CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GẠCH MEN

Được tạo thành từ đất sét, cao lanh, tràng thạch, đá, cát… Đây là thành phần có tácdụng làm nền cho viên gạch, tạo nên cấu trúc cũng như tăng độ cứng cho viên gạch.. - Đất sét: cung cấp

Đề tài:

CÔNG NGHỆ SẢN

XUẤT GẠCH

MEN

Hóa học và hóa lý silicat Công nghệ sản xuất Gạch men

0

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

1 KHÁI QUÁT CHUNG 3

1.1 Khái niệm 3

1.2 Đặc tính kỹ thuật của gạch men 3

2 THÀNH PHẦN CẤU TẠO GẠCH MEN 4

2.1 Phần xương 4

2.2 Phần men 5

3 NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT GẠCH MEN 6

3.1 Nguyên liệu dẻo 6

3.1.1 Đất sét 6

3.1.2 Cao lanh 7

3.2 Nguyên liệu gầy 8

3.2.1 Cát 8

3.2.2 Tràng thạch 8

3.2.3 Đá vôi 9

3.2.4 Hoạt thạch (Talc) 9

3.2.5 Các nguyên liệu khác 9

4 KIỂM TRA VÀ XỬ LÝ NGUYÊN LIỆU 9

4.1 Độ ẩm 9

4.1.1 Đối với nguyên liệu nhập kho 9

4.1.2 Độ ẩm của hồ 10

4.1.3 Đối với nguyên liệu sau sấy phun 10

4.2 Độ bền mộc 10

4.3 Độ hút nước 11

4.4 Độ co 11

Trang 1

4.5 Mất khi nung 11

4.6 Đo cỡ hạt sau khi sấy phun 11

5 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GẠCH MEN 12

5.1 Quy trình tổng quát 12

5.2 Chuẩn bị bột xương 13

5.2.1 Công đoạn nạp và nghiền 13

5.2.2 Công đoạn sấy phun Hồ 15

5.2.3 Tạo hình và sấy 16

5.3 Quy trình tráng men 17

5.3.1 Quy trình chuẩn bị men 17

5.3.2 Chuẩn bị gạch cho việc tráng men 18

5.3.3 Tráng men 19

5.2.4 Các khuyết tật khi tráng men 20

5.3 Nung gạch đã tráng men 20

5.4 Phân loại và đóng gói sản phẩm 21

6 TÌNH HÌNH SẢN XUẤT GẠCH MEN TRÊN THỊ TRƯỜNG HIỆN NAY 22

KẾT LUẬN 25

TÀI LIỆU THAM KHẢO 26

Trang 2

Hóa học và hóa lý silicat Công nghệ sản xuất Gạch men

1 KHÁI QUÁT CHUNG

1.1 Khái niệm

Gạch men (ceramic) là một sản phẩm có hình dạng nhất định được tạo thành từ nhữngnguyên liệu vô cơ dưới dạng những hạt bột ép rời rạc thành trạng thái rất rắn sau khi nung,gồm pha tinh thể kết hợp với pha thủy tinh nghịch

1.2 Đặc tính kỹ thuật của gạch men

Sản phẩm gạch men đòi hỏi phải đạt độ bền cơ học cao, đạt các tính chất cơ, lý, hóatính và đặc biệt có tính chống thấm cao

Vì vậy yêu cầu phải kết khối tốt, bề mặt lớp gạch có thể để một màu hay nhiều màutùy theo sản phẩm, tráng men bề mặt tạo thẩm mỹ yêu cầu trang trí trong xây dựng

Sau đây là tiêu chuẩn châu Âu về đặc tính kỹ thuật của gạch men:

Các tiêu chuẩn Đơn vị Tiêu chuẩn

Độ uốn (cường độ chịu lực) (kg/cm2) 200 – 300

Độ phẳng (so với đường chéo của viên gạch)

Hình 1: Mặt trước của viên gạch Hình 2: Mặt sau viên gạch

2 THÀNH PHẦN CẤU TẠO GẠCH MEN

Gạch men có nhiều kích cỡ khác nhau, chủ yếu có 2 dạng hình vuông và hình chữnhật và có 2 lớp: xương và men

2.1 Phần xương

Phần xương tạo nên hình dáng của viên gạch

Được tạo thành từ đất sét, cao lanh, tràng thạch, đá, cát… Đây là thành phần có tácdụng làm nền cho viên gạch, tạo nên cấu trúc cũng như tăng độ cứng cho viên gạch

