ĐỒ án tốt NGHIỆP lò nung tuynel

Với lộ trình công nghiệp hoá – hiện đại hoá đất nước, việc xây dựng mới các nhà máy sản xuất vật liệu xây dựng nói chung và nhà máy sản xuất sứ vệ sinh cao cấp nói riêng là một việc tất

VIỆN KỸ THUẬT HÓA HỌC

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU SILICAT

- -

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Đề tài: “Thiết kế nhà máy sản xuất sứ vệ sinh cao cấp

năng suất 2 triệu bộ sản phẩm/năm”

HÀ NỘI, 05/2016

GV hướng dẫn : TS Vũ Thị Ngọc Minh

SV thực hiện : Đặng Xuân Đức MSSV : 20112888

Lớp : Kỹ thuật hóa học 5 – K56

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐH BÁCH KHOA HÀ NỘI Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

Viện: Kỹ thuật hóa học

Bộ môn: Công nghệ vật liệu Silicat

Tên đề tài: “Thiết kế nhà máy sản xuất sứ vệ sinh cao cấp năng suất 2 triệu bộ sản

phẩm/năm”

1 Các số liệu ban đầu:

Sử dụng lò tuynel, nhiên liệu khí thiên nhiên

2 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

Lựa chọn cơ cấu sản phẩm, công nghệ sản xuất và địa điểm xây dựng nhà máy

Lựa chọn nguyên liệu và tính bài phối liệu

Tính cân bằng vật chất toàn nhà máy

Tính cân bằng nhiệt cho hệ thống lò

Tính toán chiếu sáng, điện, nước

Tính toán tổ chức, kinh tế

3 Các bản vẽ, đồ thị (ghi rõ loại và kích thước bản vẽ):

01 bản vẽ dây chuyền sản xuất

01 bản vẽ lò nung

01 bản vẽ bố trí mặt bằng các xưởng sản xuất chính

01 bản vẽ tổng mặt bằng nhà máy

4 Họ và tên cán bộ hướng dẫn: TS Vũ Thị Ngọc Minh

5 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 26/02/2016

6 Ngày hoàn thành đồ án: 26/05/2016

Ngày 26 tháng 02 năm 2016 Chủ nhiệm bộ môn Cán bộ hướng dẫn

Sinh viên đã hoàn thành và nộp đồ án tốt nghiệp ngày … tháng … năm 2016

Người duyệt

(Ký, ghi rõ họ tên)

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU……… 1

CHƯƠNG I: LỰA CHỌN ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG NHÀ MÁY………2

I Lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy………2

1 Điều kiện tự nhiên……… 2

2 Hạ tầng cơ sở……….2

3 Cơ sở nguyên liệu……… 3

CHƯƠNG II: LỰA CHỌN SẢN PHẨM……… ……….4

I Lựa chọn sản phẩm……….…….4

II Các chỉ tiêu kỹ thuật………4

CHƯƠNG III: SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ VÀ THUYẾT MINH DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT……… … 5

