Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS. TS. Vũ Minh Đức
Mục lục
Lời nói đầu 3
Phần I : Giới thiệu sản phẩm và nguyên vật liệu. 4
Chơng I : Giới thiệu sản phẩm 5
I. Khái niệm 5
II. Phân loại 5
III. Các loại sản phẩm và yêu cầu kỹ thuật 6
IV.Gạch 2 lỗ10
V. Ngói lợp 14
VI. Cấu trúc và kết cấu sản phẩm17
Chơng II. Giới thiệu về nguyên liệu 18
I. Giới thiệu nguyên liệu sản xuất 18
II. Lựa chọn và giới thiệu nguyên vật liệu sử dụng 26
III. Tính toán thành phần phối liệu 27
Chơng III.Lựa chọn địa điểm xây dựng nhà máy 37
Phần II.Thiết kế công nghệ 39
Chơng IV :thiết lập dây chuyền công nghệ 39
I. Lựa chọn phơng pháp sản xuất 39
II. Kết luận 41
III. Lập dây chuyền công nghệ sản xuất gạch 42
IV. Lập dây chuyền công nghệ sản xuất ngói 43
V. Biện luận mặt bằng công nghệ 44
Chơng v: Tính cân bằng vật chất 50
I. Lập chế độ làm việc của nhà máy 50
II. Tính cân bằng vật chất tuyến gạch 51
III. Tính cân bằng vật chất tuyến ngói 61
Chơng vi.Tính toán lựa chọn thiết bị gia công nguyên liệu
và tạo hình 71
I. Tính chọn các thiết bị chính 71
II. Tính chọn các thiết bị vận chuyển liên tục 81

Lời nói đầu
Trong những năm gần đây nền kinh tế của Việt nam đã và đang bớc vào
thời kỳ phát triển, đổi mới và hội nhập với nền kinh tế khu vực và trên toàn thế
giới với đà tăng trởng hàng năm từ 6 ữ 8%, kế hoạch định hớng của đảng và nhà
nớc đến năm 2020 đa Việt nam thành nớc công nghiệp phát triển. Ngành công
nghiệp sản xuất vật liệu xây dựng ở nớc ta đã có những bớc phát triển mạnh mẽ,
đặc biệt là ngành sản xuất vật liệu đất sét nung nh các loại gạch xây dựng, gạch
ốp lát, ngói lợp sản phẩm trang trí, vệ sinh Đáp ứng đợc nhu cầu xây dựng cơ
sở hạ tầng trong công cuộc đổi mới của đất nớc nói chung đặc biệt là sự phát
triển mở rộng thành phố Hà nội trong năm 2008 cùng với sự phát triển của các
khu đô thị mới, các xã ngoại thành Hà nội.
Để đáp ứng đợc nhu cầu sử dụng vật liệu ngày càng tăng của ngành xây
dựng thì cần phải chú trọng phát triển các nhà máy sản xuất Vật liệu xây dựng.
Với mục tiêu đáp ứng sự đòi hỏi của thị trờng nhất là tại Thành phố Hà Nội và
các tỉnh lân cận chúng tôi đợc giao đề tài: Thiết kế nhà máy sản xuất gốm tờng
và ngói lợp (loại 22 viên/m
2
). Công suất 25 triệu viên gạch chuẩn /năm, và 3
triệu viên ngói/năm . Sử dụng nguyên liệu địa phơng và phế thải. phơi sấy tự
nhiên kết hợp sấy và nung trong cùng lò nung Tuynel, sử dụng nhiên liệu
rắn.
Trong quá trình nghiên cứu thiết kế nhà máy chúng tôi đợc sự chỉ bảo,
giúp đỡ rất tận tình của thầy giáo PGS.TS.Vũ Minh Đức cùng các thầy cô giáo
trong khoa vật liệu xây dựng trờng ĐHXD Hà nội. Chúng tôi xin đợc bày tỏ lòng
biết ơn sâu sắc đến các thầy cô đã giúp tôi hoàn thành đề tài này.
Do trình độ và thời gian có hạn nên đề tài thiết kế không tránh khỏi thiếu
sót. Rất mong đợc sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến của các thầy và các bạn để đề tài
đợc hoàn thiện hơn.

