Đồ án gốm thiết kế nhà máy gốm tường nhẹ công xuất 20 triệu viên gạch chuẩn, sản xuất theo phương pháp bán khô

Lêi nãi ®Çu Trong c«ng cuéc ®æi míi, x©y dùng vµ hiªn ®¹i ho¸ ®Êt n­íc vÊn ®Ò x©y dùng c¬ së h¹ tÇng kinh tÕ lµ mét yªu cÇu bøc xóc, trong ®ã ngµnh x©y dùng c¬ b¶n vµ ®Æc biÖt lµ ngµnh s¶n xuÊt vËt liÖu x©y dùng trë nªn rÊt quan träng. §Ó ®¸p øng ®­îc nhu cÇu sö dông vËt liÖu ngµy cµng t¨ng cña ngµnh x©y dùng th× cÇn ph¶i chó ý ph¸t triÓn c¸c nhµ m¸y s¶n xuÊt vËt liÖu x©y dùng. Sù ph¸t triÓn c¸c khu ®« thÞ míi cïng víi sù ph¸t triÓn cña n«ng th«n ®ßi hái ngµy cµng t¨ng cña c¸c lo¹i g¹ch chÊt l­îng cao. Víi môc tiªu ®¸p øng sù ®ßi hái cña thÞ tr­êng nhÊt lµ t¹i thµnh phè Hµ Néi vµ c¸c tØnh l©n cËn, t«i ®­îc giao ®Ò tµi thiÕt kÕ nhµ m¸y s¶n xuÊt gèm t­êng nhÑ c«ng suÊt 20 triÖu viªn g¹ch chuÈn.S¶n xuÊt theo ph­¬ng ph¸p b¸n kh« . Trong qu¸ tr×nh nghiªn cøu thiÕt kÕ nhµ m¸y t«i ®­îc sù chØ b¶o gióp ®ì tËn t×nh cña thÇy gi¸o GVC.TS.Vò Minh §øc, cña c¸c thµy gi¸o trong bé m«n C«ng nghÖ VËt liÖu x©y dùng . Nh©n ®©y, t«i xin ®­îc bµy tá lßng biÕt ¬n s©u s¾c ®Õn c¸c thÇy ®· gióp t«i hoµn thµnh c«ng viÖc nµy. Do tr×nh ®é cña t«i cßn cã h¹n nªn trong qu¶ tr×nh nghiªn cøu, thiÕt kÕ còng nh­ viÖc tr×nh bµy cña ®å ¸n ch¾c ch¾n cßn nhiÒu sai sãt. . V× vËy t«i rÊt mong nhËn ®­îc nh÷ng ý kiÕn ®ãng gãp cña c¸c thÇy vµ c¸c b¹n gióp t«i hoµn thiÖn thªm vèn kiÕn thøc cña m×nh. Hµ néi, ngµy 1 th¸ng 6 n¨m 2002. Sinh viªn : Ng« V¨n Hßa Néi dung thuyÕt minh ®å ¸n Lêi nãi ®Çu Trang 1 Ch­¬ng I: Giíi thiÖu chñng lo¹i s¶n phÈm vµ tÝnh chÊt cña s¶n phÈm Trang 2 Ch­¬ng II: Giíi thiÖu nguyªn vËt liÖu sö dông, tÝnh chÊt, thµnh phÇn cña phèi liÖu Trang 5 Ch­¬ng III: Lùa chän ®Þa ®iÓm ®Æt nhµ m¸y Trang 35 Ch­¬ng IV: BiÖn luËn, thiÕt kÕ c«ng nghÖ b¸n kh«, tÝnh c©n b»ng vËt chÊt, tÝnh chän trang thiÕt bÞ Trang 38 Ch­¬ng V: TÝnh vµ thiÕt kÕ lß sÊy nung tuynel Trang 102 Ch­¬ng VI: TÝnh to¸n phÇn kiÕn tróc, ®iÖn n­íc, kinh tÕ vµ an toµn lao ®éng Trang 186 ThuyÕt minh ®å ¸n tèt nghiÖp §Ò tµi: ThiÕt kÕ nhµ m¸y s¶n xuÊt gèm t­êng nhÑ c«ng suÊt 20.000.000 viªnn¨m(g¹ch chuÈn). Theo ph­¬ng ph¸p b¸n kh«. Ch­¬ng I: Lêi më ®Çu. 1. ý nghÜa cña ®å ¸n tèt nghiÖp. Trong thêi kú ®Çu, c¸c nguyªn vËt liÖu dïng ®Ó x©y dùng c¸c c«ng tr×nh lµ c¸c nguyªn vËt liÖu s½n cã trong tù nhiªn nh­ ®Êt ®¸, bïn gç r¬m r¹ th«ng qua mét qu¸ tr×nh chÕ biÕn gia c«ng ®¬n gi¶n. §Æc ®iÓm cña vËt liÖu thêi kú nµy chØ chó ý ®Õn tÝnh n¨ng t¹o h×nh khèi Qua mét giai ®o¹n ph¸t triÓn cao h¬n, c¸c nguyªn vËt liÖu ®· qua mét qu¸ tr×nh chÕ biÕn gia c«ng kh¸ tèt. C¸c s¶n phÈm vËt liÖu g¹ch, ngãi v«i vµ mét sè chÊt liÖu dÝnh chóng l¹i víi nhau nh­ng chóng chØ mang ®Æc tr­ng tÝnh chÊt vÒ c­êng ®é vµ h×nh khèi kiÕn tróc cao. §Õn khi c«ng nghÖ xi m¨ng ra ®êi ®· më ra b­íc ®ét ph¸ vÒ c«ng nghÖ vËt liÖu x©y dùng. C¸c c«ng tr×nh cã kiÕn tróc ®Ñp, kÕt cÊu v÷ng ch¾c, tÝnh thÈm mü, tÝnh tiÖn nghi ®Ñp vµ tiÖn lîi. Nh­ng chóng vÉn cßn nh÷ng nh­îc ®iÓm h¹n chÕ ®Õn tÝnh chÊt sö dông, qu¸ tr×nh x©y l¾p vµ mét sè tÝnh chÊt kü thuËt kh¸c.

Lời nói đầuTrong công cuộc đổi mới, xây dựng và hiên đại hoá đất nớc vấn đề xây dựng cơ sở hạ tầng kinh tế là một yêu cầu bức xúc, trong đó ngành xây dựng cơ bản và

đặc biệt là ngành sản xuất vật liệu xây dựng trở nên rất quan trọng Để đáp ứng

đ-ợc nhu cầu sử dụng vật liệu ngày càng tăng của ngành xây dựng thì cần phải chú ý phát triển các nhà máy sản xuất vật liệu xây dựng Sự phát triển các khu đô thị mới cùng với sự phát triển của nông thôn đòi hỏi ngày càng tăng của các loại gạch chất lợng cao Với mục tiêu đáp ứng sự đòi hỏi của thị trờng nhất là tại thành phố Hà Nội và các tỉnh lân cận, tôi đợc giao đề tài thiết kế nhà máy sản xuất gốm tờng nhẹ công suất 20 triệu viên gạch chuẩn.Sản xuất theo phơng pháp bán khô

Trong quá trình nghiên cứu thiết kế nhà máy tôi đợc sự chỉ bảo giúp đỡ tận tình của thầy giáo GVC.TS.Vũ Minh Đức, của các thày giáo trong bộ môn Công nghệ Vật liệu xây dựng Nhân đây, tôi xin đợc bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy đã giúp tôi hoàn thành công việc này.

Do trình độ của tôi còn có hạn nên trong quả trình nghiên cứu, thiết kế cũng

nh việc trình bày của đồ án chắc chắn còn nhiều sai sót Vì vậy tôi rất mong nhận

đợc những ý kiến đóng góp của các thầy và các bạn giúp tôi hoàn thiện thêm vốn kiến thức của mình.

Hà nội, ngày 1 tháng 6 năm 2002.

Sinh viên : Ngô Văn Hòa

Nội dung thuyết minh đồ án

Lời nói đầu Trang 1Chơng I: Giới thiệu chủng loại sản phẩm và tính chất của sản phẩm Trang 2Chơng II: Giới thiệu nguyên vật liệu sử dụng, tính chất, thành phần

của phối liệu Trang 5Chơng III: Lựa chọn địa điểm đặt nhà máy Trang 35Chơng IV: Biện luận, thiết kế công nghệ bán khô, tính cân bằng vật

Chơng V: Tính và thiết kế lò sấy nung tuynel Trang 102Chơng VI: Tính toán phần kiến trúc, điện nớc, kinh tế và an

toàn lao động Trang 186

Thuyết minh đồ án tốt nghiệp

Đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất gốm tờng nhẹ công suất 20.000.000 viên/năm(gạch chuẩn)

Theo phơng pháp bán khô

Chơng I: Lời mở đầu.

