Đề tài : Sản xuất thử nghiệm thuỷ tinh màu kỹ thuật và dân dụng cao cấp

Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim, năm 2008 4Mở đầu Trước sự bão hòa của thị trường thủy tinh màu đơn thuần, thủy tinh hai lớp hay nhiều đơn vị trong nước còn gọi là thủy tinh

Bé c«ng th−¬ng ViÖn khoa häc vµ c«ng nghÖ Má - LuyÖn kim

b¸o c¸o tæng kÕt

thuËt vµ d©n dông cao cÊp.

ViÖn Khoa häc vµ C«ng nghÖ Má - LuyÖn kim, n¨m 2008 2

Môc lôc

Më ®Çu

Ch−¬ng 1 Tæng quan

1.1 TÝnh cÊp thiÕt cña viÖc thùc hiÖn dù ¸n

1.2 T×nh h×nh nghiªn cøu vµ s¶n xuÊt trong vµ ngoµi n−íc

Danh mục Bảng biểu Bảng 1 Nhu cầu thị trường

Bảng 2 Kế hoạch sản phẩm

Bảng 3 Chất lượng nguyên vật liệu

Bảng 4 Thành phần oxit của thủy tinh trắng

Bảng 5 Thành phần oxit của thủy tinh đỏ

Bảng 6 Thành phần oxit của thủy tinh vàng cam

Bảng 7 So sánh nhiệt độ nấu thủy tinh của đề tài và dự án

trên cùng loại thủy tinh và cùng thời gian nấu 10 giờ

Bảng 8 Chỉ tiêu tiêu hao năng lượng của công đoạn nấu thủy tinh

ở công suất 300 kg thủy tinh/ngày

Danh mục Hình

Hình 1 Sơ đồ công nghệ

Hình 2 Sơ đồ nhà xưởng, thiết bị công nghệ

Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim, năm 2008 4

Mở đầu

Trước sự bão hòa của thị trường thủy tinh màu đơn thuần, thủy tinh hai lớp hay nhiều đơn vị trong nước còn gọi là thủy tinh hai “da” đã được thế giới đầu tư nghiên cứu sản xuất nhằm tăng tính mỹ thuật và khả năng cạnh tranh của sản phẩm, đáp ứng nhu cầu chất lượng tiêu dùng ngày càng cao

Thị trường Việt Nam không còn xa lạ với thủy tinh hai lớp, tuy nhiên hiện trong nước mới chỉ sản xuất các loại thủy tinh hai lớp gam màu “lạnh” (*), các màu gam “nóng” (*) có công nghệ sản xuất phức tạp, nhưng giá thành cao hơn hiện vẫn phải nhập ngoại

Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim là đơn vị đã có nhiều năm hoạt động trong lĩnh vực thủy tinh màu gam nóng và thủy tinh tín hiệu giao

thông Năm 2007, Viện đã triển khai nghiên cứu đề tài: "Nghiên cứu công nghệ sản xuất thủy tinh màu 2 lớp phục vụ hàng mỹ nghệ và kỹ thuật cao”

Trên cơ sở kết quả nghiên cứu của đề tài, năm 2008 Bộ Công Thương đã giao Viện thực hiện Dự án: Sản xuất thử nghiệm thủy tinh màu kỹ thuật và dân dụng cao cấp

- Mục tiêu chính của Dự án là:

1 Xây dựng một dây chuyền công nghệ sản xuất thủy tinh màu, công suất 0,4 tấn/ngày

2 Hoàn thiện công nghệ sản xuất thủy tinh tín hiệu đường sắt và lọ hoa màu cao cấp

3 Sản xuất thử và tiêu thụ thủy tinh tín hiệu đường sắt và lọ hoa màu cao cấp góp phần thay thế hàng ngoại nhập

* Thuật ngữ mầu gam lạnh và mầu gam nóng được giới chuyên môn về thủy

tinh nội thất thường dùng để phân biệt nhóm mầu xanh lá cây, lam với nhóm mầu ấn tượng như: đỏ, vàng da cam, vàng chanh,

Chương 1 Tổng quan 1.1 Tính cấp thiết của việc thực hiện dự án

Công nghiệp thủy tinh dân dụng trong nước hiện cũng đã đáp ứng được một phần nhu cầu thị trường nội địa, tuy nhiên lĩnh vực thủy tinh màu cao cấp, cụ thể

là các loại thủy tinh có công nghệ chế tạo phức tạp hơn và giá thành cao hơn, hiện vẫn bị hàng ngoại chiếm giữ phần lớn thị phần Với một lọ hoa màu sản xuất trong nước, giá bán sỉ thường khoảng 10.000- 30.000 đồng/ kg, trong khi hàng cao cấp của ngoại dao động trong khoảng 30.000 -200.000 đồng/kg thủy

tinh Khái niệm tương đối "cao cấp" được dự án dùng cho các sản phẩm lọ hoa

có giá bán trên 50.000 đ/chiếc hoặc trên 30.000 đ/kg sản phẩm

Ngoài thế mạnh về công nghệ, các sản phẩm ngoại, đặc biệt là hàng Trung Quốc, còn mang một số ưu thế về mẫu mã, thương hiệu, giá thành rất cạnh tranh

và phương thức bán hàng năng động Đây cũng là vấn đề cần lưu ý khi dự án xây dựng cơ cấu mặt hàng