Hà Nội, ngày 17 tháng 3 năm 2008

nữa sẽ đợc xây dựng trong tơng lai gần đây nhằm đáp ứng thoả mãn yêu cầu của
thị trờng xây dựng trong nớc
Chơng I: Giới thiệu sản phẩm
I- khái niệm
Gạch xây và ngói lợp thuộc loại gốm thô, kết khối thấp, các vật liệu
này có bề mặt vết gẫy giống dạng đất, bề mặt nhám, không trong suốt. Các vật
liệu này cho phép nớc thấm qua.
Gạch đợc chế tạo từ các loại đất sét dễ chảy với các phụ gia hay không có
phụ gia, bằng cách tạo hình dẻo hay ép bán khô, sấy và nung.
Ngói là một trong những vật liệu dùng để lợp. Ngói đợc chế tạo từ các
phối liệu đất sét bằng phơng pháp tạo hình dẻo sau đó đem đi sấy và nung.
Gạch đợc sử dụng rất rộng rãi trên toàn quốc do nó phù hợp và sử dụng
thuận lợi để làm các kết cấu của các công trình. Do điều kiện kinh tế và việc tiếp
cận trình độ khoa học tiên tiến của thế giới, việc chuyển giao công nghệ và mạnh
Sinh viên thực hiện: Chu Văn Tiếp Lớp 42VLHN
Nguyễn Thị Minh Thu Lớp 42 VLHN
4
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS. TS. Vũ Minh Đức
dạn đầu t trang thiết bị và dây chuyền công nghệ sản xuất vật liệu hiện đại của n-
ớc ngoài nên nhiều loại vật liệu mới trên thế giới đã đợc đa vào sử dụng, mặt
khác do quan niệm truyền thống sử dụng gạch xây trong các công trình dân dụng
với giá cả hợp lí so với các vật liệu mới thay thế cùng loại. Vì lẽ đó gạch vẫn là
sự lựa chọn số 1 cho các công trình nhà ở dân dụng.
Với việc phát triển chủng loại các vật liệu lợp, cũng nh giảm diện tích lợp
do xây dựng nhà nhiều tầng, nên trong những năm trớc đây đã tác động lớn làm
cho việc sản xuất ngói giảm đi. Tuy nhiên với những u điểm truyền thống của nó
và khá phù hợp với điều kiện khí hậu nóng ẩm ma nhiều của nớc ta và khu vực
đông nam châu á, kết hợp với kiến trúc trang trí cho công trình nên việc sản xuất
ngói lợp ngày một phát triển với sản lợng khá cao.
II- Phân loại Gạch

50; 75; 100; 125 ; 150 và 200.
Kí hiệu quy ớc cho gạch đặc đất sét nung đợc ghi theo thứ tự:
Sinh viên thực hiện: Chu Văn Tiếp Lớp 42VLHN
Nguyễn Thị Minh Thu Lớp 42 VLHN
5
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS. TS. Vũ Minh Đức
Tên kiểu gạch mác gạch số hiệu của tiêu chuẩn này
Vídụ: Gạch đặc dày 60mmm mác 200 kí hiêuh là :
Gạch đặc 60- M200 TCVN 1451 : 1998
Yêu cầu kỹ thuật:
- Gạch phẩi có dạng hình hộp chữ nhật với các mặt bằng phẳng. Trên các mặt
của gạch có thể có rãnh hoặc gợn khía. Cạnh viên gạch có thể lợn tròn với bán
kính không lớn hơn 5 mm theo mặt cắt vuông góc với phơng đùn ép.
- Sai lệch cho phép của kích thớc viên gạch đặc đất sét nung không vợt quá:
+ Theo chiều dài: 6 mm
+ Theo chiều rộng: 4mm
+ Theo chiều dày: 3mm đối với gạch đặc 60
2mm đối với gạch dặc 45
- Các khuyết tật về hình dáng bên ngoài của viên gạch đặc đất sét nung quy
định nh sau:
Loại khuyết tật Giới hạn cho phép
1. Độ cong, tính bằng mm, không vợt quá
-Trên mặt đáy
-Trên mặt cạnh
4
4
2. Số lợng vết nứt xuyên suốt chiều dầy, kéo sang
chiều rộng của viên gạch không vợt quá 20 mm
1
3. Số vết sứt cạnh, sứt góc sâu từ 5-10 mm, chiều dài

7,5 (75)
5 (50)
15 (150)
12,2 (125)
10 (100)
7,5 (75)
5 (50)
3,5 (35)
3,4 (34)
2,8 (28)
2,5 (25)
2,2 (22)
1,8 (18)
1,6 (16)
1,7 (17)
1,4 (14)
1,2 (12)
1,1 (11)
0,9 (9)
0,8 (8)
- Độ hút nớc của gạch đặc đất sét nung không lớn hơn 16%
- Số vết tróc do vôi trên bề mặt viên gạch có kích thớc trung bình từ 5mm đến
10mm không quá 3 vết
1.2- Gạch cấu trúc đặc có lỗ rỗng :
Đợc sản xuất theo phơng pháp tạo hình dẻo tuỳ theo giới hạn độ bền
nén có các mác 125; 100; 75; 50. Cờng độ uốn tơng ứng 20; 18; 16; 14 kG/cm
2
.
Sinh viên thực hiện: Chu Văn Tiếp Lớp 42VLHN
Nguyễn Thị Minh Thu Lớp 42 VLHN

. Theo
giới hạn độ bền nén gạch đợc chia ra các mác 150; 125; 100; 75 , khối lợng thể
tích có thể thấp hơn 700 kg/m
3
. Cờng độ nén có thể đạt giá trị từ 30 đến 25
kg/cm
2
hay thấp hơn, chủ yếu dùng để làm vật liệu cách nhiệt. Hệ số dẫn nhiệt ở
50
0
C khoảng 0,1163ữ0,1645 W/m.
0
C, ở 350
0
C khoảng 0,1645 ữ 0,2676W/m.
0
C.
1.3- Gạch cấu trúc xốp có lỗ rỗng:
Nhận đợc khi tạo hình (ép ) phối liệu mà trong thành phần của nó ngời ta
đa vào phụ gia cháy, sau đó đem sấy và nung. Kích thớc của gạch 220x105x60
mm. Chiều dày viên gạch không nhỏ hơn 12 mm. Gạch đợc chia ra thành các
mác 100; 75; 50 ngoài ra còn có thể có loại gạch đạt giá trị từ 20 đến 30 kg/cm
2
.
Giới hạn bền uốn trung bình tơng ứng với mỗi mác là 1,96; 1,57; 1,37; 1,18
Mpa. Ngời ta sử dụng loại gạch xốp rỗng và gạch xốp để ốp thành nồi hơi, cách
nhiệt cho các đờng dẫn hơi nớc, dẫn khí nóng cách nhiệt cho vỏ lò nung (cách
nhiệt ở nhiệt độ cao)
2- Khối đá gốm
Các khối đá gốm rỗng là những loại sản phẩm đặc, chúng đợc sử dụng rất