1 ý nghĩa của đồ án tốt nghiệp.

- Trong thời kỳ đầu, các nguyên vật liệu dùng để xây dựng các công trình là các nguyên vật liệu sẵn có trong tự nhiên nh đất đá, bùn gỗ rơm rạ thông qua một quá trình chế biến gia công đơn giản Đặc điểm của vật liệu thời kỳ này chỉ chú ý

đến tính năng tạo hình khối

- Qua một giai đoạn phát triển cao hơn, các nguyên vật liệu đã qua một quá trình chế biến gia công khá tốt Các sản phẩm vật liệu gạch, ngói vôi và một số chất liệu dính chúng lại với nhau nhng chúng chỉ mang đặc trng tính chất về cờng độ và hình khối kiến trúc cao

- Đến khi công nghệ xi măng ra đời đã mở ra bớc đột phá về công nghệ vật liệu xây dựng Các công trình có kiến trúc đẹp, kết cấu vững chắc, tính thẩm mỹ, tính tiện nghi đẹp và tiện lợi Nhng chúng vẫn còn những nhợc điểm hạn chế đến tính chất sử dụng, quá trình xây lắp và một số tính chất kỹ thuật khác

- Để tiếp tục phát triển hiện đại hoá ngành công nghiệp xây dựng cơ sở hạ tầng kỹ thuật cho xã hội, các nhà công nghệ vật liệu luôn tìm tòi nghiên cứu nhằm nâng cao các tính chất của vật liệu xây dựng cơ bản đã có cải thiện khắc phục nhợc

điểm đồng thời nghiên cứu chế tạo ra các loại vật liệu xây dựng mới có tính chất hoàn thiện hơn Trong giai đoạn hiện nay nổi bật là mảng đề tài nghiên cứu về bê tông nói chung và bê tông cốt thép nói riêng đã đạt những thành tựu to lớn nh:

- Bê tông xi măng : Chất kết dính là xi măng và chủ yếu là xi măng pooclăng

và các dạng khác nhau của nó

- Bê tông silicat: chế tạo từ nguyên vật liệu vôi và silicat nghiền vụn qua sử lý chng hấp ở nhiệt độ và áp suất cao

- Bê tông thạch cao : chất kết dính là thạch cao , xi măng thạch cao

- Bê tông xỉ: Chất kết dính là các loại xỉ lò cao trong công nghiệp luyện kim nhiệt điện có thể không dùng clanhke, ximăng phải qua xử lý nhiệt ẩm ở áp suất th-ờng hay cao

- Bê tông polime: Chất kết dính là chất dẻo hoá học và phụ gia vô cơ

Tuy nhiên một công trình hoàn thiện và hiện đại mang đầy đủ tính chất và tiện nghi sử dụng Ngày nay không những chỉ có bê tông mà còn cần phối hợp với các vật liệu khác hoặc phải đợc thay thế bằng một loại vật liệu tơng ứng mà bê tông

có tính hạn chế khi xây dựng Yêu cầu của đồ án là sản xuất đợc sản phẩm gốm ờng nhẹ có khối lợng thể tích 700 - 1000kg/m3

t-2 Mục đích của đồ án tốt nghiệp.

Mục đích của đồ án là sản xuất đợc sản phẩm gốm tờng nhẹ có những đặc

điểm u thế hơn so với các loại vật liệu khác:

+ Nguồn nguyên vật liệu sử dụng để sản xuất ra loại vật liệu này ở nớc ta rất phong phú và đa dạng đủ để đáp ứng mọi tính chất, yêu cầu của loại vật liệu gốm xốp nhẹ Nguyên vật liệu chính chủ yếu là các loại đất sét và phế thải công nghiệp

Chúng có mặt hầu hết khắp nơi trên đất nớc ta các phế thải công nghiệp gồm công nghiệp gỗ, khai khoáng , luyện kim, hoá chất , nhiệt điện … Và chúng đều là những loại rẻ tiền , dễ kiếm, dễ dùng để chế tạo sản phẩm.

+ Quá trình gia công nguyên liệu, chế tạo sản phẩm xuất phát từ các u điểm của nguyên vật liệu

Qúa trình chế biến gia công loại nguyên vật liệu này không phức tạp và tốn kém, thậm chí chỉ cần qua một số công đoạn chế biến đơn giản đã có thể dùng để sản xuất ra loại gốm tờng nhẹ đạt yêu cầu kỹ thuật

+ Về mặt kỹ thuật: Loại vật liệu này đạt đợc tính chất cơ bản về xây dựng.+ Về mặt kiến trúc, mỹ thuật, tính tiện nghi sử dụng các loại vật liệu gốm t-ờng nhẹ cũng có thể thay thế và phối hợp với các loại vật liệu khác Không những

nó chỉ đạt mức kỹ thuật yêu cầu mà còn có tính chất kỹ thuật vợt hơn hẳn các loại vật liệu xây dựng thông thờng

Mục đích chế tạo đợc sản phẩm gốm tờng nhẹ có các tính chất sau:

+ Khối lợng thể tích nhỏ ( 700 – 1000kg/m3 ): Vì chúng có cấu trúc xốp rỗng cao nên khối lợng thể tích của chúng nhẹ hơn hẳn các loại vât liệu khác nh gạch, đá, bê tông xi măng vẫn thờng sử dụng Điều này cho thấy một khả năng mới

về thiết kế, quy hoạch cũng nh mức độ hoá công nghiệp xây dựng Tơng ứng với việc giảm khối lợng chung của công trình là sự giảm chi phí về vận chuyển, về sử dụng nguyên vật liệu và mức độ thời gian thi công máy móc thiết bị Tất cả điều đó cho hiệu quả kỹ thuật và kinh tế cao

+ Tính chất cách nhiệt cho cấu kiện công trình Do có tính chất u điểm này cho phép ngăn cách nhiệt độ cao về mùa hè, nhiệt độ thấp về mùa đông tác động vào không gian phòng Đồng nghĩa với tính chất này là sự giảm mất mất nhiệt qua các kết cấu ngăn cách của các thiết bị nhiệt và đờng ống dẫn nhiệt Do đó tiết kiệm năng lợng và nhiên liệu sử dụng đồng thời bảo vệ cho điều kiện vi khí hậu thích hợp trong phòng để con ngời và máy móc làm việc và hoạt động

+ Đi kèm với tính chất cách nhiệt là tính chất cách âm với khả năng triệt tiêu tiếng ồn và giảm rung động Ngoài ra loại vật liệu này còn có khả năng điều chỉnh các đặc trng âm học của căn phòng.

3 Nhiệm vụ của đồ án tốt nghiệp.

Nhiệm vụ của đồ án là: Thiết kế nhà máy sản xuất gốm tờng nhẹ Công suất 20.000.000 viên/năm ( gạch chuẩn) Sản xuất theo công nghệ bán khô Sản phẩm

có khối lợng thể tích 700 – 1000kg/m3 sử dụng các phế thải công nghiệp Dùng lò sấy nung Tuynen sử dụng nguyên liệu rắn

ChơngII: Giới thiệu chủng loại sản phẩm và các tính chất.

ở nớc ta những năm trớc đây Mới chỉ chế tạo và sử dụng các vật liệu gốm nhẹ từ các nguyên liệu quý hiếm là Điatomit và Trêpen Tuy vậy việc sử dụng vẫn còn rất hạn chế Các vật liệu nhẹ cách nhiệt nói chung cũng nh vật liệu gốm xốp nói riêng có ảnh hởng lớn đến công nghệ xây dựng cho phép giảm khối lợng công trình, tiết kiệm nguyên vật liệu giảm chi phí vận chuyển xây lắp, giảm khối lợng kết cấu xây dựng, tăng mức độ công nghiệp hoá xây dựng, tiết kiệm năng lợng do giảm chi phí mất mát nhiệt của thiết bị, nâng cao tuổi thọ cho thiết bị nhiệt, đồng thời tạo

điều kiện tốt cho môi trờng sinh hoạt và làm việc của con ngời

Mặt khác việc sử dụng phế thải công nghiệp vào vật liệu gốm đem lại hiệu quả kinh tế cao làm giảm đáng kể việc dùng nguyên liệu dẻo do đó làm giảm nguy cơ mất dần diện tích đất trồng trọt Việc sử dụng phế thải công nghiệp không những không gây hậu quả xấu đến môi trờng mà còn giải quyết hậu quả cho các ngành công nghiệp khác Ngoài ra còn giảm chi phí sử dụng phế thải

Với định hớng nh vậy, nội dung của đề tài là thiết kế nhà máy sản xuất gốm tờng nhẹ công suất 20.000.000viên/năm ( gạch chuẩn ) Theo phơng pháp bán khô Loại sản phẩm gốm tờng nhẹ khối lợng thể tích 700 – 1000 kg/m3 Sử dụng phế thải công nghiệp, lò nung , sấy Tuynen dùng nhiên liệu rắn.

