Nghiên cứu cải tiến hệ thống điều khiển và giám sát quá trình trộn liệu của công ty gạch granite đồng nai trên cơ sở sử dụng logic mờ

Trong thực tế, dây chuyền sản xuất gạch granite là một quá trình phức tạp với rất nhiều công đoạn như máy nghiền, máy ép, máy sấy đứng, lò nung con lăn, bộ phận phân loại, đóng gói, … Tr

[ \

VŨ XUÂN HÀ

NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

VÀ GIÁM SÁT QUÁ TRÌNH TRỘN LIỆU CỦA CÔNG TY GẠCH GRANITE ĐỒNG NAI

TRÊN CƠ SỞ SỬ DỤNG LOGIC MỜ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

HÀ NỘI - 2012

[ \

VŨ XUÂN HÀ

NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

VÀ GIÁM SÁT QUÁ TRÌNH TRỘN LIỆU CỦA CÔNG TY GẠCH GRANITE ĐỒNG NAI

TRÊN CƠ SỞ SỬ DỤNG LOGIC MỜ

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

Người hướng dẫn khoa học:

PGS.TS NGUYỄN DOÃN PHƯỚC

HÀ NỘI - 2012

[ \

VŨ XUÂN HÀ

NGHIÊN CỨU CẢI TIẾN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN

VÀ GIÁM SÁT QUÁ TRÌNH TRỘN LIỆU CỦA CÔNG TY GẠCH GRANITE ĐỒNG NAI

TRÊN CƠ SỞ SỬ DỤNG LOGIC MỜ

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

CHUYÊN NGÀNH: ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG

Người hướng dẫn khoa học:

PGS.TS NGUYỄN DOÃN PHƯỚC

HÀ NỘI - 2012

LỜI CAM ĐOAN

Tôi Vũ Xuân Hà, học viên lớp Cao học 10AĐKTĐ-ĐN niên khóa 2010-2012 Sau hai năm học tập và nghiên cứu, được sự giúp đỡ của các thầy

cô giáo và đặc biệt là PGS.TS.Nguyễn Doãn Phước, thầy giáo hướng dẫn tốt

nghiệp của tôi, tôi đã đi tới cuối chặng đường để kết thúc khóa học thạc sĩ

Tôi đã quyết định chọn đề tài tốt nghiệp: “Nghiên cứu cải tiến hệ

thống điều khiển và giám sát quá trình trộn liệu của công ty Gạch Granite Đồng Nai trên cơ sở sử dụng logic mờ”

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, kết quả trong luận văn là hoàn toàn trung thực và chưa được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác Nếu có tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm

Hà Nội, ngày 15 tháng 04 năm 2012

Học viên

Vũ Xuân Hà

MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN

MỤC LỤC

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

DANH MỤC HÌNH VẼ

LỜI NÓI ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 3

1.1 Sự hình thành và phát triển của công ty gạch Granite Đồng Nai 3

1.2 Lý do chọn đề tài 6

1.3 Kết quả sẽ đạt được 6

CHƯƠNG 2:TỔNG QUAN VỀ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 8

2.1 Sơ đồ qui trình tổng quan về công nghệ sản xuất gạch Granite 8

2.2 Thuyết minh quy trình công nghệ 9

2.2.1 Công đoạn nghiền, trộn phối liệu 9

2.2.2 Công đoạn sấy phun 10

2.2.3 Công đoạn lưu trữ bột đến máy ép 10

2.2.4 Công đoạn ép tạo hình 10

2.2.5 Công đoạn sấy gạch mộc 11

2.2.6 Công đoạn tráng men 11

2.2.7 Công đoạn nung 11

2.2.8 Công đoạn hoàn tất sản phẩm 12

2.3 Quy trình công nghệ nghiền và trộn nguyên liệu 12

2.3.1 Cân liệu 23

2.3.2 Băng tải 23

2.3.3 Máy nghiền bi 23

2.3.4 Hầm chứa 33

CHƯƠNG 3: HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN HIỆN TẠI VÀ ĐỀ XUẤT CẢI TIẾN THỰC HIỆN 34

3.1 Tình trạng hệ thống điều khiển hiện tại của máy nghiền 34

3.1.1 Hệ thống điều khiển hiện tại 34

1 Cân liệu 34

2 Băng tải 35

3 Máy nghiền 37

3.1.2 Thời gian nghiền 45

1 Thời gian của quá trình nghiền 45

3.2 Đề xuất thực hiện 47

3.2.1 Phân tích khả năng đảm bảo chất lượng sản phẩm của hệ thống hiện tại 47

3.2.2 Xây dựng hệ thống điều khiển mới trên nền PLC S7-300 49

3.2.3 Tác động xác định thời gian nghiền 55

3.3 Thực hiện 56

3.3.1 Giới thiệu mờ 57

1 Khái niệm cơ bản 57

2 Các phép toán trên tập mờ 58

3 Biến ngôn ngữ 58

4 Luật hợp thành mờ 59

5 Giải mờ ( rõ hóa tập mờ ) 60

3.3.2 Bộ điều khiển mờ 62

1 Cấu trúc một bộ điều khiển mờ 62

2 Các bước thiết kế bộ điều khiển mờ 62

3.3.3 Xác định độ mịn từ tiếng ồn qua suy luận mờ 65

3.3.4 Điều khiển mờ với S7-300 68

1 Giới thiệu về điều khiển mờ 68

2 Các bước thực hiện của một hệ thống điều khiển mờ 69

3 Xây dựng một chương trình điều khiển mờ với phần mềm cấu hình 70

4 Giao tiếp với họ S7-300 74

5 Dùng mờ điều khiển quá trình nghiền 78

3.3.5 Mô phỏng 79

KẾT LUẬN 85

ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 87

TÀI LIỆU THAM KHẢO 88

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

WIN CC : Windows Control Center (Trung tâm điều khiển chạy trên nền Windows ) SCADA: Super Visory Control And Data Acquisition ( Hệ thống giám sát

điều khiển và thu thập xử lý dữ liệu )

DCS: Distributed Control System ( Hệ thống điều khiển phân tán )

HMI: Human Machine Interface ( Giao diện giữa người và máy )

PLC: Programmable Logic Controller ( Thiết bị điều khiển lập trình được ) FCPA: Fuzzy Control Parameter Assignment ( Chương trình hỗ trợ lập

trình mờ choPLC S7-300 )

STTP: Sodiumtripoly Photphat ( Na2PO4 ) ( Chất chống lắng hay tạo lỏng ) FB: Function Block ( Khối chức năng )

FC: Function ( Hàm chức năng )

SFC: System Function ( Hàm chức năng hệ thống )

SFB: System Function Block (Khối hàm chức năng hệ thống)

DB: Data Block ( Khối dữ liệu )

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Tòa nhà điều hành nhà máy Gạch GRANITE Đồng Nai 3

Hình 1.2: Sản phẩm gạch mẫu 5

Hình 2.1: Quy trình tổng quan về công nghệ sản xuất gạch 8

Hình 2.2.1: Công đoạn nghiền và trộn phối liệu 9

Hình 2.3.3.1 : Máy nghiền của hãng Siti 24

Hình 2.3.3.2: Tấm lót bên trong thùng nghiền 29

Hình 2.3.3.3: Các dạng vật nghiền 30

Hình 2.3.3.4: Mặt cắt bên trong thùng nghiền 30

Hình 2.3.5 : Sơ đồ mô tả việc phối hợp nhiệm vụ từng công đoạn 33

Hình 3.1.1: Công đoạn cân liệu 34

Hình 3.1.2: Băng tải vận chuyển vật liệu nghiền 35

Hình 3.2.1: PLC S7-200 49

Hình 3.2.2: PLC S7-300 49

Hình 3.2.4 : PLC S7-300 50

Hình 3.2.5 : Modul I/O của PLC S7-300 50

Hình 3.2.6 : Thực hiện chương trình 50

Hình 3.2.7: Module mở rộng PLC S7-300 loại 312 52

Hình 3.2.8: Module mở rộng PLC S7-300 52

Hình 3.2.9: Phần cứng PLC S7-300 54

H×nh 3.3.2: Minh häa c¸c ph-¬ng ph¸p gi¶i mê 61

Hình 3.3.3 Nguyên lý điều khiển không mờ 65

Hình 3.3.4 Nguyên lý điều khiển mờ 65

Hình 3.3.5: Bộ cảm biến âm thanh 66

Hình 3.3.6: Sơ đồ khối hệ thống đo và điều khiển máy nghiền dùng cảm biến tiếng ồn 68

