ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 1 cơ khí

Kỹ thuật sản xuất và sử dụng vật liệu trên thế giới vào những năm cuối cùng của thế kỷ 20 và đầu thế kỷ 21 đã đạt đến trình độ cao, nhiều phương pháp công nghệ tiên tiến được áp dụng như

1

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian vừa qua nhờ sự nỗ lực tìm tòi, học tập, nghiên cứu và đặc biệt là

sự quan tâm, giúp đỡ tận tình của quí thầy cô đã giúp em hoàn thành tốt đồ án môn học này

Trước hết em xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn văn Dũng, thầy là người trực tiếp hướng dẫn và giúp đỡ tận tình em hoàn thành đồ án một cách tốt nhất Mặc dù đây là đồ án đầu tiên em thực hiên nhưng với sự hướng dẫn tận tình của thầy em hoàn thành đúng tiến độ được giao

Kế đến em xin chân thành cảm ơn quý Thầy cô giáo trong ngành Silicat–Khoa Hoá Kỹ thuật-Trường Đại học Bách Khoa-Đại học Đà Nẵng đã giảng dạy và truyền đạt cho em những kiến thức quý báu cũng như sự giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em trong thời gian học tập và nghiên cứu

Cuối cùng em xin kính chúc các quý thầy, cô thật nhiều sức khỏe và thành công trong công việc

Em xin chân thành cảm ơn!

2

Phần đánh giá: • Ý thức thực hiện:

• Nội dung thực hiện:

• Hình thức trình bày:

• Tổng hợp kết quả:

Điểm bằng số: Điểm bằng chữ:

Đà Nẵng, ngày 02 tháng 06 năm 2017

Giảng viên hướng dẫn

3

Chương 1: Tổng quan lý thuyết 8

1 Giới thiệu chung và phân loại 8

1.1.1 Giới thiệu chung 8

1.1.2 Phân loại 9

2 Sản phẩm sứ vệ sinh 9

3 Yêu cầu kĩ thuật của sản phẩm sứ vệ sinh 10

Chương 2: Nguyên liệu và lựa chọn nguyên liệu 11

1 Nguyên liệu cho xương 11

1.1.1 Nguyên liệu dẻo 11

1.1.2 Nguyên liệu gầy 12

2 Nguyên liệu cho men 17

CHƯƠNG 3: DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ 18

3.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất sứ vệ sinh (nhà máy COSANI) 18

3.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ 20

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN PHỐI LIỆU XƯƠNG 22

4.1 Chọn thành phần khoáng xương 22

4.2 Tính thành phần khoáng của nguyên liệu 23

4.3 Giải hệ phương trình 24

4.4 Tính chất của xương: 27

4.5 Tính nhiệt độ nung xương 28

CHƯƠNG 5: CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHO XƯƠNG SỨ VỆ SINH 29