I Tóm tắt quy trình công nghệ sản xuất sứ vệ sinh……….…….5

II Thuyết minh dây chuyền công nghệ……….… 6

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN PHỐI LIỆU……….…8

I Tính toán phối liệu xương……… ………… 8

1 Nguyên liệu 9

1.1 Đất sét Trúc Thôn……… 9

1.2 Cao lanh Phú Thọ……….9

1.3 Fenspat Yên Hà……… 10

1.4 Thạch anh……… ……10

2 Đổi thành phần hoá của nguyên liệu sang thành phần khoáng……… 11

2.1 Thành phần khoáng theo đất sét……… 11

2.2 Thành phần khoáng theo cao lanh……….…….12

2.3 Thành phần khoáng theo fenspat……….13

2.4 Thành phần khoáng theo thạch anh………14

3 Tính toán phối liệu khi biết thành phần khoáng……… 16

4 Đổi thành phần % phối liệu sang thành phần hoá của phối liệu……….…17

II Tính toán phối liệu men……… … 18

1 Men tham khảo……….18

2 Tính toán phối liệu men………19

2.1 Lựa chọn nguyên liệu……… 19

2.2 Tính toán……….………19

2.3 Kết quả………21

3 Kiểm tra hệ số giãn nở nhiệt của men……….………….22

4 Tính nhiệt độ nóng chảy của men……… 23

CHƯƠNG V: CÂN BẰNG VẬT CHẤT……… 25

I Cân bằng vật chất cho xương……… 25

II Cân bằng vật chất cho men……… 26

CHƯƠNG VI: LỰA CHỌN THIẾT BỊ……… 28

I Máy nghiền bi nghiền xương……….…………28

II Máy nghiền bi nghiền men………28

III Bể chứa hồ………29

CHƯƠNG VII: TÍNH TOÁN QUÁ TRÌNH SẤY NHÂN TẠO………33

I Lý do sử dụng lò sấy tuynel………33

1 Vai trò của quá trình sấy……….…33

2 Lý do sử dụng lò sấy tuynel………33

II Xác định thông số lò sấy………33

1 Sức chứa của lò sấy……… 33

2 Kích thước lò sấy……… 34

II Tính toán quá trình sấy lý thuyết……….34

1 Trạng thái của tác nhân sấy khi ra khỏi lò sấy……… 34

2 Lượng tác nhân sấy lý thuyết……… 35

3 Lưu lượng thể tích trung bình của tác nhân sấy……….36

4 Nhiệt lượng tiêu hao trong quá trình sấy lý thuyết……….36

III Tính toán quá trình sấy thực tế……… 37

1 Xác định các tổn thất nhiệt……….37

1.1 Tổn thất nhiệt ra môi trường xung quanh……….37

1.2 Tổn thất nhiệt do vật liệu sấy, tấm kê, trụ đỡ và thanh đỡ mang đi……37

1.3 Nhiệt đốt nóng goòng sấy……….38

2 Nhiệt lượng bổ sung thực tế Δ………39

3 Xác định trạng thái của tác nhân sấy sau quá trình sấy thực……… 40

3.1 Xác định bằng phương pháp giải tích………40

3.2 Biểu diễn quá trình sấy lý thuyết và sấy thực tế trên đồ thị I – d……….40

3.3 Lưu lượng tác nhân sấy thực tế……… 41

IV Lựa chọn quạt lò sấy………42

CHƯƠNG VIII: TÍNH TOÁN LÒ NUNG……… 43

I Lý do sử dụng lò tuynel……… 43

1 Vai trò của quá trình nung……….43

2 Lý do sử dụng lò tuynel………43

II Cấu tạo lò……… 43

1 Sức chứa của lò……….43

2 Tính toán và lựa chọn các thông số của lò……… 44

2.1 Thể tích của lò Vc……… 44

2.2 Lựa chọn kích thước xe goòng………44

2.3 Tính toán số goòng trong lò nung……… 45

2.4 Tính sức chứa một goòng……….45

2.5 Kích thước lò nung………45

III Xác định chiều dài mỗi dôn……….46

1 Chiều dài mỗi dôn trong lò……….46

2 Xây dựng đường cong nung………46

3 Chiều dài các dôn……….47

3.1 Giai đoạn sấy 25 o C ÷ 320 o C………47

3.2 Giai đoạn đốt nóng 320 o C ÷ 900 o C………47

3.3 Giai đoạn nung 900 o C ÷ 1222 o C………48

3.4 Giai đoạn lưu ở 1222 o C………48

3.5 Giai đoạn làm lạnh nhanh 1222 o C ÷ 700 o C……….48

3.6 Giai đoạn làm lạnh chậm 700 o C ÷ 500 o C……….48

3.7 Giai đoạn làm lạnh cuối lò 500 o C ÷ 50 o C……… 49

4 Xác định kết cấu vỏ lò……… 49

IV Tính toán quá trình cháy của nhiên liệu………50

1 Nhiên liệu……… 50

2 Tính toán lượng không khí cần cho quá trình cháy……….51

2.1 Lượng không khí lý thuyết………51

2.2 Lượng không khí thực tế……… 51

3 Tính toán sản phẩm cháy……….52

4 Tính toán thành phần khí thải……….52

V Cân bằng nhiệt dôn đốt nóng và dôn nung……….53

1 Nhiệt thu……….53

1.1 Nhiệt cháy của nhiên liệu……….53

1.2 Nhiệt lý học của nhiên liệu……… 53

1.3 Nhiệt lý học của không khí cần cho quá trình cháy……….53

1.4 Nhiệt lý học của không khí lọt vào dôn đốt nóng và dôn nung………….54

