Thiết Kế Nhà Máy Sản Xuất Gạch Lát Ceramics Năng Suất 2 Triệu M2/Năm

Đồ án nghiên cứu công nghệ 2 ngành kỹ thuật hóa học thiết kế nhà máy sản xuất gạch lát ceramics năng suất 2 000 000, áp dụng công nghệ tiên tiến, tối ưu giải pháp kỹ thuật cho bài

• Trường học: Trường Đại Học Kỹ Thuật
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Xây Dựng
• Đề tài: Thiết Kế Nhà Máy Sản Xuất Gạch Lát Ceramics Năng Suất 2 Triệu M2/Năm
• Loại tài liệu: Đồ Án Tốt Nghiệp
• Năm xuất bản: 2023
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Hướng Dẫn Thiết Kế Nhà Máy Gạch Ceramics 2 Triệu M2 Năm

Việc thiết kế một nhà máy sản xuất gạch lát ceramics với năng suất 2 triệu m2/năm là một dự án phức tạp, đòi hỏi sự kết hợp giữa kiến thức kỹ thuật chuyên sâu và tầm nhìn chiến lược. Gạch lát ceramic là vật liệu xây dựng không thể thiếu, được cấu thành từ phần xương gạch và lớp men phủ bề mặt. Đây là sản phẩm có vai trò quan trọng trong việc hoàn thiện các công trình dân dụng và công nghiệp, đáp ứng cả về công năng lẫn thẩm mỹ. Dự án này không chỉ đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của thị trường nội địa mà còn hướng tới mục tiêu xuất khẩu, phù hợp với chiến lược phát triển ngành vật liệu xây dựng của quốc gia. Theo Quyết định 11119/QĐ-BCT 2014, ngành gốm sứ Việt Nam được định hướng phát triển mạnh mẽ, trở thành một trong những quốc gia dẫn đầu khu vực. Việc lựa chọn một đơn vị tư vấn thiết kế nhà máy gạch chuyên nghiệp là yếu tố then chốt để đảm bảo dự án thành công. Một bản thiết kế nhà xưởng công nghiệp hiệu quả sẽ tối ưu hóa toàn bộ dây chuyền sản xuất gạch men, từ khâu lựa chọn nguyên liệu, công nghệ sản xuất đến bố trí mặt bằng và quản lý vận hành. Quá trình này bắt đầu từ việc phân tích kỹ lưỡng các yếu tố đầu vào như nguồn cung nguyên liệu sản xuất gạch ceramics, vị trí địa lý, nhân lực và hạ tầng.

1.1. Phân tích thị trường và chiến lược quốc gia ngành gốm sứ

Thị trường gạch ốp lát tại Việt Nam đang có xu hướng tăng trưởng ổn định, đặc biệt là các dòng sản phẩm trung cấp. Người tiêu dùng ngày càng ưu tiên sản phẩm nội địa có chất lượng cạnh tranh và giá thành hợp lý. Theo đồ án "Thiết kế nhà máy sản xuất gạch lát Ceramics năng suất 2 triệu m2/ năm" của sinh viên Trần Huy Hoàng (ĐH Bách Khoa Đà Nẵng, 2022), tổng sản lượng gạch ốp lát năm 2020 đạt khoảng 560 triệu m2, trong đó gạch ceramic chiếm 420 triệu m2. Điều này cho thấy tiềm năng to lớn của thị trường. Chiến lược quốc gia cũng đặt mục tiêu tăng trưởng giá trị sản xuất công nghiệp ngành gốm sứ, cho thấy sự ủng hộ của chính phủ đối với các dự án như thế này.

1.2. Lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy sản xuất gạch tối ưu

Việc lựa chọn địa điểm là một quyết định chiến lược. Đồ án đề xuất đặt nhà máy tại khu công nghiệp Điện Nam - Điện Ngọc, Quảng Nam. Vị trí này có nhiều lợi thế: gần nguồn nguyên liệu sản xuất gạch ceramics dồi dào như đất sét Quế Sơn, tràng thạch Đại Lộc; thuận lợi về giao thông khi gần sân bay quốc tế Đà Nẵng và cảng Tiên Sa; và có nguồn nhân lực, kỹ sư dồi dào từ các cơ sở đào tạo lân cận. Một địa điểm lý tưởng giúp giảm chi phí vận chuyển, đảm bảo nguồn cung ổn định và tối ưu hóa chuỗi cung ứng.