5.1 Mục đích của việc tính toán cân bằng vật chất 29

5.2 Các thông số ban đầu 29

5.3 Cân bằng vật chất cho xương 30

CHƯƠNG 6: TÍNH VÀ CHỌN KẾT CẦU LÒ 31

6.1 Tính toán lò nung tunnel 32

6.1.1 Xác định khối lượng vật liệu nằm trong lò nung 32

6.1.2 Chọn kích thước xe goòng: 33

6.1.3 Số xe goòng trong lò N là: 33

4

6.2 Thiết lập đường cong nung 35

CHƯƠNG 7: TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT LÒ NUNG 37

7.1 Tính cháy nhiên liệu: 37

7.1.1 Tính nhiệt trị thấp của nhiên liệu: 37

7.1.2 Chọn hệ số tiêu hao không khí: 38

7.1.3 Tính lượng không khí cần thiết để đốt cháy 1kg nhiên liệu: 38

7.1.4 Tính lượng sản phẩm cháy và thành phần của sản phẩm cháy: 39

7.1.5 Xác định hàm nhiệt và nhiệt độ cháy của nhiên liệu: 41

7.2 Cân bằng nhiệt trong lò nung 42

7.2.1.3 Nhiệt lý học do nhiên liệu mang vào Q3 43

7.2.1.4 Nhiệt lý học do gạch mộc mang vào Q4. 43

7.3 Phần nhiệt chi 43

7.3.1 Nhiệt bốc hơi nước lý học Q5 43

7.3.2 Nhiệt tiêu tốn để đốt nóng hơi nước đến nhiệt độ khí thải Q6 44

7.3.3 Nhiệt cần cho phản ứng hóa học khi nung sản phẩm Q7 44

7.3.4 Nhiệt đốt nóng sản phẩm từ nhiệt độ đầu đến nhiệt độ nung Q8 44

7.3.5 Nhiệt tổn thất do khí thải mang ra Q9 44

7.3.6 Nhiệt do sản phẩm mang ra Q10 45

7.3.7 Tính nhiệt tích lũy của xe goòng: 45

7.3.8 Nhiệt tổn thất ra môi trường xung quanh Q11 46

7.3.8.1 Nhiệt tổn thất qua tường và vòm đoạn 1 (zone sấy) 47

7.38.2 Nhiệt tổn thất qua tường và vòm đoạn 2 (zone đốt nóng) 48

7.3.8.3 Nhiệt tổn thất qua tường và vòm đoạn 3 (zone tiền nung) 49

7.3.8.4 Nhiệt tổn thất qua tường và vòm đoạn 4 (zone nung) 51

7.3.8.5 Nhiệt tổn thất qua tường và vòm đoạn 5 (zone lưu sản phẩm) 53

7.3.8.6 Nhiệt tổn thất qua tường và vòm đoạn 6 (zone làm lạnh nhanh) 54

7.3.8.7 Nhiệt tổn thất qua tường và vòm đoạn 7 (zone làm lạnh chậm) 55

7.3.8.8 Nhiệt tổn thất qua tường và vòm đoạn 8 (zone làm lạnh cuối cùng) 56

8.1.1 Tính và chọn quạt đẩy cung cấp khí cho quá trình cháy: 60

8.1.2 Tính quạt cấp không khí làm lạnh nhanh 66

8.2 Tính ống khói 72

8.2.1 Tính lưu lượng khí thải : 72

8.2.2 Tính đường kính ống khói: 73

8.2.3 Tính tổng trở lực ống khói: 73

8.2.4 Tính chiều cao ống khói: 74

TÀI LIỆU THAM KHẢO 76

6 SVTH: PHẠM VĂN PHONG LỚP 13H1

Lời mở đầu

Nghành công nghiệp gốm sứ là một nghành quan trọng trong công cuộc đổi mới

và phát triển đất nước Nó là một nghành xuất hiện từ rất sớm trên thế giới như ở Ai Cập, Trung Quốc Ở Việt Nam những sản phẩm gốm sứ đầu tiên được xuất hiện từ thời nguyên thủy với các sản phẩm chủ yếu là đồ đựng như: chum, vại, nồi, niêu Các

cơ sở gốm lâu đời và nổi tiếng của nước ta như Hương Canh, Bát Tràng…

Cùng với sự tiến bộ và phát triển của nền khoa học thế giới, khoa học công nghệ sản xuất vật liệu cũng không nằm ngoài xu thế phát triển đó Thêm vào đó, nước ta đang trong quá trình phát triển và hội nhập Nhiều khu công nghiệp chế xuất, các công trình, công cộng không ngừng mọc lên, mở rộng và nâng cấp Đời sống nhân dân được cải thiện cà nâng cao về mọi mặt nên nhu cầu xây dựng nhà ở cũng trở thành nhu cầu tất yếu Chính vì vậy nhu cầu về vật liệu gốm sứ như ghạch men, sứ vệ sinh…là rất cần thiết và vấn đề phát triển ngành này là chiến lược của nhà nước ta trong quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước

Kỹ thuật sản xuất và sử dụng vật liệu trên thế giới vào những năm cuối cùng của thế kỷ 20 và đầu thế kỷ 21 đã đạt đến trình độ cao, nhiều phương pháp công nghệ tiên tiến được áp dụng như nung vật liệu gốm bằng lò tuy nen, sản xuất vật liệu ốp lát gốm granit bằng phương pháp ép bán khô…

Ở nước ta với thế mạnh là có nguồn nguyên liệu với trữ lượng lớn, chất lượng tương đối tốt, nguồn nhân công giá rẻ nhưng sản phẩm vẫn chưa đáp ứng được nhu cầu

cả về số lượng và chất lượng, hàng năm nước ta vẫn phải nhập khẩu một số lượng lớn các sản phảm sứ vệ sinh của Nhật Bản, Trung Quốc, Châu Âu

Xuất phát từ yêu cầu của thị trường trong nước, thế mạnh của nguồn nguyên liệu,

và mong muốn phát triển sản phẩm sứ vệ sinh xuất khẩu đi các nước trên thế giới chúng

ta nên xây một nhà máy sản xuất sứ vệ sinh năng xuất 600000 sản phẩm/năm

Từ yêu cầu thực tế, em xin trình bày bản thiết kế lò nung tunnel cho nhà máy sản xuất sứ vệ sinh năng suất 600000 sản phẩm/năm

7 SVTH: PHẠM VĂN PHONG LỚP 13H1

Biện luận đề tài

Những năm trở lại đây, với xu thế hội nhập toàn cầu đã thúc đẩy sự sôi động trở lại của thị trường bất động sản Việt Nam và tác động thị trường vật liệu xây dựng phát triển mạnh mẽ Dẫn đến, xu hướng nhu cầu về vật liệu xây dựng nói chung và gốm sứ xây dựng nói riêng của cả nước đang tăng lên nhanh chóng Cụ thể như sau:

Biểu đồ doanh thu sản phẩm sứ vệ sinh giai đoạn 2012-2015.[3]

Từ biểu đồ ta thấy doanh thu sản phẩm sứ vệ sinh tăng manh trong giai đoạn 2012-2014 Năm 2015 doanh thu có sụt giảm nhưng không đáng kể Khu vự miền Trung nói chung và thành phố Đà Nẵng nói riêng đang trên con đường đô thị hóa, đẩy mạnh

sự phát triển kinh tế xã hội Đời sống người dân thay đổi mạnh, các căn nhà cấp bốn được thay bằng các tòa nhà cao tầng đầy đủ tiện nghi sinh hoạt, nhiều khu chung cư mọc lên dẫn đến nhu cầu sử dụng sản phẩm sứ vệ sinh ngày càng tăng cao Tuy nhiên dây chuyền công nghệ hiện tại chưa đáp ứng được số lượng và chất lượng cho thi trường

Vì vậy việc thiết kế một lò nung hiện đại như lò nung tuynel để nung sản phẩm sứ vệ là rất cần thiết

0 200 400 600 800 1000

1200

tỷ đồng

năm Biểu đồ doanh thu sứ vệ sinh 2012-2015

8 SVTH: PHẠM VĂN PHONG LỚP 13H1

Chương 1: Tổng quan lý thuyết

1 Giới thiệu chung và phân loại

1.1.1 Giới thiệu chung

Gốm sứ là vật liệu vô cơ không kim loại (ceramics) Danh từ ceramics ban đầu

có nghĩa là gốm sứ, sau đó được mở rộng nghĩa thành vật liệu silicat, hiện nay được hiểu

