; - Thải nhiều khí độc gây ô nhiễm môi trường; Hình 1. Lò gạch sử dụng công nghệ sản xuất thủ công 1. Công nghệ sản xuất gạch sử dụng lò nung Kiểu Hoffman: Lò này được du nhập vào Việt Nam (miền Nam) vào thập niên 60 của thế kỷ 20. Năm 2008 và 2009 tại tỉnh An Giang (Chợ Mới) có một số chủ cơ sở đã triển khai xây dựng kiểu lò này.
Lò Hoffman gồm 2 dãy, mỗi dãy có 11 khoang gạch với 12 cửa đốt (có thể có số khoang và số cửa nhiều hơn). Có 2 phương pháp đốt cơ bản là đốt cửa hông và đốt trên xuống, đồng thời có thể kết hợp cả 2 cách đốt lò này đã được cải tiến bởi nhiều tổ chức và cá nhân để chuyển từ việc đốt củi sang đốt phụ phẩm nông nghiệp 14 (vỏ cà phê, vỏ hạt điều, vỏ đậu phộng, trấu) như hiện nay. Lò Hoffman hiện đang được sử dụng rộng rãi tại Tây Ninh, Bình Thuận vả rãi rác một số tỉnh miền Đông Nam bộ. Qua khảo sát tại Tây Ninh cho thấy nhu cầu nhiên liệu trấu đốt cho 1 kg gạch vào khoảng 150g (tiết kiệm trên 60% lượng trấu) lợi nhuận tăng cao với lò thủ công.
Ngoài ra, do sử dụng ít nhiên liệu và sử dụng hiệu quả cao nguồn nhiệt, do đốt liên tục và tuần hoàn, nên giảm lượng khí ô nhiễm thải ra môi trường (giảm trên 70% so với lò thủ công). Đặc biệt, do sử dụng nhiệt triệt để, khói thải tập trung tại một ống khói cao từ 11-15m, chủ động đẩy khói bằng mô tơ quạt, nên dễ xử lý ô nhiễm môi trường. Chi phí đầu tư: khoảng 1 tỉ đồng/lò công suất 1.000 viên/tháng. (sản lượng tương đương 10 lò thủ công) + Ưu điểm: - Dễ vận hành, sử dụng được nhiều loại nhiên liệu khác nhau như than đá, củi, gas, dầu, phụ phẩm nông nghiệp.
- Gây ô nhiễm môi trường trung bình, dễ xử lý môi trường; - Chất lượng gạch sau nung khá đồng đều, tỉ lệ gạch ống đạt mác 50 trên 85%. + Nhược điểm: - Cần diện tích mặt bằng lớn; - Chí phí đầu tư ban đầu lớn; - Tỉ lệ hao hụt cao khi phải dựng lò không chủ động - Cấu trúc lò có một cửa đưa gạch mộc vào nung, đồng thời cũng là cửa lấy gạch thành phẩm ra nên môi trường làm việc của người công nhân không đạt tiêu chuẩn vệ sinh lao động, an toàn lao động; 15 Hình 1. Lò gạch sử dụng công nghệ Hoffman đốt bằng củi 1. Công nghệ sản xuất gạch sử dụng lò nung Kiểu lò Tuynel (lò đường hầm): Do người Đức phát minh năm 1877.
Đây là kiểu lò nung theo công nghệ nung liên tục với buồng đốt cố định. Lò này được du nhập vào miền Bắc Việt Nam khoảng thập niên 70 của thế kỷ 20, Đây là dạng lò nung dạng ống trụ hình chữ nhật đặt nằm. Đây là kiểu lò nung liên tục với buồng đốt cố định, gạch mộc được chất trên các xe goòng và lần lượt di chuyển qua một buồng đốt cố định. Kiểu lò này được sử dụng phổ biến nhất ở các nước phát triển và hiện tại lò tuy Tuynel đã được tự động cao và được đánh giá thích hợp cho điều kiện sản xuất công nghiệp và quy mô lớn.
Lượng than đá sử dụng dao động từ 70 - 75g/1kg gạch. Nhiên liệu sử dụng có thể là than đá, khí gas, dầu các loại. Chi phí đầu tư: khoảng 3,5 tỉ đồng/lò 1.000 viên/tháng (sản lượng tương đương 12 lò thủ công) + Ưu điểm: - Dễ xử lý môi trường; - Có khả năng tự động hóa cao; - Chất lượng gạch sau nung đạt có độ đồng đều trung bình, gạch ống đạt mác 50 trên 90%. 16 + Nhược điểm: - Cần diện tích mặt bằng lớn; - Chí phí đầu tư ban đầu lớn; - Tỉ lệ hao hụt cao khi phải dừng lò không chủ động Hình 1.