II. Thách Thức Khi Xây Dựng Nhà Máy Gạch Ceramics Quy Mô Lớn

Xây dựng một nhà máy sản xuất gạch ceramics quy mô lớn đối mặt với nhiều thách thức đáng kể. Vấn đề đầu tiên là suất đầu tư nhà máy gạch, đòi hỏi một nguồn vốn khổng lồ cho việc xây dựng cơ sở hạ tầng, mua sắm máy móc thiết bị sản xuất gạch, và chi phí vận hành ban đầu. Việc quản lý dự án xây dựng nhà máy cần được thực hiện một cách khoa học và chặt chẽ để đảm bảo tiến độ và chất lượng. Thách thức thứ hai đến từ việc lựa chọn và xử lý nguyên liệu. Chất lượng của đất sét, cao lanh, tràng thạch ảnh hưởng trực tiếp đến độ bền và tính thẩm mỹ của sản phẩm cuối cùng. Việc tính toán bài phối liệu xương một cách chính xác là cực kỳ quan trọng để đạt được các tính chất kỹ thuật mong muốn như độ hút nước thấp và độ bền uốn cao. Ngoài ra, các vấn đề về môi trường cũng là một rào cản lớn. Hệ thống xử lý khí thải nhà máy gạch phải tuân thủ các quy định nghiêm ngặt để giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường, đặc biệt là khí thải từ lò nung gạch tuynel. Cuối cùng, việc lựa chọn công nghệ sản xuất gạch ceramics phù hợp và triển khai các giải pháp tự động hóa nhà máy gạch cũng là một bài toán khó, quyết định đến năng suất và khả năng cạnh tranh của nhà máy.

2.1. Yêu cầu về vốn và quản lý dự án xây dựng nhà máy hiệu quả

Một dự án năng suất 2 triệu m2/năm yêu cầu một kế hoạch tài chính chi tiết. Suất đầu tư nhà máy gạch bao gồm chi phí đất đai, xây dựng nhà xưởng, mua sắm dây chuyền thiết bị từ các công đoạn nghiền, ép, sấy, nung đến đóng gói. Quá trình quản lý dự án xây dựng nhà máy phải bao quát từ khâu thiết kế, lựa chọn nhà thầu, giám sát thi công cho đến khi vận hành thử. Việc chậm trễ ở bất kỳ giai đoạn nào cũng có thể gây đội vốn và ảnh hưởng đến hiệu quả đầu tư.

2.2. Khó khăn trong việc lựa chọn và tính toán phối liệu xương

Chất lượng gạch phụ thuộc rất lớn vào thành phần phối liệu. Theo tài liệu nghiên cứu, việc lựa chọn các loại đất sét, cao lanh và tràng thạch từ các mỏ khác nhau (Quế Sơn, Thăng Bình, Đại Lộc) cần được phân tích kỹ lưỡng về thành phần hóa học và khoáng vật. Quá trình tính toán bài phối liệu xương để đạt được tỷ lệ T (Caolinite), Q (Quartz), F (Feldspar) tối ưu (ví dụ: T=45%, Q=35%, F=20%) là một công đoạn phức tạp, quyết định đến nhiệt độ nung và các đặc tính cơ lý của sản phẩm sau cùng.

2.3. Các vấn đề môi trường và hệ thống xử lý khí thải nhà máy

Quá trình nung gạch ở nhiệt độ cao (khoảng 1160°C) sinh ra một lượng lớn khí thải chứa CO2, NOx, SOx. Do đó, việc thiết kế và lắp đặt một hệ thống xử lý khí thải nhà máy gạch hiện đại là bắt buộc. Hệ thống này không chỉ giúp nhà máy tuân thủ các tiêu chuẩn môi trường mà còn góp phần xây dựng hình ảnh một doanh nghiệp phát triển bền vững. Chi phí cho hệ thống xử lý khí thải là một phần không nhỏ trong tổng vốn đầu tư, cần được tính toán ngay từ giai đoạn thiết kế ban đầu.