I Khái quát sự phát triển sản xuất của sản phẩm gốm tờng nhẹ.

1 Vài nét sơ lợc về tình hình sử dụng phế thải công nghiệp trong sản xuất vật liệu xây dựng ở Việt Nam.

ở Việt Nam, trong những năm trớc đây việc sử dụng phế thải công nghiệp nói chung để tái chế cha đạt thành yêu cầu thiết yếu do nền công nghiệp của nớc ta còn non kém nhiều mặt, vì vậy việc đầu t lĩnh vực trên không đợc quan tâm thích

đáng

Đứng trớc xu thế phát triển chung của các nớc trên thế giới và công cuộc đổi mới nền kinh tế nớc ta mức độ tăng trởng kinh tế của Việt Nam không ngừng tăng lên hàng năm nhiều khu công nghiệp lớn và hiện đại với cả vốn đầu t trong và ngoài nớc thì nhu cầu thiết yếu để giải quyết phế thải càng cao Bên cạnh đó nhu cầu xây dựng cơ sở hạ tầng cũng đang ở giai đoạn đầu, rất cần nhiều vật liệu xây dựng làm cầu làm đờng… Việc sử dụng phế thải công nghiệp trong sản xuất vật liệu xây dựng nói chung và vật liệu gốm nói riêng là một hớng đi đúng đắn có tính lâu dài vì lợng nguyên liệu dẻo làm vật liệu gốm ngày càng giảm dần và giá nguyên liệu dẻo ngày càng tăng cao, mặt khác nguồn phế thải công nghiệp cũng ngày càng nhiều Giải quyết nơi đổ, chứa đựng chúng không còn là vấn đề đơn giản đối với nhà sản xuất Do vậy giá mua chúng rất rẻ

Nớc ta có nhiều mỏ lộ thiên trong quá trình bóc lớp đất đá sẽ tạo ra nhiều phế thải Hiện nay các phế thải nay cha đợc dùng vào việc gì Ngoài ra, các nhà máy nhiệt điện đốt than ở miền bắc thải ra mỗi năm khoảng 800.000 tấn tro bay Riêng nhà máy nhiệt điện phả lại mỗi năm thải ra 500.000 tấn Nguồn phế thải ở các ngành khác nh:

Ngành công nghiệp năng lợng:

+ Nhà máy nhiệt điện Phả Lại

+ Nhà máy nhiệt điện Ninh Bình

+ Nhà máy nhiệt điện Việt Trì

Trong công nghiệp hoá chất:

+ Nhà máy phân đạm Hà Bắc

+ Nhà máy supephotphat Lâm Thao

+ Nhà máy hoá chất Việt Trì

Trong công nghiệp hoá thực phẩm: Các nhà máy rợu bia nớc giải khát

Trong công nghiệp dệt các nhà máy dệt sợi

Hiện nay chúng ta cha tận dụng đợc khối lợng rất lớn phế liệu công nghiệp này, thành ra vừa đẻ lãng phí lại vừa gây ô nhiêm môi trờng ở những khu vực xung quanh của các nhà máy nhiệt điện Do đó việc sử dụng nguôn phế liệu địa phơng và phế thải công nghiệp để chế tạo các sản phẩm mới trong sản xuất vật liệu xây dựng nói chung và vật liệu gốm nói riêng là một hớng đi đúng đắn

1 Tình hình sử dụng sản phẩm gốm tờng nhẹ ở trong và ngoài nớc.

a) ở ngoài nớc.

- ở các nớc trên thế giới, các chơng trình tiến bộ khoa học kỹ thuật trong xây dựng đợc thực hiện cùng với sự phát triển của các xí nghiệp công nghiệp vật liệu xây dựng Với sự trang bị các công nghệ hiện đại,điều đó cho phép điều chỉnh và phát triển các nhu cầu sản xuất xây dựng, các giải pháp kết cấu mới có tính kinh tế cho các toà nhà và các công trình, sự tiện nghi bên trong căn phòng

Cần nhận thấy rằng công nghệ vật liệu xây dựng có ảnh hởng đến sự thay đổi phơng pháp và nhịp độ các loại khác nhau của công tác xây dựng, ảnh hởng đến sự hình thành khả năng mới, quy hoạch tốt hơn toà nhà, tăng khả năng tiện nghi cho căn phòng

Sử dụng gốm tờng nhẹ cho phép giảm khối lợng vật liệu và giảm giá thành kết cấu xây dựng và công trình về toàn thể cũng nh tăng mức độ công nghiệp hoá xây dựng Nhờ vậy giảm chi phí vật liệu, giảm chi phí vận chuyển và lắp ráp, tiết kiệm không gian, tăng tính tiện nghi cho căn phòng và nơi làm việc

ở các nớc xứ lạnh, vật liệu gốm xốp nhẹ đợc s dụng rộng rãi trong xây dựng dân dụng, công nghiệp và giao thông vận tải để giữ ấm về mùa đông, chống nóng về mùa hè cho các phòng ở, các nhà công nghiệp và các công trình văn hoá công cộng khác

Hiện nay ở những nớc tiên tiến, việc sản xuất vật liệu cách nhiệt, chịu nhiệt

đã trở thành một lĩnh vực công nghiệp độc lập không thể thiếu trong nền kinh tế quốc dân ở Nga, nhà máy đầu tiên sản xuất vật liệu cách nhiệt là vào cuối những năm kế hoạch 5 năm lần thứ hai( 1933- 1937) Trong những năm chiến tranh vệ quốc, việc sản xuất vật liệu này có sự thu hẹp còn những năm sau đó nó đã trở nên mạnh mẽ, vị trí này đợc thể hiện rõ ở nhịp điệu phát triển sản xuất bông khoáng là sản phẩm chủ yếu của vật liệu cách nhiệt ở giai đoạn này.Vào những năm 1940 ở Nga các xí nghiệp sản xuất vật liệu cách nhiệt đều sản xuất bông khoáng

Các nhà bác học Nga đã đặt nền tảng lớn về lý thuyết và thực hành việc sản xuất các loại vật liệu cách âm cách nhiệt là B.G PEZENOV, N.Q POPOV, A.Y.AUGUSTINHIK, U.V.TIMAXEV và nhiều ngời khác, các nhà khoa học và các nhà nghiên cứu đã phát minh ra định luật để tính toán, chế tạo các loại vật liệu

có độ rỗng cao từ các loại nguyên liệu khác nhau

b) ở trong nớc

ở Việt Nam, đã có nhiều công trình khoa học nghiên cứu về gốm tờng nhẹ sử dụng các phế thải công nghiệp tạo hình theo phơng pháp bán khô nhng ở nớc ta hiện nay còn cha sản xuất gạch tạo hình theo phơng pháp bán khô

Một số cơ sở sản xuất (Hà Bắc, Ninh Bình) đã sản xuất vật liệu nhẹ trên cơ sở khoáng Điatomit Tại Hà Nội một số cơ sở sản xuất vật liệu cách nhiệt trên cơ sở khoáng sét quý (cao lanh, đất sét khó chảy) đã đạt đợc một số kết quả nhất định(γ =

600 - 800kg/m ,Rn = 8 - 12 KG/cm ) có khả năng làm việc ở nhiệt độ cao nhng

nh-ợc điểm chủ yếu của loại sản phẩm này là kích thớc nhỏ, dễ cong vênh, khó đảm bảo đúng kích thớc, hình dạng với các cấu kiện có kích thớc lớn, khó đáp ứng nhu cầu công nghiệp hoá xây dựng

II- Các tính chất của vật liệu gốm tờng nhẹ.