là vật liệu vô cơ không kim loại nói chung

Gốm sứ là một trong những ngành công nghiệp lâu đời nhất thế giới Kể từ khi loài người khám phá ra đất sét có thể chứa đựng được các đồ vật qua việc trộn chúng với nước, sau đó nung lên và nghề gốm sứ ra đời từ đó Không thể xác định rõ gốm sứ xuất hiện từ khi nào nhưng khoảng 24.000 năm trước công nguyên, các đồ vật hình người và vật được làm từ đất sét và các chất liệu khác, sau đó chúng được nung tạo thành các vật dụng Thời đó, con người sử dụng các loại giỏ đan để đựng nước Khi múc nước dưới sông có lẫn đất sét Khi đổ nước ra ngoài, lớp cặn đất sét bám vào giỏ Khi người

ta để giỏ dưới nắng mặt trời, lớp đất sét khô lại Và khi bóc lớp đất sét này ra, họ có được 1 hình dáng giống như chiếc giỏ Sau đó, người ta cũng phát hiện ra cách để đất sét trở nên cứng và bền, đó là nung nóng chúng Người Ai Cập cổ đã biết chế tạo ra các

lò nung đồ gốm Lò được xây bằng gạch cách nhiệt, được làm từ hỗn hợp rơm và đất sét, sau đó phơi khô dưới nắng mặt trời Sự phát triển quan trọng nữa diễn ra vào nửa đầu thế kỷ 19, khi các vật liệu gốm sứ cách điện được sử dụng rộng rãi Các phát minh trong lĩnh vực di động, radio, truyền hình, gốm máy tính và vật liệu thủy tinh khiến chúng trở nên thực tế

Gốm sứ Việt Nam có một lịch sử lâu đời, trải dài hàng nghìn năm trước, bao gồm một thời gian trước thời kỳ Bắc thuộc thông qua các chứng cứ khảo cổ học.Nhiều đồ gốm sứ Việt Nam sau thời kỳ Bắc thuộc bị ảnh hưởng nặng nề bởi gốm sứ Trung Hoa nhưng đã phát triển vượt bậc để mang những đặc trưng của chính đất nước Việt Nam Thợ gốm Việt Nam đã kết hợp nhiều yếu tố bản đại và Trung Hoa Thời nhà Trần có gốm Thiên Trường (Nam Định) với sản phẩm bát đĩa, bình lọ phủ men ngọc (thời Lý-Trần), men nâu (cuối thời Trần, đầu đời Lê) Đặc biệt vào cuối thời Trần – thế kỷ XV,

ở nước ta đã bắt đầu hình thành làng gốm nổi tiếng Bát Tràng (Hà Nội) Bát Tràng nổi tiếng với các sản phẩm gớm men ngọc, men rạng, gốm hoa lam Trải qua boa thăng trầm

9 SVTH: PHẠM VĂN PHONG LỚP 13H1

của lịch sử gốm Bát Tràng vẫn tồn ại đến ngày nay, không những thế còn phát triển và xuất khẩu đi nhiều nước

Cùng với sự phát triển của khoa học kĩ thuật, Việt Nam cũng đã ứng dụng các lò nung hiện đại như lò tuynel vào nung gốm sứ

1.1.2 Phân loại

Gốm sứ được phân loại theo nhiều cách khác nhau như:

o Phân loại theo cấu trúc và tính chất xương: 2 loại

- Gốm thô (hay xốp hút nước)

- Gốm tinh (sít đặc không hút nước)

o Phân loại theo lĩnh vực sử dụng của sản phẩm: 4 loại

- Gốm xây dựng: gạch ngói, tấm ốp tường, lát nền, sứ vệ sinh…

- Gốm dân dụng và mỹ nghệ: đồ đất nung, sứ bàn ăn, sứ mỹ nghệ…

- Vật liệu chịu lửa: gạch xây lò nung và lò công nghiệp chịu nhiệt độ cao

- Gốm kỹ thuật: các chi tiết máy trong máy mài, máy cắt, bi nghiền…

o Phân loại theo thành phần hóa học chủ yếu gồm: 3 loại

- Gốm silicat: gach, ngói, vật liệu chịu lửa, tấm ốp lát, sứ cách điện

- Gốm oxit: vật liệu chịu lửa kiềm tính, gốm ôxit nhôm

- Gốm không oxit: nitrua, borua, cacbua….[4]

2 Sản phẩm sứ vệ sinh

Cùng với sự phát triển của nhân loại và sự tiến bộ của khoa học kĩ thuật, các sản phẩm sứ vệ sinh ngày càng cần thiết và được ưa chuộng trong đời sống hàng ngày Nó trở thành vật dụng không thể thiếu trong cuộc sống của người dân Hiện nay trên thị trường đa dạng về chủng loại, mẫu mã, các hãng thiết bị vệ sinh từ bình dân cho đến cao cấp xuất hiện như nấm sau mưa Các hãng thiết bị vệ sinh chiếm được niềm tin của người tiêu dùng phải kể đến Toto, Inax (Nhật Bản), Caesar, Viglacera (Việt Nam)

Trước đây, sản phẩm sứ vệ sinh của Việt Nam sản xuất theo phương pháp bán thủ công, lò nung gián đoạn, năng suất thấp, chất lượng không cao Những năm gần đây, nước ta đã đầu tư xây dựng các dây chuyền công nghệ sản xuất sứ vệ sinh với trang thiết

10 SVTH: PHẠM VĂN PHONG LỚP 13H1

bị đồng bộ, nung liên tục bằng lò tuy nen, vì vậy đã tạo ra các chủng loại sản phẩm sứ

vệ sinh có hình dáng, mẫu mã, kiểu dáng mới, phong phú, đa dạng và có chất lượng tốt Các sản phẩm sứ vệ sinh không những được sử dụng ở trong nước mà còn xuất khẩu sang nhiều nước trong khu vực, Châu Âu, Nhật Bản, Mỹ và bước đầu đã được các thị trường trên chấp nhận

Các tiêu chuẩn kĩ thuật của Việt Nam cũng được sửa đổi cho phù hợp để hoà nhập với hệ thống tiêu chuẩn các nước trong khu vực và tiếp cận với tiêu chuẩn quốc tế