III. Quy Trình Công Nghệ Sản Xuất Gạch Ốp Lát Hiện Đại Nhất

Để đạt năng suất 2 triệu m2/năm, nhà máy cần áp dụng một dây chuyền sản xuất gạch men hiện đại và đồng bộ. Quy trình sản xuất gạch ốp lát bắt đầu từ khâu chuẩn bị nguyên liệu. Các loại đất sét, cao lanh, tràng thạch và cát được định lượng chính xác theo toa phối liệu và đưa vào máy nghiền bi để tạo thành hồ liệu. Hồ liệu sau đó được sàng lọc, khử từ và bơm vào các bể khuấy trước khi đưa tới tháp sấy phun. Tại đây, hồ được chuyển thành dạng bột có độ ẩm đồng nhất, lý tưởng cho công đoạn ép. Công nghệ sản xuất gạch ceramics tiên tiến hiện nay ưu tiên sử dụng phương pháp ép bán khô. Bột liệu được đưa vào máy ép thủy lực công suất lớn để tạo hình gạch mộc với kích thước và độ dày chính xác. Gạch mộc sau đó được đưa qua lò sấy ngang để loại bỏ độ ẩm dư thừa. Công đoạn tiếp theo là tráng men và trang trí, quyết định tính thẩm mỹ của sản phẩm. Hệ thống tráng men và trang trí sử dụng các máy in kỹ thuật số cho phép tạo ra hoa văn sắc nét, đa dạng. Cuối cùng, gạch được đưa vào lò nung gạch tuynel để nung ở nhiệt độ cao, tạo ra sản phẩm hoàn chỉnh có độ cứng, độ bền và khả năng chống thấm vượt trội.

3.1. Chi tiết dây chuyền sản xuất gạch men từ khâu phối liệu

Dây chuyền bắt đầu với việc cấp liệu tự động vào các cân định lượng. Nguyên liệu thô được nghiền ướt trong máy nghiền bi lớn cùng với nước và chất trợ nghiền. Quá trình nghiền mịn này đảm bảo hồ liệu đồng nhất. Sau khi nghiền, hồ được sàng rung và qua hệ thống nam châm để loại bỏ tạp chất sắt, sau đó được trữ trong các bể khuấy lớn để chống lắng. Công đoạn này là nền tảng, đảm bảo chất lượng ổn định cho toàn bộ lô sản xuất.

3.2. Ứng dụng công nghệ ép gạch bán khô và sấy khô tự động

Bột liệu từ silo chứa được chuyển đến máy ép thủy lực. Công nghệ ép gạch bán khô cho phép tạo ra viên gạch có mật độ cao, ít cong vênh và kích thước đồng đều. Lực ép lớn giúp liên kết các hạt liệu một cách chặt chẽ, tạo nên phần xương gạch vững chắc. Sau khi ép, gạch mộc được băng tải tự động chuyển vào lò sấy ngang. Quá trình sấy được kiểm soát nhiệt độ và thời gian nghiêm ngặt để giảm độ ẩm của gạch xuống mức tiêu chuẩn trước khi tráng men, tránh gây nứt vỡ trong lò nung.

3.3. Tầm quan trọng của máy in kỹ thuật số và hệ thống tráng men

Đây là công đoạn tạo nên giá trị thẩm mỹ cho gạch ceramic. Gạch sau khi sấy được phun một lớp engobe nền, sau đó đi qua hệ thống tráng men và trang trí. Công nghệ máy in kỹ thuật số cho gạch men cho phép in trực tiếp các họa tiết phức tạp, từ vân đá tự nhiên đến vân gỗ, với độ phân giải cao và màu sắc sống động. Sau khi in, một lớp men bảo vệ bề mặt được phủ lên trước khi đưa gạch vào lò nung. Công nghệ này mang lại sự linh hoạt trong thiết kế và khả năng đáp ứng nhanh chóng các xu hướng thị trường.