ngang thấp hơn so với khối đá gốm tờng với lỗ rỗng phân bố thẳng đứng.
Độ rỗng của khối đá gốm 7 khe rỗng là 22%, của loại 18 khe rỗng là 27% và của
các kiểu khác là từ 15 70%, trong đó của khối đá gốm với lỗ rỗng thẳng đứng
là 15- 40% của khối đá gốm với lỗ rỗng nằm ngang dới 70%.
Khối đá gốm với những lỗ rỗng phân bố thẳng đứng, có hiệu quả hơn về
mặt xây tờng so với khối đá gốm với những lỗ rỗng nằm ngang. Khi những chỉ
tiêu khác (nh chiều dày tờng, khối lợng thể tích, khối lợng của khối gốm) nh
nhau, thì khối đá gốm với những lỗ rỗng nằm ngang có giới hạn độ bền nén nhỏ
hơn 2- 6 lần so với giới hạn độ bền nén của khối đá gốm với lỗ rỗng phân bố
thẳng đứng.
Các khối đá gốm rỗng có các lỗ rỗng phân bố thẳng đứng chiếm 25-30%
thể tích, nh vậy chúng làm giảm không đáng kể cờng độ của sản phẩm. Khi
tăng độ rỗng đến 40 55% sẽ làm giảm độ bền nén của sản phẩm đến 10-25%.
Độ rỗng của sản phẩm cho khối xây bằng gạch rời vào khoảng 20-40%,
cho panen tờng ngoài là 40-60%, cho panen sàng là70-80%. Chiều rộng của lỗ
rỗng hình chữ nhật (dạng khe) không đợc quá 12mm, còn đờng kính của lỗ rõng
hình tròn hoặc cạnh của lỗ rỗng hình vuông không quá 16mm. Độ hút nớc của
khối đấ gốm không đợc nhỏ hơn 6%.
Khối đá gốm cho panen tờng ngoài phải thoả mãn những yêu cầu sau: nhiệt
trở riêng là 0,8723 đến 1,5119 W/m.
0
C tuỳ thuộc theo vùng khí hậu; khối lợng
Sinh viên thực hiện: Chu Văn Tiếp Lớp 42VLHN
Nguyễn Thị Minh Thu Lớp 42 VLHN
8
250
90
12
0
138

xuất từ đất sét( có thể có phụ gia) bằng phơng pháp dẻo nh sau:
- Yêu cầu về hình dáng:
+ Gạch rỗng đất sét nung có dạng hình hộp chữ nhật các bề mặt phẳng, trên mặt
viên gạch có thể có rãnh hoặc gợn khía, cạch của viên gạch phải thẳng.
+Sai lệch cho phép của kích thớc viên gạch không đợc vợt quá qui định sau:
- Theo chiều dài: 6mm.
- Theo chiều rộng: 4mm.
- Theo chiều dày: 3mm.
( Chú thích : Đối với gạch rỗng có chiều dày bằng chiều rộng thì sai lệch kích
thớc tính theo chiều dày)
+ Chiều dày thành ngoài lỗ rỗng không nhỏ hơn 10mm, chiều dày vách ngăn
giữa các lỗ không nhỏ hơn 8mm.
+ Sai lệch cho phép cho phép theo hình dạng bên ngoài của viên gạch:
- Độ cong của gạch trên mặt đáy, trên mặt cạnh tính bằng mm không lớn hơn
5 mm.
- Số vết nứt theo chiều dày có độ dài đến 60mm, kéo sang chiều rộng đến
hàng lỗ thứ nhất không lớn hơn 1.
- Số vết sứt cạnh, sứt góc sâu từ 5mm đến 10mm kéo dài theo cạnh từ 10mm
đến 15mm không lớn hơn 2
+ Không cho phép gạch nung non lửa.
+ Độ hút nớc của gạch phải lớn hơn 16%
+ Số vết tróc do vôi trên bề mặt viên gạch có kích thớc trung bình từ 5mm đến
10mm không quá 3 vết.
Sinh viên thực hiện: Chu Văn Tiếp Lớp 42VLHN
Nguyễn Thị Minh Thu Lớp 42 VLHN
9
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS. TS. Vũ Minh Đức
Theo thiết kế nhà máy sản suất loại sản phẩm là: gạch cấu trúc đặc có
hai lỗ rỗng
IV. Gạch cấu trúc đặc có lỗ rỗng:

Sinh viên thực hiện: Chu Văn Tiếp Lớp 42VLHN
Nguyễn Thị Minh Thu Lớp 42 VLHN
10
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS. TS. Vũ Minh Đức
105
182519
25
2518
17,5
17,5
60
220

Hình 1: Hình dáng và kích th ớc của gạch rỗng 2 lỗ tròn
Thể tích của 1 viên gạch đặc là:
V
đ
= B.L.H = 10,5.22.6 = 1386( cm
3
)
Thể tích 2 lỗ trong viên gạch
V
2 lỗ
= 2 . R
2
. L = 2 .3,14.1,25
2
. 22 = 215,875 (cm
3
)