Hình 3.3.7: Cửa sổ giao diện phần mềm mô phỏng FUZZY control++ 70

Hình 3.3.8: Giao diện của phần mềm cấu hình 71

Hình 3.3.10: Cửa sổ hàm thành viên đầu vào 73

Hình 3.3.11: Cửa sổ hàm thành viên đầu ra 73

Hình 3.3.12: Cửa sổ xây dựng ma trận cho các biến 74

Hình 3.5.1 : Bộ mờ điều khiển quá trình nghiền 78

Hình 3.3.5.1 : Khâu mờ hóa tiếng ồn 79

Hình 3.3.5.2: Khâu mờ hóa độ mịn 79

Hình 3.3.5.3: Khâu mờ hóa tiếng ồn và độ mịn 80

LỜI NÓI ĐẦU

Khoa học kỹ thuật công nghệ ngày càng phát triển đặc biệt là các thiết

bị trong công nghiệp Các giải pháp trong dây chuyền sản xuất ngày càng hiện đại tích hợp các giải pháp tự động hóa toàn bộ Trong dây chuyền sản xuất PLC là một thành phần không thể thiếu bởi những ưu điểm vượt trội của nó như sự hoạt động tin cậy, dễ vận hành và lập trình Các hệ tích hợp trọn gói như DCS, SCADA….là các giải pháp không thể thiếu trong các giải pháp trong công nghiệp Trong các hệ đó luôn sử dụng các chương trình có thể lập trình cho các PLC như Step… và hệ thống giám sát HIM sử dụng WINCC, LapView ngày càng được sử dụng rộng rãi

Vì vậy luận văn này nghiên cứu về PLC đặc biệt là hệ Simatic S7-300 của Siemen cùng các phần mềm ứng dụng của nó như là Step7 Trọng tâm của S7-300 là điều khiển quá trình trộn liệu trên cơ sở sử dụng logic mờ mà triển vọng trong lĩnh vực tự động hóa logic mờ ngày càng được ứng dụng rộng rãi

Nó thực sự hữu dụng với các đối tượng phức tạp mà ta chưa biết rõ hàm truyền, logic mờ có thể giải quyết các vấn đề mà điều khiển kinh điển không làm được Luận văn này là sự kết hợp giữa lý thuyết điều khiển tự động và ứng dụng nó trong các bài toán trong công nghiệp cũng như thực tế

Đối tượng nghiên cứu trong luận văn này chỉ nghiên cứu quá trình trộn liệu đơn giản nhưng nó là cơ sở thực tế để học viên có thể tiếp cận nhanh hơn với dây chuyền công nghệ hiện đại hơn

Trong khuôn khổ luận văn tốt nghiệp tôi đã đi vào nghiên cứu thuật toán điều khiển mờ và ứng dụng điều khiển mờ điều khiển quá trình trộn liệu Tùy theo từng đối tượng mà áp dụng các luật điều khiển khác nhau, tuy nhiên các bộ điều khiển này đều có đầy đủ ưu điểm của bộ điều khiển mờ cơ bản, nhưng chúng được tích hợp đơn giản, dễ hiểu, làm việc ổn định, tính bền vững cao và làm việc tốt ngay cả khi thông tin của đối tượng không đầy đủ hoặc không chính xác Một số còn không chịu ảnh hưởng của nhiễu cũng như sự thay đổi theo thời gian của đối tượng điều khiển

Sau thời gian tìm hiểu và nghiên cứu đến nay luận văn của em đã hoàn thành Thành công này phải kể đến sự giúp đỡ tận tình của các thầy cô giáo trong bộ môn ĐKTĐ Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Đặc biệt là thầy PGS-TS Nguyễn Doãn Phước người đã trực tiếp

hướng dẫn tôi, đã hết lòng ủng hộ và cung cấp cho tôi những kiến thức hết sức quý báu Tôi xin dành cho thầy lời cảm ơn sâu sắc

Tuy nhiên do thời gian, trình độ và kinh nghiệm còn hạn chế nên chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót trong việc thực hiện đề tài Em rất mong được sự góp ý của quý thầy cô và các bạn đồng nghiệp để luận văn của

em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 30 tháng 04 năm 2012

Học viên

Vũ Xuân Hà

CHƯƠNG 1

MỞ ĐẦU

1.1 Sự hình thành và phát triển của công ty gạch Granite Đồng Nai

Công ty gạch Granite Đồng Nai (GRALICO) thuộc Tổng Công ty XD &

PT Hạ tầng, được thành lập từ năm 2001 theo Quyết định số: 18/TCCB ngày 12/01/2001 của Hội đồng quản trị Tổng Công ty Xây dựng và Phát triển Hạ tầng – Bộ xây dựng, có trụ sở đặt tại: Km 9 –QL 51, Ấp Tân Mai II – xã Phước Tân – huyện Long Thành – tỉnh Đồng Nai

Hình 1.1: Tòa nhà điều hành nhà máy Gạch GRANITE Đồng Nai

Đồng Nai có diện tích 589500 ha, dân số khoảng 2 triệu người, lực lượng lao động dồi dào có trình độ khá và tay nghề cao Cơ cấu hành chính của tỉnh gồm thành phố Biên Hòa và 7 huyện Huyện Long Thành nằm ở phía Tây Nam của tỉnh, ranh giới của huyện bao gồm:

- Phía Bắc giáp Thành phố Biên Hòa và huyện Thống Nhất – Đồng Nai

- Phía Nam giáp Bà rịa Vũng Tàu và huyện Nhơn Trạch – Đồng Nai

- Phía Tây giáp Thành phố Hồ Chí Minh

- Phía Đông giáp huyện Long Khánh – Đồng Nai

Tổng diện tích của huyện là 53818 ha chiếm 9 % diện tích tự nhiên của tỉnh, dân số 256300 người ( năm 2003 ), chiếm 9 % dân số toàn tỉnh, huyện có một thị trấn và 18 xã

Huyện có nhiều tuyến giao thông đường bộ huyết mạch của vùng chạy qua Long Thành là cửa ngõ của các thành phố lớn như: TPHCM, Biên Hòa, Nhơn Trạch ( thành phố mới công nghiệp ), Vũng Tàu

Long Thành có khả năng thu hút đầu tư cao, với lợi thế trên đã mở ra cho huyện một triển vọng thuận lợi về phát triển kinh tế với tốc độ tăng trưởng cao trong những thập niên đầu thế kỷ 21, đóng vai trò quan trọng trong chiến lược phát triển kinh tế xã hội của tỉnh Đồng Nai nói riêng cũng như vùng kinh

tế trọng điểm ở phía Nam nói chung

Công ty được Tổng Công ty Xây dựng và Phát triển Hạ tầng (LICOGI) – Bộ xây dựng đầu tư một dây truyền đồng bộ, hiện đại do hãng SiTi – ITALY sản xuất với công xuất 1.500.00 m2 sản phẩn / năm Tổng vốn đầu tư ban đầu cho chuẩn bị mặt bằng, các dự án về xây dựng cơ sở hạ tầng, trang thiết bị cũng như các loại nguyên liệu nội, ngoại nhập lên đến trên 135 tỷ đồng (VND)

Các sản phẩm của Công ty bao gồm gạch Granite bóng kiếng, bóng mờ, gạch vân mây, … với kích thước 300 x 300, 400 x 400, 500 x 500, 600 x 900 với tổng công suất 1,5 triệu m2 sản phẩm/năm Trong đó sản phẩm loại 1 chiếm hơn 80%, loại 2 chiếm gần 10%, còn lại 10% gạch loại 3 và phế phẩm

Hình 1.2: Sản phẩm gạch mẫu

Để cạnh tranh được với sản phẩm gạch Granite ngọai nhập như Trung Quốc, sản phẩm gạch Granite nội địa như : Taicera, Thạch Bàn, Long Hầu, Thanh Thanh….đang có mặt trên thị trường Công ty đã liên tục cố gắng cải tiến mẫu mã cũng như chất lượng sản phẩm, đồng thời tìm kiếm các nguồn nguyên liệu trong nước để thay thế dần nguyên liệu ngoại nhập, nhằm mục đích giảm giá thành sản phẩm, tăng sức cạnh tranh