IV. Cách Bố Trí Mặt Bằng Và Chọn Máy Móc Sản Xuất Gạch Tối Ưu

Hiệu quả vận hành của nhà máy phụ thuộc rất lớn vào việc bố trí mặt bằng nhà máy sản xuất và lựa chọn máy móc thiết bị sản xuất gạch. Một sơ đồ mặt bằng được thiết kế khoa học sẽ đảm bảo dòng chảy vật chất liên tục, giảm thiểu quãng đường di chuyển và thời gian chờ đợi giữa các công đoạn. Nguyên tắc cơ bản là bố trí theo một dây chuyền thẳng hoặc chữ U, bắt đầu từ kho nguyên liệu thô, qua khu vực gia công, sản xuất và kết thúc tại kho thành phẩm. Việc lựa chọn thiết bị là yếu-tố-sống-còn. Danh mục máy móc thiết bị sản xuất gạch cần được đầu tư đồng bộ, từ máy nghiền bi, tháp sấy phun, máy ép công suất lớn, đến lò nung gạch tuynel con lăn hiện đại và dây chuyền mài bóng gạch. Đặc biệt, lò nung là trái tim của nhà máy. Việc thiết kế lò nung với chiều dài, các vùng nhiệt độ (sấy, đốt nóng, nung, làm nguội) và đường cong nung tối ưu sẽ quyết định chất lượng sản phẩm và hiệu quả năng lượng. Theo đồ án tham khảo, lò nung được thiết kế gồm nhiều mô-đun với tổng chiều dài hàng trăm mét, cho phép kiểm soát chính xác nhiệt độ ở từng giai đoạn.

4.1. Nguyên tắc thiết kế và bố trí mặt bằng nhà máy sản xuất

Việc bố trí mặt bằng nhà máy sản xuất cần tuân thủ các nguyên tắc: tối ưu hóa dòng chảy sản xuất, đảm bảo an toàn lao động, dễ dàng cho việc bảo trì, bảo dưỡng thiết bị và có khả năng mở rộng trong tương lai. Các khu vực như kho nguyên liệu, khu nghiền liệu (gây ồn, bụi) cần được bố trí tách biệt với khu vực văn phòng và khu thành phẩm. Lối đi cho xe nâng và công nhân phải được thiết kế rộng rãi và hợp lý.

4.2. Danh mục máy móc thiết bị sản xuất gạch không thể thiếu

Một nhà máy hiện đại cần có đầy đủ các thiết bị sau: hệ thống cân định lượng tự động, máy nghiền bi, sàng rung và khử từ, bơm màng, tháp sấy phun, silo chứa bột liệu, máy ép thủy lực, lò sấy ngang, dây chuyền tráng men và in kỹ thuật số, lò nung gạch tuynel con lăn, dây chuyền phân loại và đóng gói tự động. Việc lựa chọn nhà cung cấp thiết bị uy tín từ các nước có công nghệ phát triển như Ý, Tây Ban Nha là rất quan trọng.

4.3. Thiết kế lò nung gạch tuynel và đường cong nung tiêu chuẩn

Lò nung con lăn là lựa chọn tối ưu cho sản xuất gạch ceramic quy mô lớn. Dựa trên tính toán từ đồ án, nhiệt độ nung tối đa là 1160°C với chu kỳ nung khoảng 45 phút. Đường cong nung được chia thành nhiều vùng: sấy (đến 450°C), đốt nóng (đến 1120°C), vùng nung (1160°C), và các vùng làm nguội nhanh, chậm. Việc thiết kế kết cấu lò với các lớp vật liệu chịu lửa và cách nhiệt (samot, diatomit, bông xỉ) giúp giảm tổn thất nhiệt và tiết kiệm nhiên liệu.