5
N/m
2
)
Sinh viên thực hiện: Chu Văn Tiếp Lớp 42VLHN
Nguyễn Thị Minh Thu Lớp 42 VLHN
11
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS. TS. Vũ Minh Đức
Nén Uốn
Trung bình
cho 5 mẫu
Nhỏ nhất cho
1 mẫu
Trung bình
cho 5 mẫu
Nhỏ nhất cho
1 mẫu
125
100
75
50
125
100
75
50
100
75
50
35
18

- Độ đặc biểu kiến (khối lợng thể tích): 1700 ữ1900 (kg/m
3
). Là khối lợng
của một đơn vị thể tích gạch ở trạng thái khô có kể cả lỗ rỗng.
- Độ đặc tơng đối: là tỷ lệ giữa độ dặc biểu kiến và độ đặc thực.
3.2. Độ xốp: là thể tích các lỗ rỗng trong một đơn vị thể tích sản phẩm gạch. Có
hai loại độ xốp:
- Độ xốp thực: là tỷ lệ của toàn bộ thể tích các lỗ rỗng kín và các lỗ rỗng hở
so với thể tích của sản phẩm. Độ xốp thực của gạch xây 32%.
- Độ xốp biểu kiến: là tỷ lệ thể tích của các lỗ rỗng hở thông nhau, thông ra
mặt ngoài so với thể tích của sản phẩm. Độ xốp biểu kiến của gạch từ 10ữ20%.
3.3. Độ dẫn nhiệt: là khả năng dịch chuyển dòng nhiệt trong sản phẩm khi có sự
chênh lệch nhiệt độ giữa các bề mặt. Độ dẫn nhiệt đợc đặc trng bằng hệ số dẫn
nhiệt , đối với gạch xây hệ số dẫn nhiệt dao động trong khoảng 0,6 ữ
0,8(W/m.
0
C).
4. Phạm vi sử dụng:
Gạch xây(đặc và rỗng) đất sét nung đợc sử dụng phổ biến và rộng khắp
trên toàn quốc. Dùng để xây móng, xây tờng chịu lực, tờng bao che và các bộ
phận khác có trát hoặc ốp bên ngoài cho công trình nhà ở dân dụng và công
nghiệp.
Sinh viên thực hiện: Chu Văn Tiếp Lớp 42VLHN
Nguyễn Thị Minh Thu Lớp 42 VLHN
12
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS. TS. Vũ Minh Đức
V. Ngói lợp
Ngói là một trong vật liệu dùng để lợp. Ngói có một số u điểm so với vật
liệu khác: nó có tuổi thọ cao, bền lửa, có tính chất kiến trúc mỹ thuật cao.
Tuổi thọ của ngói là 75 80 năm, tuổi thọ của ngói còn có thể nâng cao hơn

viên/m
2
; 13 viên/ m
2
; 16 viên/m
2
. Theo TCVN 1452-73 ngói có dạng : ngói dập
có rãnh, ngói ép đùn dạng phẳng, loại ngói bò. Loại ngói dập có rãnh gồm hai
kiểu ngói dập 22 viên/ m
2
và ngói dập 13 viên/ m
2
, ngói ép đùn dạng phẳng có
dạng 16 viên/ m
2
. Loại ngói úp gồm hai kiểu : ngói bò có sống và ngói bò không
có sống. Các kích thớc có ích để lợp, kích thớc bao và sai số cho phép của ngói
Theo TCVN 1452 2004 ngói đất sét đất sét nung không phủ men làm vật liệu
lợp có các dạng: ngói lợp và ngói úp. Kích thớc tiêu chuẩn cho ở bảng sau:
Sinh viên thực hiện: Chu Văn Tiếp Lớp 42VLHN
Nguyễn Thị Minh Thu Lớp 42 VLHN
13
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS. TS. Vũ Minh Đức
Bảng 6: Hình dạng kích thớc tiêu chuẩn của ngói
Kiểu ngói
Kích thớc bao (mm) Kích thớc hữu ích (mm)
Chiều dài(a) Chiều rộng(b) Chiều dài(c) Chiều rộng(d)
Ngói lợp 340
335
205

1 vết
4-Vết nứt:
+ có chiều sâu lớn hơn 3mm, chiều dài nhỏ hơn 20mm
+ có chiều sâu nhỏ hơn 3mm,chiều dài nhỏ hơn 20mm,
không nhiều hơn
Không cho phép
1 vết
5-Vết nổ vôi trên bề mặt : Khôngcho phép
b. Các chỉ tiêu cơ lí của ngói phải phù hợp bảng sau:
Tên chỉ tiêu Mức cho phép
Tải trọng uốn gẫy đối với ngói lợp, theo chiều rộng viên
ngói , đơn vị tính N/cm, không nhỏ hơn
35
Độ hút nớc,đơn vị tính %, không lớn hơn 14
Thời gian xuyên nớc, đơn vị tính giờ, không nhỏ hơn 2
Khối lợng 1m
2
ngói ở trạng thái bão hoà nớc, đơn vị tính 55
Sinh viên thực hiện: Chu Văn Tiếp Lớp 42VLHN
Nguyễn Thị Minh Thu Lớp 42 VLHN
14
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS. TS. Vũ Minh Đức
kg, không lớn
Độ bền băng giá khi thử theo phụ lục A đạt yêu cầu
Theo nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp sản phẩm ngói lợp của nhà máy là
loại ngói lợp 22 viên/m
2
.
+ Khối lợng thể tích:
k