1.5 Nhiệt do sản phẩm mang vào……… 54

1.6 Nhiệt do xe goòng mang vào………54

1.7 Nhiệt do tấm kê, trụ đỡ và thanh đỡ mang vào……….55

2 Nhiệt chi……….56

2.1 Nhiệt bốc hơi lý học……… 56

2.2 Nhiệt đốt nóng hơi nước đến nhiệt độ khí thải ra khỏi lò……… 57

2.3 Nhiệt do phản ứng hoá học khi nung sản phẩm………57

2.4 Nhiệt đốt nóng sản phẩm……… 57

2.5 Nhiệt tổn thất theo khí thải……… 58

2.6 Nhiệt đốt nóng tấm kê, trụ đỡ, thanh đỡ đến nhiệt độ nung….………….59

2.7 Tổn thất nhiệt ra môi trường xung quanh………59

2.7.1 Giai đoạn nhiệt độ 25÷320˚C……… 60

2.7.2 Giai đoạn nhiệt độ 320÷900˚C………65

2.7.3 Giai đoạn nhiệt độ 900÷1222˚C……… 66

2.7.4 Giai đoạn nhiệt độ lưu ở 1222˚C……….66

2.8 Nhiệt tích lũy ở nền goòng………67

2.9 Các khoản nhiệt tổn thất không tính được……….68

VI Cân bằng nhiệt dôn làm lạnh nhanh……… 69

1 Nhiệt thu……….69

1.1 Nhiệt do sản phẩm, tấm kê, trụ đỡ, thanh đỡ và nhiệt tích lũy từ nền goòng mang từ dôn nung sang……… 69

1.2 Nhiệt lý học của không khí vào làm nguội sản phẩm……….69

2 Nhiệt chi……….70

2.1 Nhiệt do sản phẩm, tấm kê, trụ đỡ, thanh đỡ sang dôn làm lạnh chậm………70

2.2 Nhiệt do không khí nóng lấy đi để dùng vào mục đích khác hoặc thoát ra ống khói……….70

2.3 Nhiệt tích lũy ở nền goòng………70

2.4 Nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh……… 71

2.5 Các khoản nhiệt không tính được………71

VII Cân bằng nhiệt dôn làm nguội gián tiếp………72

1 Nhiệt thu……….72

1.1 Nhiệt do sản phẩm, tấm kê, trụ đỡ, thanh đỡ và nhiệt tích lũy từ nền goòng mang từ dôn làm lạnh nhanh sang……….72

1.2 Nhiệt lý học của không khí vào làm nguội sản phẩm……….72

2 Nhiệt chi……… 73

2.1 Nhiệt do sản phẩm, tấm kê, trụ đỡ, thanh đỡ mang sang dôn làm lạnh cuối lò……….73

2.2 Nhiệt do không khí nóng lấy đi để dùng vào mục đích khác hoặc thoát ra ống khói……….73

2.3 Nhiệt tích lũy ở nền goòng………73

2.4 Nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh……….74

2.5 Các khoản nhiệt không tính được……… 74

VIII Cân bằng nhiệt dôn làm nguội cuối lò……….75

1 Nhiệt thu……….75

1.1 Nhiệt do sản phẩm, tấm kê, trụ đỡ, thanh đỡ và

nhiệt tích lũy từ nền goòng mang từ dôn làm lạnh chậm sang……….75

1.2 Nhiệt lý học của không khí vào làm nguội sản phẩm……….75

2 Nhiệt chi……….75

2.1 Nhiệt do sản phẩm,tấm kê, trụ đỡ, thanh đỡ mang ra ngoài……….75

2.2 Nhiệt do không khí nóng lấy đi để dùng vào mục đích khác hoặc thoát ra ống khói……….75

2.3 Nhiệt nền xe goòng mang ra ngoài……….75

2.4 Nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh……… 75

2.5 Các khoản nhiệt không tính được……… 76

IX Tính toán vòi đốt……… 78

1 Bố trí vòi đốt……… 78

2 Tiết diện miệng phun khí đốt……….… 78

X Lựa chọn quạt gió……… 78

CHƯƠNG IX: TÍNH TOÁN KINH TẾ VÀ TỔ CHỨC……….81

I Cơ cấu tổ chức của nhà máy……… 81

II Tính toán vốn đầu tư……….82

1 Đầu tư về xây dựng……… 82

1.1 Nhà sản xuất……… 82

1.2 Nhà gián tiếp phục vụ sản xuất……… 84

1.3 Tiền đầu tư làm đường xá, công trình phụ………84

1.4 Khấu hao trung bình năm về xây dựng……….84

2 Đầu tư về thiết bị……… 84

2.1 Tiền đầu tư thiết bị chính……….84

2.2 Tiền đầu tư thiết bị phụ………86

2.3 Tiền đầu tư thiết bị điều chỉnh, đo lường……… 86

2.4 Tiền đầu tư công lắp ráp thiết bị……….86

2.5 Các chi phí khác……….86

3 Tổng số vốn đầu tư………87

III Chi phí điện, nước………87

1 Lượng điện tiêu thụ……… 87

1.1 Lượng điện dùng cho các loại thiết bị………87

1.2 Lượng điện dùng cho thắp sáng……….89

2 Lượng nước tiêu thụ……….91

2.1 Tính toán lượng nước cần sử dụng trong sản xuất……….91

2.2 Tính toán lượng nước dùng trong sinh hoạt……… 91

IV Tính giá thành sản phẩm……….91

1 Các chi phí chủ yếu……… 91

1.1 Chi phí về nguyên nhiên liệu………91

1.2 Chi phí cho lương của công nhân viên trong năm……… 92

1.3 Tiền phụ cấp ngoài lương………92