V. Phân Tích Cân Bằng Vật Chất Và Nhiệt Cho Nhà Máy Gạch

Để đảm bảo nhà máy hoạt động hiệu quả và kinh tế, việc tính toán cân bằng vật chất và cân bằng nhiệt là bắt buộc. Cân bằng vật chất giúp xác định chính xác lượng nguyên liệu thô cần thiết cho mỗi ngày, mỗi năm sản xuất, có tính đến tỷ lệ hao hụt và thu hồi ở từng công đoạn. Dựa trên năng suất thiết kế 2 triệu m2/năm và thời gian hoạt động 335 ngày/năm, lượng sản phẩm mỗi ngày là khoảng 5970 m2, tương đương 88.95 tấn xương khô. Tính toán cho thấy lượng nguyên liệu thực tế cần cung cấp ban đầu lớn hơn rất nhiều do hao hụt trong quá trình vận chuyển, gia công, nghiền, ép... Ngược lại, việc thu hồi phế phẩm từ các công đoạn như sấy phun, ép giúp tiết kiệm một phần nguyên liệu đáng kể. Về cân bằng nhiệt, mục đích là xác định lượng nhiên liệu (LPG) tiêu thụ và đánh giá hiệu suất của lò nung gạch. Phân tích này xem xét các nguồn nhiệt vào (nhiệt do nhiên liệu cháy, nhiệt do không khí, sản phẩm mang vào) và các nguồn nhiệt ra (nhiệt đốt nóng gạch, nhiệt bốc hơi nước, nhiệt tổn thất qua khí thải, qua tường lò). Các tính toán này là cơ sở để thiết kế hệ thống xử lý khí thải nhà máy gạch và tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng.

5.1. Phương pháp tính toán cân bằng vật chất cho toàn dây chuyền

Tính toán bắt đầu từ lượng sản phẩm cuối cùng và truy ngược lại các công đoạn, cộng thêm tỷ lệ hao hụt ở mỗi bước. Ví dụ, với tỷ lệ hao hụt ở khâu phân loại là 1%, tráng men là 2%,... tổng lượng nguyên liệu khô cần cho công đoạn ép sẽ lớn hơn lượng sản phẩm. Theo bảng tính trong đồ án, để sản xuất 88.95 tấn xương/ngày, tổng lượng nguyên liệu khô cần cung cấp sau khi đã tính toán thu hồi là 98.9 tấn/ngày. Con số này là cơ sở để lập kế hoạch khai thác và dự trữ nguyên liệu.

5.2. Tính toán cân bằng nhiệt và nhiên liệu cho lò nung gạch

Cân bằng nhiệt là một phương trình phức tạp, trong đó tổng nhiệt lượng vào phải bằng tổng nhiệt lượng ra. Các khoản mục chi nhiệt lớn nhất bao gồm nhiệt để đốt nóng gạch lên nhiệt độ nung, nhiệt tổn thất theo khí thải và nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh qua vách lò. Việc tính toán chính xác các khoản tổn thất này giúp các kỹ sư lựa chọn vật liệu cách nhiệt phù hợp, thiết kế hệ thống thu hồi nhiệt từ khí thải để sấy sản phẩm, qua đó giảm đáng kể lượng nhiên liệu tiêu thụ và tối ưu chi phí sản xuất.

VI. Bí Quyết Tìm Nhà Thầu EPC Chìa Khóa Trao Tay Nhà Máy Gạch

Để hiện thực hóa dự án thiết kế nhà máy sản xuất gạch lát ceramics, việc lựa chọn một đối tác tin cậy là yếu tố quyết định. Giải pháp tối ưu cho các nhà đầu tư là tìm kiếm một nhà thầu EPC nhà máy gạch ceramics có năng lực và kinh nghiệm. EPC (Engineering - Procurement - Construction) là hình thức tổng thầu, trong đó nhà thầu chịu trách nhiệm toàn bộ từ khâu thiết kế, mua sắm vật tư thiết bị đến thi công xây dựng và bàn giao nhà máy khi đã đi vào hoạt động. Hình thức chìa khóa trao tay nhà máy gạch này giúp chủ đầu tư giảm thiểu rủi ro, đồng bộ hóa các khâu, tiết kiệm thời gian và tối ưu hóa chi phí. Một nhà thầu EPC chuyên nghiệp sẽ có đội ngũ chuyên gia, kỹ sư am hiểu sâu sắc về công nghệ sản xuất gạch ceramics và có mối quan hệ tốt với các nhà cung cấp thiết bị hàng đầu thế giới. Họ không chỉ xây dựng nhà máy mà còn chuyển giao công nghệ, đào tạo vận hành, đảm bảo nhà máy đạt được năng suất và chất lượng như thiết kế. Đây là giải pháp toàn diện để xây dựng một nhà máy hiện đại, cạnh tranh và phát triển bền vững trong tương lai, đón đầu các xu hướng mới như nhà máy sản xuất gạch không nung hay các giải pháp sản xuất xanh.