1 Hình dạng và kích thớc.

Gạch có hình dạng chữ nhật cạnh thẳng góc vuông mặt phẳng, kích thớc chính xác 220 x 105 x 60 (mm)

Thể tích viên gạch

V0 = 0,22 x 0,105 x 0,06 = 0,001386(m3)Khối lợng

Khối lợng thể tích của viên gạch

γ0 = 700 - 1000kg/m3

Khối lợng của một viên gạch

G0 = γ0 x v0 = 800 x 0,001386 = 1,11(kg)Cờng độ nén

Rn = 20 - 35KG/cm2

- Sai lệch cho phép về kích thớc của viên gạch không đợc vợt quá:

Theo chiều dài: ± 3 (mm)

Theo chiều rộng: ± 2 (mm)

Theo chiều dày: ± 1 (mm)

Gạch phải có dạng hình hộp chữ nhật, các bề mặt phải phẳng, các cạnh phải thẳng

Hệ số truyền nhiệt của gạch :

Không đợc phép nung non lửa

Không đợc có lẫn hạt đá vôi trong viên gạch

Phần II: Giới thiệu nguyên vật liệu sử dụng.

I Nguyên liệu đất sét.

Đất sét là một loại đa khoáng có độ phân tán cao đợc hình thành do sự phân hoá của các quặng trầm tích Nó thuộc họ Alumôsilicat Có khả năng khi nhào trộn

với nớc hình thành khối dẻo, duy trì đợc hình dạng sau khi ngừng tác dụng lực có

đ-ợc độ bền sau khi sấy và có cờng độ sau khi nung

Theo nguồn gốc của đất sét chia ra loại nguyên sinh và loại thứ sinh Đất sét nguyên sinh hay ở tại chỗ đợc hình thành do sự phân huỷ, phong hoá của các khoáng núi Đất sét thứ sinh hay là loại trầm tích đợc bắt nguồn từ khoáng nguyên sinh do sự thay đổi lớp trầm tích của chúng

Thành phần vật chất là tổng hợp tất cả các khoáng hình thành đất sét chúng

có độ phân tán cao, có tính dẻo Phụ thuộc vào hàm lợng và thành phần của chúng, ngời ta chia đất sét ra hai loại: loại đơn khoáng và đa khoáng Các khoáng chủ yếu trong đất sét là các Hiđroalumôsilicat nh: Caolinit, Montmoritolit, thuỷ Mica và các loại khoáng khác cùng dạng với chúng, cùng một số tạp chất nằm trong đất sét ở dạng Fenpat, quắc, Mica, Cabonat Tất cả các khoáng hình thành đất sét đều thuộc

họ Hydrosilicat, mạng lới tinh thể của đất sét bao gồm các lớp, các tấm lặp lại của các khối tứ diện [SiO4] và khối tám mặt [AlO6] Sự lặp đi lặp lại của các khối, các tấm, các lớp dẫn đến hình thành các khoáng khác nhau Trên cơ sở đó ngời ta chia các loại nhóm khoáng

I.1 Thành phần khoáng.

1 Khoáng Alofan xAl2O3ySiO2zH2O

Có thành phần hoá (% theo khối lợng)

23,5 ữ 41,6 21,4 ữ 31,9 39 ữ 43,9

Nó là một trong số các khoáng thù hình của đất sét Trong nó, hai phân tố cấu trúc Hidroxit nhôm và Hidroxit silic Oxy không phân bố theo trật tự Mỗi phân tố của chúng là một hợp chất cao phân tử không có cấu trúc xác định Alofan là chất dạng thuỷ tinh, đôi khi dạng bột, độ cứng 3 Mật độ 1,85 ữ 1,89 Ngời ta cho rằng

nó là sản phẩm của sự keo tụ đồng thời gel Al2O3 và SiO2 mà không phải là hợp chất hoá học Nó là một phần rất phổ biến trong thành phần của tất cả các đất sét.

2 Khoáng Caolinit: Al2O3 2SiO2 2H2O

l-Mỗi cụm có cấu trúc tấm lớp, mỗi lớp bao gồm hai cụm mạng lới: mạng lới

từ khối lới bốn mặt [ SiO4 ] và mạng lới từ khối lới tám mặt đợc hình thành Al - Oxy – Hidroxit.Trong Caolinit lớp mạng lới đầu tiên bao gồm từ các Anion, Hidroxit, mạng lới thứ hai (ở giữa) là các Anion O2-, OH- và mạng lới thứ ba là Anion O2- Giữa mạng lới đầu và thứ hai là vị trí của Cation Al3+ còn giữa mạng lới thứ hai và thứ ba là Cation AlSi4+.Trong tinh thể Caonilit liên kết Hidro không hoàn toàn đầy

đủ giữa các lớp yếu hơn nhất là ở các tinh thể lớn do đó chúng dễ dàng phân tán trong nớc

Caonilit sạch có màu trắng Độ cứng của nó từ 1ữ2 mật độ là 2,51ữ 2,61

3 Khoáng Montmorilonhit Al2O3 4SiO2 nH2O

ở dạng sạch có chứa các Oxit dao động

Al2O3 SiO2 Fe2O3 MgO CaO H2O

11ữ 22 48ữ50 > 5 4 ữ 9 0,8ữ3,5 12ữ24

Phụ thuộc vào áp lực hơi nớc trong môi trờng xung quanh vì đặc điểm cấu trúc khoáng nó chứa nớc dao động lớn Montmorilonhit có quan hệ với các khoáng mạng lới kiểu ba lớp Trong một cụm (toàn bộ các lớp) hai lớp ngoài hình thành bởi các khối tứ diện Silioxy còn lớp giữa hình thành bởi các khối tám mặt Al – Oxy Tất cả trong các lớp có bốn mạng lới Ion Oxy – Oxyhidroxit – Oxyhidroxit – Oxy, mạng lới của các Anion đợc hình thành do hợp nhất đỉnh của các khối bốn mặt (Oxy) và các khối tám mặt (hiđroxit) Các Cation Si4+ phân bố giữa các Anion của mạng lới thứ nhất – thứ hai và của mạng lới thứ ba thứ t Còn các Cation Al3+ ở giữa các mạng lới thứ hai và thứ ba ở các cụm kề gần nhau giữa chúng là các nguyên tử Oxy, giữa các cụm có liên kết yếu điều đó cho phép các phân tử nớc và các phân tử phân cực khác cũng nh các Ion trao đổi của các muối dễ dàng xâm nhập lọt vào không gian giữa các cụm Montmorilonhit cũng nh tất cả các khoáng Alumosilicat là một Polime vô cơ dạng phân lớp có nhiều mạch trong cấu trúc của một cụm mạch (chuỗi) của Polime kéo dài vô tận (- Si – O – Si – O – Al – O – Si – O - )n với liên kết hoá trị các phân tố

Khoáng Saponhit đợc hình thành khi thay thế hoàn toàn Alumi bằng Magiê Còn khoáng nontronhit đợc hình thành khi có sự thay thế Alumi bằng sắt còn khoáng Sôkônhit có sự thay thế Alumi bằng Zieccon

Montmorilonhit đợc đa vào trong thành phần của nhiều đất sét và là khoáng chủ yếu trong đất Bentonhit Khi thay thế một phần nhôm bằng Natri trong Montmorilonhit sẽ hình thành Bayđelit

công thức chung K2Al2(SiAl)4 O10(OH)2 nH2O và thành phần % các cấu tử trong khoáng Montermit.

Khoáng Monotermit ở dạng vảy mịn đờng kính 0,1ữ 0,3mm và chiều dày khoảng 30A0

Một trong các loại thuỷ Mica là Glanconhit có công thức

K<1(Fe3+,Fe2+, Al, Mg)2-3 [Si3(Si,Al)10](OH) nH2O

Nó có mặt trong Điatomit, nó tái kết tinh ở dạng vảy mịn màu xanh sẫm, có

2 ữ 6 25 ữ 33 50 ữ 55 8 ữ 9

Trong tự nhiên Galuadit thờng gặp ở dạng tập hợp và thấu kính không lớn, độ cứng của nó từ 1ữ2; mật độ từ 2ữ2,2

Khoáng Metagaluadit (Al2O3. 2SiO2) Khoáng Ferigaluadit đợc hình thành khi thay thế trong Metagaluadit 6ữ8 % Al2O3 bằng Fe2O3 Với tính chất là các tạp chất ở trong các khoáng có mặt các Ion Fe3+; Cn3+; Mg2+; Fe2+ và các loại khác

6 Khoáng Bayđehit Al2O3 4SiO2(n+1) H2O có thành phần % theo khối lợng.

Al2O3 SiO2 Fe2O3, CaO, Na2O, K2O…

20ữ27,6 45ữ50 Không đáng kể

I.2 Các tạp chất.