3 Yêu cầu kĩ thuật của sản phẩm sứ vệ sinh

QCVN 16:2014/BXD quy định về các yêu cầu kỹ thuật với nhóm sản phẩm sứ vệ sinh như sau:

Bảng 1.3.1: Quy chuẩn yêu cầu kỹ thuật với sản phẩm sứ vệ sinh :[5]

TCVN 5436:2006

1 sản phẩm hoàn chỉnh

-Khả năng chịu tải của sản phẩm

-Độ làm sạch bề mặt

Bảng 7 TCVN 6073:2005

-Mức độ vệ sinh của bệ xí -Độ xả thoát bằng giấy vệ sinh

Chậu rửa

-Khuyết tật ngoại quan và sai lệch kích thước

Bảng 2 TCVN 6073:2005

TCVN 5436:2006

1 sản phẩm hoàn chỉnh

-Khả năng chịu tải của sản phẩm

5436:2006

1 sản phẩm hoàn chỉnh -Độ xả thoát bằng giấy vệ sinh Bảng 7 TCVN

6073:2005

11 SVTH: PHẠM VĂN PHONG LỚP 13H1

Chương 2: Nguyên liệu và lựa chọn nguyên liệu

1 Nguyên liệu cho xương

Nguyên liệu chính để sản xuất sứ vệ sinh là các loại cao lanh và đất sét (còn gọi

là nguyên liệu dẻo), các loại quarzit (thạch anh), trường thạch (felspat) (còn gọi là

nguyên liệu gầy) Trong công nghiệp gốm sứ cũng còn sử dụng một số nguyên liệu khác

như các loại hợp chất CaO, BaO, MgO, TiO2,…

1.1.1 Nguyên liệu dẻo

Nguyên liệu dẻo sản xuất gốm sứ gồm: đất sét và cao lanh, được đưa vào nhằm

cung cấp các thành phần ôxit chính và đảm bảo về tính dẻo cho quá trình tạo hình và gia

công

o Nguồn gốc hình thành đất sét và cao lanh

- Cao lanh và đất sét là sản phẩm phong hoá tàn dư của các loại đá gốc chứa

tràng thạch như pegmatit, granit, gabro, bazan, rhyolit Ngoài ra nó còn có thể

được hình thành do quá trình biến chất trao đổi các đá gốc như quăcphophia

- Cao lanh nguyên sinh (tức cao lanh thô) là cao lanh hình thành ngay tại mỏ

đá gốc Nếu sản phẩm phong hoá tàn dư, nhưng bị nước, băng hà, gió cuốn đi

rồi lắng đọng tại các chổ trũng hình thành nên các mỏ cao lanh hay đất sét

trầm tích còn gọi là cao lanh thứ sinh

o Thành phần khoáng vật

- Cao lanh và đất sét xét theo thành phần hoá, thành phần khoáng cũng như cấu

trúc bao gồm 28 loại đơn khoáng khác nhau, chia thành các nhóm khoáng

Mỗi nhóm khoáng bao gồm các đơn khoáng có cấu trúc hoặc tính chất tương

tự giống nhau Ba nhóm khoáng quan trọng nhất đối với ngành công nghiệp

diện chứa cation Al 3+ ở

tâm, ứng với SiO 4 và

AlO 6 Hai lớp này tạo

tứ diện [SiO 4 ] và 1 bát diện [AlO 6 ]) So với caolinit thì khoáng này có lực liên kết yếu hơn, ở đây các nhóm OH- nằm bên trong 3 lớp trên tạo thành gói kiểu kín

Mạng lưới tinh thể tương tự như các silicat 3 lớp nên tính chất của chúng rất giống nhau.Trong nhóm này còn có một số khoáng khác có cấu trúc

và tính chất tương tự như illit như: khoáng hyđrophylit, vermiculit và các dạng thủy mica khác

12 SVTH: PHẠM VĂN PHONG LỚP 13H1

- Khả năng hấp phụ trao

đổi ion yếu

- Khối lượng riêng

ρ = 2.41 ÷ 2.60 g/cm 3

- Khả năng hấp thụ trao đổi ion lớn

- Khối lượng riêng

1.1.2 Nguyên liệu gầy

Đây là loại nguyên liệu hoàn toàn không có tính dẻo Nó có tác dụng khi đưa vào trong phối liệu gốm sẽ cải thiện một số tính chất của sản phẩm Cụ thể như sau:

Bảng 2.1.2: Cấu trúc và tác dụng của tràng thạch và thạch anh

Về mặt hoá học tràng thạch là những alumosilicat của K, Na, Ca tức K[AlSi 3 O 8 ], Na[AlSi 3 O 8 ], CaAl 2 Si 2 O 8

Công thức hoá học của thạch anh (quartz) là SiO 2 , nó rất phổ biến Trong thiên nhiên thạch anh tồn tại ở 2 dạng: dạng tinh thể ( cát thạch anh,

quaczit và sa thạch), dạng vô định hình (đá cuội và diatomit)

Tác dụng - Hạ thấp nhiệt độ nung

- Tạo pha lỏng trong quá trình nung

- Thúc đẩy quá trình kết khối sản phẩm

→ Quyết định điều kiện công nghệ (nhiệt độ nung) và ảnh hưởng lớn đến các tính chất kĩ thuật của sản phẩm

- Tràng thạch kali thường được sử dụng trong xương sứ, còn tràng thạch natri thường sử dụng trong men sứ

- Đóng vai trò là nguyên liệu đầy

- Điều chỉnh độ dẻo của phối liệu

- Giảm co, giảm nứt khi sấy và nung

- Gia tăng cường độ sản phẩm

Yêu cầu Hàm lượng các ôxyt gây màu càng ít càng tốt.(%Fe 2 O 3 < 0.5%)