Do thiếu vốn đầu tư và công nghệ, nhiều cơ sở sản xuất thủy tinh mỹ nghệ Việt Nam vẫn dùng công nghệ đốt than đá, là công nghệ lạc hậu đã bị châu Âu loại bỏ từ thế kỷ 19 do kém ổn định chất lượng và gây độc hại cho công nhân Hiện nay giá than tăng đột biến đặt nhiều cơ sở trước nguy cơ phá sản hoặc sản xuất cầm chừng chờ chuyển đổi công nghệ

Trước nhu cầu tiệm cận chất lượng hàng ngoại nhập trong lĩnh vực thủy tinh màu dân dụng, nhằm tạo được chỗ đứng trong thị trường nội địa, đồng thời tạo được sản phẩm có hàm lượng chất xám cao hơn, cải thiện tỷ lệ giá trị gia tăng

trong cơ cấu giá thành, dự án đã lấy đề tài cấp bộ 2007: "Nghiên cứu công nghệ sản xuất thủy tinh màu 2 lớp phục vụ hàng mỹ nghệ và kỹ thuật cao” làm xuất

phát điểm về công nghệ và từ đó phát triển, mở rộng sang các lĩnh vực tương tự

đang có nhu cầu trên thị trường, đồng thời phối hợp cùng các đơn vị sản xuất thủy tinh trong nước mạnh dạn đi vào nghiên cứu chuyển đổi cơ cấu nhiên liệu từ than đá sang dầu

Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim, năm 2008 6

1.1.1 Những kết quả đạt được của đề tài:

• Hai lớp thủy tinh đã hài hòa về hệ số giãn nở Sau khi ủ, cắt, mài, đánh bóng không rạn, nứt

• Đã xác định được cận dưới và trên của bài toán phối liệu thủy tinh 2 lớp màu gam “nóng” cơ chế tạo màu keo

• Sắc màu vàng, trắng và đỏ được các cơ sở tiêu thụ đánh giá tương đương hàng ngoại nhập về mỹ thuật và đã đề nghị chào giá ngay cho một số sản phẩm bằng vật liệu thủy tinh màu của đề tài với hình dáng, kích thước mẫu hàng do khách hàng chủ động cung cấp

1.1.2 Những vấn đề công nghệ cần hoàn thiện

Để đảm bảo tính hiệu quả của việc ứng dụng kết quả đề tài, về mặt công nghệ, dự án cần hoàn thiện:

• Hoàn thiện, nắm vững và làm chủ quy trình công nghệ từ lý thuyết chế tạo

đến sản phẩm cuối cùng thông qua nghiên cứu kết hợp với sản xuất thử nghiệm

• Hoàn thiện các thông số về kỹ thuật: Hoàn thiện vấn đề khử bọt, xử lý các lỗi kỹ thuật trong gia công sản phẩm

• ổn định các thông số và chất lượng nguyên vật liệu, nhiên liệu đầu vào, đặc biệt là vấn đề so sánh hiệu quả tổng thể giữa nhiên liệu dầu và than đá

• ổn định chất lượng sản phẩm và đào tạo đội ngũ kỹ thuật

1.1.3 Nhu cầu thị trường

Theo số liệu dự báo cung cấp bởi các chuyên gia ngành đường sắt trên cơ sở kinh phí đầu tư duy tu và phát triển, nhu cầu về kính tín hiệu đường sắt

đang tăng nhanh Số liệu được dự án tổng hợp từ hai nguồn, bao gồm nguồn

đầu tư mới và nguồn kính thay thế hàng năm Cả hai nhu cầu trên hiện chủ yếu vẫn phải đáp ứng bằng hàng nhập ngoại