- Tạp chất quắc thờng nằm trong đất sét ở dạng phân tán mịn, chúng làm giảm tính dẻo của đất sét, giảm tính chất tạo hình Tuy nhiên, trong quá trình sấy chúng có khả năng làm giảm độ co không khí Trong quá trình nung chúng làm giảm sự gây nứt

- Tạp chất Cacbonat có ba dạng

+ Dạng bụi phân tán mịn phân bố đồng đều trong thành phần đất sét, chúng ít gây ảnh hởng.+ Dạng hạt dời và dạng đá dăm phân bố không đồng đều thì chúng sẽ làm cho sản phẩm bị rỗng xốp gây vết nứt, làm giảm độ bền đặc biệt với các sản phẩm gốm tờng nhẹ

- Tạp chất sắt: thờng gặp ở dạng khoáng phân tán mịn phân bố đồng đều Ví dụ: FeO, Fe2O3 Các tạp chất sắt có ảnh hởng đến màu của sản phẩm Khi nung đất sét trong môi trờng khí các hợp chất sắt III, hợp chất sắt II và chúng tạo thành các pha nóng chảy có khả năng làm tăng mật độ xơng do đó làm tăng độ bền

- Các dạng Oxit kiềm: Chúng đều là các Oxit làm giảm nhiệt độ kết khối và

dễ gây ra khả năng biến hình Mặt khác các dạng muối kiềm làm thay đổi màu của xơng sản phẩm

- Các tạp chất hữu cơ: Dạng động vật, thực vật chuyển hoá thành than gây cho đất sét bị mất hàm lợng khi nung Trong công nghệ sản xuất gốm nhẹ, gốm xốp ngời ta sử dụng các tạp chất hữu cơ nh: nguyên liệu để tạo lên cấu trúc sản phẩm gốm

Al2O3: nằm ở dạng liên kết các khoảng Caonilit, thuỷ mica… nó là loại oxít khó nóng chảy, có khả năng giảm sự biến dạng trong quá trình nung Do đó sản phẩm gạch thờng hàm lợng nhôm = 10 - 15% hoặc 17- 20% với các sản phẩm khối

đá gốm

Fe203: Dạng oxít sắt , Firit sắt, Limonhít (FeC03) trong gốm tờng có sự dao

động khá lớn 5 - 10% chúng tạo nên màu cho các sản phẩm gạch Các chất sắt làm tăng độ kết khối cho sản phẩm

Ca0: Dới dạng Cacbonat, trong quá trình nung chúng dễ hình thành các pha

ơtêcti làm giảm nhiệt độ nóng chảy của đất sét gây biến dạng sản phẩm

Mg0, Ca0 và Ca0Mg0 (Đôlômit): Nó tạo thành các hợp chất dễ nóng chảy ở nhiệt độ thấp hơn so với Ca0

Na20, K20 thờng nằm ở dạng muối kiềm, có tác dụng làm giảm nhiệt độ nóng chảy, sản phẩm kết khối mạnh có khả năng gây biến dạng Mặt khác các muối kiềm này khi nung chúng cha tác dụng hết chúng sẽ làm cho các sản phẩm bị phá huỷ do

sự ăn mòn của các chất khử kiềm

Các dạng oxít còn lại Mn0 ,Ti02… có hàm lợng thấp với Ti02 hàm lợng nhỏ kết hợp với oxít sắt làm thay đổi màu sắc

Các tạp chất sun phát khi nung chúng tạo thành khí làm sản phẩm có độ rỗng xốp mặt khác khi chúng còn nằm lại trong sản phẩm chúng sẽ gây ra tác dụng ăn mòn đối với pha thuỷ tinh

I.4 Thành phần hạt.

Thành phần hạt là chỉ tiêu rất quan trọng có ảnh hởng đến tính chất của sản phẩm gốm Thành phần hạt của đất sét đợc gọi là % các cỡ hạt có trị số khác nhau trong các khoáng đất sét Thành phần hạt trong công nghẹ gốm sứ nói chung và gốm xây dựng nói riêng bao gồm 6 cỡ hạt khác nhau Từ cỡ hạt 1MK đến cỡ hạt lớn nhất 2mm

II.4 Các tính chất của đất sét.

Các tính chất của đất sét đợc thể hiện khi tác động ngoại lực nên chúng có liên quan đến các tính chất cơ học Chủ yếu từ tính chất này là tính dẻo, tính tạo hình, độ dãn dài

1 Tính dẻo của đất sét.

Ngời ta gọi tính dẻo là khả năng của đất sét dới tác động của ngoại lực nhận bất kỳ hình dạng mà hoàn toàn không bị phá huỷ và bảo toàn hình dạng đó sau khi ngừng tác động của ngoại lực Trong lĩnh vực gốm có thể nói rằng tính dẻo là một

đặc tính của đất sét

Trong công nghệ gốm dùng giới hạn độ dẻo: Là hiệu số giữa hàm lợng nớc

có trong đất sét ở giới hạn dới độ lu động và giới hạn lăn vê Trị số giới hạn độ dẻo

đợc biểu thị

D = WGiới hạn dới độ lu động - Wlăn vê (%)

ý nghĩa vật lý của trị số dẻo D có mối liên hệ ràng buộc chặt chẽ giữa cơ chế phát sinh và bản thân của trạng thái dẻo, nó xác định khoảng độ ẩm trong đó đất sét giữ đợc trạng thái dẻo

Phụ thuộc và trị số dẻo D, theo GOST 9169 – 59 của Nga đã phân đất sét thành 5 nhóm.

2 Tính tạo hình

Tính tạo hình của phối liệu gốm gọi là khả năng của nó chịu sự biến dạng của

nó mà không bị phá huỷ cấu trúc

3 Tính chịu kéo.

Tính chịu kéo của đất sét là giới hạn sự dẫn dài tơng đối của đất sét khi mẫu

có chút nứt, đứt Ngời ta đã xác lập trị số chịu kéocủa đất sét hoàn toàn ảnh hởng

đến tính bền, nứt của sản phẩm gốm khi sống Theo các nghiên cứu của viện nghiên cứu khoa học xây dựng Nga, trị số bền kéo của đất sét dễ chảy vào khoảng 0,2 – 1,3%

II- Các phụ gia tạo rỗng

nhiều nhất trong các loại mùn ca là cỡ hạt 0,315 – 1,2mm Chúng không có hình dạng góc cạnh, tuy nhiên ở cỡ hạt mịn và lớn thì chúng có tính hình khối cứng và tạo hình tốt Khối lợng thể tích chung từ 0,1 – 0,22(T/m3) tơng ứng với độ ẩm của

gỗ 10-25% Lỗ rỗng tạo bằng mùn ca thờng là lỗ rỗng mao quản thông nhau

2 Phế thải công nghiệp

2.1 Sử dụng phế thải tro xỉ nhiệt điện

Thông qua quá trình sản xuất công nghiệp, lợng phế liệu, phế thải sinh ra ngày càng lớn, lợng tro xỉ do các nhà máy nhiệt điện ở nớc ta: Phả Lại, Uông Bí, Ninh Bình… Thải ra hàng năm lên đến hàng triệu tấn Chúng đợc thải ra bãi chứa, chiếm diện tích canh tác lớn và gây ô nhiễm môi trờng Ngời ta sử dụng để giảm giá thành vật liệu gốm tờng Theo các số liệu (của trờng Đại Học Xây Dựng Quybsep – Matxcơva, viện nghiên cứu năng lợng của Nga) cho thấy giá thành của sản phẩm chế tạo dùng các phế thải này sẽ giảm 15- 20% so với sản phẩm chế tạo từ vật liệu

tự nhiên ngay cả trong trờng hợp phải vận chuyển phế liệu tro xỉ đi 600-800km thì giá thành cũng vẫn thấp hơn

Than đá và than nâu, phiến thạch sét, than bùn sau khi cháy phần khoáng còn lại ở dạng tro xỉ Chúng bị gia công nhiệt trong buồng đốt ở nhiệt độ cao và chúng tích trong bản thân nó một năng lợng hoá học và năng lợng dự trữ lớn Phế liệu tro

xỉ khác với than đá phiến thạch sét, than bùn Hàm lợng tro trong than đá khoảng 15-50% trong đá phiến sét là 5-80% trong nhiên liệu than bùn là 2-30% Thành phần hạt phân tán không đồng đều: Kích thớc các phần tro dao động từ 5-100MK Còn nhiên liệu xỉ là các hạt dạng thuỷ tinh không có hình dạng nhất định kích thớc

đến 4mm Khi cháy các dạng bụi tạo thành lợng tro chiếm khoảng 10-25% khối ợng xỉ

l-Tro: là vật liệu phân tán mịn, mật độ và khối lợng thể tích của tro dao động phụ thuộc vào hàm lợng các phần nhiên liệu cha cháy và phụ thuộc vào thành phần hạt của chúng, nhiệt độ cháy nhiên liệu , độ ẩm và mức độ nèn chặt cũng ảnh hởng

đến mật độ của tro Mật độ của tro dao động trong khoảng 1,75-2,5g/cm3 còn mật

độ trung bình ở trạng thái tơi xốp từ 600-1300 kg/m3 Tỉ diện tích bề mặt của các

loại tro nhiệt điện khác nhau cũng không giống nhau và dao động từ 1100 - 3500cm2/g.