Với dây chuyền công nghệ hiện đại và đồng bộ, cùng với đội ngũ Kỹ sư, Công nhân kỹ thuật lành nghề, được đào tạo cơ bản, thương hiệu GRALICO tuy nhiên mới ra nhập thị trường trong nước xong với chất lượng sản phẩm lấy

“CHỮ TÍN” là hàng đầu, mẫu mã đa dạng, phong phú, cho nên đến ngày nay

đã được người tiêu dùng trong nước quan tâm và lựa chọn Chắc chắn sẽ trở nên quen thuộc trên thị trường gạch Granite Việt Nam mới mẻ và đầy tiềm năng Đồng thời có nhiều triển vọng vươn ra thị trường các nước trên Thế giới trong những năm gần đây

Nhóm học viên chúng tôi xin chân thành gửi lời cám ơn đến Ban giám đốc Công ty, các phòng ban nghiệp vụ và Ban quản đốc phân xưởng sản xuất của Công ty đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để chúng tôi hoàn thành đợt thực tập nghiên cứu cũng như sinh hoạt tại Công ty GRALICO

Chúng tôi cũng xin gửi lời cám ơn chân thành đến đội ngũ Kỹ sư Công nghệ, Công nhân kỹ thuật tại phân xưởng sản xuất đã tận tình hướng dẫn, giúp chúng tôi có được một đợt thực tập nghiên cứu đầy ý nghĩa và bổ ích

Xin kính chúc Quý Công ty ngày càng phát triển vững mạnh trên con đường Công nghiệp hóa, hiện đại hóa của đất nước

1.2 Lý do chọn đề tài

Một ngành công nghiệp quan trọng liên quan đến lĩnh vực xây dựng là công nghiệp sản xuất gạch granite Gạch granite được sản xuất ra phải đáp ứng được những yêu cầu về chất lượng như hình dáng, kích thước, độ bền, độ cứng v.v.v Trong thực tế, dây chuyền sản xuất gạch granite là một quá trình phức tạp với rất nhiều công đoạn như máy nghiền, máy ép, máy sấy đứng, lò nung con lăn, bộ phận phân loại, đóng gói, … Trong đó, quá trình trộn liệu là một khâu rất quan trọng, nó quyết định đến chất lượng của gạch thành phẩm Nếu quá trình trộn liệu không chính xác thì chất lượng sản phẩm gạch khuyết tật như vết nứt, biến dạng về kích thước, độ phẳng, thay đổi về màu men v.v.v

sẽ xuất hiện trên gạch thành phẩm Vì vậy, quá trình trộn liệu luôn được mong chờ để làm việc chính xác và tin cậy nhằm đáp ứng mọi yêu cầu kỹ thuật Việc nghiên cứu cải tiến hệ thống điều khiển và giám sát quá trình trộn liệu tại công

ty Gạch Granite Đồng Nai trên cơ sở sử dụng Logic mờ để khắc phục các tồn tại đã nêu là một yêu cầu kỹ thuật cần thiết

1.3 Kết quả sẽ đạt được

Đề tài có mục tiêu nghiên cứu cải tiến hệ thống điều khiển và giám sát quá trình trộn liệu gạch granite trên cơ sở sử dụng logic mờ nhằm cải thiện

chất lượng điều khiển, thời gian đáp ứng nhanh, tỉ lệ thành phần trộn thực tế trong quá trình trộn liệu

Khảo sát và phân tích hiện trạng qui trình công nghệ sản xuất gạch granite tại công ty gạch Granite Đồng Nai Từ đó đi xây dựng cấu trúc tổng thể bộ điều khiển và giám sát quá trình trộn liệu trên cơ sở sử dụng logic mờ

Đây là đề tài nghiên cứu ứng dụng trong lĩnh vực tự động hóa Đề tài xây dựng hệ thống điều khiển và giám sát quá trình trộn liệu gạch granite có chất lượng cao hơn hệ thống điều khiển và giám sát quá trình trộn liệu hiện có tại công ty

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ 2.1 Sơ đồ qui trình tổng quan về công nghệ sản xuất gạch Granite

Hình 2.1: Quy trình tổng quan về công nghệ sản xuất gạch

Kho nguyên liệu

Tràng thạch – Cao lanh – Đất

sét – Tal – Đô lô mít – Bột phế

Xe

Cân định lượng

Bơm Pít tông Bơm 1 – Bơm 2

Máy sấy phun

Kho: Men Frit - Mà

Máy nghiền Men - Màu Máy 1 – Máy 2

Bể

Bể

Hồ nền Hồ nềnBể Sàng rung khử từ

Phân loại - Đóng gói

Kiểm tra (KCS) Kiểm tra (KCS)

Nhập kho

Hệ thống trộn bột

Hệ thống 12 silo chứa

2.2 Thuyết minh quy trình công nghệ

2.2.1 Công đoạn nghiền, trộn phối liệu :

Thành phần nguyên liệu chủ yếu được sử dụng gồm có: đất sét, cao lanh, tràng thạch, và các phụ gia Nguyên liệu sau khi được mua chở về nhà máy sẽ được đưa vào từng ngăn chứa khác nhau Máy xúc sẽ xúc nguyên liệu theo từng ngăn đổ vào cân định lượng theo tỷ lệ thành phần khối lượng phối liệu xác định trước ( 20 tấn nguyên liệu khô ) Phối liệu sau khi cân theo hệ thống băng tải đưa vào máy nghiền bi ướt, làm việc gián đoạn với một lượng nước vừa đủ, đồng thời bổ sung bi nghiền nếu cần thiết với tỷ lệ nước-bi-phối liệu là 0.5:1:1 Độ mịn yêu cầu của hồ sau khi ra khỏi máy nghiền bi được xác định bằng lượng sót sang 10.000lỗ/cm2 phải đạt từ 3-5% ( tức hơn 95% có kích thước hạt nhỏ hơn 63µm

Hình 2.2.1: Công đoạn nghiền và trộn phối liệu

Hồ sau khi nghiền xong sẽ được tháo qua hệ thống sàng khử từ để loại

bỏ các hạt thô và khử từ loại bỏ oxit sắt vào bể chứa có cánh khuấy Để chất lượng hồ ổn định, không bị sánh phải bảo đảm cánh khuấy hoạt động liên tục Sau đó hồ nguyên liệu được hệ thống bơm màng (sử dụng bằng khí nén) đưa qua hệ thống sàng rung một lần nữa để loại bỏ hạt thô và khử từ loại bỏ oxít sắt bằng nam châm Và cuối cùng hồ được đưa vào bồn điều chỉnh ( tank chứa 4m3 ) Bồn điều chỉnh có vai trò ổn định chất lượng hồ và có thể điều chỉnh tỷ trọng của hồ taị đây Sau đó hồ được bơm vào tháp sấy phun ( trường hợp này sản xuất gạch không màu )

Màu được cân và nạp vào máy nghiền bi 2150 lit Sau khi nghiền màu,

hồ màu được hệ thống bơm màng chuyển đến các bồn 4m3 có chứa cánh

khuấy ( 20 vòng/phút ) để lưu trữ Sau đó được qua sàng vào bơm màng chuyển đến thiết bị trộn hồ nền với hồ màu, từ đó hồ được bơm vào tháp sấy phun ( trường hợp này sản xuất gạch màu )

2.2.2 Công đoạn sấy phun:

Hồ nguyên liệu được bơm piston bơm lên tháp sấy phun Nhờ nhiệt độ của dòng khí nóng từ buồng đốt, sản phẩm ra khỏi thiết bị sấy có dạng bột mịn với độ ẩm nhỏ hơn 6 % Bột mịn ( bột đơn màu ) sau khi sấy phun được sàng

để loại bỏ các hạt không đạt yêu cầu ( hạt thô ) và sau đó được hệ thống băng tải đưa lên đổ chứa vào hệ silo 1

2.2.3 Công đoạn lưu trữ bột đến máy ép:

Bột đơn màu sau sấy phun được sàng để loại bỏ các hạt không đạt yêu cầu (hạt thô) và chuyển vào hệ silo 1 qua hệ thống băng tải Mỗi bột đơn màu

sẽ được chuyển vào các silo chứa khác nhau nhờ hệ thống dao gạt băng tải vận hành bằng khí nén Tại đây bột được lưu trữ ít nhất 24h để đạt được độ đồng nhất về độ ẩm trước khi vào máy ép Như vậy giai đoạn ép sẽ thuận lợi hơn và gạch không bị phân lớp