13 SVTH: PHẠM VĂN PHONG LỚP 13H1

Sứ vệ sinh là loại gốm mịn, có tính chất vi cấu trúc hạt mịn, pha thủy tinh nhiều,

độ hút nước thấp < 0.5%, do đó đòi hỏi phối liệu cho xương phải có tính ổn định về thành phần hóa cao

Do đó, để sản xuất sứ vệ sinh ta cần phải chọn lựa nguồn nguyên liệu thích hợp, đảm về chất lượng cũng như trữ cho quá trình sản xuất, sao cho chất lượng sản phẩm đạt tốt nhất

Bảng 2.1.3: Nguyên liệu cho xương

Ta có bảng thành phần hóa của các nguyên liệu nêu trên như sau:

Bảng 2.1.4: Thành phần hóa của phối liệu (phần trọng lượng):

Ta quy thành phần hóa của các nguyên liệu ở bảng 2.4 về 100% thu được bảng 2.5 sau:

Bảng 2.1.5: Thành phần hóa của nguyên liệu quy về 100% (phần trăm trọng lượng)

14 SVTH: PHẠM VĂN PHONG LỚP 13H1

Bảng 2.1.6: Thành phần mol của nguyên liệu (phần mol)

Thành phần mol của nguyên liệ

Ng.liệu SiO 2 Al 2 O 3 Fe 2 O 3 TiO 2 Cao Mgo K 2 O Na 2 O

15 SVTH: PHẠM VĂN PHONG LỚP 13H1

Từ bảng tỷ lệ mol trên ta sử dụng giản đồ Apgutchinit, để chọn các loại nguyên

liệu thích hợp để sản xuất sứ vệ sinh như sau:

16 SVTH: PHẠM VĂN PHONG LỚP 13H1

Hinh2.1 Biểu đồ apgutchinit

Dựa vào bảng đồ của Apgutchinit và bảng tỷ lệ mol ta có nhận xét sau :

❖ Các loại nguyên liệu nằm dưới vùng III:

+ Đất sét Lại Bằng đen(B1), cao lanh Phú Toản (C2) với tỷ lệ Al2O3/SiO2 không đạt yêu cầu, không thể sử dụng làm nguyên liệu trong sản xuất sứ vệ sinh

❖ Các loại nguyên liệu nằm ngang với vùng III:

+ Đất sét Lại Bằng trắng (B2)

+ Đất sét Tuần Dưỡng (B3)

+ Đất sét An Hòa (B4)

Các loại nguyên liệu trên không nằm lọt trong vùng III (vùng sản xuất sứ vệ sinh)

Vì trong thành phần nguyên liệu còn chứa các tạp chất Nhưng thành phần quan trọng

để sản xuất sứ vệ sinh là Al2O3/SiO2 cao nằm ngang với vùng III Nên các nguyên liệu trên vẫn đảm bảo thỏa mãn vùng sản xuất sứ vệ sinh

Các loại nguyên liệu nằm ngang với vùng III đều có thể sử dụng để sản xuất sứ vệ sinh Song:

 Đất sét An Hòa so về tạp chất thì ít hơn so với đất sét Tuần Dưỡng, nhưng tỷ lệ

Al2O3/SiO2 thấp hơn Do đó, lựa chọn nguyên liệu đất sét Tuần Dưỡng sẽ có ưu thế hơn

 Cao lanh Quảng Bình (C1)có trữ lượng lớn, lượng tạp chất ở mức độ trung bình,

có thể đảm bảo chất lượng cho sản xuất gốm sứ

 Về nguyên liệu gầy: Tràng thạch Đắc Lắc chất lượng cao hơn so với Tràng thạch Đại Lộc nhưng ta dùng tràng thạch Đại Lộc do lợi thế địa lý

 Cát Hòa khánh với hàm lượng SiO2 cao, hàm lượng Fe2O3 = 0.12% < 5%, phù hợp cho sản xuất sứ vệ sinh

Từ nhận xét trên ta lựa chọn những nguyên liệu là:[7]

+ Đất sét Tuần Dưỡng (B3)

17 SVTH: PHẠM VĂN PHONG LỚP 13H1

+ Đất sét An Hòa (B4) + Cao Lanh Quảng Bình (C1)

+ Cát Hòa Khánh

2 Nguyên liệu cho men

Men là lớp thuỷ tinh có chiều dài từ 0,15 ÷ 0,4mm phủ lên bề mặt xương gốm sứ, được hình thành trong quá trình nung, có tác dụng làm cho bề mặt sản phẩm trở nên sít đặc, nhẵn, bóng và cải thiện tất cả các tính chất của sản phẩm như độ bền hoá, bền cơ, bền nhiệt, bền điện

Men gốm là một hệ phức tạp gồm nhiều ôxít như Li2O, Na2O, K2O, PbO,

B2O3, CaO, ZnO, MgO, Al2O3, Fe2O3, SiO2 được đưa vào dưới các dạng sau:

 Nguyên liệu dẻo (plastic): gồm có cao lanh (kaolin), đất sét (clay), bột talc (steatit), betonit…

 Nguyên liệu không dẻo (nonplastic) dưới dạng khoáng: gồm có trường thạch, đôlômít, đá vôi, cát

Nguyên liệu không dẻo dưới dạng hóa chất công nghiệp: BaCO3, Na2CO3, K2CO3, borax (hàn the), axít boric, Cr2O3, ZnO hoặc các loại frit

18 SVTH: PHẠM VĂN PHONG LỚP 13H1

CHƯƠNG 3: DÂY CHUYỀN CÔNG NGHỆ

3.1 Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất sứ vệ sinh (nhà máy COSANI)