Cùng với sự phát triển kinh tế của đất nước, nhu cầu trang trí nội thất cũng đang tăng nhanh Bên cạnh các loại lọ hoa bình dân, hiện nay thị trường

lọ hoa màu cao cấp cũng đang gia tăng mạnh Hiện chưa có nghiên cứu thống

kê về nhu cầu thị trường lọ hoa cao cấp, nhưng dự án đã tổng hợp số liệu tương

đối nhằm đưa ra con số tối thiểu cho nghiên cứu khả thi của Dự án Các số liệu

thị trường lọ hoa màu cao cấp được tổng hợp từ các cơ sở sản xuất trong nước

và các cơ sở kinh doanh

Do chủng loại lọ hoa rộng vượt quá khuôn khổ khảo sát, nên dự án chỉ tập trung vào các sản phẩm lọ hoa mầu thủy tinh thường, có chất lượng, kích thước tương đương, liên quan và có thể cạnh tranh với sản phẩm của dự án, không khảo sát các lọ hoa trắng, falê mầu, các loại lọ hoa bình dân giá bán dưới 50.000 đ/chiếc và các loại lọ hoa đặc biệt

Nhằm tăng hiệu quả thống kê trong khuôn khổ quy mô tài chính cho phép, dự án đã sử dụng phương pháp thống kê ngoại suy của các công ty phân phối quốc gia đã có nhiều kinh nghiệm trong tổng kết kinh doanh hàng năm Ví

dụ: Nhu cầu thị trường TPHCM được tính ngoại suy từ nhu cầu thị trường của

Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim, năm 2008 8

1.2 Tình hình nghiên cứu sản xuất trong và ngoài nước

Những công ty hàng đầu trong lĩnh vực thủy tinh kỹ thuật cao và thủy tinh màu cao cấp có thể kể đến Hãng Schott Desag (Đức), Corning (Mỹ), Murano (Italy), Công ty Thiết bị Hàng không - Thorn (Pháp), Bohiem (Tiệp), Ajka, Berekfurdo (Hung) và Nazeing Glass (Anh) đã sản xuất và cung cấp cho thị trường quốc tế

Thủy tinh 2 lớp được ứng dụng nhiều nhất vào các sản phẩm lọ hoa cao cấp và chụp đèn nội thất Các hãng phương tây sản xuất các lọ hoa 2 lớp giá cao

và các hãng Trung Quốc sản xuất loại giá bình dân

Hiện Murano sản xuất chủ yếu các lọ hoa có giá bán từ vài trăm đến vài ngàn Euro, Bohiem và Ajka sản xuất loại vài chục đến vài trăm Euro và Trung Quốc chủ yếu đi vào sản xuất loại có giá thành khoảng 3 - 30 USD

Với thế mạnh về giá thành, các sản phẩm lọ hoa màu 2 lớp của Trung Quốc được xuất khẩu đi khắp thế giới và hiện đang tràn vào thị trường Việt Nam

Về thủy tinh lọc màu cho đèn hiệu sân bay hiện Việt Nam nhập chủ yếu từ Hãng Thorn của Pháp và một phần nhỏ từ Mỹ

Gần đây một số cơ sở thủy tinh trong nước đã nghiên cứu và sản xuất những màu gam “lạnh”, như: xanh lá cây, xanh lam và tím, chưa đi vào các gam màu “nóng”, được tạo màu bằng cơ chế keo, công nghệ phức tạp, giá thành cao Thường lớp ngoài là thủy tinh màu, lớp trong là thủy tinh trắng trong, sau khi mài sẽ hiện lên các văn hoa màu trắng trên nền màu

Liên hiệp KH và SX thủy tinh - Viện KH&CN Việt Nam đã nghiên cứu và sản xuất thủy tinh 2 lớp màu xanh cobalt, xanh lá cây thuộc hệ màu hình thành theo cơ chế ion, dễ nấu và ổn định hơn trong gần như toàn bộ quá trình sản xuất Công ty Thủy tinh Hà Nội đã nghiên cứu và sản xuất nhiều sản phẩm thủy tinh 2 lớp trong hệ màu cơ chế ion cung cấp cho thị trường Về hệ màu “nóng”, như: da cam, đỏ tía, đỏ ruby, đỏ tiết dê , công ty cũng đã bàn bạc về dự kiến hợp tác với Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim cùng nghiên cứu sản xuất

Năm 2007 đề tài cấp bộ: "Nghiên cứu công nghệ sản xuất thuỷ tinh màu 2 lớp phục vụ hàng mỹ nghệ và kỹ thuật cao” do Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ -

Luyện kim chủ trì đã xây dựng quy trình công nghệ làm cơ sở công nghệ cho Dự án

1.3 cơ sở lý thuyết

Thủy tinh, đôi khi trong dân gian cũng được gọi là kính hay kiếng, là một chất rắn vô định hình đồng nhất, có gốc silicát, thường được pha trộn thêm các thành phần khác để có tính chất theo ý muốn

bị làm lạnh rất nhanh, vì thế không có đủ thời gian để các mắt lưới tinh thể thông thường có thể tạo thành Thủy tinh cũng được sản xuất như vậy từ gốc silicát