Công nghệ sản xuất gạch sử dụng lò nung Kiểu lò Tuynel 1. Công nghệ sản xuất gạch sử dụng lò nung Kiểu lò Habla: Do người Đức Phát minh năm 1927. Đây là kiểu lò nung theo công nghệ nung bán liên tục (có thể vận hành liên tục) với buồng đốt di động. Kiểu lò này được cải tiến từ lò Hoffman (lò Hoffman có vách ngăn) nên có thể dừng lò khi có sự cố và điều tiết sản lượng dễ dàng.
Lửa đốt và hơi nóng được dẫn đi theo đường Zig- Zag nên lượng nhiệt liệu đốt có giảm. Lò được xây dựng bằng gạch thẻ, gồm 2 dãy, mỗi dãy 6 buồng đốt (có thể ít hoặc nhiều hơn), lò hoạt động theo công nghệ buồng đốt di động, bán liên tục (có thể hoạt động liên tục nếu tăng thêm số lượng buồng), lò có công suất từ 5.000 viên/ngày đêm và nung được nhiều loại gạch khác nhau như: Gạch ống, gạch thẻ, gạch tàu, ngói, gốm, nhiên liệu đốt chủ yếu là trấu. Việc đưa thêm vách ngăn và xây dựng mui lò như kiểu mui lò Năng Gù đã tạo được sự lưu thông nhiệt hiệu quả hơn và tạo sự phân bố nhiệt độ trong buồng nung đồng đều hơn lò Hoffman. Đặc biệt, do cấu tạo mui lò có mái vòm vuông góc với trục lò, nên tạo điều kiện cho khí nóng bên trong lò dễ dàng di chuyển về phía dưới đáy lò, khắc 17 phục khá tốt hiện tượng thiếu nhiệt của các khối gạch nằm dưới chân.
Bên cạnh đó, do ứng dụng cơ chế sử dụng nhiệt thửa của buồng đốt để nung sơ bộ và sấy gạch trong các buồng kế cận, nên lò này có hiệu suất sử dụng năng lượng khá cao. Hơn nữa, nhiệt độ khí thải đưa ra môi trường thấp và được điều tiết bởi một quạt hút trung tâm nên dễ dàng cho việc lắp đặt hệ thống xử lý. Nói về hiệu quả kinh tế, mô hình công nghệ lò nung gạch đốt trấu cải tiến có những ưu điểm vượt trội. Hiện lò đang được ứng dụng khá hiệu quả tại cơ sở năm Phương, Công TNHH Kim Thạch (huyện Lai Vung, tỉnh Đồng Tháp), với công suất 20.000 viên ngày đêm.
Qua đánh giá sơ bộ cho thấy, lượng trấu sử dụng dao động 250g-300 trấu/kg gạch (tiết kiệm 30% so với lò thủ công). Đặc biệt, gạch sau nung có độ đồng đều cao (hơn lò Hoffman, nhưng thấp hơn lò Tuynel), chất lượng đạt 50 khoảng 80%, tỷ lệ rạn vỡ thấp dưới 2%. Chi phí đầu tư: khoảng 600 triệu đồng/lò 500.000 viên/tháng (Sản lượng tương đương 5 lò thủ công) + Ưu điểm: - Chi phí đầu tư trung bình, - Dễ vận hành, - Sử dụng được nhiều loại nhiên liệu khác nhau như than đá, củi, gas, dầu, phụ phẩm nông nghiệp. Có thể chuyển sang dạng lò nung bán liên tục, dễ xử lý môi trường, - Chất lượng gạch sau nung khá đồng đều, tỉ lệ gạch ống đạt mác 50 ( 60< M50< 80%) + Nhược điểm: - Tiêu hao nhiên liệu cao hơn lò Hoffman; - Gây ô nhiễm môi trường khá cao nếu không có hệ thống xử lý.
- Môi trường làm việc khá khắc nghiệt cho công nhân; 18 Hình 1. Công nghệ sản xuất gạch sử dụng lò nung Kiểu lò Habla 1. Công nghệ sản xuất gạch sử dụng lò nung Kiểu lò VSBK (Vertical Shaft brick kiln hay lò nung liên tục kiểu đứng) Do người Trung quốc phát minh 1958.Đây là kiểu lò nung theo công nghệ nung liên tục với buồng đốt cố định. Lò nung dạng ống trụ hình chữ nhật đặt đứng, gạch mộc được nạp vào miệng lò từ phía trên và lấy ra ở dưới đáy lò.
Lò vận hành dựa trên nguyên lý khí động học nên sử dụng năng lượng rất hiệu quả. Kiểu lò này được xây dựng lần đầu tiên tại Việt Nam (Hưng Yên) vào năm 2001 và áp dụng tại An Giang vào năm 2003 nhưng hoạt động không hiệu quả (do một chủ cơ sở tự xây dựng sau khi đi tham quan mô hình tại Hưng Yên), năm 2005 công nghệ này được Sở KH&CN tỉnh Đăk Lăk chuyển giao về An Giang (xã Mỹ Hội Đông).