Sự khác biệt giữa tro và xỉ: Xỉ đợc hình thành ở nhiệt độ cao hơn, không chứa các phần nhiên liệu cha cháy và đợc đặc trng bằng tính đồng nhất cao hơn Thành phần hoá của tro và xỉ của một số nhà máy và khoáng núi lửa cũng rất khác nhau

Phế thải tro xỉ đợc sử dụng làm phụ gia trong thành phần phối liệu sản xuất gốm tờng cần thoả mãn các yêu cầu chủ yếu sau: Chúng không đợc chứa các tạp chất đá Cacbonat kích thớc lớn hơn 1mm ,hàm lợng các tạp chất trong xỉ có kích th-

ớc lớn hơn 3mm không đợc lớn hơn 5%, hàm lợng than cha cháy còn lại không quy

định

Thực tế kinh nghiện sản xuất gạch chỉ ra rằng tốt nhất sử dụng tro với hàm ợng nhiên liệu cha cháy khoảng 20% và cao hơn Nh trong số liệu yêu cầu cần đa tro vào nh một chất phụ gia khoáng với số lợng 20 - 50% thì hàm lợng nhiên liệu trong tro cần giảm thấp hơn nhiều( hàm lơng nhiên liệu cha cháy trong hỗn hợp phối liẹu gốm cần không đợc vợt quá 80 - 90% số lợng nhiên liệu cần thiết để nung) Nếu nh tro xỉ sử dụng trong phối liệu nh là một chất phụ gia gầy thì có thể sử dụng thành phần hạt lớn hơn nhiều

l-Khi sử dụng tro than ăngtraxit giới hạn số lợng tro đa vào phối liệu đợc xác lập nh sau: Đối với đất sét dẻo cao là 40 - 50% , đất sét dẻo vừa là 30%, đất sét dẻo

là 10 - 20%

Mặt khác các kết quả nghiên cứu cho thấy rằng khi lợng phụ gia đa vào nh nhau thì sự mất mát tính dẻo của phối liệu cho đất sét nhỏ hơn so với phối liệu đất sét cát

Nhà máy vật liệu xây dựng số 3 vùng RASTOV đã sử dụng tro thải nhà máy

điện NOVORTRERKAS làm phụ gia cháy và phụ gia gầy trong phối liệu Nhiệt trị của loại tro này khoảng 5,9MJ/kg Tro đa vào phối liệu cần thiết để nung sản phẩm kết quả là chi phí nhiên liệu chuẩn cho 1000 viên gạch chuẩn giảm còn 100kg Sử dụng tro này cho phép tăng mác gạch sản xuất ra 100 và 125 lên đến từ 30 - 90%

giảm phế phẩm từ 1,2 - 1,8% còn thời gian sấy giảm đến 10%, khi này lợng gạch sản xuất ra tăng đến 10,2% và năng suất lao động tăng đến 9%.

Việc sử dụng tro có thể cho phép tăng lợng gạch sản xuất ra có mác cao hơn tăng từ 1,5-2,5 lần, giảm lợng phế phẩm 1,3 lần và tiết kiệm đáng kể lợng nhiên liệu

* Xác định thành phần phối liệu để sản xuất gạch nhẹ

Các nguyên liệu sử dụng

+ Đất sét

+ Phụ gia mùn ca

+ Phế thải công nghiệp: Tro nhiệt điện

- Đất sét: Đất sét sử dụng để làm nguyên liệu sản xuất có thành phần hoá (sử dụng đất sét cẩm chớng Thanh Hoá)

Oxit SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO MKN Tổng

- Tro nhiệt điện

Sử dụng tro thải nhà máy nhiệt điện Ninh Bình

Tro nhiệt điện có thành phần hoá

Số liệu trên cho thấy tro thải của nhà máy nhiệt điện Ninh Bình có thành phần hoá gần với đất sét, chúng có lợng hạt mịn lớn, khả năng ngậm nớc cao làm tăng tính dẻo của phối liệu Chúng là loại vật liệu gầy, có chứa một lợng than cha cháy khá cao thúc đẩy mạnh quá trình kết khối khi nung.

* Tính thành phần phối liệu

Thành phần phối liệu bao gồm: Đất sét, mùn ca và tro nhiệt điện

- Lợng bột phối liệu cần có để chế tạo một viên gạch

MKNPL= Lợng mất khi nung của phối liệu ( %)

WPL: Độ ẩm tạo hình của phối liệu (%)

WPL= 9%

+ Khối lợng bột phối liệu khô ( ứng với độ ẩm của phối liệu WPL= 0%)

G0 bột= 1,11

pl MKN

MC: tơng ứng là khối lợng đất sét, tro nhiệt điện và mùn ca ở độ

ẩm W = 0% trong phối liệu

- Lợng MKNPL đợc xác định theo công thức

MKNPL = % đất sét MKNđs + % tro MKNtro + % mùn ca MKNMC

Phần trăm của đất sét trong phối liệu

% Đất sét = 0 0 0

0

MC Tro ds

ds G G G

G

+ +

Phần trăm của tro nhiệt trong phối liệu

% Tro = 0 0 0

0

MC Tro ds

Tro G G G

G

+ +

Phần trăm của mùn ca trong phối liệu

% Mùn ca = 0 0 0

0

MC Tro ds

MC G G G

G

+ +

MC Tro ds

ds G G G

Tro G G G

MC G G G

ds G G G

Tro G G G

MC G G G

G

+

- Phối liệu có độ ẩm tơng đối W0 =9%

→ Độ ẩm tuyệt đối của phối liệu:

a

W =

9 100

9 100

→ Lợng nớc nằm trong phối liệu:

100 100

100 100

Tro ds ds

ds

W MKN

G W MKN

100

100 100

MC

W MKN

12 100 100

8 100

%

=

w ds

100

7 100 100

22 100

%

=

w Tro

+

100

2 100 100

67 , 91 100

%

=

w ds

G ì − +

100

8 100 0

100

22 100

G 0

100

67 , 91 100

, 0 78

, 0 92

, 0

0785 , 0 0236

, 0 0375

, 0

100

111

G

0 0

0

0 0

0

0 0

Tro 0

= +

+

MC Tro

ds

MC Tro

ds

pl MC

ds

G G

G

G G

G

MKN G

ds

ds G G G

G

0

ì +

ds

Tro G G G

ds

MC G G G G

Phần trăm đất sét trong một viên gạch là:

0

MC Tro ds

ds G G G

G

+

95 , 0

+

95 , 0

%§S = 60(%)PhÇn tr¨m Tro nhiÖt ®iÖn trong mét viªn g¹ch.