Cân ĐL

Tràng Thạch Cao lanh

Bể chứa 5,6,7 Sàng rung

19 SVTH: PHẠM VĂN PHONG LỚP 13H1

Hồ thừa

Tháo nắp khuôn Hình thành mộc

Đổ rót hồ thừa

Tháo mộc

Sửa mộc Nguyên liệu men

Sấy khuôn Khí nén

Sấy tự nhiên Cân định lượng

Thùng di động

Phun men Khử từ

Nghiền bi

Bể chứa có cánh khuấy

Kiểm tra mộc Sấy tích hợp Lau mộc

Phun men

20 SVTH: PHẠM VĂN PHONG LỚP 13H1

3.2 Thuyết minh dây chuyền công nghệ

Nguyên liệu dẻo gồm cao lanh, đất sét tại kho được đem đi cân định lượng rồi dùng băng tải đưa vào mày nghiền bi Còn nguyên liệu gầy cũng được lấy từ kho đưa đi cân định lượng sau đó cũng được đưa vào máy nghiền bi nghiền nhỏ đến mức độ đạt yêu cầu Ở đây, tất cả nguyên liệu dẻo và nguyên liệu gầy được khuẩy trộn và đánh tơi đến cỡ hạt đạt yêu cầu Sau đó nguyên liệu được cho qua thiết bị khử từ để loại bỏ tạp chất sắt từ và đưa qua sàng rung để tách những hạt kích thước lớn và đưa vào bể chứa 2,3,4 Hồ từ đây nhờ có bơm màng sẽ được chuyển đến sàng rung khác để tách triệt để hơn các tạp chất và các hạt có kích thước lớn hơn yêu cầu rồi được xả vào bể chứa 5,6,7

Hồ từ các bể chứa này sẽ tiếp tục được bơm màng qua thùng cao vị để đổ rót Bể chứa

8 dùng để chứa lượng hồ thừa từ công đoạn đổ rót

Tại công đoạn đổ rót, khuôn thạch cao được chuẩn bị trước Sau khi khuôn đã được chuẩn bị thì mở van cấp hồ cho đầy khuôn Sau một thời gian hồ sẽ bám vào khuôn

Bãi chứa Phân loại Kiểm tra Nung Sấy sơ bộ Dán nhãn,dán chữ

21 SVTH: PHẠM VĂN PHONG LỚP 13H1

do lớp hồ tiếp xúc với bề mặt khuôn thạch cao và nước bị rút vào khuôn Khi mộc đạt

độ dày cần thiết thì tiến hành rút hồ thừa Mộc sau khi rút hồ thừa được để một thời gian cần thiết để ổn định độ ẩm và được tháo nắp khuôn để kiểm tra, sửa mộc rồi đem mộc

đi sấy tự nhiên Mộc hỏng được đưa về bể chứa 1 để đồng nhất và tận dụng lại

Mộc sau khi được tạo hình và được sấy tự nhiên có độ ẩm khoảng 12÷14% được đánh bóng, làm sạch bề mặt rồi đem lau dầu hỏa để kiểm tra vết nứt (thường là những

vị trí uốn lượn của mộc), hỏng rồi đem đi sấy sơ bộ Sau khi sấy sản phẩm nào hỏng sẽ được loại bỏ hoặc đem đi tận dụng lại, còn lại những sản phẩm đạt được đưa đi lau chùi sạch trước khi đem đi tráng men Những vị trí không cần tráng men (thường là ở dưới

đế, sau lượng và các vị trí khuất của sản phẩm) sẽ được phủ bằng lớp paraphin và dầu hỏa theo tỷ lệ 1:1

Thành phần men được cân đúng theo đơn cấp phối Nguyên liệu được tời điện đưa lên máy nghiền bi, trong quá trình nghiền người ta có thể cho thêm màu vào để nghiền đồng thời (tùy thuộc vào yêu cầu của sản phẩm) Thời gian nghiền của các loại men không giống nhau Sau khi kiểm tra các thông số đã đạt tiêu chuẩn men được đưa qua thiết bị khử từ, sau đó đưa lên các bể chứa men, các bể này có cánh khuẩy để tránh hiện tượng lắng men Men từ các bể chứa được xả xuống các thùng chứa di động Tại đây người ta cho thêm chất điện giải vào và khuẩy đơn giản Men được kiểm tra lại các thông số kỷ thuật một lần nữa trước khi đưa đến khu vực tráng men

Tại khu vực phun men, mộc được phun men thủ công bằng khí nén Bán thành phẩm sau khi được phun men được đem đi dán chứ, phun men lại một lần nữa, tiếp tục đưa đi dán nhãn Sau đó xếp lên các xe gòong để đưa vào thiết bị sấy (sây sơ bộ trước khi vào lò nung vì để tránh mộc có độ ẩm cao sẽ làm hao phí nhiệt lượng khi nung

và làm ảnh hưởng xấu đến chất lượng của bản thành phẩm khi nung nếu là vào mùa mưa) hoặc là được trực tiếp đưa vào lò nung tuynel Thời gian nung để xảy ra kết khối hoàn toàn là 720 phút, nhiệt độ nung trong khoảng 1115÷1260OC Sản phẩm sau khi nung được xe gòong vận chuyển ra khói lò để làm nguội đến nhiệt độ không khí rồi được kiểm tra, phân loại và đưa vào bãi chữa của nhà máy, Sau đó, sản phẩm được gắn các thiết bị phụ (vòi, khóa, nắp…) và cuối cùng sản phẩm sẽ được đống gói đế xuất ra thị trường.[7]

22 SVTH: PHẠM VĂN PHONG LỚP 13H1

CHƯƠNG 4 TÍNH TOÁN PHỐI LIỆU XƯƠNG

23 SVTH: PHẠM VĂN PHONG LỚP 13H1

4.2 Tính thành phần khoáng của nguyên liệu

Ta chọn được các loại nguyên liệu để sản xuất sứ vệ sinh như sau:

F = %K2O*5.9081 + %Na2O*8.4573

Từ đó ta tính được thành phần khoáng của các loại nguyên liệu như sau:

24 SVTH: PHẠM VĂN PHONG LỚP 13H1

Thành phần khoáng của nguên liệu quy về 100%

25 SVTH: PHẠM VĂN PHONG LỚP 13H1

Do đó, để đơn giản trong quá trình tính toán, tiết kiểm chi phí vận chuyển nguyên liệu và theo thực tế ta chọn:

Hệ phương trình có sự thay đổi như sau:

Bảng 4.3.1 Thành phần % của phối liệu

Nguyên liệu Kí hiệu Thành

phần

Phần trăm

26 SVTH: PHẠM VĂN PHONG LỚP 13H1

Từ bảng thành phần phối liệu so sánh với bài phối liệu của nhà máy COSANI được cho

ở bảng sau:

Bảng 4.3.2: Thành phần phối liệu của nhà máy sản xuất sứ vệ sinh COSANI.[7]

Bảng 4.3.3 : So sánh thành phần phối liệu của đồ án và nhà máy COSANI

Nhà máy COSANI/ Bài phối liệu của đồ án

Nguyên liệu

% phối liệu

27 SVTH: PHẠM VĂN PHONG LỚP 13H1

Bảng 4.3.5: Thành phần hóa của xượng mộc sau khi nung:

Oxyt SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Tổng

Tổng 64.780 19.471 1.787 0.897 0.736 0.271 3.081 1.157 92.18

Thành phần hóa của phối liệu sau khi nung quy vê 100%:

Bảng4.3.6: Thành phần hóa của xượng mộc sau khi nung quy vế 97%:

Oxyt SiO2 Al2O3 Fe2O3 TiO2 CaO MgO K2O Na2O Tổng

Tổng 68.167 20.489 1.88 0.944 0.774 0.285 3.242 1.217 97

4.4 Tính chất của xương:

Mộc trong quá trình nung sẽ có sự biến đổi cấu trúc, hình thành khoáng Mullit là khoáng quan trọng quyết định đến tính chất của xương, tạo cho xương có độ bền cơ – lý – hóa và một số tính chất ưu việt Xương sứ vệ sinh những tính chất như sau:

28 SVTH: PHẠM VĂN PHONG LỚP 13H1

4.5 Tính nhiệt độ nung xương

Nhiệt độ chịu lửa tính theo Công nghệ sản xuất gốm sứ của PGS.TS Nguyễn Văn Dũng như sau:

29 SVTH: PHẠM VĂN PHONG LỚP 13H1

CHƯƠNG 5: CÂN BẰNG VẬT CHẤT CHO XƯƠNG SỨ VỆ SINH

5.1 Mục đích của việc tính toán cân bằng vật chất

Tính toán cân bằng vật chất cũng là một khâu quan trọng khi sản xuất một loại sản phẩm gốm sứ Việc tính toán cân bằng vật chất cho ta biết được khối lượng cụ thể của từng loại nguyên liệu từ số liệu ban đầu là năng suất của nhà máy Mặt khác nó giúp xây dựng nhà kho bến bãi để chứa nguyên liệu một cách hợp lý đồng thời có kế hoạch

dự trữ nguyên liệu để có thể đáp ứng kịp thời trong các điều kiện khác nhau

5.2 Các thông số ban đầu

Năng suất nhà máy 600000 sản phẩm/năm Khối lượng trung bình của mỗi sản phẩm là 16 kg/sản phẩm Khối lượng men trung bình cho mỗi sản phẩm khô là 1.8 kg/sản phẩm Vây ta có khối lượng của xương mộc bằng 16 – 1.8 = 14.2 kg/sản phẩm Vậy khối lượng của xương cho sản phẩm là:

14.2*600000 =8520000 kg/năm = 8520 tấn/năm

Tỷ lệ hao hụt nguyên liệu, và độ ẩm cho từng công đoạn là được cho trong bảng như sau:

Bảng5.2.1: Tỷ lệ hao hụt nguyên liệu, và độ ẩm làm việc cho từng công đoạn làm việc

Trong một năm, nhà máy có những đợt sửa chữa sau:

30 SVTH: PHẠM VĂN PHONG LỚP 13H1

- Đại tu: 21 ngày

- Trung tu: 7 ngày

- Tiểu tu: 3 ngày

- Ngày nghỉ: 4 ngày

Thời gian hoạt động trong một năm: T = 365 – (21 +7 +3 +4) = 330 (ngày)

Hệ số sử dụng thời gian: k = 330/365 = 0.9

5.3 Cân bằng vật chất cho xương

Từ đó ta tính được khối lượng khô và khối lượng ẩm cho từng công đoạn như sau:

Bảng 5.3.1: Khối lượng khô và ẩm cho từng công đoạn

Trong mỗi quá trình sản xuất đều có lượng hao hụt nên để đảm bảo tính kinh tế và không gây ô nhiễm môi trường thì ta tiến hành hồi lưu theo từng công đoạn

Khối lượng hồi lưu được tính theo công thức: Ghồi lưu = ai*bi*Gi, khô

Từ đó ta tính ra kết quả như sau:

Bảng 5.3.2: Lượng hồi lưu từng công đoạn

31 SVTH: PHẠM VĂN PHONG LỚP 13H1

Từ đó ta tính được lượng nguyên liệu sử dụng cho một năm:

Gnăm = Gphối liệu - Ghồi lưu = 11283.931 – 1629.742 = 9654.189 (tấn/năm)

Gngày = 𝐺𝑛𝑎𝑚

9654.189

330 = 29.255(tấn/ngày)

32 SVTH: PHẠM VĂN PHONG LỚP 13H1

CHƯƠNG 6: TÍNH VÀ CHỌN KẾT CẦU LÒ

6.1 Tính toán lò nung tunnel

6.1.1 Xác định khối lượng mộc nằm trong lò nung

Khối lượng này liên quan đến năng suất cho chế độ nung và chế độ làm việc của lò:[8]

