LỜI MỞ ĐẦU Gốm sứ là một ngành sản xuất đã có từ rất lâu đời. Từ xa xƣa, con ngƣời đã biết làm ra những đồ sứ để sử dụng trong đời sống sinh hoạt hàng ngày. Trải qua nhiều giai đoạn phát triển khác nhau, các mặt hàng gốm sứ ngày càng đa dạng về mẫu mã và chủng loại. Ngày nay chúng ta không chỉ chú trọng sản xuất sản phẩm vật liệu xây dựng, sứ kỹ thuật mà sứ mỹ nghệ và sứ dân dụng cũng đƣợc quan tâm và đầu tƣ phát triển.
Sứ dân dụng là một loại sản phẩm gốm sứ đƣợc sử dụng rất rộng rãi và đƣợc rất nhiều ngƣời ƣa thích. Đặc biệt là trong cuộc sống hiện đại ngày nay, đồ sứ dân dụng đã có mặt khắp mọi nơi nhƣ trong nhà, quán ẩm thực, trên bàn ăn của các khách sạn, nhà hàng lớn và sang trọng…Sứ dân dụng đã thực sự khẳng định đƣợc vị thế của nó trong cuộc sống, góp phần nâng cao chất lƣợng đời sống sinh hoạt của con ngƣời. Để có đƣợc những sản phẩm thực sự có chất lƣợng thì khâu sản xuất cần đƣợc chú trọng và đảm bảo đƣợc các yêu cầu đặt ra. Trong nhiệm vụ tốt nghiệp do bộ môn CNVL Silicat giao cho, em đƣợc đảm nhận đề tài: “ Thiết kế nhà máy sản xuất sứ dân dụng năng suất 2 triệu sản phẩm/năm, lò nung con thoi ngọn lửa đảo “ Trong suốt thời gian nghiên cứu và thiết kế, đƣợc sự giúp đỡ và chỉ bảo tận tình của các thầy cô giáo trƣờng đại học Bách Khoa Hà Nội và đặc biệt là các thầy cô trong bộ môn CNVL Silicat cùng với sự nỗ lực cố gắng của bản thân, em đã hoàn thành đề tài tốt nghiệp đúng thời hạn.
Tuy nhiên, trong quá trình thực hiện, do thiếu kinh nghiệm thực tế cũng nhƣ hạn chế về mặt thời gian nên bản đồ án của em chắc chắn còn nhiều thiếu sót, kính mong các thầy cô xem xét, góp ý và chỉnh sửa đề bản đồ án của em đƣợc hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Em xin bày tỏ lòng biết ơn đối với các thầy cô trong bộ môn CNVL Silicat và đặc biệt là thầy giáo TS. Nguyễn Thành Đông đã trực tiếp hƣớng dẫn và giúp đỡ em hoàn thành đề tài này. SVTH: Lê Công Tâm MSSV: 20123489 4 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS.
Nguyễn Thành Đông CHƢƠNG 1: LỰA CHỌN ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG NHÀ MÁY Căn cứ vào điều kiện của vùng, điều kiện cung cấp nguyên liệu, nhiên liệu, điện nƣớc, điều kiện tiêu thụ và phân phối sản phẩm. Căn cứ vào quy hoạch phát triển đô thị của thành phố Hà Nội đến năm 2030. Chọn vùng xây dựng nhà máy tại khu công nghiệp Sài Đồng B - Gia Lâm - Hà Nội. Khu đất lựa chọn nằm tại khu công nghiệp có kích thƣớc 90 x 55,555 m, với tổng diện tích là 5 000 m2.
Chiều rộng theo hƣớng Đông Tây, chiều dài theo hƣớng Bắc Nam. Điều kiện tự nhiên Địa điểm xây dựng nhà máy cách trung tâm Thành phố Hà Nội 7km về hƣớng Tây, nằm gần đƣờng Quốc lộ 5. - Vị trí địa lý: + Hƣớng Nam giáp phƣờng Thạch Bàn. + Hƣớng Tây giáp phƣờng Long Biên.
+ Hƣớng Bắc giáp Quốc lộ 5. - Địa giới: Theo báo cáo khảo sát khu đất xây dựng nằm trong khu công nghiệp nên thoả mãn các điều kiện về xây dựng nhà máy: không nằm trên vùng có mỏ khoáng sản và mạch nƣớc ngầm, cƣờng độ của đất là 1,5 - 2,5 KG/cm2. - Khí hậu: Khu vực nhà máy chịu ảnh hƣởng của khí hậu vùng đồng bằng Bắc Bộ: nóng ẩm, mƣa nhiều. Lƣợng mƣa trung bình là 1703 mm/năm.Độ ẩm không khí trung bình là 83%.