% Tro = 0 0 0

0

MC Tro ds

Tro G G G

G

+

26 , 0

+ +

% Tro = 16(%)PhÇn tr¨m mïn ca trong mét viªn g¹ch

10 0

0

MC T

ds

MC G G G

G

+

38 , 0

+ +

% MC = 24 (%)VËy phèi liÖu cã thµnh phÇn (theo khèi lîng) §Êt sÐt: Tro nhiÖt ®iÖn: Mïn ca

Thµh phÇn ho¸ cña phèi liÖu chuyÓn vÒ 100% vµ bá lîng mÊt khi nung

2

3 2 SiO

O Al

=

136 , 1

18 , 0

= 0,158

∑(R2O+RO+R2O3) = 0,037 +0,06 + 0,053= 0,15 (mol)

Tính toán và kiểm tra ta thấy rằng thành phần hoá học của phối liệu nằm trong vùng phối liệu để sản xuất gạch xây dựng ( Biểu đồ AYAUGUSTINIK)

Các vùng phân bố đất sét phụ thuộc vào

thành phần hóa học ( Theo A.I Avgustinhik )

3 2

Al O

SiO2

R O + RO + R O2 2 3

Đất sét cho sản xuất gạch xây

Do đó ta có thể dùng phối liệu với tỷ lệ:

Đất sét: Tro nhiệt điện: Mùn ca = 60: 16 : 24

Tính tỷ lệ phối liệu ở trạng thái đất sét có độ ẩm tơng đối là 12% (độ ẩm tuyệt đối là 13,64%) Tro nhiệt điện có độ ẩm tơng đối là : 7% (độ ẩm tuyệt đối là 7,53%) Mùn ca có độ ẩm tơng đối là 2% (độ ẩm tuyệt đối là 2,04% )

Khối lợng đất sét ở độ ẩm 12%

w= 12 %= ( 1 +

100

a W

39 , 0

= 22,3%

Vậy tỷ lệ phối liệu ( theo khối lợng)

Đất sétw= 12 % : Trow= 7 % : Mùn caw= 2 % = 61,7 : 16 : 22,3

chơng III: Lựa chọn địa điểm nhà máy

Trong công cuộc đổi mới, xây dựng và hiện đại hóa đất nớc, vấn đề xây dựng cơ sở hạ tầng kinh tế là một yêu cầu bức xúc trong đó ngành xây dựng cơ bản và

đặc biệt là nghành sản xuất vật liệu xây dựng trở nên rất quan trọng Để đáp ứng

đ-ợc nhu cầu sử dụng vật liệu ngày càng tăng của ngành xây dựng thì cần phải chú trọng phát triển các nhà máy sản xuất vật liệu xây dựng

Hiện nay, nhu cầu sử dụng gạch xốp nhẹ trong xây dựng công nghiệp, và xây dựng dân dụng lớn do mang lại hiệu quả kỹ thuật và kinh tế cao.

Với mục đích nh vậy, chọn đề tàI thiết kế nhà máy sản xuất gạch xốp nhẹ công suất 20triệu viên gạch chuẩn/năm Tạo hình theo phơng pháp bán khô tại khu công nghiệp Đồng Văn thuộc tỉnh Hà Nam Địa điểm xây dựng nhà máy nằm trên mặt bằng với các điều kiện cụ thể nh sau:

Diện tích xây dựng: mặt bằng xây dựng rộng 2ha đủ cho điều kiện xây dựng

và đầu t mở rộng

Vị trí địa lý: Khu công nghiệp Đồng Văn nằm cạnh quốc lộ I, cách thị xã Phủ

Lý 20 km, cách Hà Nội 40km

Về nguyên vật liệu: Nhà máy sử dụng đất sét cẩm chớng Thanh Hoá: đất sét

đợc vận chuyển về nhà máy bằng đờng sông, đờng sắt hoặc là ôtô Tro nhiệt điện của nhà máy nhiệt điện Ninh Bình đợc vận chuyển theo đờng thuỷ, đờng ôtô và đ-ờng sắt Phụ gia mùn ca đợc mua tại các nhà máy chế biến gỗ

Nhiên liệu: Nhiên liệu chính là than cám Quảng Ninh đợc vận chuyển từ Quảng Ninh

Về nguồn cung cấp điện nớc: sử dụng nguồn điện đã đợc cung cấp cho khu công nghiệp

Thị trờng tiêu thụ: Sản phẩm của nhà máy chủ yếu cung cấp cho các công trình nằm tại các khu công nghiệp nh khu công nghiệp Đồng Văn, Phú Xuyên, Gia Lâm v vv Các công trình trong các khu dân c nằm tại các thành phố, các khu dân c

Về điều kiện địa chất: địa hình xây dựng nhà máy bằng phẳng, cấu tạo địa chất tơng đối đồng đều, không phảI xử lý nhiều khi thi công xây dựng Với các điều kiện nh trên, vị trí xây dựng nhà máy là hợp lý thuận lợi cả về giao thông, cung cấp nguyên nhiên liệu, tiêu thụ sản phẩm và tận dụng đợc cả nguồn nhân lực địa phơng

chơng IV: Biện luận thiết kế công nghệ bán khô tính cân bằng vật chất, tính chọn trong thiết bị.

I Lập chế độ làm việc cho nhà máy.

Phân xởng gia công nguyên liệu và tạo hình gạch

Số ngày làm việc trong năm

NLV = 365 - n1- n2- n3

n1: Số ngày nghỉ thứ bảy và Chủ nhật trong năm.

Số ca làm việc trong ngày: 2 ca

Số giờ làm việc trong một ca: 8 giờ

Số ngày làm việc trong năm:

NLV = 365 – 104 – 8 – 13 = 240 (ngày)

Số ca làm việc trong năm: 240 ì 2 = 480 ( ca)

Số giờ làm việc trong năm : 480 ì8 = 3840 ( giờ )

- Phân xởng sấy và nung gạch

Yêu cầu của phân xởng này là làm việc liên tục nên quanh năm chỉ nghỉ những ngày sửa chữa

Số ngày nghỉ sửa chữa sấy và nung là ;15 (ngày )

Số ngày làm việc trong năm là : 365 - 15 = 350 (ngày)

Số ca làm viẹc trong một ngày đêm là : 3 (ca)

Số giờ làm việc trong một ca là 8 ( giờ )

Số ca làm việc trong một năm là : 350 ì 3 = 1050 (ca)

Số giờ làm việc trong một năm là : 1050 ì 8 = 8400 ( giờ )

* Tính các thông số của gạch

Độ ẩm của phối liệu sau khi tạo hình: WTh=9%

Độ co toàn phần: C = 3%

MKNPL= 30%

- C¸c th«ng sè cña viªn g¹ch

+ C¸c th«ng sè cña viªn g¹ch sau khi nung :

KÝch thíc cña viªn g¹ch s¶n phÈm sau khi nung:

220 × 105 × 60 (mm)

ThÓ tÝch cña mét viªn g¹ch sau khi nung :

V1= 2,2 × 1,05 × 0,6 = 1,386 (dm3)Khèi lîng cña mét viªn g¹ch sau khi nung:

G1= 800 × 1,386 × 10− 3= 1,11 (kg)+ C¸c th«ng sè cña viªn g¹ch sau khi t¹o h×nh :

100

− = 61,9 (mm)

ThÓ tÝch cña viªn g¹ch sau khi t¹o h×nh :

V= 226,8 × 108,2 × 61,9 10− 3 = 0,00152 (m3)Khèi lîng cña viªn g¹ch sau khi t¹o h×nh:

−

100 100

G= 1,11 ×

30 100

74 , 1

= 1144,7 ( kg/m3)

II Biện luận thiết kế công nghệ bán khô

1 Lựa chọn phơng án sản xuất.

Sản xuất các loại gốm thô nói chung và gạch xốp nhẹ nói riêng gồm các công

đoạn : khai thác, gia công cơ giới và tạo hình sản phẩm sấy nung

Nhợc điểm chính của phơng pháp này là có độ co khi sấy và khi nung lớn, do

đó ảnh hởng không tốt đến kích thớc sản phẩm và hình dạng chính xác của sản phẩm Độ ẩm tạo hình cao nên quá trình sấy lâu làm tăng giá thành sản phẩm, giảm chất lợng sản phẩm, viên gạch mộc quá mềm nên dễ biến dạng gây khó khăn cho việc sấy trên goòng của lò sấy Tuynen

- Phơng pháp bán khô

Phơng pháp này cho ta kích thớc và hình dạng của sản phẩm chính xác Sản phẩm ít co sấy và nung cho độ bền nhiệt cao Cho phép rút ngắn thời gian sấy cho phép sử dụng cả nguyên liệu dẻo và không dẻo Cờng độ viên mộc cao, có thể cho phép cơ giới hoá khâu thao tác đa gạch vagông vào lò sấy

Nhợc điểm của phơng pháp này là: độ ẩm tạo hình 7->11%, nh vậy độ dính kết của đất sét không cao bằng phơng pháp dẻo Do đó để tạo hình tốt cần gia công

nguyên liệu rất kỹ càng và thận trọng, khi tạo hình đòi hỏi phảI nén dới áp lực cao, vốn đầu t cho thiết bị lớn.