vI. Đặc trng về cấu trúc và kết cấu sản phẩm
Cấu trúc - đó là đặc điểm về cấu tạo của vật liệu. Nó xác định bởi kích
thớc hạt, hình dạng, cách phân bố, hớng và sự tiếp xúc giữa các hạt, bởi số lợng
và chất lợng của thành phần pha và bởi độ rỗng xốp.
Kết cấu là đặc điểm của sự sắp xếp, phân bố tơng hỗ giữa các cấu tử
trong cấu trúc vật liệu.
Tính đồng nhất của xơng cao cho khả năng tăng tính chất vật lí kĩ thuật
của sản phẩm. Cấu trúc xơng sản phẩm là một hệ thống nhiều pha phức tạp bao
gồm các pha thuỷ tinh, pha tinh thể và pha khí. Tỉ lệ số lợng của các pha này là tỉ
lệ thành phần pha xơng sản phẩm, xác định đợc tính chất vật lý, kĩ thuật của sản
phẩm.
1. Pha tinh thể:
Trong sản phẩm gốm pha tinh thể chủ yếu là tinh thể mulít và những hạt
quắc cha tham gia phản ứng, một phần nhỏ khoáng hoạt tính ở trong khoáng
caolinít và còn lại ở dạng cristobalit. Tỉ lệ số lợng giữa các cấu tử của cấu trúc
phụ thuộc vào thành phần của phối liệu, vào số lợng các chất trợ dung và độ hoạt
tính hoá học của chúng, vào nhiệt độ và thời gian nung.
Trong những sản phẩm gốm thô, thạch anh vẫn giữ nguyên số lợng nh lúc
đa vào phối liệu, phần lớn những hạt quắc còn lại có kích thớc từ 243 đến
Sinh viên thực hiện: Chu Văn Tiếp Lớp 42VLHN
Nguyễn Thị Minh Thu Lớp 42 VLHN
15
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS. TS. Vũ Minh Đức
10425àm. Phần quắc còn lại làm tăng độ bền của sản phẩm (khi hàm lợng quắc
nằm trong khoảng 22428%), nếu hàm lợng lớn thì nó làm giảm mạnh độ bền
nhiệt bởi vì nó có hệ số dãn nở nhiệt lớn hơn pha thuỷ tinh. Hạt quắc có đờng
kính trên 10430àm mất một phần độ bền do biến đổi đa hình và bị nứt vỡ dới tác
động của ứng suất, do đó làm giảm độ bền của sản phẩm. Sự nghiên cứu cho
thấy rằng khi kích thớc của hạt thạch anh dới 10àm thì ứng suất giữa chúng với
pha thuỷ tinh dới 10 MPa. Khi kích thớc của các hạt dới 20àm, do sự chênh lệch

tăng độ dòn của chúng.
3. Pha khí:
Sinh viên thực hiện: Chu Văn Tiếp Lớp 42VLHN
Nguyễn Thị Minh Thu Lớp 42 VLHN
16
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS. TS. Vũ Minh Đức
Là thành phần cấu trúc thứ ba của xơng gốm. Nó chiếm đầy trong các lỗ
rỗng kín thờng có trong vật liệu, ngay cả khi độ rỗng hiệu dụng bằng không.
Nguyên nhân sự hình thành pha khí này là không khí chứa trong các lỗ rỗng, các
sản phẩm dạng khí của quá trình khử (đehyđrat), do quá trình phân li, quá trình
khử cácbonát, quá trình phân huỷ sunfat, sunfua và các loại khoáng vật khác th-
ờng có mặt trong nguyên liệu ban đầu, quá trình khử ôxit sắt, quá trình ôxy hoá
chất hữu cơ còn lại trong nguyên liệu và cháy mùn than trong các lỗ rỗng, tách
khí trong quá trình nóng chảy các cấu tử của phối liệu và những quá trình khác.
Số lợng các lỗ rỗng kín và hở phụ thuộc vào mức độ đặc xít của vật liệu
nung. Vật liệu kết khối khi đạt 85% độ đặc tơng đối thì lỗ rỗng xốp hoàn toàn
hở, các lỗ rỗng kín chỉ chiếm một lợng không đáng kể. Ban đầu lỗ rỗng kín xuất
hiện chậm, sau đó càng về sau càng nhanh dần. Khi vật liệu đạt 95% độ đặc tơng
đối thì tất cả những lỗ rỗng trở thành lỗ rỗng kín. Độ đặc và độ rỗng của xơng
sản phẩm không chỉ là chỉ tiêu chất lợng quan trọng mà còn là dấu hiệu xác định
phân loại của sản phẩm gốm.
Chơng II: giới thiệu về Nguyên liệu và nhiên liệu
I. giới thiệu về nguyên liệu sản xuất chính
1. Giới thiệu nguyên liệu:
Trong ngành sản xuất gốm, nguyên liệu sử dụng chủ yếu là các loại đất sét
dẻo dễ chảy. Đất sét là các loại sản phẩm phong hoá của các khoáng trầm tích,
chủ yếu từ các khoáng Caolinhít, Môntmôri-lônhít, Thuỷ mica Nguyên liệu
đất sét dễ chảy: khoáng đất sét, đá phiến sét, đất sét hoàng thổ
Đất sét là loại đa khoáng hợp lại, có độ phân tán rất cao, nó đợc tạo nên do
sự phong hoá của các mảnh vỡ quặng trầm tích và thuộc về loại Hyđrô