1.4 Chi phí bảo hiểm cho công nhân viên………92

1.5 Chi phí quảng cáo sản phẩm……… 93

1.6 Chi phí khi vay vốn ngân hàng………93

1.7 Chi phí thuê mặt bằng……… 93

1.8 Khấu hao tài sản cố định……… 93

2 Các chi phí khác………93

VI Tính lãi và thu hồi vốn……….94

1 Lãi……… 94

1.1 Lãi hàng năm……….94

1.2 Tỷ suất lãi………95

1.3 Thời gian thu hồi vốn………95

VII Tóm tắt chỉ tiêu kỹ thuật………95

KẾT LUẬN……….96

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO……… 97

1

LỜI NÓI ĐẦU

Thế kỷ XX đã qua, nước ta đang trên con đường phấn đấu đến năm 2020 về

cơ bản là một nước công nghiệp hoá – hiện đại hoá Cùng với sự phát triển của nền kinh tế xã hội, đời sống của nhân dân ngày càng được nâng cao Do vậy ngoài nhu cầu về ăn mặc thì nhu cầu về nhà ở ngày càng cao, đòi hỏi cả về chất lượng lẫn giá trị thẩm mỹ

Sau nhiều năm phát triển, sản phẩm sứ vệ sinh đã có mặt trong nhiều công trình công nghiệp và dân dụng mang tính hiện đại, đạt chất lượng kỹ thuật và thẩm

mỹ cao Một số sản phẩm thậm chí đã được xuất khẩu đến nhiều nước trên thế giới, mang lại nguồn thu nhập đáng kể cho đất nước Với lộ trình công nghiệp hoá – hiện đại hoá đất nước, việc xây dựng mới các nhà máy sản xuất vật liệu xây dựng nói chung và nhà máy sản xuất sứ vệ sinh cao cấp nói riêng là một việc tất yếu đối với tình hình nước ta hiện nay Và việc thiết kế một nhà máy là bước khởi đầu cho việc

mở rộng sản xuất Là một sinh viên chuyên ngành Silicat, em thấy nhiệm vụ thiết kế

là một nhiệm vụ cơ bản đối với mỗi kỹ sư Chính vì vậy để làm quen với công việc của một kỹ sư tương lai, dưới sự hướng dẫn của TS Vũ Thị Ngọc Minh, em đã được giao đề tài:

“Thiết kế nhà máy sản xuất sứ vệ sinh cao cấp năng suất 2 triệu bộ sản phẩm/năm”

Nội dung thiết kế của em gồm 9 chương:

Chương I : Lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy

Chương II : Lựa chọn sản phẩm

Chương III : Sơ đồ công nghệ và thuyết minh dây chuyền sản xuất

Chương IV : Tính toán phối liệu

Chương V : Cân bằng vật chất

Chương VI : Lựa chọn thiết bị

Chương VII : Tính toán quá trình sấy nhân tạo

Chương VIII : Tính toán lò nung

Chương IX : Tính toán kinh tế và tổ chức

2

CHƯƠNG I: LỰA CHỌN ĐỊA ĐIỂM XÂY DỰNG NHÀ MÁY

I Lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy

Căn cứ vào điều kiện của vùng, điều kiện cung cấp nguyên liệu, nhiên liệu, điện nước, điều kiện tiêu thụ và phân phối sản phẩm

Chọn vùng xây dựng nhà máy tại cụm công nghiệp Song Khê – Nội Hoàng –

xã Nội Hoàng – huyện Yên Dũng – tỉnh Bắc Giang

Khu đất lựa chọn nằm tại khu công nghiệp có kích thước 220x200 m, với tổng

3

- Điều kiện cấp thoát nước:

Nguồn nước cung cấp cho nhà máy là nhà máy nước của khu công nghiệp Song Khê – Nội Hoàng Nước thải được dẫn bằng hệ thống kênh máng qua hệ thống

xử lý nước thải sơ bộ rồi chảy vào hệ thống nước thải của khu công nghiệp

3 Cơ sở nguyên liệu

Nguyên liệu dùng để làm xương và men của sản phẩm sứ vệ sinh cao cấp gồm các nguyên liệu chủ yếu như:

+ Đất sét Trúc Thôn + Cao lanh Phú Thọ + Fenspat Yên Hà + Thạch anh + Dolomit Lào Cai

Nguyên liệu đã được sơ chế và tuyển chọn tại nơi sản xuất, sau đó cung cấp cho nhà máy bằng hệ thống giao thông đường bộ

Kích thước bao D×R×C (mm)

Trọng lượng sản phẩm (kg)

Khối lượng (bộ/năm)

II Các chỉ tiêu kỹ thuật

Sản phẩm được sản xuất dựa theo TCVN 7745 : 2007 với các chỉ tiêu cơ, lý, hoá như sau:

- Hệ số giãn nở nhiệt: (5,5 – 6,5).10-5 C-1

- Khả năng chịu tải trọng của sản phẩm: ≥ 3 kN với sản phẩm bồn cầu

≥ 1,5 kN với sản phẩm chậu rửa

- Độ bền hoá: bền axit, bền kiềm

5

CHƯƠNG III: SƠ ĐỒ CÔNG NGHỆ VÀ THUYẾT MINH

DÂY CHUYỀN SẢN XUẤT

I Tóm tắt quy trình công nghệ sản xuất sứ vệ sinh

Các loại nguyên liệu

(cao lanh, đất sét, fenspat,…)