6.1. Tiêu chí lựa chọn nhà thầu EPC nhà máy gạch ceramics uy tín

Các tiêu chí quan trọng bao gồm: kinh nghiệm thực hiện các dự án tương tự, năng lực tài chính vững mạnh, đội ngũ nhân sự chuyên môn cao, hồ sơ năng lực và các dự án đã hoàn thành. Nhà đầu tư cần xem xét kỹ lưỡng các hợp đồng mẫu, điều khoản về bảo hành, bảo trì và chuyển giao công nghệ. Một nhà thầu uy tín sẽ minh bạch trong mọi quy trình và cam kết về chất lượng cuối cùng.

6.2. Vai trò của đơn vị tư vấn thiết kế nhà máy gạch chuyên nghiệp

Trước khi chọn nhà thầu EPC, việc hợp tác với một đơn vị tư vấn thiết kế nhà máy gạch độc lập là rất cần thiết. Đơn vị tư vấn sẽ giúp chủ đầu tư lập báo cáo nghiên cứu khả thi, đưa ra các phương án công nghệ, dự toán chi phí đầu tư và hỗ trợ trong quá trình đấu thầu lựa chọn nhà thầu EPC. Vai trò của họ là đảm bảo lợi ích tối đa cho chủ đầu tư và giúp dự án đi đúng hướng ngay từ những bước đầu tiên.

6.3. Xu hướng phát triển công nghệ sản xuất gạch ceramics tương lai

Ngành sản xuất gạch ceramics đang hướng tới sự phát triển bền vững. Các xu hướng trong tương lai bao gồm: áp dụng giải pháp tự động hóa nhà máy gạch và robot ở mức độ cao hơn, tối ưu hóa việc sử dụng năng lượng và tài nguyên nước, phát triển các sản phẩm gạch khổ lớn, siêu mỏng và các loại gạch có tính năng đặc biệt (kháng khuẩn, tự làm sạch). Các nhà máy mới cần được thiết kế với tầm nhìn dài hạn để có thể dễ dàng nâng cấp và tích hợp các công nghệ mới này.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG I. TỔNG QUAN LÝ THUYẾT 1. Định nghĩa về gốm sứ 1. Gốm sứ là gì? Gốm sứ có thể được định nghĩa là các chất rắn vô cơ chịu nhiệt, phi kim loại, thường là các hợp chất được tạo thành từ các nguyên tố kim loại và phi kim loại.

Mặc dù các loại gốm khác nhau có thể có các tính chất rất khác nhau, nhưng trong gốm sứ nói chung là chống ăn mòn và cứng, nhưng giòn. Phân loại Gốm sứ được phân loại theo nhiều cách khác nhau: ❖ Phân loại theo cấu trúc và tính chất xương: + Gốm được chia làm: gốm thô, gốm mịn, gốm đặc biệt ❖ 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… SVTH: TRẦN HUY HOÀNG 18KTHH1 16 DO.nam ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM ❖ 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 không oxit: (nitrua, borua, carbua…). Gạch lát ceramic là gì? Gạch lát nền ceramic là loại gạch có lớp lưng và mặt không đồng nhất, bao gồm phần xương và lớp men mỏng tráng phủ trên bề mặt được in hoa văn với màu sắc kích thước khác nhau, dùng trong lát và ốp lát nhà ở dân dụng, các công trình công nghiệp Đây là loại gạch không thấm nước, phù hợp ứng dụng các không gian phòng tắm, nhà bếp hoặc phòng khách. Ngoài ra, gạch ceramic khi được lát và xử lý đúng cách bảo dưỡng đúng cách thì chúng có sử dụng cho không gian ngoại thất.

Tính chất của gạch lát ceramic ❖ 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 lát nền có độ hút nước càng thấp thể hiện tính chất tốt cũng như chịu được điều kiện sử dụng tốt hơn.