Chúng được tạo ra trong tự nhiên từ các nham thạch núi lửa Việc sản xuất thủy tinh lần đầu tiên hiện còn lưu được chứng tích là ở Ai Cập khoảng năm 2000 trước công nguyên, khi đó thủy tinh được sử dụng như là men màu cho nghề gốm và các mặt hàng khác Trong thế kỷ thứ I trước công nguyên kỹ thuật thổi thủy tinh đã phát triển và những thứ trước kia là hiếm và có giá trị đó đã trở

Trung tâm sản xuất thủy tinh từ thế kỷ 14 là Vơnidơ, ở đó người ta đã phát triển nhiều công nghệ mới để sản xuất thủy tinh và trở thành trung tâm xuất khẩu có lãi các đồ đựng thức ăn, gương và nhiều đồ xa xỉ khác Sau đó, một số thợ thủy tinh của Vơnidơ đã chuyển sang các khu vực khác như Bắc Âu và việc sản xuất thủy tinh đã trở nên phổ biến hơn

Trên cơ sở các nghiên cứu lý thuyết tổng quan của Đề tài về lĩnh vực cấu trúc thủy tinh, các cơ chế tạo mầu,…, dự án đã tập trung đi sâu vào tập hợp tài liệu kỹ thuật liên quan và khảo sát các vấn đề liên quan đến công nghệ sản xuất, chất l−ợng sản phẩm, hoàn thiện công nghệ

1.3.1 Công nghệ sản xuất thủy tinh:

Nguyên liệu chính để sản xuất thủy tinh là SiO2, có nhiều trong cát và

và đạt đ−ợc các tính chất khác nh− mong muốn, (ví dụ cụ thể xem mục 2.3.)

Nhiên liệu sản xuất thủy tinh có thể bao gồm: Khí thiên nhiên, khí hóa

Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim, năm 2008 10

Công nghệ sản xuất thủy tinh có thể chia làm ba công đoạn chính, bao

gồm: Nấu, gia công và ủ khử ứng suất Việc lựa chọn loại hình công nghệ sản xuất thường là kết quả của bài toán tối ưu với các thông số đầu vào bao gồm: Loại sản phẩm cần chế tạo, nhiên liệu, nhân lực, năng lực kỹ thuật, đầu tư, quy mô thị trường và môi trường

Thiết bị sản xuất thủy tinh rất đa dạng, được thiết kế theo yêu cầu công

nghệ:

Lò nấu thủy tinh có thể là lò nấu gián tiếp hoặc trực tiếp với nguồn cấp năng lượng và theo hình thức gián đoạn theo mẻ hoặc liên tục, song song với việc gia công Lò nấu gián tiếp, gián đoạn thường ở quy mô nhỏ, có thể kể đến

lò nồi chậu, lò nồi cổ vịt dùng than đá, điện hoặc dầu Các loại lò liên tục quy mô công nghiệp bao gồm: lò đốt than hóa khí, lò đốt dầu, lò đốt khí thiên nhiên,

lò điện cực (hiện là loại lò hiện đại nhất)

Các thiết bị gia công thủy tinh còn đa dạng hơn về chủng loại, có thể kể

đến ống thổi thủy tinh (thủ công), máy cuốn (gathering) thủy tinh, máy thổi, máy ép, máy ép và thổi, máy cán, máy cắt đốt thủy tinh, máy kéo thủy tinh,

Các loại thiết bị ủ thủy tinh gồm: Lò ủ phòng, lò ủ goòng và lò ủ băng tải Ngoài ra còn nhiều loại thiết bị phụ trợ khác, như: Máy đập, máy sàng nguyên liệu, cân, máy trộn, máy nạp phối liệu, máy mài, máy cắt, máy đánh bóng gia công thoàn thiện,

1.3.2 Một số đặc trưng của công nghệ sản xuất thủy tinh mầu tín hiệu và

mỹ nghệ:

Do đặc thù về sự đa dạng mầu sắc và nhu cầu đảm bảo môi trường nấu cho phối liệu, phần lớn các đơn vị sản xuất thủy tinh mầu tín hiệu và mỹ nghệ dùng hệ lò nhiều nồi cổ vịt, mỗi nồi chứa một loại mầu Các mầu có thể cùng phối với nhau trên một sản phẩm hay độc lập, tùy theo thiết kế công nghệ