Nước

Chất điện giải

Bể chứa, điều chỉnh hồ

Định lượng Nghiền bi ướt

Tạo hình đổ rót

Sấy tự nhiên, sửa mộc

Sấy nhân tạo

Sàng rung, khử từ

Két chứa có cánh khuấy

CNG Khí thải từ lò nung Sàng rung, khử từ

Khí nén

6

II Thuyết minh dây chuyền công nghệ

Các loại nguyên liệu làm xương như: Đất sét, cao lanh, fenspat, thạch anh,… được nhập về kho chứa và được chứa riêng theo từng loại nguyên liệu một Theo bài phối liệu đã được tính toán từ phòng kỹ thuật, ta có khối lượng của từng loại nguyên liệu trong một mẻ nghiền Nguyên liệu được định lượng theo đúng tỷ lệ bằng cân băng Khi đã đạt khối lượng theo yêu cầu, hỗn hợp nguyên liệu được tháo xuống hệ thống băng tải rồi nạp vào máy nghiền bi

Theo bài phối liệu ta bổ sung thêm nước, chất điện giải vào máy nghiền bi Phối liệu được nghiền trong thời gian khoảng 8 giờ cho tới khi kiểm tra hồ đạt được các thông số sau:

độ đồng nhất cho hồ Sau đó, ta tiến hành tạo hình đổ rót vào khuôn thạch cao đã được chuẩn bị từ trước Để tăng tốc quá trình hình thành lớp mộc trong khuôn thạch cao, ta dùng phương pháp đổ rót hồ dưới áp lực Hồ được duy trì ở áp lực 2÷4 bar dưới tác dụng của dòng khí nén Thời gian lưu 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 Sau một số lần tạo hình nhất định, khuôn thạch cao sẽ có hiện tượng “no nước” do hút nước của hồ để tạo lớp sản phẩm mộc, ta cần tiến hành sấy giảm độ

ẩm trong khuôn Trung bình vòng đời của khuôn thạch cao khoảng 30 lần tạo hình/lần sấy Nếu sản phẩm bị hỏng trong quá trình tách khuôn, ta đưa lượng phế phẩm này vào một bể khuấy và khuấy đều để đánh tan các tảng Rồi sau đó đem hồi lưu lại nếu như hồ đạt tiêu chuẩn của hồ đổ rót

Với các nguyên liệu để làm men, chúng cũng được gia công tương tự như với nguyên liệu làm xương Sau khi định lượng, phối liệu men cùng với nước, chất điện giải và phụ gia STTP được nạp vào máy nghiền bi (loại nhỏ hơn so với máy nghiền xương)

Thời gian nghiền khoảng 10 giờ cho tới khi đạt được thông số kỹ thuật của men như sau:

- Độ ẩm : 35 ÷ 37%

- Tỷ trọng : 1,65 ÷ 1,7 g/cm3

- Lượng sót sàng 0,063 mm : ≤ 0,1%

Men trước khi tráng có pha thêm một lượng keo hữu cơ (CMC) nhỏ hơn 0,5%

để men phun bám chắc vào mộc và không bị nứt trước khi đưa vào nung

Sau khi đã nung, sản phẩm được kiểm tra các khuyết tật lần cuối Với những sản phẩm đã đạt yêu cầu, ta tiến hành đóng gói từng sản phẩm rồi nhập kho

8

CHƯƠNG IV: TÍNH TOÁN PHỐI LIỆU

I Tính toán phối liệu xương

30 28/29 30 30/31 31

27 28 29 30 30/31

23 26 27 28/29 29 30

29 28/29

27/28 26

23 20 16/17

13 14 18 20 23 23/26 27 28

28/30 26/27

20 18 16 14 12 11 10/11

9 10 11 12 14 17 19 23 28 31

33 30/31

26/27 20/23 20

18/19 16

14/15 12/13 9

8

Cao lanh (T)

Fenspat (F) Quartz (Q)

9

1 Nguyên liệu

Các loại nguyên liệu chính để dùng tạo xương là đất sét, cao lanh, fenspat, talc Các loại nguyên liệu này có khá nhiều ở nước ta, ví dụ như ở các tỉnh Lào Cai, Phú Thọ, Tuyên Quang, Hải Dương, Hoà Bình, Thanh Hoá, Quảng Nam… Tuy nhiên, để thuận lợi về giao thông và phù hợp với yêu cầu về nguyên liệu cua loại sứ

vệ sinh, các nguyên liệu được chọn là: đất sét Trúc Thôn, Hải Dương; cao lanh Phú Thọ; fenspat Yên Hà; thạch anh