Sau quá trình lưu trữ bột được sàng và theo hệ thống băng tải chuyển đến hệ silo 2

Từ hệ silo 2: bột đơn màu được cân bằng thiết bị định lượng và trộn bằng thiết

bị trộn tĩnh theo tỷ lệ đã cài đặt tương ứng với các mẫu mã gạch Sau đó hỗn hợp bột này được chuyển đến hệ silo 3 trước máy ép bằng hệ thống băng tải

Từ hệ silo 3: nhập bột vào khung trước máy ép một hoặc hai lần

2.2.4 Công đoạn ép tạo hình:

Bột mịn từ hệ silo 3 sẽ được nhập vào máy ép để tạo hình tấm phẳng có kích thước theo yêu cầu Sử dụng phương pháp tạo hình ép bán khô và thiết bị

ép thủy tĩnh nên áp lực ép rất đồng đều

2.2.5 Công đoạn sấy gạch mộc:

Hệ thống băng tải chuyển gạch từ máy ép sang máy sấy đứng để giảm tối đa hàm ẩm còn trong gạch mộc ( từ 6% xuống 0% ) và tạo độ bền cơ tương đối cho các gia đoạn gia công sau

Đối với sản phẩm mài: gạch mộc sau khi ra khỏi máy sấy được hệ thống băng tải đưa qua thiết bị chổi quét và quạt thổi làm sạch bụi rồi được chuyển vào xe gòn để lưu trữ trước khi đưa vào lò nung con lăn ( do công suất của máy ép và khâu tráng men luôn cao hơn so với công suất của lò nung để tránh tình trạng thiếu hụt sản phẩm khi xếp vào lò nung gây mất cân bằng nhiệt và tiêu tốn năng lượng )

Đối với sản phẩm tráng men: thì gạch mộc được chuyển đến bộ phận tráng men

2.2.6 Công đoạn tráng men:

Chuẩn bị men nền, men lót chống dính

Gạch mộc sau khi ra khỏi máy sấy được hệ thống băng tải đưa qua thiết

bị chổi quét và quạt thổi để làm sạch bụi rồi được đưa vào khâu tráng men Đối với công nghệ sản xuất gạch granite chỉ sử dụng men trong chứ không dung men đục như gạch ceramic Men sẽ được tráng lên gạch mộc bằng cách dùng hệ thống béc phun Sau khi tráng men xong, gạch sẽ được băng tải chuyển vào xe goòng để lưu trữ trước khi đưa vào lò nung con lăn

2.2.7 Công đoạn nung:

Trước khi vào lò nung, gạch được tráng lớp engobe chân theo các đường gân mặt dưới viên gạch, có tác dụng chống dính con lăn khi nung Gạch được xếp lên hệ thống băng chuyền tiếp tục đưa vào lò nung, kiểu lò con lăn là thiết bị không thể thiếu trong công nghệ nung nhanh Trong lò, các giá

đỡ kiểu con lăn với tốc độ quay đủ chậm để đưa sản phẩm nung qua các vùng gia nhiệt, nhiên liệu sử dụng là khí tự nhiên Thời gian nung khoảng 50 phút

2.2.8 Công đoạn hoàn tất sản phẩm:

Đối với sản phẩm tráng men: sản phẩm được phân loại trên băng chuyền bằng hệ thống kiểm tra tự động theo kích thước, độ cong vênh, khuyết tật, độ phẳng và màu sắc men Sau đó chuyển đến máy cắt xén, để cắt xén các cạnh làm cho sản phẩm được đồng đều hơn Cuối cùng sản phẩm được đóng gói và đưa vào kho thành phẩm

Đối với sản phẩm mài: sản phẩm sau khi nung được phân loại trên băng chuyền và được đưa đến máy mài bóng sản phẩm Cuối cùng sản phẩm được đóng gói và đưa vào kho thành phẩm

2.3 Quy trình công nghệ nghiền và trộn nguyên liệu

9 Tính chất và vai trò của các loại nguyên liệu:

™ Đất sét:

- Đất sét là sản phẩm của quá trình phong hóa thứ sinh từ đá gốc Quá trình phong hóa gồm quá trình hóa học, là quá trình hòa tan và rửa trôi các oxýt kiềm và kiềm thổ trong đá gốc bởi nước, H2CO3 và các axit hữu cơ Quá trình cơ học, là quá trình thay đổi khí hậu làm cho đá mẹ bị vỡ ra và quá trình bào mòn, ngòai ra còn có sự đóng góp của quá trình phong hóa sinh học, trong khi đi tìm kiếm các chất dinh dưỡng, rễ cây lan dần trên mặt đất làm cho đá bị biến chất mủn ra, hay bị mòn đi

- Đất sét là nguyên liệu cơ bản của công nghệ silicát Đất sét là tên chung chỉ các loại nguyên liệu đất có chứa các nhóm khoáng alumo – silicát ngậm nước có cấu trúc lớp với độ phân tán cao, trộn với nước có tính dẻo, khi nung tạo sản phẩm kết khối rắn chắc

Trong đất sét chứa các khoáng chính như :

Khoáng caolinhít: Al2(Si2O5)(OH)4

Khoáng halloysiet: Al2(Si2O5)(OH)4.2H2O

Khoáng montmorillonit: Al1.67{(Na,Mg)0.33}(Si2O5)(OH)2

Khoáng pirophilit: Al2(Si2O5)2(OH)2

Khoáng illit: Al2-xMgxK1-x-y(Si1.5yAl0.5+yO5)2(OH)2

- Vì đất sét là sản phẩm của quá trình phong hóa thứ sinh nên kích thước hạt rất bé Đồng thời vì kích thước hạt bé do bị bào mòn dưới tác dụng

cơ học nên hạt đất sét tròn và ít khuyết tật nên ảnh hưởng rất nhiều đến khả năng hoạt hóa của đất sét, làm giảm khả năng hoạt hóa của đất sét Vì kích thước hạt đất sét rất mịn nên không phải nghiền, do đó khi cho đất sét vào máy nghiền bi để nghiền cùng với các loại nguyên liệu khác chủ yếu là để trộn đều đất sét với các loại nguyên liệu khác để tạo ra huyền phù đồng nhất Cũng

chính vì kích bé nên khả năng hút ẩm của đất sét là rất lớn, đất sét nguyên khai

độ ẩm có khi lên đến 20%

- Đặc tính của đất sét khi trộn với nước, tùy theo lượng nước mà ta có tính chất của hỗn hợp sẽ khác nhau (ít dẻo, rất dẻo, chảy dẻo và chảy thành dòng liên tục)

™ Giải thích sự tích điện của đất sét

- Khi cho đất sét vào trong nước thì các phân tử nước vào các lớp trống dẫn đến sự trương nở phá hủy các liên kết chưa bão hòa khi ấy đất sét có khuynh hướng hấp thụ OH- hay H+, do vậy sự tích điện của đất sét hoàn toàn phụ thuộc vào độ PH của môi trường điện ly Nếu môi trường là axit thì OH-

sẽ bị tách ra từ Al(3-n)+ còn OH- sẽ không tách ra từ Si-OH do liên kết Si-O rất bền vững, kết quả là đất sét sẽ tích điện dương Nếu môi trường là bazơ thì H+

sẽ bị tách ra từ Si(4-n)+ và Al(3-n)+, kết quả là đất sét tích điện âm Sở dĩ nói đất sét mang tính axit, là vì lý do sau: Bắt nguồn từ nguồn gốc hình thành đất sét,

sự rửa trôi các oxýt kim loại kiềm mang kiềm tính, thay vào đó là các phân tử nước trung tính do đó trong cấu trúc tại những vị trí chưa bão hòa có sự thừa điện tích dương vì vậy đất sét mang tính axít, mặc khác thì khả năng cho H+của đất sét mạnh hơn khả năng cho OH- nên đất sét mang tính axit mạnh hơn

vì vậy trong môi trường nứơc trung tính thì đất sét mang điện tích âm, mang tính axit