Trong các mầu thủy tinh, nhánh gam mầu nóng, hệ thủy tinh dùng chất tạo mầu CdSeS, có công nghệ sản xuất phức tạp nhất, nhưng lại là hệ mầu gây ấn tượng nhất và hiện đã chiếm thị phần tương đối lớn Sự phức tạp của hệ thủy tinh mầu chứa CdSeS thể hiện ở sự bất ổn định mầu trong hầu hết các công đoạn sản

xuất, từ phương pháp nhập phối liệu, nhiệt độ nấu, môi trường nấu đến nhiệt độ gia công, tốc độ gia công, nhiệt độ, thời gian hấp mầu và nhiệt độ ủ khử ứng suất

Sau nhiều năm nghiên cứu, hội thảo về loại thủy tinh "khó chiều" này, hiện trên thế giới một số đơn vị sản xuất thủy tinh tại Mỹ, EU, Nhật, Trung Quốc đã làm chủ được công nghệ và đưa vào ứng dụng Một trong những chìa khóa của vấn đề nằm ở khả năng giữ Se trong phối liệu

J Shuppan đã chứng minh rằng trong quá trình tạo silicát, Selen bắt nguồn

từ các hỗn hợp khí và có thể tồn tại trong thủy tinh dưới dạng nguyên tử ở trạng thái “keo vẩn”

Mức độ phân cực của các nguyên tử Se còn phụ thuộc vào thành phần hóa học của thủy tinh, đặc biệt là các loại kiềm khác nhau tạo ra các độ phân cực khác nhau rõ rệt

Nhiều chuyên gia thích đưa Se vào dưới dạng muối Na, Ba hay Zn Nhưng các thí nghiệm thực tế đã chứng minh rằng trong quá trình tạo silicát và thủy tinh, Se đi qua rất nhiều phản ứng nối tiếp nhau và các phản ứng thuận nghịch

Tỷ lệ thuận nghịch phụ thuộc rất nhiều vào áp suất riêng của ôxy Như vậy hình thái hóa học của Se khi đưa vào phối liệu hoàn toàn không quan trọng

Tại nhiệt độ nấu một phần Se tan vào thủy tinh trong quá trình hóa khí của các hợp chất chứa Se, một phần tan vào trong quá trình thủy tinh hóa của các hợp chất silicát Cả ba nguyên tố Se, S và Cd ở nhiệt độ nấu đều tồn tại dưới dạng nguyên tử

học của chúng thay đổi và affinity (sự gần giống nhau về tính chất vật lý) tương quan của chúng vượt các chất còn lại Thế năng nhiệt động học của Se nhỏ nhất,

các mầm này theo cơ chế khuếch tán và dần xây dựng các tinh thể CdSeS theo tỷ

lệ phù hợp tương tứng

Cơ chế hình thành các trung tâm màu trên thực tế hết sức phức tạp, ngoài các thông số trên nó còn phụ thuộc vào nhiều thông số kỹ thuật khác

Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim, năm 2008 12

Với Se ở điều kiện môi trường như trên Cd và S có affinity lớn nhất Tuy nhiên trong số còn lại cũng còn một số tương đối lớn ion có affinity tương quan lớn với Se và các ion này bị Cd và S cuốn theo trong quá trình khuếch tán và đưa vào cấu trúc tinh thể làm biến dạng một phần tinh thể, từ đó ảnh hưởng trực tiếp

đến các thông số quang học của các trung tâm màu

Nhiền đơn vị đã sử dụng thành công ZnO như một thành phần hỗ trợ tính

ổn định của mầu hệ CdSeS

Dưới góc độ công nghệ sản xuất, ngoài các yêu cầu công nghệ của thủy tinh màu thông thường, chất lượng màu hệ CdSeS còn phụ thuộc rất mạnh vào:

hệ thủy tinh nền, hàm lượng và chất lượng CdSeS, phương pháp trộn, phương pháp nhập liệu, môi trường nấu, kỹ thuật nấu thủy tinh, thiết kế khuôn hay kích thước, hình dạng sản phẩm, nhiệt độ, phương pháp và kỹ thuật gia công, công

đoạn xử lý nhiệt, ủ thủy tinh và cuối cùng là phương pháp hoàn thiện sản phẩm

Chương 2 phương pháp triển khai và công tác chuẩn bị 2.1 phương pháp sản xuất thử

Trên cơ sở quy trình công nghệ đã được đề tài xác định, Dự án lên kế hoạch chi tiết cho từng đợt sản xuất, triển khai song song sản xuất khối lượng sản phẩm cần sản xuất thử và đào tạo cán bộ công nghệ, công nhân lành nghề theo từng

đợt sản xuất

Phương pháp triển khai theo từng đợt này cũng là đặc thù của công nghệ sản xuất thủy tinh sử dụng đốt lò gián đoạn Do chi phí sấy lò và nồi cao nên mỗi đợt sản xuất thường đòi hỏi sự tập trung tối đa của đội ngũ vận hành nhằm đạt chất lượng, hiệu quả cao nhất có thể Do điều kiện thời gian giao ban kỹ thuật hàng ngày có hạn, nên công tác tổng kết kinh tế kỹ thuật được triển khai chủ yếu sau khi kết thúc đợt sản xuất, thường kéo dài từ 15 - 30 ngày