❖ Độ bền uốn Là 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 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.

SVTH: TRẦN HUY HOÀNG 18KTHH1 17 DO.nam ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM ❖ 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. ❖ 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 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.

Nguyên liệu sản xuất 1. Nguyên liệu dẻo: cao lanh và đất sét Cao lanh và đất sét là sản phẩm phong hoá tàn dư của các loại đá gốc chứa tràng thạch ngoài ra còn có thể được hình thành do quá trình biến chất trao đổi các đá gốc như quăcphophia. Cao lanh và đất sét là hai cấu tử chính cung cấp SiO 2 và Al2O3 cho sản phẩm. Nó là cấu tử chủ yếu góp phần tạo nên pha tinh thể trong xương sản phẩm dưới dạng các khoáng trong sản phẩm khi nung.

Đất sét và cao lanh có cấu tạo hai lớp và ba lớp nên có sư thây đổi đồng hình và khả năng trương nở tốt. SVTH: TRẦN HUY HOÀNG 18KTHH1 18 DO.nam ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM Đất sét và cao lanh là những nguyên liệu dẻo cho vào men và men chống dính chủ yếu tạo khả năng bám dính vào mộc khi tráng men chống dính. ❖ Nguồn gốc hình thành đất sét và cao lanh: Sự hình thành các mỏ cao lanh và đất sét là do chịu sự tác dụng tương hổ của các quá trình hoá học, cơ học, sinh vật học bao gồm các hiện tượng phong hoá, rửa trôi và lắng đọng trong thời gian dài. Cơ chế phản ứng quá trình phong hoá xảy ra như sau, nếu chúng ta coi đá gốc trực tiếp phong hoá thành cao lanh là trường thạch kali.

Khi độ pH của môi trường là 3-4 thì khoáng chính hình thành là caolinit Al2(OH)4Si2O5 2KAlSi3O8 + 8H2O 2KOH + 2Al(OH)3 + 2H4Si3O8 Al2(OH)4Si2O5 + K2O + 4SiO2 + 6H2O Khi độ pH của môi trường là 8-9 thì khoáng chính hình thành là môntmôrilônit Al1,67Mg0,33[(OH)2/Si4O10]0,33Na0,33(H2O)4. Như vậy là H2CO3 và một số acid hữu cơ khác đóng vai trò rất quan trọng trong quá trình phong hoá đá gốc thành cao lanh. Quá trình thành tạo cao lanh có thể còn qua các khoáng trung gian chẳng hạn muscôvit K2O.2H2O ( một dạng mica ngậm nước) rồi mới chuyển thành caolinit. Nguyên liệu đầy: tràng thạch và thạch anh 1.

Tràng thạch Nguyên liệu cung cấp là tràng thạch Kali và tràng thạch Natri. Chúng có tác dụng tạo pha lỏng trong quá trình nung, hạ nhiệt độ nung và thúc đẩy quá trình kết khối sản phẩm gốm. Tràng thạch Kali có tác dụng tốt trong xương sứ vì cho phép hạ thấp nhiệt độ nung song khoảng nung rộng, sứ ít bị biến hình (nên còn gọi là tràng thạch phối liệu). Tràng thạch Natri lại thích hợp cho men sứ: độ nhớt của men bé, dễ chảy, men bóng láng hơn.

Tác dụng của tràng thạch đối với xương sứ còn ở chổ khi nó nóng chảy có khả năng hòa tan thạch anh (SiO2) hay sản phẩm phân hủy của cao lanh khi dung dịch đó đạt đến bão hòa sẽ tái kết tinh mullit dạng hình kim. Vai trò của tràng thạch trong công nghiệp gốm sứ là rất quan trọng vì chẳng những nó quyết định điều kiện công nghệ mà còn ảnh hưởng lớn đến các tính chất kĩ thuật của sứ. Sứ muốn có độ trong cao (khả năng cho áng sáng xuyên qua lớn) ngoài việc hạn chế các oxyt gây màu (Fe2O3 + TiO2) phải đưa vào một lượng tràng thạch đủ lớn (29 - 30 %). Đối với sứ cách điện cao thế, muốn có độ bền điện cao hàm lượng tràng thạch ≥ 30 %.