1.1 Đất sét Trúc Thôn

- Vai trò: cung cấp lượng oxit SiO2 và Al2O3 để tạo khoáng mulit (3Al2O3.2SiO2) – đây là khoáng chính trong cấu trúc xương sứ, tạo độ dẻo cho phối liệu, liên kết các

cốt liệu gầy, qua đó tạo nên cường độ mộc cho phối liệu

- Về ngoại quan: có màu trắng xám, dạng cục kích thước d = 1÷10 cm, độ ẩm thấp, khi xoa bằng tay phải thấy mịn và bẻ khó, không có lẫn nhiều các màu của tạp chất

- Vai trò: cũng là một loại nguyên liệu dẻo như đất sét, nhưng cao lanh lẫn ít tạp chất

và độ dẻo cũng thấp hơn nhiều Vai trò chính của nguyên liệu này là cung cấp lượng

- Về ngoại quan: có màu trắng hanh vàng, không lẫn tạp chất

- Tính chất cơ lý:

+ Độ ẩm: W ≤ 10%

+ Cỡ hạt: lượng hạt đã nghiền có kích thước d < 3mm

- Thành phần hoá, % (Theo [4] – Trang 34)

1.4 Thạch anh

loại nguyên liệu gầy, có tác dụng giảm co khi sấy và khi nung sản phẩm, tác dụng giảm co của thạch anh được thể hiện từ nhiệt độ thấp đến nhiệt độ nung cao nhất Đồng thời, thạch anh còn tăng được khả năng chống biến dạng của sản phẩm và còn làm tăng cường độ cơ học của sản phẩm sau nung đến một giới hạn nhất định

- Về ngoại quan: dạng bột mịn màu trắng sáng, không lẫn tạp chất

- Tính chất cơ lý:

+ Độ ẩm: W ≤ 10%

Hàm lượng các oxit của nguyên liệu, %

Khoáng fenspat gồm có: Anbit + Octoclaz

- Anbit: Na2O.Al2O3.6SiO2: 524 (trọng lượng phân tử)

Lượng khoáng anbit có trong 100 PTL đất sét:

3,71962

 

PTL

SiO2 = 3,719 360

2,555524

 

PTL

- Octoclaz: K2O.Al2O3.6SiO2: 556

Lượng khoáng octolaz có trong 100 PTL đất sét:

18,21894

 

PTL Oxyt mang theo vào:

12

Al2O3 = 18,218 102

3,342556

 

PTL

SiO2 = 18,218 360

11,796556

Khoáng Caolinit: Al2O3.2SiO2.2H2O: 258

Lượng khoáng caolinit có trong đất sét:

 

PTL Lượng oxyt silic tự do (quắc):

Q = 59,71 – 14,351 – 27,169 = 18,190 PTL

2.2 Thành phần khoáng theo cao lanh

Khoáng fenspat gồm có: Anbit + Octoclaz

- Anbit: Na2O.Al2O3.6SiO2: 524 (trọng lượng phân tử)

Lượng khoáng anbit có trong 100 PTL cao lanh:

5,32562

 

PTL Oxyt mang theo vào:

Al2O3 = 5,325 102

1,036524

 

PTL

SiO2 = 5,325 360

3,658524

 

PTL

- Octoclaz: K2O.Al2O3.6SiO2: 556

Lượng khoáng octolaz có trong 100 PTL cao lanh:

13

6,03394

 

PTL Oxyt mang theo vào:

Al2O3 = 6,033 102

1,107556

 

PTL

SiO2 = 6,033 360

3,906556

Khoáng Caolinit: Al2O3.2SiO2.2H2O: 258

Lượng khoáng caolinit có trong cao lanh:

 

PTL Lượng oxyt silic tự do (quắc):

Q = 46,19 – 7,564 – 42,338 = – 3,712 PTL

2.3 Thành phần khoáng theo fenspat

Khoáng fenspat gồm có: Anbit + Octoclaz

- Anbit: Na2O.Al2O3.6SiO2: 524 (trọng lượng phân tử)

Lượng khoáng anbit có trong 100 PTL fenspat:

35,83562

 

PTL

14

SiO2 = 35,835 360

24,619524

 

PTL

- Octoclaz: K2O.Al2O3.6SiO2: 556

Lượng khoáng octolaz có trong 100 PTL fenspat:

34,56794

 

PTL Oxyt mang theo vào:

Al2O3 = 34,567 102

6,341556

 

PTL

SiO2 = 34,567 360

22,382556

Khoáng Caolinit: Al2O3.2SiO2.2H2O: 258

Lượng khoáng caolinit có trong fenspat:

 

PTL Lượng oxyt silic tự do (quắc):

Q = 74,14 – 47,001 – 2,234 = 24,905 PTL

2.4 Thành phần khoáng theo thạch anh

Khoáng fenspat gồm có: Anbit + Octoclaz

- Anbit: Na2O.Al2O3.6SiO2: 524 (trọng lượng phân tử)