.2SiO
2
.2H
2
O + R
2
CO
3
+ 4SiO
2

Fenspát Caolinnit
Quá trình phong hoá xảy ra trong nhiều năm sinh ra các loại đất sét nh sau:
+ Đất sét Đêluvi: đặc trng cho các lớp khoáng có tính phân vỉa, thành
phần đồng nhất và bị lẫn bẩn bởi các tạp chất hạt nhỏ.
+ Đất sét băng hà: có độ tạp chất lớn, bao gồm đá có các kích thớc khác
nhau từ đá tảng đến đá dăm nhỏ.
+ Đất sét hoàng thổ: đặc trng cho các lớp khoáng có tính đồng nhất cao.
Đất sét có độ phân tán cao và cấu trúc độ xốp lớn.
Ngời ta thấy rằng thành phần vật chất của đất sét bao gồm có sự tham gia của vật
chất sét và tạp chất.
2.1.Vật chất sét:
Là tổng hợp các chất khoáng hình thành đất sét, có độ phân tán cao, có
tính dẻo. Phụ thuộc vào hàm lợng cấc khoáng mà ngời ta chia ra loại đơn khoáng
và đa khoáng Các loại khoáng chủ yếu trong đất sét là: caolinít, ilít (thuỷ mica),
môntmôrilônhít các loại tạp chất là quắc Fenspat ,mica, cácbonát, ô xít sắt,
firít, thạch cao và một số loại khác.
Tất cả các khoáng tạo thành đất sét là loại alumôsilicát ngậm nớc. Mạng l-
ới tinh thể của các khoáng đất sét này có tính chất lớp, bao gồm các lớp hay là
tấm lặp lại của cụm các khối bốn mặt [SiO

.2SiO
2
.2H
2
O) với
Sinh viên thực hiện: Chu Văn Tiếp Lớp 42VLHN
Nguyễn Thị Minh Thu Lớp 42 VLHN
18
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS. TS. Vũ Minh Đức
phân tử lợng là 259, mạng lới tinh thể của nó bao gồm một lớp khối bốn mặt
xen kẽ với một lớp khối tám mặt nhờ sự phân bố của các ion điện tích này đã tạo
lên cấu trúc mạng lới tinh thể caolinít cân bằng điện tích. Sự có mặt của các ion
Hiđrôxyn ỏ bề mặt của các cụm của caolinít là điều kiện để hình thành sự thấm
ớt bề mặt của nó. Tuy nhiên các phân tử nớc ở giữa các cum rất ít vì vậy
caolinhít không có khả năng liên kết với nớc và không chứa nhiều nớc khi sấy nó
dễ dàng tách lợng nớc liên kết này hơn. Chiều dày của các cụm phân tố trung
bình 7,2A
o
Kích thớc riên biệt của các tấm caolinhít từ 0,1ữ3àm. Nhóm khoáng
cao lanh có dikit, nacrit.
Khoáng môntmôrilônhít (Al
2
O
3
.4SiO
2
.nH
2
O):
Đây là công thức đơn giản nhất tuy nhiên không biểu thị chính sác thành

mạng lới tinh thể của khoáng Môntmôrilônhít. Đặc điểm đặc trng của nhóm
khoáng này là có sự tham gia trong thành phần các ôxýt kin loại kiềm và kiềm
thổ và khả năng thay thế đồng hình của các cation riêng biệt (Si
+4
thay bằng Al
+3
hay Mg
+2
). Kích thớc các phần của khoáng tuỷ mica đế 1 àm. Theo cờng độ liên
kết với, nớc khoáng thuỷ mica đứng trung gian giữa caolinít và
Môntmôrilônhít.Hàm lợng các khoáng chính trên trong đất sét yêu cầu lên tới
40%.
2.1.2. Các tạp chất:
Trong các tạp chất ngời ta phân chúng ra: phần phân tán mịn và tạp chất.
Các tạp chất là các hạt có kích thớc lớn hơn 0,5mm. Đối với đất sét sử dụng
trong công nghệ gốm xây dựng (loại gốm thô) các tạp chất thờng là các hạt có
kích thớc lớn hơn 2mm.
Tạp chất quắc:
Sinh viên thực hiện: Chu Văn Tiếp Lớp 42VLHN
Nguyễn Thị Minh Thu Lớp 42 VLHN
19
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS. TS. Vũ Minh Đức
Thờng gặp trong đất sét ở dạng cát quắc và bụi cát quắc, bụi cát quắc phân
tán mịn. Chúng làm gầy đất sét, làm xấu tính chất tạo hình của nó. Cát quắc hạt
lớn làm tốt hơn tính chất sấy của đất sét, còn cát quắc hạt nhỏ làm xấu tính chất
sấy của đất sét. Các tạp chất cát quắc làm xấu tính chất nung của đất sét, làm
giảm tính bền nứt của sản phẩm mới nung khi làm nguội chúng. Tạp chất
Fenspat ít gặp trong đất sét mà chỉ gặp trong đất sét nguyên sinh ở dạng tàn d
(vẩy) của quá trình phong hoá.
Hàm lợng cát quắc cho thấy trong nguyên liệu đất sét có chứa một lợng