- Đất sét: cung cấp tính dẻo nhằm tạo ra hình dáng như mong muốn, chứa:

nhôm, silic, canxi, sắt…

- Nguyên liệu tạo pha lỏng: tràng thạch, dolomite, Talc… nhằm tạo pha lỏngtrong quá trình nung, liên kết các hạt lại với nhau, nguyên liệu này chứa natri, kali,nhôm…

- Ngoài ra còn có các chất phụ gia thêm vào nhằm củng cố tính lưu biến của thểkeo, hàm lượng các chất phụ gia này rất nhỏ (<1%)

Phần xương có những đặc tính đặc biệt là do tính chất của các cấu tử có trong gạch:

- Oxit nhôm: có tính dẻo và chịu lửa tốt

Trang 4

Hóa học và hóa lý silicat Công nghệ sản xuất Gạch men

- Oxit silic: cung cấp mạng lưới cơ bản

- Oxit sắt III và oxit titan: tạo màu

- Oxit canxi và oxit magie: kiểm tra độ co rút khi nung

2.2 Phần men

Là một lớp thủy tinh chảy bóng được tráng mỏng trên bề mặt xương, có thành phầntương tự như phần xương nhưng hàm lượng chất chảy cao hơn

Men chính:

- Triệt tiêu độ nhám, tạo độ bóng, láng, mịn cho sản phẩm

- Tăng khả năng chống ăn mòn cũng như tăng độ bền cơ học - Tạo thẩm mỹ

Men lót:

- Che khuyết tật

- Chống thẩm thấu từ xương và bảo vệ men

Vai trò một số loại oxit trong men và các nguyên liệu cung cấp chúng:

- SnO2: làm đục 5- 7%, làm đục tốt nhất, mờ, trắng

- TiO2: làm đục, tạo màu trắng

- ZnO: chất trợ dung mạnh ở nhiệt độ cao, gây kết tinh khi men có ít Al2O3

- PbO, Na2CO3: trợ dung dễ chảy

- Tràng thạch: trợ dung khó chảy

Lượng cao lanh càng lớn, SiO2 + feldspar càng giảm thì men càng khó chảy nhưng bùlại men sẽ càng cứng

Đưa vào men frit 10 - 20% lượng cao lanh để cung cấp Al2O3 và chống lắng, gây dính

Để gây dính có thể dùng thêm fixative

Trang 5

3 NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT GẠCH MEN

3.1 Nguyên liệu dẻo

Cơ chế biến đổi của đất sét:

- Khoảng 5000C thì mất nước hóa

học đồng thời Kaolinite chuyển sang meta

Hình 3: Đất sét

Kaonilite

- Khoảng 9500C thì meta Kaonilite bị phân hủy thành các acid và mullite:

- Khoảng 1100 – 12000C tạo mullite rõ ràng

- Công dụng của đất sét là cung cấp tính dẻo cho phối liệu, đất sét càng dẻo thì

độ bền phối liệu càng tăng

Các khoáng chủ yếu của đất sét:

- Kaolininite: Al2O3.2SiO2 (cao lanh chứa nhiều kaolinite)

- Pyrophilite: Al2Si4O10(OH)2[Al2(Si2O5)2(OH)2]

- Montmorionit

- Halloysite

- Bentonite…

Trang 6

Hóa học và hóa lý silicat Công nghệ sản xuất Gạch men

Hình 4: Mỏ đất sét và khai thác đất sét

3.1.2 Cao lanh

Cao lanh hay đất cao lanh, kaolin là một loại đất sét màu trắng, bở, chịu lửa, với thànhphần chủ yếu là khoáng vật kaolinit cùng một số khoáng vật khác như illit, thạch anh,montmorillonit…

Trong công nghiệp, cao lanh được sử dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như: đồgốm sứ, vật liệu chịu lửa, vật liệu mài, sản xuất nhôm, chất độn sơn, giấy, xi măng trắng…

Cao lanh có công thức: Al2O3.2SiO2.2H2O, có tính dẻo vừa phải, có lẫn các mảnh cụnmica, thạch anh… Các phân tử nước giữa các cụm mạng lưới tinh thể của nó rất ít nên

kaolinite không có khả năng liên kết với nước do đó cao lanh không dẻo bằng đất sét

Cao lanh giúp làm giảm độ co quá mức của đất sét và có tác dụng làm trắng xương

mà đất sét không có khả năng này

Cao lanh có hàm lượng Al2O3 giúp xương làm giảm độ biến dạng trong quá trìnhnung

Cao lanh màu trắng, trắng xám

Trang 7

Hình 5: Một mẫu cao lanh

Cả đất sét và cao lanh có chứa ion Al3+ phân hủy ở nhiệt độ cao, khuếch tán trong trường thạch nóng chảy tạo điều kiện xuất hiện khoáng mullite Khoáng này sẽ cứng lại khi làm nguội, làm tăng dộ bền cơ và bền nhiệt