- Do đất sét là sản phẩm thứ sinh, nên trong đất sét có rất nhiều khoáng

mà chủ yếu là khoáng dẻo Do đó có khả năng chứa các phân tử nước giữa các lớp trong cấu trúc đóng vai trò là cầu nối giữa ion H+ và ion OH-, do đó giữa các lớp có thể trượt tương đối với nhau mà cấu trúc không bị phá vỡ Mặc khác vì chứa nước bên trong cấu trúc nên xảy ra hiện tượng tăng thể tích trong đất sét

- Nếu lượng nước tiếp tục tăng thì sẽ hình thành hệ keo giữa đất sét và nước

™ Giải thích sự keo tụ của đất sét trong huyền phù đất sét nước

- Như đã giải thích ở trên thì thông thường hạt sét mang tích điện âm nên hấp phụ lên bề mặt [H3O]+ và các ion có mặt trong huyền phù như ion

Ca2+, Mg2+, Al3+, Na+, vì vậy làm hạt sét kết tụ Do đó để làm hạt sét không kết tụ thì người ta tạo môi trường axít yếu như thủy tinh lỏng làm bền không cho các hạt sét tiếp xúc với nhau đồng thời hạn chế sự hấp phụ của các ion dương lên bề mặt các hạt sét (vì tạo môi trường axít yếu nên giảm một phần sự tích điện âm của đất sét và môi trường axít nên đóng vai trò cản trở sự tiếp xúc của các ion kim loại nặng với hạt sét, thay vào đó trên bề mặt hạt sét chủ yếu

là các ion H+)

- Còn có một cách làm bền hạt sét không cho sự kết tụ xảy ra là ngăn cản không cho sự tiếp xúc của các hạt sét xảy ra bằng cách dùng các hợp chất cao phân tử

- Đất sét ở Công ty dùng toàn bộ đất sét trắng để làm gạch Granite Đất sét trắng khi nhập về kho chứa ẩm nên có màu hơi sẫm nhưng khi cho bay hết nước thì đất sét này có màu trắng như cao lanh

- Đất sét được vận chuyển về kho bằng phương tiện xe ô tô ở dạng khối

và khi nhập kho được đổ thành đống

- Vai trò chính của đất sét đối với công nghệ sản xuất gạch ốp lát bằng phương pháp ép bán khô là cung cấp SiO2 và Al2O3 để tạo mulit, đồng thời giúp tạo huyền phù cho hệ được dễ dàng hơn do đó tăng khả năng nghiền liệu trong cối nghiền và giúp cho huyền phù chạy trong ống dễ dàng hơn

™ Cao lanh:

- Cao lanh cũng giống như đất sét là sản phẩm của quá trình phong hóa nhưng là phong hóa nguyên sinh từ đá gốc, quá trình phong hóa gồm quá trình hóa học, quá trình cơ học và quá trình sinh học

- Cao lanh là nguyên liệu cơ bản của công nghệ silicát chỉ sau đất sét Cao lanh là tên chung chỉ các loại nguyên liệu đất có chứa các nhóm khoáng alumo – silicát ngậm nước trong đó khoáng chính là caolinhít

- Trong cao lanh cũng chứa các khoáng tương tự như đất sét nhưng lượng khoáng caolinhít là cao nhất

Vì cao lanh là sản phẩm của quá trình phong hóa nguyên sinh nên kích thước hạt không mịn bằng đất sét nhưng bù lại vì phong hóa tại chỗ nên cao lanh rất trắng, ít lẫn tạp chất mà vai trò của đất sét và cao lanh là tương đương nhau, vì lý do đó mà cao lanh thường có giá trị cao hơn đất sét Đồng thời vì phong hóa tại chỗ nên hạt cao lanh gồ ghề và nhiều khuyết tật nên ảnh hưởng rất nhiều đến khả năng hoạt hóa của cao lanh, làm tăng khả năng hoạt hóa của cao lanh Cũng chính vì kích thước bé nên khả năng hút ẩm của cao lanh là rất lớn

- Đặc tính của cao lanh khi trộn với nước, tùy theo lượng nước mà ta có tính chất của hỗn hợp sẽ khác nhau( ít dẻo, rất dẻo, chảy dẻo và chảy thành dòng liên tục)

™ Độ dẻo của cao lanh là do hai nguyên nhân:

- Do kích thước mịn nên khả năng hấp phụ nước rất mạnh hình thành nên màng hydrat, khi ấy màng này đóng vai trò liên kết các hạt cao lanh lại với nhau Đồng thời những màng này cũng có khả năng trượt tương đối với nhau do đó hình thành tính dẻo của cao lanh Mặc khác nước là chất lỏng có sức căng bề mặt cực đại và cũng là chất lỏng điện môi rất cao, nó cũng chính

là một trong những nguyên nhân chính hình thành tính dẻo của cao lanh Như phân tích ở trên do hạt cao lanh gồ ghề nên màng hydrát bị giữ trên bề mặt không những là do lực tĩnh điện (do cao lanh có tính axít rất yếu) mà còn do lực mao quản và lực ma sát do đó màng hydrát của cao lanh bị giữ chặt hơn màng hydrat của đất sét làm cho khả năng trượt của màng hydrat trong cao lanh tốt hơn đó chính là ưu điểm của cao lanh so với đất sét

- Cũng giống như đất sét trong cao lanh cũng có nhiều khoáng dẻo nhưng với hàm lượng rất ít mà chủ yếu là khoáng caolinhít (khoáng không có tính dẻo - khoáng không có khả năng chứa các phân tử nước bên trong các lớp

do khoảng cách giữa các lớp quá bé) Do đó giải thích sự dẻo của cao lanh trên nền tảng cấu trúc khoáng dẻo ít được chú trọng

- Cao lanh khi nhập về kho chứa ẩm nên có màu hơi sẫm nhưng khi cho bay hết nước thì cao lanh này có màu trắng

- Cao lanh chở về kho dưới dạng bao, sau đó công nhân sẽ rạch bao để nhập kho

- Vai trò chính của cao lanh đối với công nghệ sản xuất gạch ốp lát bằng phương pháp ép bán khô là cung cấp SiO2 và Al2O3 để tạo mulit, đồng thời giúp tạo huyền phù cho hệ được dễ dàng hơn do đó tăng khả năng nghiền liệu trong cối nghiền và giúp cho huyền phù chạy trong ống dễ dàng hơn

- Tuy đất sét và cao lanh là nguyên liệu chính trong công nghệ sản xuất gốm sứ, nhưng chúng không được dùng một mình vì chúng là nguyên liệu có khả năng hút ẩm mạnh nên sau khi sấy xong rất dễ hút ẩm, mặc khác chúng gây co sấy và co nung rất mạnh Và điểm quan trọng nữa là vì cao lanh và đất sét thì trong cấu trúc đều có các khoáng có cấu trúc lớp nên sự co theo các hướng khác nhau thì khác nhau Do đó rất dễ gây nứt mộc khi nung

™ Tràng thạch:

- Trong tổng số khoáng vật kiến tạo thành vỏ trái đất có tới 30% các khoáng vật thuộc lớp silicát Trong lớp silicát thì khoáng vật chủ yếu là tràng thạch Trong đá ba gian tràng thạch chiếm tới 60%

- Tràng thạch là hợp chất của các silicat-alumin không chứa nước, trong thành phần còn có Na2O (tràng thạch natri hay còn gọi là albit), K2O (tràng thạch kali hay orthoclaz), và CaO (tràng thạch canxi hay anortit )

- Trong tràng thạch Kali luôn lẫn tràng thạch Natri và ngược lại

- Xét về mặt cấu trúc thì tràng thạch có cấu trúc khung Trong thực tế ít khi bắt gặp chúng tồn tại ở dạng đơn khoáng mà phổ biến là hỗn hợp đồng hình Do chúng có cấu trúc khung nên trong tự nhiên chúng là những khối đá lớn, do đó để khai thác chúng thì cần phải đặt mìn cho chúng nổ ra sau đó dùng máy đập hàm để nghiền thô sau đó đóng bao để chuyên chở

™ Vai trò của Tràng thạch trong công nghệ gạch ốp lát:

- Từ lâu, tràng thạch là đối tượng nghiên cứu của nhiều nhà khoa học

và chuyên gia công nghệ gốm sứ, song công trình có ý nghĩa hơn cả là của Bowe và Schairer