Do giá nhiên liệu lên cao nên dự án đã chọn phương pháp phối hợp hoàn thiện công nghệ với sản xuất các loại thủy tinh tương tự nhằm giảm tối đa chi phí

đào tạo thợ, thử khuôn và chế thử sản phẩm mẫu Phương pháp phối hợp nghiên cứu, chế thử và hoàn thiện công nghệ trên nền dây chuyền sản xuất tiết kiệm

được nhiều chi phí cho công tác chế thử sản phẩm mới Ngoài ra việc nghiên cứu chế thử trên lò nấu thủy tinh đốt dầu là điều kiện rất thuận lợi cho việc phát triển

dự án sang hướng dùng nhiên liệu dầu thay cho than đá trong tương lai gần Dự

án sẽ có thêm điều kiện làm quen với công nghệ sản xuất thủy tinh bằng nhiên liệu dầu

cấu mặt hàng công tác khảo sát thị trường cần triển khai chi tiết Việc khảo sát

được tiến hành song song, một mặt dự án trực tiếp khảo sát tình hình mặt hàng thủy tinh trên thị trường tự do, trong các siêu thị, thị trường hàng thủy tinh quốc

tế trên thương mại điện tử, mặt khác dự án hợp tác trực tiếp với các đơn vị kinh doanh thủy tinh chuyên nghiệp như: công ty Đức Trung, công ty Quảng cáo Tuấn Hoàng, đồng thời chuẩn bị cho công tác quảng cáo, chào hàng trên trang web

Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim, năm 2008 14

Công tác chọn chủng loại vật liệu cụ thể cho các sản phẩm của dự án được triển khai trên cơ sở tận dụng một số phương án vật liệu mới của EU và Trung Quốc đã được kiểm nghiệm qua thực tế, được người tiêu dùng Việt Nam chấp nhận và đang có mặt trên thị trường, đồng thời cũng là thế mạnh của dự án, cụ thể là vật liệu thủy tinh trắng ngà phối với thủy tinh vàng cam Ngoài ra dự án sẽ sản xuất một số hàng ấn tượng hỗ trợ cho công tác xây dựng thương hiệu và quảng cáo như thủy tinh đỏ ruby kết hợp với mạ vàng và men nổi

2.2 sản phẩm của Dự án

Trên cơ sở kết quả khảo sát thị trường dự án đã xác định:

Š Sản phẩm thủy tinh kỹ thuật của Dự án là thủy tinh tín hiệu đường sắt loại karô ỉ215 mm, phục vụ tín hiệu đường ngang (đoạn giao nhau giữa đường sắt và

đường bộ)

Š Sản phẩm thủy tinh dân dụng của Dự án là lọ hoa màu cao cấp có gam màu ấn tượng và một số sản phẩm phụ liên quan

cập nhật theo từng đợt sản xuất trên cơ sở tuân thủ nhiệm vụ chính của dự án và nhu cầu thực tế của thị trường sau mỗi đợt tổng kết kết quả sản xuất kinh doanh Các loại sản phẩm lọ hoa cao cấp bao gồm: Lọ hoa trắng ngà loại cắm một bông hoa cổ thẳng và cổ nghiêng, 02 loại lọ hoa đỏ dáng Tiệp cổ cao 24 cm và lọ hoa 26 cm dáng Trung Quốc

2.3 Nguyªn vËt liÖu hãa chÊt dïng cho s¶n xuÊt thö 2.3.1 Nguån gèc, chÊt l−îng nguyªn vËt liÖu

Nguyªn liÖu chÝnh cña thñy tinh lµ c¸t, th−êng chiÕm trªn 60% tû träng s¶n phÈm Trong c¸c thÝ nghiÖm, c¸t Cam Ranh lo¹i I ®−îc dïng cã c¸c thµnh phÇn chÝnh nh− sau:

C¸c hãa chÊt kh¸c chñ yÕu ®−îc ®−a vµo víi chÊt l−îng c«ng nghiÖp nh»m gi¶m gi¸ thµnh, nh÷ng lo¹i hãa chÊt trong n−íc ch−a s¶n xuÊt ®−îc nh− s« ®a

dù ¸n dïng hµng c«ng nghiÖp cña ngo¹i b¸n trªn thÞ tr−êng

B¶ng 3 ChÊt l−îng nguyªn vËt liÖu

ViÖt Nam, Cam Ranh

§øc Trung Quèc Trung Quèc Trung Quèc Hµn Quèc NhËt

99,8 98,0 99,5 99,0 98,0 99,0 99,7 99,9

Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim, năm 2008 16

Để đánh giá tổng thể chất lượng cát thủy tinh Việt Nam trong bức tranh khoáng sản quốc tế về nguồn cát thủy tinh, dự án đã tìm hiểu về một số loại cát ngoại có uy tín trong cùng lĩnh vực ứng dụng Tại châu Âu, cát thủy tinh Hochenbockai (Đức) đã được thương mại hóa quy mô lớn đạt một số chỉ tiêu như sau:

Cát thủy tinh Fehervarcsurgoi (Hungary):

Như vậy cát Cam Ranh xét về tổng thể chất lượng cũng tương đương với các loại cát có thương hiệu lớn trên thế giới và phù hợp với nhu cầu chất lượng của

dự án, đặc biệt là hàm lượng ôxit sắt và phân bố cỡ hạt

Sôda, Na2CO3, thành phần quan trọng thứ hai của thủy tinh, là thành phần

đóng vai trò hạ nhiệt độ nóng chảy của thủy tinh, trong chưa sản xuất được, thường nhập từ Trung Quốc, Mỹ với yêu cầu kỹ thuật như sau:

Đôlômi, công thức hóa học(CaMg)(CO3)2, khối lượng riêng 2.800 - 2.900

nơi: Hà Tây, Hòa Bình, Sơn La, Yên Bái, Lào Cai, Lạng Sơn, Ninh Bình, Thanh Hoá, Nghệ An, Hà Tĩnh, Quảng Bình

Yêu cầu kỹ thuật cho phối liệu thủy tinh bao gồm:

Tỷ trọng tương đối của nguyên liệu khô

Bột nhẹ, CaCO3: trong nước hiện Xí nghiệp Ba Nhất là thương hiệu có uy tín

đã sản xuất với nhiều mức chất lượng phục vụ cho từng ngành sản xuất có yêu cầu kỹ thuật khác nhau

Yêu cầu kỹ thuật cho phối liệu thủy tinh bao gồm:

ViÖn Khoa häc vµ C«ng nghÖ Má - LuyÖn kim, n¨m 2008 18

K 2 CO 3 , chÊt l−îng c«ng nghiÖp cña Trung Quèc

Yªu cÇu kü thuËt cho phèi liÖu thñy tinh:

As 2 O 3 , thành phần khử bọt, chất lượng công nghiệp của Mỹ

Kriolit, Na3AlF6, sản xuất từ nguồn H2SiF6 Lâm Thao

Yêu cầu kỹ thuật cho phối liệu thủy tinh bao gồm:

2.3.2 Tính phối liệu thủy tinh

Các nguyên liệu cho thủy tinh nêu trên được tính toán theo công thức tính phối liệu thủy tinh thông thường với các tiêu chí cụ thể như sau:

1 Trừ đi tỷ lệ đã đưa vào (cân trước) trong các muối khác cùng chung loại oxit

2 Trên cơ sở tỷ lệ khối lượng phân tử giữa thành phần thủy tinh (thường dưới dạng ôxit) và khối lượng phân tử của hợp chất dùng để đưa vào phối liệu (thường dưới dạng muối hoặc ôxit) cần trừ đi tỷ lệ mất khi nấu (thường là tỷ

đưa vào

Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim, năm 2008 20

3 Trừ đi tỷ lệ bay đi dưới dạng bụi, dạng bay hơi theo khí (mất khi triển khai thực tế) và bay hơi theo nguyên lý hóa nhiệt Các tỷ lệ trên được xác định trên cơ sở kiểm tra lại thành phần ôxit của thủy tinh đã nấu

4 Hiệu chỉnh lại phối liệu theo tỷ lệ thành phần ôxit đã có sẵn trong thủy tinh mảnh theo tỷ lệ thực tế mảnh đưa vào trộn với phối liệu (nếu nấu thủy tinh bằng phối liệu có pha mảnh thủy tinh)

5 Hiệu chỉnh lại phối liệu theo tỷ lệ ôxit bị tan vào thủy tinh từ vật liệu nồi cổ vịt Các tỷ lệ trên được xác định trên cơ sở phân tích lại thành phần thủy tinh hoặc dùng số liệu của các đợt sản xuất trước tương tự Các hiệu chỉnh này chủ yếu tập trung vào ôxit nhôm, ôxit silic và ôxit canxi