3.2 Nguyên liệu gầy

3.2.1 Cát

Cát cung cấp SiO2 cho xương, giúp giảm độ co ngót, quá trình sấy khô nhanh, chốngnứt sản phẩm Tuy nhiên nếu hàm lượng quá cao, sự liên kết vật chất trong xương kém gâyảnh hưởng đến độ bền của sản phẩm

3.2.2 Tràng thạch

Tràng thạch có công thức: K(AlSi3O8) hoặc Na(Si3O8), là nguyên liệu cung cấp đồngthời SiO2, Al2O3, K2O, Na2O, CaO

Tác dụng của tràng thạch:

- Là thành phần chất chảy trong xương, chảy tràn vào các lỗ xốp của xương khi

nung giúp gạch có độ hút nước giảm đáng kể

- Giảm độ co của sản phẩm trước khi nung (do lượng đất sét quá nhiều) nhằm tránh chogạch có độ co quá mức, gây nứt, biến dạng sản phẩm trước nung giảm

Trang 8

Hóa học và hóa lý silicat Công nghệ sản xuất Gạch men

Tràng thạch càng nhiều giúp độ hút nước càng giảm, nhưng nếu quá nhiều thì độ bền

cơ của sản phẩm sẽ giảm

3.2.3 Đá vôi

Công dụng của đá vôi:

- Làm trắng xương

- Trung hòa nhiệt giữa đất sét và tràng thạch

3.2.4 Hoạt thạch (Talc)

Hoạt thạch có công thức: Mg5Si4O10(OH)2

Là một dạng khoáng thạch màu lục nhạt, trắng, xám và vàng, không thấm nước, dùng

(Cacbon metyl cellulose), frit trong, frit đục, chất tăng cứng (Cancinium lingo)…

4 KIỂM TRA VÀ XỬ LÝ NGUYÊN LIỆU

4.1 Độ ẩm

4.1.1 Đối với nguyên liệu nhập kho

Tất cả nguyên liệu trước khi nhập kho phải kiểm tra độ ẩm, khi sử dụng cũng cầnkiểm tra lại

Trang 9

W: độ ẩm (%)

Trang 10

Hóa học và hóa lý silicat Gạch men

X: khối lượng trước khi sấy (g)

: khối lượng sau khi sấy (g)

4.1.2 Độ ẩm của hồ

Lấy M (g) hồ sấy đến khối lượng không đổi (g)

W: độ ẩm (%)

M: khối lượng trước khi sấy (g)

: khối lượng sau khi sấy (g)

Độ ẩm của hồ theo quy định: 35%

4.1.3 Đối với nguyên liệu sau sấy phun

Nguyên liệu sau sấy phun, là thành phần của khâu nghiền và sấy phun Nó có dạng bột

và phải đạt độ ẩm theo quy định: 5.2 – 5.8%

Cách làm: lấy 50g bột rải đều trên đĩa sấy, sấy đến khối lượng không đổi (

P: lực bẻ của máy biểu hiện trên đồng hồ

D: độ dày của viên gạch (cm)

Cân mẫu đã sấy (g) Đem nung trong lò Cân mẫu sau khi nung (g)

4.6 Đo cỡ hạt sau khi sấy phun

Lấy 100g bột sau sấy phun, sấy đến khối lượng không đổi (M) Cho (M) vào sàng 5tầng tiêu chuẩn, rồi cân lần lượt hạt đọng lại ở mỗi sàng theo thứ tự

Trang 12

Hóa học và hóa lý silicat Gạch men

Tổng số gam của 5 tầng là M, lấy số gam của từng tầng chia cho M và nhân với 100 tađược % hạt sàng

5 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GẠCH MEN

5.1 Quy trình tổng quát

Hình 6:Sơ đồ quy trình công nghệ tổng quát

Đơn phối do phòng thí nghiệm đưa ra bộ phận nguyên liệu đưa nguyên liệu đến cân

định lượng, rồi cho phối liệu vào máy nghiền bi

Tiến hành nghiền Khi bùn trong cối đạt các chỉ tiêu thì xả bùn xuống hầm chứa cócánh khuấy, bùn được khuấy liên tục để chống lắng và tăng tính đồng nhất Bùn từ hầm chứa

được bơm qua bộ khử từ và sàng rung rồi được chứa trong một cái hầm khác

Từ hầm bùn này được bơm lên máy sấy phun bằng bơm piston Trong máy sấy phun,bùn được phun vào dưới dạng sương, hơi nóng đi từ trên xuống trao đổi nhiệt với bùn làmbốc hơi ẩm nhanh chóng tạo thành hạt rơi xuống Bột được đưa lên cylon chứa nhờ hệ thống