Thạch anh SVTH: TRẦN HUY HOÀNG 18KTHH1 19 DO.nam ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM Công thức hoá học của thạch anh là SiO2, nó rất phổ biến trong vỏ quả đất. Trong thiên nhiên, thạch anh tồn tại dưới 2 dạng chính: - Dạng tinh thể bao gồm cát thạch anh, quaczit và sa thạch. Cát sạch chứa chủ yếu là SiO2 là nguyên liệu chính cho công nghiệp thủy tinh và men sứ. - Dạng vô định hình bao gồm đá cuội (flint) và diatomit.

Đá cuội nếu loại có độ cứng cao, độ bào mòn nhỏ và bề mặt ngoài nhẵn thì dùng làm bi nghiền để nghiền nguyên liệu, phối liệu gốm sứ rất tốt. Yêu cầu chung của thạch anh dùng trong công nghiệp gốm sứ là hàm lượng SiO2 càng cao và lượng các ôxyt gây màu càng ít càng tốt. Phụ gia Công nghiệp gốm sứ còn dùng nhiều loại nguyên liệu khác như hoạt thạch (talc) 3MgO.2H2O, đá vôi CaCO3, đôlômit CaCO3.MgCO3 (trong đó CaCO3 chiếm 54.27% TL, MgCO3 chiếm 45.73% TL), các hợp chất chứa BaO, TiO2, Zr2O3, Al2O3 v. Ngoài ra còn dùng các ôxyt thuộc họ đất hiếm như La2O3, BeO, ThO2, hay các ôxyt thuộc nhóm chuyển tiếp như CoO, Cr2O3 v.

thường được dùng để sản xuất chất màu. Khi sử dụng các hợp chất thiên nhiên như hoạt thạch, đá vôi v. cần lưu ý đến lượng tạp chất trước hết là Fe2O3, TiO2, MnO2 v. có trong hợp chất đó vì đây là các ôxyt làm giảm chất lượng sản phẩm (ví dụ gây màu).

Trong nhiều trường hợp chúng được dùng như nguyên liệu chính, ở một số trường hợp khác được dùng như phụ gia SVTH: TRẦN HUY HOÀNG 18KTHH1 20 DO.nam ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM CHƯƠNG II. CHỌN NGUYÊN LIỆU & TÍNH PHỐI LIỆU SẢN XUẤT 2. Nguyên liệu sử dụng Nhà máy đặt tại Quảng Nam nên nguyên liệu chủ yếu sử dụng cho nhà máy chọn lấy tại các vùng lân cận như Đại Lộc, Quế Sơn… và các tỉnh lân cận như Huế, Đà Nẵng. Một số mỏ nguyên liệu có trử lượng lớn đang được nhiều nhà máy gốm sứ sử dụng: - Đất sét Quế Sơn (ĐSQS) tại xã Quế Cường- Quế Sơn - Quảng Nam.

- Đất sét Thăng Bình (ĐSTB) tại xã Bình Định –Thăng Bình - Quảng Nam. - Cao lanh Quế Sơn (CLQS) tại Đèo Le - Quế Sơn - Quảng Nam. - Cao lanh A Lưới (CLAL) Huế. - Tràng thạch Đại Lộc 1(TTĐL1) tại huyện Đại Lộc - Quảng Nam.

- Tràng thạch Đại Lộc 2 (TTĐL2) tại huyện Đại Lộc - Quảng Nam. - Cát Thăng Bình (CTB) ở huyện Thăng Bình - Quảng Nam. Thành phần hoá một số loại nguyên liệu được cho ở bảng 2.1 :Thành phần hóa của một số loại nguyên liệu (Phần trọng lượng) Ca N.liệu SiO2 Al2O3 TiO2 Fe2O3 MgO K2O Na2O MKN Tổng O ĐSQS 61.00 SVTH: TRẦN HUY HOÀNG 18KTHH1 21 DO.nam ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 2 GVHD: PGS.TS PHẠM CẨM NAM Chú thích: MKN là lượng mất khi nung.