Hạ tầng cơ sở - Giao thông: Khu vực lựa chọn nằm cách Quốc lộ 5 khoảng 500m, gần ga xe lửa Cầu Bây nên rất thuận lợi cho việc giao thông đƣờng bộ cũng nhƣ đƣờng sắt. - Điều kiện cấp thoát nƣớc: SVTH: Lê Công Tâm MSSV: 20123489 5 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thành Đông Nguồn nƣớc cung cấp cho nhà máy là nhà máy nƣớc của khu công nghiệp Sài Đồng B. Ngoài ra nhà máy còn sử dụng nguồn nƣớc giếng khoan để đề phòng khi nhà máy kinh doanh không đáp ứng đủ.
Nƣớc thải đƣợc dẫn bằng hệ thống kênh máng qua hệ thống xử lý nƣớc thải sơ bộ rồi chảy vào hệ thống nƣớc thải của khu công nghiệp. - Điện năng: Nhà máy sử dụng trạm biến thế lấy từ đƣờng dây 22kV của quốc gia chạy qua, ngoài ra còn bổ sung thêm máy phát điện để phục vụ khi có sự cố về điện. - Nhân công: Nguồn công nhân sản xuất lấy từ các quận Thạch Bàn, quận Long Biên…lân cận. Nguồn cán bộ kỹ thuật tuyển dụng ở các trƣờng Đại học, Cao đẳng có chuyên ngành yêu cầu.
Cơ sở nguyên liệu Nguyên liệu dùng để làm xƣơng và men gồm các nguyên liệu chủ yếu nhƣ : + Đất sét Trúc Thôn. + Fenpat Phú Thọ. + Cao lanh Phú Thọ. + Thạch anh Phú Thọ.
Nguyên liệu đã đƣợc sơ chế và tuyển chọn tại nơi sản xuất, sau đó cung cấp cho nhà máy thông qua hệ thống xe tải. SVTH: Lê Công Tâm MSSV: 20123489 6 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thành Đông CHƢƠNG 2: LỰA CHỌN SẢN PHẨM 2. Lựa chọn sản phẩm Tên sản phẩm Tỉ lệ Kích thƣớc Trọng lƣợng sản phẩm (%) (mm) Bát ăn cơm 45 Փ100, h=60 150g Bát tô đựng canh 20 Փ 200, h=80 300g Đĩa tròn 25 Փ 150, h=20 200g Ấm sứ đựng nƣớc 10 Փ 150, h=150 250g 2.
Thông số kỹ thuật Độ hút nƣớc : 0 % Độ trắng : lớn hơn 65% độ trắng BaSO4 SVTH: Lê Công Tâm MSSV: 20123489 7 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thành Đông CHƢƠNG 3: SƠ ĐỒ DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 3. Tóm tắt quy trình công nghệ sản xuất sứ dân dụng Các loại nguyên liệu Cao lanh, đất sét,fenpat… Nƣớc Định lƣợng Chất điện giải Nghiền bi ƣớt Sàng rung, khử từ Bể chứa Két chứa Máy lọc khung bản, luyện thô Tạo hình đổ rót Ủ Sấy, sửa mộc Máy đùn ép lento Kiểm tra mộc Tạo hình dẻo Tráng men Nung In hoa văn Phân loại Nhập kho Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất xƣơng SVTH: Lê Công Tâm MSSV: 20123489 8 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thành Đông Nguyên liệu men Nƣớc Định lƣợng Chất điện giải Nghiền bi ƣớt Sàng rung, khử từ Két chứa Đem đi tráng men Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất men sứ 3.
Thuyết minh quy trình công nghệ sản xuất sứ dân dụng Nguyên liệu nhập về nhà máy ở dạng đã xử lý từ các công ty chuyên cung cấp nguyên liệu cho các nhà máy sản xuất vật liệu silicat. Từ bài phối liệu xƣơng, men thì các loại nguyên liệu dùng cho các bài phối liệu sẽ đƣợc định lƣợng bằng cân định lƣợng theo tỉ lệ của bài phối liệu. Sau đó các nguyên liệu xƣơng đƣợc nghiền trong máy nghiền bi, bi sử dụng ở đây là bi cao nhôm hình cầu. Nguyên liệu gầy đƣợc nạp vào nghiền trƣớc, sau đó nguyên liệu dẻo đƣợc nạp vào nghiền cùng.