- Tràng thạch Kali nóng chảy ở 1170°C và phân hủy thành leucit và pha lỏng Leucit, K2O.Al2O3.4SiO2 nóng chảy ở 1540°C Chính vì khi nóng chảy lại hình thành tinh thể leucit giống như khung, do đó pha lỏng không thể chảy giọt Đồng thời sự tạo thành tinh thể leucit sẽ làm giảm lượng pha lỏng do đó

nó cũng có tác dụng làm tăng khoảng chảy của tràng thạch kali, khoảng chảy trên 300°C, đó là loại thuỷ tinh “dài” nghĩa là khi tăng nhiệt độ thì độ nhớt giảm rất chậm

- Trường thạch natri nguyện chất nóng chảy ở 1120°C và ngay lập tức chuyển thành pha lỏng đồng nhất có độ nhớt rất bé

- Cả hai loại trường thạch đều có tác dụng làm giảm nhiệt độ nung của sản phẩm do sự xuất hiện sớm của pha lỏng làm tăng khả năng hòa tan của SiO2 trong pha lỏng Vì là chất chảy nên quá trình biến đổi thù hình của tràng thạch không cần quan tâm

- Cung cấp đồng thời SiO2, Al2O3 và các chất dễ chảy khác như ôxít Natri, Kali và Canxi

- Khi tràng thạch chảy lấp đầy các khoảng trống giúp quá trình kết khối tốt hơn

- Đóng vai trò cầu nối liên kết giữa các tinh thể lại với nhau

- Mặc khác khi tràng thạch chảy sẽ hòa tan SiO2 và Al2O3 trong pha lỏng tạo thành dung dịch quá bão hòa khi giảm nhiệt độ Khi đó SiO2 và Al2O3

sẽ kết tinh ra mulít thứ sinh hình kim làm tăng độ bền cơ cho xương Còn nếu mulít hình thành trực tiếp thì chỉ tạo thành mulít nguyên sinh dạng vảy

- Đồng thời tràng thạch còn là nguyên liệu gầy do đó làm giảm sự co sấy

- Mặc khác tràng thạch còn tạo cho viên gạch tính thẩm mỹ cao nhờ độ bóng và độ trong của viên gạch làm viên gạch có chiều sâu

- Vai trò của tràng thạch trong công nghiệp gốm sứ là rất quan trọng vì chẳng những quyết định điều kiện công nghệ (nhiệt độ nung) mà còn ảnh hưởng lớn đến các tính chất kỹ thuật

™ Dolomit:

Công thức hóa học MgCO3.CaCO3

- Dolomit là hợp chất nhưng có tính chất như một hỗn hợp, do có nhiệt

độ phân hủy khác nhau Tại 600°C thì MgCO3 phân hủy và tại 900 - 950°C thì CaCO3 phân hủy

- Dolomit là nguyên liệu cung cấp đồng thời CaO và MgO Là chất phụ trợ

- Dolomit đóng vai trò làm tăng độ bền cơ, bền uốn của xương

- Đồng thời Dolomit còn làm giảm nhiệt độ nung

- Dolomit làm trắng xương

- Dolomit nhập về Công ty dưới dạng bao

- Vì phương pháp tạo hình là ép bán khô nên sự dính khuôn rất cao, mà Dolomit kích thước hạt rất mịn nên khi sấy phun thì Dolomit luôn bao bọc bên ngoài, do đó tránh sự dính của các hạt lại với nhau Đồng thời khi ép thì Dolomit sẽ tiếp xúc với khuôn, do đó hạn chế sự dính khuôn

- Đúng ra Công ty dùng hoạt thạch nhưng vì hoạt thạch giá cao nên không dùng mà dùng Dolomit để thay thế

ra biển sau đó được sóng đánh lại vào bờ nên hình thành các bãi cát ven biển và cửa sông

- Khi sử dụng Thạch anh phải quan tâm đến đặc tính biến đổi thù hình, trong đó chỉ quan tâm ở 573°C sự chuyển qua lại giữa α - quắc và β - quắc khi

ấy kèm theo sự tăng giảm thể tích rất mạnh, dễ gây nứt vỡ mộc hay xương Còn tại những nhiệt độ khác không cần quan tâm do sự xuất hiện của pha lỏng nên không gây nguy hiểm đối với mộc hay xương

- Mặc khác vì cát bị phong hóa trên quãng đường dài nên rất dễ bị lẫn tạp chất đặc biệt là Fe3O3 làm cho cát bị nhuộm màu vàng, điều này ảnh hưởng đến tính thẩm mỹ của gạch đặc biệt là gạch Granite yêu cầu tính thẩm

mỹ của xương rất cao

- Cát khi nung sẽ giản nở do chuyển thù hình do đó có thể bù trừ sự co của xương do kết khối, do đó giảm sự co nung và dễ dàng khống chế kích thước gạch cho kích thước chính xác hơn

- Chính vì sự tăng thể tích khi nung của cát nên có thể cho ta giảm chu

- Bột phế màu thì tận dụng sản xuất gạch màu đen

™ Phụ gia STTP:

Được thêm vào trực tiếp ngay tại cối, là chất trợ nghiền

+STPP: Sodiumtripoly photphat: Na2(PO4) là chất chống lắng hay là chất tạo lỏng Khi sử dụng STPP trong quá trình sẽ giúp cho các hạt linh động hơn, chúng trơn trượt lên nhau, tạo lỏng và giúp cho quá trình nghiền bi chà xát và va đập vào nguyên liệu dễ dàng hơn → hiệu quả nghiền cao

™ Giải thích sự trợ nghiền:

- Khi nguyên liệu được nghiền mịn thì trên bề mặt hạt càng nhiều liên kết chưa bão hòa, do đó chúng có khuynh hướng kết dính lại với nhau Nếu hạt càng mịn thì đến một lúc nào đó hạt sẽ không mịn được nữa và năng lượng cho quá trình nghiền sẽ chuyển thành năng lương để phá vỡ những liên kết mới được hình thành giữa các hạt mịn lại với nhau Do đó cần phải có một

chất trợ nghiền đóng vai trò như một chất phụ gia ly tán hạn chế sự tiếp xúc của các hạt mịn lại với nhau

- Nước là môi trường tốt để ngăn cản các hạt tiếp xúc lại với nhau do hình thành màng hydrát trên bề mặt, nhưng như vậy vẫn chưa đủ để hạn chế

sự tái kết tụ

™ Những yếu tố cần quan tâm đối với nguyên liệu:

- Trước khi vào kho thì nguyên liệu được kiểm tra độ ẩm, màu sắc để xem đã đạt hay chưa nếu chưa đạt thì không cho nhập Còn đối với thành phần hóa thì không cần kiểm tra do nhà cung cấp nguyên liệu đã cho thông số

- Khi nhập kho thì thường tràng thạch rất ít quan tâm đến độ ẩm, chỉ quan tâm đến độ ẩm của Đất sét và Cao lanh do có độ ẩm cao ảnh hưởng lớn đến đơn phối liệu Do đó nếu lô cũ và lô mới của Tràng thạch thì có thể nhập chung nhưng với đất sét và cao lanh thì lô cũ và lô mới phải để riêng

- Vì Đất sét hay Cao lanh nhập về với lượng rất lớn mà những loại nguyên liệu này hút ẩm rất lớn Đồng thời lượng Đất sét dùng trong đơn phối với lượng rất lớn nên đầu mỗi ca 1 thì kỹ sư phải đo lại độ ẩm của Đất sét và Cao lanh để dùng chung cho cả ngày, nếu không thì sai số sẽ rất lớn

- Vì liệu nhập về thông thường lô trước và lô sau phải để riêng ra nên không đồng nhất về màu sắc hay độ ẩm, tuy tách riêng ra nhưng cũng phân vùng do đó công nhân vận hành xe xúc dễ bị nhầm lẫn

9 QUÁ TRÌNH NGHIỀN – TRỘN LIỆU :

Quá trình nghiền: Ngoài việc tạo ra phối liệu hạt có kích cỡ theo ý muốn của từng loại sản phẩm thì nó còn có tác dụng trộn đều, trách sự kết tụ lại và quá trình nghiền còn tăng mức hoạt hoá và diện tích tiếp xúc của bề mặt hạt vật liệu , làm đồng nhất phối liệu do kết hợp trộn nghiền đồng thời trong máy nghiền Để đạt được vấn đề đó thì yêu cầu lớn nhất của một Nhà máy phải có các thiết bị máy nghiền