Qua phân tích nh trên, dựa vào thành phần phối liệu( đất sét, tro nhiệt điện, mùn ca) chọn phơng án tạo hình theo phơng pháp bán khô để sản xuất gạch xốp nhẹ

1.2 Lựa chọn phơng pháp gia công nguyên liệu cho phơng pháp tạo hình bán khô.

Thực hiện công đoạn gia công đất sét nhằm mục đích tạo cho sản phẩm chế tạo đảm bảo chất lợng yêu cầu Muốn vậy, cần loại bỏ từ đất sét các tạp chất phá vỡ cấu trúc tự nhiên của chúng để chế tạo hỗn hợp phối liệu: đồng nhất theo thành phần, độ ẩm cấu trúc và cho phép hỗn hợp có khả năng tạo hình

Hiện nay ngời ta thờng gia công cơ giới nguyên liệu bằng 3 phơng pháp:

ph-ơng pháp dẻo, phph-ơng pháp bán khô và phph-ơng pháp ớt Tuy nhiên phph-ơng pháp ớt không sử dụng trong sản xuất gạch xây Do đó chỉ lựa chọn giữa phơng pháp dẻo và phơng pháp bán khô

Sản phẩm đợc tạo hình theo phơng pháp bán khô Vởy chọn phơng pháp gia công nguyên liệu theo phơng pháp bán khô

2 lập dây chuyền công nghệ

Thiết lập sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất gạch xốp nhẹ theo phơng pháp bán khô

3 Biện luận thiết kế dây truyền công nghệ chế tạo sản phẩm gạch nhẹ theo phơng pháp bán khô.

- Máy cung cấp hình hộp: đất sét ở trong kho đợc đa tới máy cung cấp hình hộp Máy cung cấp hình hộp có nhiệm vụ cung cấp nguyên liệu một cách đều

đặn cho máy đập thô

- Máy đập thô: đất sét đợc đa từ máy cấp liệu hình hộp tới máy cán trục thô bằng băng tải máy cán trục thô có tác dụng sơ bộ đập đất sét nhờ hai quả cán quay với tốc độ khác nhau và ngợc chiều nhau phá vỡ cấu trúc ban đầu của nguyên liệu và loại trừ sỏi sạn có trong đất sét Hiện nay có nhiều loại máy đập trục thô nh máy đập trục trơn, máy đập trục tách đá

Nguyên liệu sử dụng là đất sét cẩm chớng Thanh Hoá Trong thành phần của đất sét có lẫn một số tạp chất nh sỏi, sạn… trong dây chuyền công nghệ ta chọn máy đập trục tách đá vừa có tác dụng đập thô, vừa có tác dụng loại sỏi sạn lẫn trong đất sét độ dãn khe hở giữa tang quay là 4ữ6mm.

- Thiết bị sấy thùng quay: đất sét sau khi đập qua máy đập thô đợc băng tảI

đa tới thiết bị sấy thùng quay phụ thuộc vào khối lợng sản xuất, để sấy đất sét

ng-ời ta thờng dùng lò sấy thùng quay thẳng dòng, cùng chiều có chiều dàI từ 7ữ14

m và đờng kính 0,8ữ2,8(m) Thùng sấy quay đợc đặt trên gối tựa con lăn dới góc

nghiêng từ 3ữ5 độ so với phơng nằm ngang.

Khí nóng từ buồng đốt trớc khi đa vào thùng sấy đựơc pha loãng trong buồng hoà trộn với không khí lạnh đến nhiệt độ 650ữ8000C nhiệt độ khí thảI từ

110ữ1400C còn vận tốc khí từ 1,5ữ2,0 m/s sự giảm đột ngột nhiệt độ chất tảI

nhiệt ở đầu thùng sấy liên quan tới sự đốt nóng đất sét nguội ban đầu và sự mất mát nhiệt vào môI trờng xung quanh Phần khí thảI sử dụng đợc đa vào buồng hoà trộn( tuần hoàn khí thải) làm giảm chi phí nhiệt đến 16ữ18% Nhiệt độ đất

sét sau khi sấy không lớn hơn 60ữ80 0C

Nhợc điểm chủ yếu của thiết bị sấy thùng quay trong khi làm việc là chênh lệch lớn về độ ẩm do sấy không đồng đều( có thể đạt đến 15%) bởi vì thời gian

đất sét ở trong thùng sấy là 20ữ30 phút Các hạt nhỏ thì quá khô còn các hạt lớn

thì cha kịp khô Sự không đồng đều độ ẩm trong khi sấy có thể điều chỉnh bằng mức độ đổ đầy vật liệu trong thùng sấy và bằng tốc độ quay

Để nâng cao năng suất, cải thiện chất lợng sấy và tăng lợng hạt nhỏ sau khi sấy Trong thùng sấy ngời ta đặt các xích treo ở bề mặt trong của thùng sấy dọc theo chu vi của nó treo các hàng có 20ữ25 xích xích treo có chiều dàI từ 1ữ2 m

đặt theo vị trí chéo nhau giữa các hàng có hai loại xích treo: loại thứ nhất có chiều dàI từ 1ữ2m(có 200ữ250 cái) có tác dụng đập nhỏ các cục đất sét làm tăng

sự đồng đều độ ẩm sấy và rút ngắn thời gian sấy, loại thứ hai dàI 1,4m đợc đặt cách đầu ra của thùng sấy 0,4m cho đến hết thùng sấy ( có 140ữ 175 cái) với tác

dụng nghiền đất sét khô biến phần thùng sấy thành một tổ hợp sấy nghiền Thiết

bị sấy thùng quay có các xích treo làm tăng năng suất lên 2ữ2,3 lần lợng cỡ hạt

nhỏ hơn 5mm ra khỏi thùng sấy tăng lên 12ữ15 lần, đồng thời giảm sự không

đồng đều độ ẩm của các cỡ hạt

- Thiết bị sàng kết hợp với máy nghiền lôxô tạo thành một chu trình khép kín: đất sét sau khi sấy thùng quay đợc gầu nâng vận chuyển đến thiết bị sàng chuyên dùng nh sàng dây, sàng phẳng, sàng thùng quay, sàng lắc, sàng rung Các hạt không đạt kích thớc yêu cầu đợc đa qua máy nghiền lôxô các hạt đạt kích th-

ớc yêu cầu đợc gầu nâng đa tới bunke chứa bột Máy nghiền lôxô đảm bảo nghiền mịn đất sét với độ mịn(%): hạt lớn hơn 3mm: 10ữ15%; hạt từ 2ữ3mm:

phút, vận tốc di chuyển của bột vào khoảng 1,3ữ1,4 m/s trong máy trộn hai trục,

bột đất sét và tro đợc cho vào đông thời cùng với mùn ca

- Máy trộn hai trục số 2: dùng để trộn ẩm bột phối liệu

*Tuyến phụ gia mùn ca

Mùn ca đợc mua về có độ ẩm là 1% và vận chuyển về kho Kho phảI có khả năng dự trữ đủ mùn ca phục vụ cho quá trình sản xuất của nhà máy trong 15 ngày liên tục

Mùn ca đợc sàng phân loại thành từng cỡ hạt sau đó đợc vận chuyển tới các bunke chứa Từ bunke chứa mùn ca đợc đa vào sản xuất

*Tuyến gia công tro nhiệt điện

- Tro nhiệt điện của nhà máy nhiệt điện Ninh Bình đợc mua về kho có độ

ẩm là 5% Kho phải có khả năng dự trữ đủ tro phục vụ cho quá trình sản xuất trong 15 ngày liên tục Tro đợc sàng phân loại và chuyển tới bunke chứa Từ bunke chứa tro nhiệt điện đợc đa vào sản xuất

3.1 Quy trình tạo hình sản phẩm.

Đất sét sau khi trộn lại với máy trộn hai trục nghiền lô xô đợc băng tải đa tới máy tạo hình Máy tạo hình là máy ép ma sát hoặc máy ép trục khuỷu Các loại máy ép phổ biến hơn cả là loại máy ép trục khuỷu ép hai phía và ép hai bậc chúng có áp lực tăng dần đợc điều chỉnh từ từ bằng nguyên tắc thuỷ lực Tỷ lệ tối

u giữa áp lực ép đầu tiên và áp lực ép cuối cùng vào khoảng 1ữ3 ữ1ữ4 bột ép

đ-ợc đa vào khuôn bằng phơng pháp tự động Khuôn và thớt ép có bộ phận đốt nóng bằng điện

3.2 Quy trình sấy nung sản phẩm liên hợp.

Gạch sau khi tạo hình xong đợc vận chuyển tới nơi xếp sản phẩm trớc khi

đa vào sấy nung Trong quá trình gộp mộc thì những viên mộc không đạt tiêu chuẩn nh bị sứt mẻ, cong vênh…cần phảI đợc loại ra để vận chuyển ngợc lại bãi