Thời gian nghiền một mẻ là 21 giờ. Trong quá trình nghiền có nạp chất điện giải là thủy tinh lỏng, sau khi nghiền xong, hồ đƣợc xả xuống bể khuấy, sau đó đƣợc bơm màng bơm lên thiết bị khử từ. Sau đó hồ đƣợc tháo xuống bể khuấy 2 để hồ đƣợc đồng đều các cỡ hạt, hồ đƣợc đồng nhất và ổn định. Hồ từ bể khuấy này sẽ đƣợc bơm màng cấp cho máy ép lọc khung bản, nhờ có máy ép mà hồ phối liệu trở thành phối liệu dẻo có độ ẩm khoảng 21%.
SVTH: Lê Công Tâm MSSV: 20123489 9 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thành Đông Phối liệu sau khi ép lọc bằng máy lọc khung bản đƣợc luyện thô rồi xếp thành từng đống trong kho để tăng tính dẻo của phối liệu. Phối liệu sau khi ủ sẽ đƣợc luyện trong máy luyện lento chân không để khử không khí một cách hiệu quả nhất từ đó nâng cao đƣợc tính dẻo. Sau khi luyện chân không xong thì phối liệu đƣợc cắt thành các phôi đất phù hợp cho việc tạo hình từng sản phẩm.
Sau khi tạo hình xong thì sản phẩm mộc đƣợc sấy tách khuôn và sấy đến độ ẩm 1%. Sau khi sấy sản phẩm mộc đƣợc sửa và chuẩn bị tráng men. Các nguyên liệu của bài phối liệu men đƣợc nghiền trong máy nghiền men sau khi nghiền xong đƣợc xả xuống bể khuấy sau đó đƣợc bơm màng đƣa lên thiết bị khử từ rồi đƣa lên thùng cao vị. Từ đó men đƣợc cung cấp để tráng men cho các sản phẩm mộc sau khi sấy.
Tráng men xong sản phẩm mộc đƣợc xếp lên các xe gòong và đƣa vào lò nung con thoi ở nhiệt độ nung cao nhất là 1280 oC, thời gian nung một mẻ là 18 giờ không kể thời gian làm nguội và xếp dỡ. Sau khi nung xong, sản phẩm đƣợc kiểm tra khuyết tật bằng mắt. Sản phẩm khi đạt đầy đủ các tiêu chuẩn thì đƣợc đóng gói và nhập kho. Tạo hình đổ rót: Khi hồ đã đạt tiêu chuẩn thì dừng máy nghiền, sau đó bơm hồ qua hệ thống sàng rung, khử từ để loại bỏ sắt, tạp chất… và tháo hồ xuống hệ thống bể chứa và điều chỉnh hồ nếu cần.
Hệ thống bể chứa có các cánh khuấy để chống lắng và tăng độ đồng nhất cho hồ. Sau đó, ta tiến hành tạo hình đổ rót vào khuôn thạch cao đã đƣợc chuẩn bị từ trƣớc. Để tăng tốc quá trình hình thành lớp mộc trong khuôn thạch cao, ta dùng phƣơng pháp đổ rót hồ dƣới áp lực. Hồ đƣợc duy trì ở áp lực 2÷4 bar dƣới tác dụng của dòng khí nén.
Thời gian lƣu của hồ trong khuôn thạch cao trung bình là 2 giờ. Sau khi lớp mộc trong khuôn thạch cao đủ độ dày, ta tiến hành tách khuôn. Sản phẩm mộc đƣợc sửa và chuẩn bị tráng men. SVTH: Lê Công Tâm MSSV: 20123489 10 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS.
Nguyễn Thành Đông CHƢƠNG 4: TÍNH TOÁN PHỐI LIỆU 4. Tính toán phối liệu xƣơng Chọn sản phẩm sứ dân dụng có : Nhiệt độ nung: tn = 1280 oC Độ hút nƣớc: H = 0% Nhiệt độ kết khối: tkk = 1280 + 0 = 1280˚C Nhiệt độ chảy: tc = 1280/0,8 = 1600˚C Tra phụ lục 3: “Bảng nhiệt độ gục của côn Seger từ SK1 đến SK35” [1] Ta có: Số côn là 27. SVTH: Lê Công Tâm MSSV: 20123489 11 Đồ án tốt nghiệp GVHD: TS. Nguyễn Thành Đông Dựa theo phụ lục 1: “Độ chịu lửa của hỗn hợp phối liệu Cao lanh - Fenpat - Thạch anh theo Zapp” ta chọn thành phần T - Q - F của phối liệu nhƣ sau: T = 50; Q = 20; F = 30 4.