Khi nung đất sét trong môi trờng ôxi hoá, tất cả sắt chuyển sang dạng ô
xýt còn trong môi trờng khử các ô xít chuyển thành dạng hợp chất sắt thấp (bị
khử), sản phẩm có mầu xanh lá cây với việc tăng hàm lợng sắt trong đất sét sẽ
Sinh viên thực hiện: Chu Văn Tiếp Lớp 42VLHN
Nguyễn Thị Minh Thu Lớp 42 VLHN
20
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS. TS. Vũ Minh Đức
làm sản phẩm sau nung có mầu sẫm hơn và có thể chuyển thành mầu đen. Tác
dụng nhuộm mầu của ô xít sắt rất yếu khi có mặt trong đất sét tạp chất cácbonát
phân tán mịn. Phụ thuộc vào tỉ lệ giữa Fe
2
O
3
và CaO xơng sản phẩm sau khi
nung có mầu hồng nhạt (có giá trị 0,4) mầu vàng (có giá trị 0,3) , mầu vàng nhạt
(có giá trị 0,2). Các hợp chất ô xít sắt thờng có phản ứng lớn hình thành các pha
nóng chẩy silicát sắt (pha tinh thể), có khả năng làm chặt lớn nhất xơng gốm (kết
khối). Sự có mặt của tạp chất sắt phân tán mịn rất có hại cho xơng gốm trắng
(nh sành ,sứ, sản phẩm ốp mặt), ngợc lại có lợi đối với sản phẩm có xơng kết
khối nh ống cống, tấm lát nền, cũng nh gạch xây, Keramzit và aglôporít.
Tạp chất pyrít sắt (FeS
2
) cũng gây ra cho các sản phẩm khi nung các hợp
chất nóng chẩy ô xít sắt thấp còn các tập chất sắt hạt nhỏ gây ra các vết lấm tấm
đen, vết đầu ruồi, tơng tự tạp chất xôđêrít (FeCO
3
) cũng gây ảnh hởng nh pyrít
nhng yếu hơn.
Những hợp chất sắt đều là chất trợ dung chúng có khả năng làm giảm
khoảng nhiệt độ kết khối nếu hàm lợng này lớn sẽ gây khó khăn cho quá trình

Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS. TS. Vũ Minh Đức
Thành phần hoá của đất sét sản xuất gạch và đá gốm bao gồm các loại ôxyt:
SiO
2
, Al
2
O
3
, CaO , MgO , Fe
2
O
3
, Na
2
O , K
2
O
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
A
l
2
o
3
s

Có mặt trong đất sét dới dạng liên kết (trong thành phần của các
khoáng hình thành đất sét) và ở dạng tự do (cát quắc). hàm lợng lớn ô xít silíc tự
do cho thấy trong nguyên liệu sét có chứa một lợng lớn cát, làm tăng độ xốp của
xơng và làm giảm độ bền cơ học của sản phẩm. Một nguyên liệu nh vậy ít có
hiệu quả hoặc hoàn toàn không dùng đợc để sản xuất các sản phẩm có hình dáng
phức tạp. Hàm lợng chung của ô xít silíc trong đất sét trong khoảng 55 ữ 65%
trong đất sét pha cát đạt đến 80 ữ 85 %. đất sét để sản xuất gạch có SiO
2
504
75%. Hàm lợng hàm lợng lớn ô xít silíc tự do cho thấy trong nguyên liệu đất sét
có chứa một lợng lớn cát làm giảm độ dẻo của đất sét, giảm khả năng dính kết
gây khó khăn cho việc tạo hình sản phẩm mộc làm xốp xơng sản phẩm, làm
giảm độ bền cơ học của sản phẩm.
Ôxit nhôm (Al
2
O
3
):
ở trong đất sét dới dạng liên kết (tham gia trong thành phần của các
khoáng hình thành đất sét và tạp chất mica). Nó là ôxyt khó nóng chảy nhất do
đó với những đất sét có hàm lợng ô xít nhôm cao thì nó cần một nhiệt độ nung
cao hơn, khi này khoảng giữa nhiệt độ bắt đầu kết khối và nhiệt độ nóng chảy có
giá trị lớn đáng kể, làm quá trình nung sản phẩm dễ dàng, bởi vì nó làm giảm
khả năng biến dạng sản phẩm. Khi hàm lợng ô xít nhôm thấp cờng độ sản phẩm
sẽ giảm, để sản xuất các khối gốm thành mỏng hàm lợng Al
2
O
3
phải nằm trong
khoảng 13 4 20% còn SiO

3
cần
đa thêm vào phối liệu phụ gia gầy để điều chỉnh độ co khi sấy và nung của sản
phẩm.
Ôxit canxi (CaO) các sunfat (CaSO
4
):
Tham gia vào trong thành phần của các vật liệu dới dạng đá vôi (CaCO
3
)
đá đôlômit (Ca,Mg(CO
3
)
2
) và các khoáng khác. Khi ở trạng thái phân tán mịn và
phân bố đồng đều trong đất sét, CaO làm giảm khả năng liên kết và hạ thấp nhiệt
độ nóng chảy của đất sét. Khi nung ở nhiệt độ cao CaO phản ứng cùng với Al
2
O
3
và SiO
2
hình thành chất nóng chảy ơtecti ở dạng thuỷ tinh alumôsilicat canxi,
làm giảm đột ngột nhiệt độ nóng chảy của đất sét. ôxyt canxi làm khoảng nóng
chảy của đất sét bị thu hẹp (khoảng nung bé) và gây khó khăn cho quá trình
nung sản phẩm do khả năng có thể bị biến dạng. Khi hàm lợng CaCO
3
trong đất
sét khoảng 10%, đất sét có khoảng kết khối là 30440
0