+ Các công đoạn nghiền – trộn liệu gồm có: 4 công đoạn

Cân được thiết kế hình phễu, có trọng lượng cân tối đa là 40 tấn, có thiết

kế hệ thống đồng hồ điện tử để cài đặt các mã nguyên liệu cân Trong thực tế trên một mẻ cân không vượt quá 9 mã nguyên liệu

Bên trong là lớp gạch lót được làm bằng cao nhôm cĩ chiều dầy 12mm, có

độ cứng và chịu sự mài mòn cao

Dùng để nghiền nguyên liệu đạt đến kích thước mong muốn, giúp cho phối liệu được đồng đều

mà nước hết liệu còn thì phải đậy nắp lại cho xoay sau đó mới nạp tiếp liệu được STTP cho vào thẳng cối nghiền chứ không thông qua cân phối liệu do lượng STTP ít, mịn dễ bay và đắt tiền

- Vì tải lớn và chứa nước bên trong nên lực quán tính rất lớn do đó khi khởi động phải dùng động cơ nhỏ để khởi động với thời gian khoảng 15 - 20s sau đó động cơ lớn quay Thời gian quay động cơ nhỏ được điều chỉnh tại

bảng điều khiển Đồng thời tại bảng điều khiển ta còn nhập thông số là thời gian nghiền, sau khi đúng thời gian ta nhập thì máy nghiền sẽ tự dừng lại tại đúng vị trí nắp bé ở dưới và nắp lớn ở trên do nắp lớn có van nhỏ để kiểm tra

hồ Sau khi nắp lớn ở trên, công nhân sẽ mở van để giảm áp trong cối nghiền, sau đó đóng van lại và cho nắp lớn xuống dưới để tháo hồ kiểm tra Khi tháo

hồ kiểm tra thì phải chú ý lượng hồ lúc đầu lấy phải bỏ đi vì hồ đó nằm bên dưới cối nên bị đặc do đó không phản ánh đúng chất lượng hồ bên trong cối Sau khi kỹ sư phòng công nghệ kiểm tra chất lượng hồ nếu không đạt thì xử

lý, nếu đạt thì công nhân ở trên sàn sẽ thay nắp bé bằng nắp tháo liệu, mặt trong nắp tháo liệu có tấm thép dày hình chóp cụt, trên đó có những lỗ để không cho bi ra ngoài và gạt những tạp chất khác như bao chứa liệu lúc nhập kho , cho cối quay đến vị trí nắp tháo liệu ở vị trí thấp nhất, hồ được tháo ra ngoài thông qua ống đến thanh khử từ, qua sàng rồi vào hầm chứa

- Do máy nghiền bi quá lớn để định vị đúng vị trí vuông góc với mặt sàn thì nhà sản xuất đã lắp đặt hệ thống định vị để định vị chính xác nắp trên và nắp dưới Khi dừng lại dùng hệ thống thắng hơi để dừng

- Trên mặt sàng thao tác tại nơi nạp liệu có hệ thống an toàn khi đóng nắp Khi hệ thống an toàn được đóng thì máy mới khởi động được

- Nếu hồ đặc hay khi thay đổi đơn phối liệu thì sau khi xả hết hồ ra phải tiến hành tráng cối để nghiền tiếp mẻ sau Để tiến hành tráng cối thì công nhân dùng nước khoảng 200 lít cho vào cối nghiền và cho cối xoay với thời gian 15 phút

- Khi thêm bi nghiền thì phải cho cùng với nguyên liệu Bi nghiền được thêm vào khi kỹ sư phòng công nghệ thấy thời gian nghiền tăng Thông thường bổ sung một lúc 3 loại bi φ1 , 2, 2.5in3

- Sau thời gian khoảng một năm thì thay bi một lần Khi thay bi thì nắp lớn được tháo ra và cho cối xoay cho nắp lớn ở vị trí thấp nhất khi ấy bi rơi thẳng xuống nền

- Vì sự cố nào làm cho máy nghiền bị dừng lại mà hồ vẫn còn ở trong cối nghiền nếu không tháo chốt thoát khí thì hồ có thể để cả tuần mà không bị lắng Nếu vì một lý do nào đó mà hồ bị lắng thì khi khởi động máy ta nên cho cối nghiền xoay qua lại chứ không cho chạy liền vì dễ hư động cơ Giải thích hiện tượng nếu phân áp suất trong cối nghiền cao thì hồ sẽ khó bị lắng, bắt đầu

từ nguyên nhân bị lắng là do dưới tác dụng của trọng lực nên để giảm sự lắng thì cần giảm tác dụng của trọng lực và lực hút bề mặt hạt do hoạt tính hạt này cao, theo nguyên tắc cân bằng giữa pha khí và pha lỏng nếu phân áp suất pha khí cao thì khả năng ngưng tụ và hòa tan của pha khí càng cao Mặc khác nếu nhiệt độ cao thì khả năng ngưng tụ và hòa tan của pha khí lại giảm do đó tại bề mặt phân chia pha luôn xảy ra sự bay hơi và ngưng tụ với tốc độ rất nhanh và với hàm lượng rất lớn nên tạo lực hút trên bề mặt và sự đối lưu bên trong huyền phù do đó sự lắng giảm đi rất nhiều

9 Những vấn đề cần lưu ý với máy nghiền bi:

- Máy nghiền bi dùng dây đai nên rất dễ bị trượt, khi bị trượt thông thường người ta đun nóng nhựa thông cho chảy ra và đổ thẳng lên puli nhưng đôi khi công nhân dùng nước xịt lên thẳng dây đai nên rất dễ vào môtơ gây cháy môtơ Nước có khả năng giảm trượt là do khi dây đai nóng co lại và dây

sẽ bị chùng do đó xịt nước vào làm dây đai hút nước nên nở ra làm dây đai căng lại

9 Năng suất của máy nghiền bi:

-Theo thiết kế ban đầu của hãng Siti thì máy nghiền bi hoạt động 24/24 nhưng tại Công ty thì máy nghiền chỉ hoạt động hai ca một ngày là ca1 và ca3

9 Sự cố đối với máy nghiền bi:

Hở mạch gây cháy nổ môtơ

Khi đang tháo nắp bé để thay nắp tháo liệu thì thắng hơi bị nhả ra gây rơi nắp làm bể môtơ và gây nguy hiểm Cách khắc phục khi dừng máy tháo nắp thì

phải cho cối nghiền quay tới quay lui để khối bi trong cối nghiền nằm lại đúng

vị trí nắp, khi ấy dù thắng có bị bung thì cối nghiền cũng không bị xoay

Thắng hơi bị hư

Khớp nối động cơ bị lệch

9 Tổng Quan Về Máy Nghiền Bi

Máy nghiền bi giữ một vai trò quan trọng trong công nghệ Silicá, đặc biệt trong sản xuất gốm sứ và chất kết dính Máy có thể sử dụng để nghiền thô, nghiền mịn hoặc nghiền rất mịn

Trong sản xuất gạch ốp lát, nghiền bột vật liệu tới kích thước 10 µm là bắt buộc và tốn nhiều năng lượng Sử dụng hợp lý các thiết bị sẵn có, hoàn thiện và cải thiện chúng sẽ mang lại hiệu quả kinh tế lớn, máy nghiền bi là máy chủ đạo để nghiền bột vật liệu

Máy nghiền bi có thùng quoay hình nón hoặc hình trụ bằng thép, bề mặt bên trong có các tấm lót Bên trong thùng quay chứa bi đạn và vật liệu nghiền Khi thùng quay quay tròn, bi đạn được lực ly tâm đưa lên một độ cao nào đó rồi rơi xuống, khi bi đạn rơi nhờ động năng của nó mà vật liệu được đập nhỏ Ngoài ra vật liệu còn bị mài nhỏ do ma sát giữa vật liệu với tấm lót và bi đạn Vậy nguyên tắc tác dụng lực của máy nghiền bi là đập và mài

So với các máy nghiền khác máy nghiền bi có những ưu điểm sau:

9 Ưu điểm:

- Có thể sấy nghiền đồng thời trong cùng một máy

- Cấu tạo tương đối đơn giản, làm việc ổn định, tin cậy

- Sử dụng dễ dàng mức độ đập nghiền cao

- Vật liệu nghiền được trộn khá đồng nhất

9 Nhược điểm:

- Tốc độ chuyển động của bi đạn nhỏ, làm hạn chế số vòng quay của máy nghiền (khoảng 20 ÷40 vòng/ phút)