Lượng khoáng anbit có trong 100 PTL fenspat:

0,29662

 

PTL

 

PTL

SiO2 = 0,296 360

0,203524

 

PTL

- Octoclaz: K2O.Al2O3.6SiO2: 556

Lượng khoáng octolaz có trong 100 PTL fenspat:

0,11894

 

PTL

SiO2 = 0,118 360

0,076556

Khoáng Caolinit: Al2O3.2SiO2.2H2O: 258

Lượng khoáng caolinit có trong fenspat:

 

PTL Lượng oxyt silic tự do (quắc):

Q = 99,28 – 0,279 – 0,153 = 98,848 PTL

T = 30 – 16,356 = 13,644

F = 40 – 6,142 = 33,858 Gọi lượng cao lanh, fenspat và thạch anh cần thiết trong bài phối liệu lần lượt

là x%, y% và z% Ta có hệ phương trình:

91,026x + 4,803y + 0,329z = 13,644 – 3,712x + 24,905y + 98,848z = 24,907 11,358x + 70,402y + 0,414z = 33,858 Giải hệ ta được: x = 12,5%; y = 46,0% và z = 14,1%

Quy về 72% ta được:

x = 12,4%; y = 45,6% và z = 14,0%

Nhận xét: Thành phần T – Q – F tính toán theo bài phối liệu xấp xỉ theo thành phần

T – Q – F đã chọn, vậy có thể chấp nhận bài phối liệu trên

4 Đổi thành phần % phối liệu sang thành phần hoá của phối liệu

Thành phần % nguyên liệu của bài phối liệu:

MKN = 28×7,26/100 = 2,03 Làm tương tự như trên ta tính được tất cả các oxit đưa vào phối liệu theo đất sét, cao lanh, fenspat, thạch anh và kết quả được trình bày ở bảng sau:

18

Kết quả thành phần hoá của phối liệu và xương:

%

Thành phần khối lượng các oxit, %

II Tính toán phối liệu men

1 Men tham khảo

Công thức phân tử của một loại men có nhiệt độ chín khoảng 1210˚C ÷ 1220˚C:

0,15 KNaO

Chuyển sang thành phần hoá học:

Khối lượng của các oxit:

Khối lượng KNaO = 0,15.78 = 11,7 Khối lượng CaO = 0,7.56 = 39,2 Khối lượng ZnO = 0,1.81 = 8,1 Khối lượng Al2O3 = 0,3.102 = 30,6 Khối lượng SiO2 = 2,3.60 = 138

Tổng khối lượng = 239,9 Phần trăm khối lượng các oxit:

Thành phần hoá học của các oxit trong bài men tham khảo, %

2 Tính toán phối liệu men

2.1 Lựa chọn nguyên liệu

Nguyên

liệu

Hàm lượng các oxit, % SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 CaO MgO K 2 O Na 2 O ZnO ZrO 2 MKN Tổng Cao lanh

Phú Thọ 46,19 38,13 0,44 0,14 0,10 1,02 0,63 0,0 0,0 13,35 100 Fenspat

Yên Hà 74,16 15,26 0,28 1,32 0,25 4,09 4,23 0,0 0,0 0,41 100 Thạch

anh 99,28 0,21 0,14 0,15 0,05 0,02 0,035 0,0 0,0 0,115 100 Đolomit

Lào Cai 1,25 0,02 0,15 31,75 19,43 0,03 0,0 0,0 0,0 44,95 100 Oxit ZnO 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 100 0,0 0,0 100 Oxit ZrO 2 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 100 0,0 100

2.2 Tính toán

Vì oxit ZnO chỉ cung cấp ZnO nên thành phần nguyên liệu ZnO lấy bằng

Để phù hợp với men tham khảo, lượng oxit cần thêm từ nguyên liệu khác, %

99,28.q = 10,63

q = 0,1071 Tổng lượng Dolomit, Fenspat và thạch anh là:

0,3189 + 0,5673 + 0,1071 = 0,9933 Quy tổng Dolomit, Fenspat và thạch anh về 81,49%:

Dolomit : 26,16%

Fenspat : 46,54%

Thạch anh : 8,79%

Chuyển bài phối liệu men về công thức phân tử:

Số phân tử của các oxit:

3 Kiểm tra hệ số giãn nở nhiệt của men

Hệ số giãn nở nhiệt của men được tính theo công thức Ap-pên:

i

a a







i – hệ số giãn nở dài riêng trung bình của các cấu tử

23

Tra bảng hệ số i của các oxit:

4 Tính nhiệt độ nóng chảy của men

Công thức xác định hạn nóng chảy (Trang 289 – [2]):

a1, a2, …, an – hằng số nóng chảy với các oxit dễ chảy

n1, n2, …, nn – hàm lượng của các oxit dễ chảy tính theo % trọng lượng

b1, b2, …, bn – hằng số nóng chảy với các oxit khó chảy

25

CHƯƠNG V: CÂN BẰNG VẬT CHẤT

Ta tính cân bằng vật chất cho toàn bộ dây chuyền sản xuất của nhà máy, bao gồm cân bằng vật chất cho xương sản phẩm và cân bằng vật chất cho men

I Cân bằng vật chất cho xương

- Năng suất nhà máy: 2.000.000 bộ sản phẩm/năm

- Khối lượng 1 bộ sản phẩm: 15 + 26 + 12,5 = 53,5 kg/bộ sản phẩm

lượng này bao gồm cả men và xương Ta lấy tỷ lệ giữa xương và men là 97:3

Tổng khối lượng men của 2.000.000 bộ sản phẩm là:

107.106 × 0,03 = 3,21.106 kg Khối lượng xương còn lại của 2.000.000 bộ sản phẩm là:

107.106 – 107.104 = 103,79.106 kg Bảng cân bằng vật chất cho xương:

Lưu ý: hao hụt của công đoạn nung là 7% bao gồm cả lượng phế phẩm của quá trình

nung (khoảng 3%) và lượng mất khi nung (MKN = 3,90) của vật liệu làm xương

Trong bảng cân bằng vật chất trên, sau các công đoạn tạo hình, sấy mộc và tráng men có thể hồi lưu được khoảng 80% lượng phế phẩm để sử dụng lại Từ đó

ta thành lập bảng lượng nguyên liệu hồi lưu của xương

26

Bảng lượng nguyên liệu hồi lưu của xương:

(%)

Tỷ lệ hồi lưu (%)

Trọng lượng nguyên liệu khô

II Cân bằng vật chất cho men

Bảng cân bằng vật chất cho men:

Lưu ý: hao hụt của công đoạn nung là 16,4% bao gồm cả lượng phế phẩm của quá

trình nung (khoảng 3%) và lượng mất khi nung (MKN = 13,3) của vật liệu làm men

Nguyên liệu khô truyệt đối (kg/năm)

28

CHƯƠNG VI: LỰA CHỌN THIẾT BỊ

I Máy nghiền bi nghiền xương

Năng suất yêu cầu của công đoạn nghiền xương là: 120387469 kg/năm

3

120387469

Chọn máy nghiền bi BM40000

- Các thông số kỹ thuật của máy:

+ Chiều dài toàn bộ máy: 8300 mm

+ Thời gian nghiền, nạp và xả: 10 giờ/mẻ

Một ngày một máy nghiền được:

30000 × 24/10 = 72000 (kg/ngày)

Số máy nghiền cần chọn là:

364811/72000 = 5,1 (máy)

Để hệ số sử dụng của máy nghiền là 0,75 thì ta cần chọn 7 máy nghiền

II Máy nghiền bi nghiền men

Năng suất yêu cầu của công đoạn nghiền men là: 3977538 kg/năm

330

3977538  kg/ngày

Chọn máy nghiền bi BM5000

- Các thông số kỹ thuật của máy:

+ Chiều dài toàn bộ máy: 1980 mm

+ Chiều cao : 1700 mm

29

+ Khối lượng nạp liệu : 2200 kg khô/mẻ

+ Tốc độ quay : 14 vòng/phút

+ Công suất : 18,5 KW

+ Thời gian nghiền, nạp và xả: 16 giờ/mẻ

Một ngày một máy nghiền được:

tối thiểu cần dùng để chứa hồ làm xương là 6 bể Để phục vụ quá trình ủ hồ và dự trữ khi nhà máy cùng một lúc sản xuất nhiều loại sản phẩm với bài phối liệu khác nhau, hoặc đề phòng gián đoạn trong quá trình sản xuất, ta lựa chọn xây 12 bể hồ có kích thước như trên Để tránh hiện tượng sánh hồ trong bể, ta thiết kế lắp trên mỗi

bể một máy khuấy với công suất 7,5 kW, tốc độ quay 12 vòng/phút

Năng suất mà các bể chứa hồ xương cần phải đáp ứng, theo tính toán cân bằng vật chất là: 5163875 kg/năm

30

Do lượng men cần dùng ít, nên ta bố trí các két chứa kết hợp cánh khuấy để

cánh khuấy công suất 3 kW, tốc độ quay 16 vòng/phút Vậy số két chứa men tối thiểu là 3 két Ta chọn 6 két chứa men với kích thước như trên

Bảng lựa chọn các thiết bị chính:

Công suất,

kW

Hệ số

SD

Số lượng

I Công đoạn định lượng

II Công đoạn nghiền liệu

25 mm

III Công đoạn tạo hình

1 Bơm màng - Lưu lượng - Đẩy cao tối đa

500 lít

IV Dây chuyền tráng men

V Công đoạn sấy nung

- Thời gian sấy