Ôxit kim loại kiềm (Na
2
O, K
2
O):
Đều là những chất trợ dung mạnh, chúng có khả năng làm tăng độ co ngót,
Sinh viên thực hiện: Chu Văn Tiếp Lớp 42VLHN
Nguyễn Thị Minh Thu Lớp 42 VLHN
23
Đồ án tốt nghiệp GVHD: PGS. TS. Vũ Minh Đức
làm giảm nhiệt độ tạo pha lỏng nóng chảy, làm đặc chắc xơng sản phẩm và tăng
độ bền của nó. Các ôxyt kiềm này tham gia trong thành phần của một số khoáng
tạo thành đất sét, nhng trong đa số các trờng hợp chúng có mặt trong tạp chất ở
dạng các muối hoà tan và cát fenspat. Sự có mặt trong nguyên liệu sét muối hoà
tan (đến 1,5 %) sunfat và các muối NaCl, Mg, Ca, Fe sẽ gây ra sự bạc màu (các
vết trắng) trên bề mặt của sản phẩm, điều đó không những làm hỏng hình dạng
bên ngoài mà còn góp phần phá huỷ lớp bề mặt của sản phẩm.
Các ôxit sắt:
Thờng gặp trong đất sét ở dạng các hợp chất ôxit (hêmatit, hyđrôxyt ) các
hợp chất ôxit thấp (xiđêrit, ankirit, pyrit ), các hợp chất ôxyt hỗn tạp (manhêtit,
glaucônit ). Những hợp chất này là những chất trợ dung mạnh, chúng có khả
năng làm giảm khoảng nhiệt độ kết khối của đất sét, làm giảm khoảng nóng
chảy của đất sét (trừ các ferôsilicat). Bằng cách thay đổi môi trờng lò từ ôxy hoá
đến môi trờng khử (ở giai đoạn cuối của quá trình nung) ngời ta có thể nhận thấy
tác dụng lớn của các hợp chất sắt nh là những chất trợ dung. Các hợp chất này
làm cho sản phẩm sau khi nung có màu từ kem nhạt đến đỏ thẫm, tuỳ theo hàm
lợng của chúng trong đất sét.
Các sunfua thờng gặp trong đất sét dễ chảy chủ yếu là pyrit (FeS) và
mackarit (FeS
2

3
) 10 20
Hàm lợng sắt oxit (Fe
2
O
3
) 4 10
Hàm lợng tổng các kiềm thổ quy ra cacbonat (MgCO
3
+ CaCO
3
) không lớn hơn
6,0
b.Theo TCVN 1451-86 đất sét để sản xuất ngói phải có thành phần hoá học
nh sau:
Tên chỉ tiêu Mức (%)
Hàm lợng silic dioxyt (SiO
2
) 58,0 68,0
Hàm lợng nhôm oxit (Al
2
O
3
) 15 21
Hàm lợng sắt oxit (Fe
2
O
3
) 5 9
Hàm lợng tổng các kiềm thổ quy ra cacbonat (MgCO

Thành phần hạt đợc đánh giá bằng % các cỡ hạt trong nó, thành phần hạt
có ảnh hởng đến độ dẻo của đất sét. Thành phần hạt cỡ nhỏ nhiều thì khả năng
giữ nớc tốt nên đất sét càng dẻo độ kết khối càng cao.
Thành phần hạt của đất sét trong công nghệ gốm nói chung và gốm xây
dựng nói riêng gồm 6 cỡ hạt kích thớc khác nhau: từ cỡ hạt nhỏ hơn 1àm đến cỡ
hạt 1000àm
Thành phần hạt của nguyên liệu đất sét rất đa dạng, bao gồm:
Kích thớc hạt nhỏ hơn 5 àm: 8ữ 60 %
Từ 5 đến 50àm : 6ữ 55%
Từ 50 đến 250 àm : 1ữ 22%
Lớn hơn 1000àm : 10%
Trong sản xuất các sản phẩm gạch và các sản phẩm khác của gốm thô xây
dựng ngời ta thờng sử dụng ba thành phần hạt để phân loại đất sét: hạt sét là các
hạt có kích thớc nhỏ hơn 5àm, hạt bụi có kích thớc từ 5ữ50 àm, còn hạt cát có
kích thớc từ 50 àm đến 2 mm. Tạp chất là các hạt có kích thớc lớn hơn 2 mm.
Khi nghiên cứu riêng thành phần hạt nhỏ hơn 1àm ngời ta còn chia ra thêm một
số hạt có kích thớc nhỏ hơn. Do đó trong một số trờng hợp thành phần này là
nguyên nhân của một số đặc tính khi đất sét tác dụng tơng hỗ với nớc. Sự phân
loại theo 3 thành phần hạt này có thể biểu diễn trên biểu đồ tam giác thành phần
hạt, mỗi đỉnh là một thành phần hạt. Biểu đồ tam giác thành phần hạt rất thuận
lợi để biểu diễn kiểm tra thành phần phân tích cỡ hạt của đất
sét, đồng thời cho khả năng tính toán thành phần hỗn hợp của các loại đất sét
khác nhau.
Thành phần hạt của đất sét dễ chảy có liên quan mật thiết với thành phần
khoáng. Những hạt có kích thớc lớn hơn 10àm chủ yếu là các sản phẩm trầm
tích của các khoáng nguyên sinh (quắc, trờng thạch mica). Cỡ hạt 10 5àm là
các sản phẩm trầm tích của các khoáng thứ sinh với số lợng ít hơn, các cơ hạt
nhỏ hơn 5àm phần lớn ở dạng khoáng sét (caolinit, montmorilonhít) và các loại
Sinh viên thực hiện: Chu Văn Tiếp Lớp 42VLHN
Nguyễn Thị Minh Thu Lớp 42 VLHN