Sản phẩm

Bể chứaSấy phunỦ

Ép tạo hìnhSấy

Nguyên li ệu

Cân định lượngNghiền bi

Bể chứa

Kh ử từ

Tại máy ép, bột được tạo hình Gạch từ máy ép đưa đến máy sấy Sau đó gạch được

chuyền ra dây chuyền tráng men và in bông

Trên dây chuyền có bàn chải quét bụi, quạt thổi bụi, béc phun nước Sau khi phun vớimột lượng thích hợp gạch được đưa đến bộ phận tráng men, rồi qua bộ phận xoay gạch Gạchđược xoay 900, sau đó gạch được đưa đến bộ phận cạo men dính ở mép gạch, rồi chuyển đếnmáy in, viên gạch được tiếp xúc với lưới in và lớp màu được thấm qua các lỗ lưới và bám

trên bê mặt viên gạch

Trước khi vào lò nung, gạch được quét một lớp mỏng MgO (hay còn gọi là men lótchân) Lớp men này có tác dụng chống dính Khi vào lò nung, gạch được gia nhiệt từ thấp tới

cao

Gạch sau khi ra lò nung sẽ được phân loại rồi đóng bao xếp kiện cho vào kho

5.2 Chuẩn bị bột xương

5.2.1 Công đoạn nạp và nghiền

Hình 7: Quy trình nạp và nghiền nguyên

Nguyên liệu thô bao gồm đất sét và tràng thạch được mua về nhà máy theo kế hoạchsản xuất và đưa vào kho dự trữ theo từng loại riêng biệt trên cơ sở yêu cầu đơn phối liệu

Hóa học và hóa lý silicat Gạch men

Nguyên liệu khi kiểm tra về độ ẩm, thành phần đạt yêu cầu được đưa vào bàn cân vớithành phần và khối lượng theo đơn phối Sau đó được hệ thống băng tải đưa vào cối nghiền

Hình 8: Nguyên liệu được truyền trên băng tải

Trong cối nghiền chứa sẵn lượng bi khoảng 45 – 55%, đồng thời nạp các phụ gia vànước Sau đó cho vận hành cối nghiền và tiến hành nghiền trong thời gian 10 – 12 giờ Tiếp

đó kiểm tra các thông số tỉ trọng, độ nhớt sót sàng Hồ đạt yêu cầu tiến hành xả hầm, còn nếuchưa đạt sẽ tiếp tục nghiền đến đạt yêu cầu

Hình 9: Nguyên liệu được nghiền trong máy nghiền bi

Trang 15

Khi xả hầm, hồ được sàng qua 10 mesh để loại các tạp chất có kích thước lớn Sau đó

hồ được ủ dưới hầm chứa có hệ thống khuấy liên tục để tránh hiện tượng sa lắng

Ta tiến hành ủ trong thời gian 24 giờ Sau đó hồ được bơm lên máng khử từ để loại bỏcác tạp chất chứa sắt, tiếp tục hồ được qua sàng 60 mesh để loại bỏ các tạp chất có kích thướclớn ảnh hưởng đến quá trình sấy, phun

Cuối cùng hồ được đưa vào hầm, trong hầm có hệ thống cánh khuấy liên tục để ổn

định độ nhớt, tỷ trọng

5.2.2 Công đoạn sấy phun Hồ

Hình 10: Quy trình sấy phun hồ

Hồ từ hầm chứa sau khi kiểm tra đạt yêu cầu sẽ được bơm lên bồn chứa, ở đây hồ

được ổn định về tỉ trọng, độ nhớt cũng như lưu lượng

Sau đó nhờ hệ thống bơm piston hồ sẽ được phun vào bên trong tháp sấy phun Hồđược phun vào dưới dạng sương

Dưới tác dụng của các tác nhân sấy, nước sẽ được bay hơi, bột lăn xuống theo đườngphễu tháp ra cửa tháo bột Bột được băng tải đưa vào các cylone ủ trong thời gian 24 giờ để