- Tất cả các bi đạn trong thùng không đồng thời tham gia làm việc

- Thể tích sử dụng của thùng nghiền chỉ chiểm 35 ÷ 45 %

- Kích thước lớn, nặng, làm việc ồn

- Tiêu hao năng lượng lớn, momen mở máy lớn

9 Các chi tiết chủ yếu của máy nghiền bi:

Tấm lót: (có hình vẽ minh hoạ)

Mặt trong của thùng nghiền chịu tác dụng va đập của vật nghiền và bi Trong quá trình nghiền nó bị trà xát bởi vật liệu nghền và bi nên bề mặt bị mòn Do đó để bảo vệ mặt trong của thùng nghiền không bị mòn người ta dùng phương pháp bảo vệ là xây gạch có bề mặt chống mài mòn cùng chất liệu với bi (đối với máy dùng bi nghiền bằng cao nhôm thì gạch lót có bề mặt mài mòn cũng bằng cao nhôm) Ngoài ra tuỳ thuộc vào từng loại sản phẩm có thể người ta dùng đá cuội để làm vật nghiền thì tấm lót trong có thể dùng tấm lót bằng cao su… Các tấm lót được chế tạo có độ bền chống mài mòn cao hơn

so với vật nghiền để khi làm việc không bị biến dạng, nứt,vỡ …

Tấm lót ngoài chức năng bảo vệ mặt trong của thùng nghiền, nó còn có chức năng làm tăng hiệu quả nghiền nghĩa là tấm lót cần phải có cấu tạo sao cho vật liệu nghiền được nâng lên đến độ cao thích hợp sinh ra động năng lớn nhất khi đập vào vật liệu đem nghiền

Đối với các tấm lót dạng gân,và dạng sóng thì thường lấy chiếu cao gân hoặc sóng bằng (0,25 ÷ 0,3) chiều dày tấm lót

Đối với tấm lót dạng gót giày thì chiều cao và khoảng cách giữa các gót phụ thuộc vào kích thước của vật nghiền Đường kính gót giày d = (0,8 ÷ 1,0)

dv , khoảng cách giữa các gót giày, r = (1,5 ÷ 2)dv (dv là đường kính bi đạn), các gót giày bố trí song song hoặc xen kẽ nhau

Khi thùng làm việc cần phải đảm bảo mức chứa của thùng nghiền không nhỏ hơn 0,25 Nếu không đảm bảo thì viên bi rơi lên các tấm lót không có vật liệu bao phủ, tức là không xẩy ra sự nghiền vật liệu mà chỉ làm cho tấm lót bị mài mòn

Các tấm lót (bằng gạch) được lát vào bên trong thùng nghiền thành dãy song song nhau theo chiều dài của thùng Nhưng trong các dãy chẵn, dãy lẽ các viên gạch được đặt so le nhau nên khe hở (mạch vữa) giữa các viên gạch theo chu vi là các đường dích dắc, còn khe hở (mạch vữa) theo chiều dài của thùng là đường thẳng Chiều rộng khe hở (mạch vữa) không được lớn hơn

10 mm

Hình 2.3.3.2: Tấm lót bên trong thùng nghiền

Vật nghiền: (Có hình vẽ minh hoạ)

Vật nghiền là bộ phận chính để đập và chà xát vật liệu Nó thường có dạng hình trụ, hình cầu, hình khối

Vật liệu chế tạo vật nghiền (Bi) có thể bằng gang, thép, tuỳ thuộc vào tính chất của vật liệu đem nghiền và độ tinh khiết của sản phẩm để lựa chọn vật nghiền (Bi) là loại nào Kích thước vật nghiền phụ thuộc vào kích thước và độ bền của vật liệu đem nghiền, kích thức vật liệu vào máy càng lớn và có độ bền cao thì kích thước vật nghiền càng lớn

Vỏ thùng nghiền làm bằng thép Lớp gạch lót bên trong thùng nghiền

Hình 2.3.3.3 :Các dạng vật nghiền

Thực nghiệm chứng tỏ rằng các viên bi chỉ chiếm 62% thể tích của tải trọng bi, còn 38% còn lại là khe hở giữa các viên bi (bi cầu) , còn bi trụ chiếm 35% thể tích tải trọng bi

Chẳng hạn:

- Nhà máy sản xuất gạch ốp lát Ceramic (Nhà máy gạch ốp lát Vitaly) thì dùng đá cuội làm vật nghiền (Bi)

- Nhà máy gạch ốp lát Granite thì dùng vật nghiền (Bi) là bi cao nhôm

- Khi nạp vật nghiền (Bi) vào thùng nghiền thì người ta thường nạp vào nhiều loại có đường kính, kích thước khác nhau để trong quá trình nghiền thì các vật nghiền này xếp xen kẽ nhau để giảm bớt lỗ trống giữa các vật nghiền Đồng thời tăng diện tích tiếp xúc giữa các vật nghiền, tăng độ chà xát vật liệu nghiền dẫn đến giảm thời gian nghiền và tăng năng suất nghiền

Hình 2.3.3.4: Mặt cắt bên trong thùng nghiền

9 Nguyên lý làm việc của máy nghiền bi gián đoạn

*Từ đơn phối liệu các thành phần nguyên liệu (khoảng 6 nguyên liệu) Bao gồm: 1- Đất sét 2- Cao lanh 3 – Tràng thạch 4- Bột Talc 5 – Cát

.6 - Phụ gia

Vỏ thùng nghiền làm bằng thép Các loại bi có đường kính khác nhau

-Cân nguyên liệu: Xúc từng loại nguyên liệu theo đơn phối liệu sau đó đổ chung

vào bàn cân để cân (chính xác khối lượng theo từng loại, sai số cho phép ± 5Kg)

-Nạp liệu: Thông qua hệ thống băng tải bằng cao su để chuyển nguyên

liệu từ bàn cân để nạp vào cửa Nạp thùng nghiền

-Phối liệu: Nguyên liệu + % nước + % Phụ gia chống lắng được nạp đủ

vào thùng nghiền và đậy nắp lại

-Khởi động thùng nghiền: Để khởi động một thùng nghiền sau khi đã nạp

đủ các thành phần như: Nguyên liệu, bi nghiền, nước, phụ gia … với trọng lượng khoảng 90 – 100 tấn Các nhà thiết kế, chế tạo tính toán một hệ thống truyền động, khớp nối giữa 2 Motor (01 nhỏ và 01 lớn) tới hệ thống truyền động Puly với thân thùng nghiền bằng 28 dây Curoa

Trước khi khởi động phải kiểm tra an toàn của các thiết bị như Motor, dây Curoa … Tùy từng nhà chế tạo và tùy từng loại sản phẩm mà hệ thống khởi động thùng nghiền khác nhau

Khi khởi động Motor nhỏ (45KVA) quay Trong quá trình Motor nhỏ quay như vậy có tác dụng tạo ra một Momen bằng khớp nối giữa Motor nhỏ

và Motor lớn đến thiết bị là Amida Trong khoảng thời gian từ 5 – 10 phút dầu nhớt trong Amida nóng lên tạo ra một áp suất cho một lực lớn để trợ giúp khi Motor lớn đưa thùng nghiền quay tròn đều theo số vòng quay tính toán 12 vòng/phút Khi Motor nhỏ quay ngoài tác dụng quan trọng trên còn có tác dụng khác nữa là nguyên liệu khi nạp vào lúc đầu chưa dàn đều thì Motor nhỏ quay thông qua Motor lớn và hệ thống Puly, dây Curoa làm cho thùng nghiền quay với tốc độ khoảng 5 vòng/phút có tác dụng dàn đều nguyên liệu và bi… bên trong thùng nghiền làm cho trọng lực toàn thùng nghiền được cân bằng Đồng thời nhờ sự trợ giúp của một lực được tạo ra từ Motor xoắn đã khởi động được thùng nghiền quay với vận tốc và số vòng là nhất định

Các dây Curoa được xếp đều từ các rãnh của Puly với thân thùng nghiền tạo ra lực ma sát lớn và lực kéo Khi mô tơ lớn quay ⇒ Puly quay ⇒ các dây Curoa kéo thùng nghiền quay