Để cụ thể hóa phương pháp tính phối liệu thực tế, dự án báo cáo chi tiết công

thể như sau:

nhiên việc khử bọt còn liên quan đến kỹ nghệ nấu, thiết bị đòi hỏi nhiều biện

pháp đồng bộ

2.4 thiết bị sản xuất thử

2.4.1 Các thiết bị chính

tích chứa tối đa 300 kg thủy tinh dùng cho nấu thủy tinh nền trắng

tích chứa tối đa 100 kg thủy tinh dùng cho nấu thủy tinh màu

- 01 lò thí nghiệm nấu thủy tinh dùng nhiên liệu than đá, nấu gián tiếp qua nồi cổ vịt có thể tích chứa tối đa 50 kg thủy tinh

nồi cổ vịt có thể tích chứa tối đa 25 kg thủy tinh

tại Nhật Bản

2.4.2 Các thiết bị phụ trợ

Tình hình giá than đá tăng lên đột ngột ảnh hưởng nặng nề tới việc triển khai

dự án nói riêng và cả ngành sản xuất thủy tinh nói chung Nhằm đảm bảo tính hiệu quả, dự án đã đầu tư nghiên cứu chế thử trên hệ lò nấu thủy tinh đốt dầu công suất 100 - 300 kg/ngày

Một số ưu điểm của lò nấu thủy tinh đốt dầu so với than đá có thể liệt kê bao gồm:

• Ưu điểm hàng đầu của công nghệ đốt dầu là giảm sự vất vả, độc hại cho thợ nấu thủy tinh Nói cách khác công nghệ đốt dầu thuộc đẳng cấp cao hơn, tạo thế năng phát triển cho sản xuất

Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim, năm 2008 22

• Công nghệ đốt dầu ổn định hơn sẽ góp phần tăng độ bền nồi, từ đó hạ giá thành sản xuất, chất lượng thủy tinh đầu ra sẽ cao hơn góp phần tăng tỷ lệ thành phẩm và giá bán;

• Công nghệ đốt dầu cũng cho phép nấu thủy tinh ở nhiệt độ cao hơn, từ đó

mở ra khả năng đi vào các mặt hàng cao cấp hơn;

• Giá dầu không tăng đột biến như giá than (tăng tới 300% trong 1 năm), nên hiện tại với thiết kế và thiết bị công nghệ hợp lý chỉ số tiêu hao năng lượng trên khối lượng sản phẩm thủy tinh đốt dầu còn thấp hơn đốt than;

• Dự án phối hợp dùng thêm dầu thải nhằm giảm giá thành nhiên liệu đồng thời góp phần bảo vệ môi trường;

• Không có chất thải rắn (như xỉ trong trường hợp đốt than đá hiện đã là vấn

đề trong hạch toán kinh tế khi sản xuất)

Tất nhiên bên cạnh các ưu điểm nổi bật như trên, tồn tại của công nghệ đốt dầu là nhu cầu đầu tư tài chính ban đầu lớn hơn so với công nghệ đốt than đá

2.5 Công tác phân tích

Công tác kiểm tra chất lượng bán thành phẩm và thành phẩm thủy tinh được triển khai ngay tại cuối dây chuyền trên cơ sở các yêu cầu kỹ thuật nhằm kịp thời xác định chất lượng sản phẩm từng công đoạn và đưa ra phương án hiệu chỉnh,

ổn định

Các thông số kỹ thuật vật liệu như độ bền hóa, nhiệt, ứng suất,… được xác

định tại Trung tâm Hóa Phân tích và Xưởng thủy tinh thuộc Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ-Luyện kim

Nhằm phục vụ yêu cầu kỹ thuật của khách hàng đối với sản phẩm kính tín hiệu đường ngang là sản phẩm thường xuyên phải tiếp xúc với môi trường ngoài trời, dự án đã triển khai đo độ bền hóa theo phương pháp đo độ bền hóa tại Trung tâm Hóa Phân tích

Thủy tinh cần đo được cắt thành hình lập phương với kích thước cạnh 16mm,

1 giờ để đo độ bền trong môi trường axit và được ngâm trong dung dịch NaOH

0,01M ở 950C trong 1 giờ để đo độ bền trong môi trường kiềm Sau đó được cân

lại, xác định phần trăm khối lượng hao hụt sau khi ngâm trong dung dịch trên và kiểm tra kết quả theo tiêu chuẩn Mỹ ASTM C225

Viện Khoa học và Công nghệ Mỏ - Luyện kim, năm 2008 24

Chương 3 Nội dung và kết quả sản xuất thử

3.1 Nội dung sản xuất thử

3.1.1 Công nghệ sản xuất thuỷ tinh màu 2 lớp

Hình 1 Sơ đồ công nghệ

Tạo hình (thổi)

Đưa vào lò đang nấu thủy tinh màu, cuốn thêm thủy tinh màu lên lớp trắng

Phối liệu thủy tinh màu

Nấu

Cuốn thủy tinh trắng từ lò ra bằng ống thổi

Gia công cơ

hoàn thiện