ổn định độ ẩm làm nguyên liệu cho quá trình ép

Trang 16

HồBơmBồn chứa

L ọc

BơmSấySàng

Băng tảiỦ

Bột ép

Hóa học và hóa lý silicat Gạch men

Hình 11: công đoạn sấy phun hồ

5.2.3 Tạo hình và sấy

Hình 12: Quy trình tạo hình và sấy

Bột từ các cylone chứa khi kiểm tra đã đạt yêu cầu về độ ẩm và sự phân bố kích thước

hạt sẽ được hệ thống băng tải chuyển lên phễu phân phối của máy ép

Từ phễu phân phối, bột sẽ được phân phối đều vào khuôn ép Dưới tác dụng của lực

ép 210 – 260 bar, bột được ép chặt thành viên Sau đó phôi được gạt ra và nhờ bộ phận lậtgạch chuyển đến hệ thống ruller đưa đến lò sấy Gạch ở công đoạn này trước khi được đưavào sấy gọi là gạch mộc

Trang 17

Bột épBăng tảiPhểu phân phốiÉp

Băng chuyềnSấy

Gạch sau sấy

Hình 13: Gạch mộc được ép thành viên

Phôi sau khi ép se được kiểm tra độ bền uốn, bề dày, nếu đạt yêu cầu phôi mới đượcđưa vào lò sấy với thời gian sấy khoảng 15 – 20 phút dưới tác dụng của khí nóng (nhiệt độsấy tối đa không quá 2500C)

Khi ra khỏi lò sấy phôi có nhiệt độ 80 – 1000C Ở đây phôi cũng được kiểm tra cácthông số độ bền uốn, độ ẩm của xương

5.3 Quy trình tráng men

5.3.1 Quy trình chuẩn bị men

Hình 14: Quy trình chuẩn bị men

Trang 18

Nguyên li ệuCân định lượngNghiền

Kh ử từ

B ồn chứa

X ử lýSàng rungSàng rung

Men

Hóa học và hóa lý silicat Gạch men

Nguyên liệu và phụ gia sau khi được cân định lượng được nạp vào máy nghiền

Hoạt động của máy nghiền men tương tự máy nghiền phối liệu xương Khi máynghiền quay các viên bi va đập, ma sát lẫn nhau và với thành máy làm nguyên liệu được

nghiền mịn và tạo thành dạng huyền phù

Thời gian nghiền từ 10 – 12 giờ Trong quá trình nghiền phải thường kiểm tra các

- Thiết bị in bông: gồm 3 máy in

5.3.2 Chuẩn bị gạch cho việc tráng men

Gạch sau khi rời khỏi máy sấy và được di chuyển đều đặn giữa các viên, khoảng cáchgiữa các viên gạch là như nhau giúp máy in làm việc nhịp nhàng

Sau đó, gạch được đưa đến máy in để in hoa văn, màu sắc theo yêu cầu thiết kế

Trang 19

Hình 15: In hoa văn trên gạch

Bộ phận cảm ứng đo nhiệt độ viên gạch nhằm điều chỉnh quạt và lượng nước phun

thích hợp

Bộ phận chổi quét được điều chỉnh thường xuyên giúp làm sạch mặt gạch để men bám

chắc vào xương, giảm tỷ lệ khuyết tật như nổi hạt hoặc lỗ châm kim trên bề mặt men

Phun ẩm: tác dụng của việc phun ẩm là điều hòa nhiệt độ và độ ẩm của viên gạch Lớpnước có chức năng như một lớp keo mỏng giúp cho lớp men lót bám chắc vào xương và quátrình tráng đều hơn

Hoặc trước khi tráng có thể phun, tráng trước một lớp men có nhiều nước để tránh

xương hút men quá nhanh dẫn đến men bám không đều, có thể rửa sơ trước khi tráng men

5.3.3 Tráng men

Các loại men trước khi đưa vào sử dụng đều phải qua lưới sàng rung để loại bỏ các hạt

thô vì các hạt này sẽ gây khuyết tật cho bề mặt men

Sau đây sẽ giới thiệu công đoạn tráng men dạng chuông:

Trang 20

Hóa học và hóa lý silicat Gạch men

- Chuông hoạt động theo nguyên lý chảy tràn Men được bơm từ thùng khuấy

lên phễu chứa, từ đây men được chảy xuống chuông

- Trên đỉnh chuông có vùng chứa men và van điều chỉnh Men được chảy tràn từ

đỉnh chuông xuống tạo thành hình ovan lớn đủ để phủ toàn viên gạch

- Chuông được sử dụng cho các loại men có tỉ trọng cao

- Ưu điểm của cách này là tráng đồng đều hơn

Hình 16: Tráng men

5.2.4 Các khuyết tật khi tráng men

Men chảy tạo thành sống do:

- Men có tỉ trọng thấp

- Tốc độ di chuyển gạch mộc thấp

- Rung động của chuông hoặc rung động của nền

Men bị rách và tạo nên một số chỗ không có men do:

- Lớp men tráng quá dày

Trang 21