Z: là thời gian nung trong lò, giờ (h) chọn Z=16h

t: số giờ làm việc trong năm,h

33 SVTH: PHẠM VĂN PHONG LỚP 13H1

Với g: mật độ xếp ứng với toàn bộ thể tích kênh nung, t/m3 Chọn g = 0,047 (t/m3)

Trên cùng là lớp gạch samốt nhẹ có tổng khối lượng là: 250kg

Tiếp theo là lớp gạch samốt có tổng khối lượng là: 450kg

12 cột đỡ xe goòng bằng gốm chịu nhiệt có khối lượng là: 240kg

Kích thước xe goòng được cho trong bảng 6.1:

6.1.4 Chiều dài của lò tunnel

Ll= Lg × N = 65 × 1,4 = 91 (m)

6.1.5 Chiều rộng của lò tunnel

Ta chọn kết cấu và kích thước của tường lò như sau:

 Lớp gạch chịu lửa samốt: 0.25 (m)

34 SVTH: PHẠM VĂN PHONG LỚP 13H1

 Lớp bông thủy tinh: 0.12 (m)

Rg + 2*Rt = 2.2 +2*0.42= 3.04 (m) Chiều rộng thức tế của lò là 3.04 (m) sẽ đảm bảo cho xe goòng di chuyển

dễ dàng

6.1.6 Chiều cao hữu ích của lò

Hh = h + hg (m) Trong đó:

hg: chiều cao từ nền đến mặt xe goòng, m Chọn hg = 0.8 (m) h: chiều cao từ mặt xe goòng đến vòm lò, (m) Chọn h = 1,1 (m)

Vậy chiều cao của lò là: Hh = hg + h = 1.9 (m) Như vậy: kích thước của lò nung như sau

- Chiều dài thực tế của lò là: 91 (m)

- Chiều rộng thực tế của lò là: 3,04 (m)

- Chiều rộng hữu ích của lò là: 2,2 (m)

- Chiều cao thực tế là : Ht = Hh + Rt = 1.9 + 0.42 = 2.32 (m)

Lò nung tunnel được ghép lại với nhau từ các môđun (modul) và mỗi môđun có chiều dài 2.1 m, với chiều dài khớp nối giữa các zôn là 0.02 (m) Với chiều dài thực tế của lò nung là 91 m, vậy số môđun cấu thành nên lò tunnel là :

35 SVTH: PHẠM VĂN PHONG LỚP 13H1

2.1+0.02 = 42.9 ≈ 43 (modul)

6.2 Thiết lập đường cong nung

Trong quá trình nung sản phẩm, nhiệt độ nung và chế độ nung ở mỗi giai đoạn trong lò là khác nhau Dựa vào tính chất hóa lý của quá trình, ta thành lập bảng sau :[7]

Bảng 6.2 Bảng chế độ nhiệt độ ở từng giai đoạn trong quá trình nung

độ (oC)

Tốc độ nâng nhiệt (oC/h)

Thời gian (h)

Số mô đun

Chiều dài zôn (m)

Bảng 6.3 Bảng nhiệt độ, thời gian nung và chiều dài lò

Thời điểm Nhiệt độ oC Chiều dài (m)

36 SVTH: PHẠM VĂN PHONG LỚP 13H1

Từ số liệu trên ta có đường cong nung như sau:

Nhận xét: số môdun ở zôn lưu là ít nhất,ở zôn sấy và làm lạnh là nhiều nhất

0 200 400 600 800 1000

37 SVTH: PHẠM VĂN PHONG LỚP 13H1

CHƯƠNG 7: TÍNH CÂN BẰNG NHIỆT LÒ NUNG

CÁC THÔNG SỐ BAN ĐẦU

7.1 Tính cháy nhiên liệu:

Ta chọn nhiên liệu để nung sản phẩm sứ vệ sinh là khí hóa lỏng LPG ( Liquidied Petrolium Gas ) vì có những ưu điểm như sau:

 Nhiên liệu sau khi đốt không có tro xỉ, nên ko ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm

 Khí cháy cho ngọn lửa nhiệt độ cao, tiêu tốn lượng không khí nhỏ so với nhiên liệu rắn và lỏng

 Dễ vận chuyển theo đường ống một cách dễ dàng

7.1.1 Tính nhiệt trị thấp của nhiên liệu:

Ta có nhiệt trị thấp của các khí thành phần trong nhiên liệu như sau:

Bảng 7.2: Nhiệt trị thấp của các khí trong nhiên liệu

Với thành phần nhiên liệu như trên, ta tính được nhiệt trị thấp của nhiên liệu như sau:

38 SVTH: PHẠM VĂN PHONG LỚP 13H1

Qt =110349(KJ/m3) = 26361.44 (Kcal/m3) Với 1Kcal =4.186KJ

7.1.2 Chọn hệ số tiêu hao không khí:

Hệ số tiêu hao không khí là tỉ số giữa lượng không khí thực tế Lα và lượng

lý thuyết L0 khi đốt cháy cùng 1 đơn vị nhiên liệu Khi  > 1 thì gọi là hệ số dư không khí; khi  < 1 thì sự cháy nhiên liệu không hoàn toàn Hệ số phụ thuộc vào phương pháp đốt và kiểu thiết bị đốt Chọn:  = 1.05 [8]

7.1.3 Tính lượng không khí cần thiết để đốt cháy 1kg nhiên liệu:

• Lượng không khí khô lý thuyết được xác định theo công thức:[8]

Với CmHn là thành phần làm việc của khí (%)

Ta có nhiệt độ và độ ẩm như sau:

- Nhiệt độ môi trường làm việc : t0 = 25 oC

- Độ ẩm tương đối của không khí: W = 81 %

- Khối lượng riêng của không khí ở 25oC : r = 1.181 [Kg/m3]

bh

P x