Sơ lược quá trình sản xuất một số sản phẩm nung
1. Sản xuất gạch đất nung
Gạch xây là loại vật liệu gốm phổ biến thông dụng nhất, có công nghệ sản xuất đơn giản. Công nghệ sản xuất gạch bao gồm 5 giai đoạn: khai thác nguyên liệu, nhào trộn, tạo hình, phơi sấy, nung và làm nguội ra lò.
Khai thác nguyên liệu
Trước khi khai thác cần phải loại bỏ 0.3 – 0.4 m lớp đất trồng trọt ở bên trên. Việc khai thác có thể thủ công hoặc dùng máy ủi, máy đào, máy cạp. Đất sét sau khi khai thác được ngâm ủ trong kho nhằm tăng tính dẻo và độ đồng đều của đất sét.
Nhào trộn đất sét
Quá trình nhào trộn sẽ làm tăng tính dẻo và độ đồng đều cho đất sét giúp cho việc tạo hình được dễ dàng. Thường dùng các loại máy cán thô, cán mịn, máy nhào trộn, máy một trục, 2 trục để nghiền đất.
Tạo hình
Để tạo hình gạch người ta thường dùng máy đùn ruột gà. Trong quá trình tạo hình còn dùng thiết bị có hút chân không để tăng độ đặc và cường độ của sản phẩm.
Phơi sấy
Khi mới được tạo hình gạch mộc có độ ẩm rất lớn nếu đem nung ngay gạch sẽ bị nứt tách do mất nước đột ngột. Vì vậy phải phơi sấy để giảm độ ẩm, giúp cho sản phẩm mộc có độ cứng cần thiết, tránh biến dạng khi xếp vào lò nung. Nếu phơi gạch tự nhiên trong nhà giàn hay ngoài sân thì thời gian phơi từ 8 đến 15 ngày.
Nếu sấy bằng lò sấy tuynel thì thời gian sấy từ 18 đến 24 giờ. Việc sấy gạch bằng lò nung sấy giúp cho quá trình sản xuất được chủ động không phụ thuộc vào thời tiết, năng suất cao, chất lượng sản phẩm tốt, điều kiện làm việc của công nhân được cải thiện, nhưng đòi hỏi phải có vốn đầu tư lớn, tốn nhiên liệu.
Nung
Đây là công đoạn quan trọng quyết định chất lượng của gạch đất sét.
Quá trình nung gồm có ba giai đoạn.
Đốt nóng: nhiệt độ đến 4500C, tạp chất hữu cơ cháy.
Nung: Nhiệt độ đến 1000 – 10500C, đây là quá trình biến đổi của các thành phần khoáng tạo ra sản phẩm có cường độ cao, màu sắc đỏ hồng.
Làm nguội: quá trình làm nguội phải từ từ tránh đột ngột để tránh nứt tạch sản phẩm, khi ra lò nhiệt độ của gạch khoảng 50 – 550C.
Theo nguyên tắc hoạt động, lò nung gạch có 2 loại: lò gián đoạn và lò liên tục.
Trong lò nung gián đoạn gạch được nung thành mẻ, loại này có công suất nhỏ, chất lượng thấp.
Trong lò liên tục gạch được xếp vào, nung và ra lò liên tục trong cùng một thời gian, do đó năng suất cao. Mặt khác chế độ nhiệt ổn đinh nên chất lượng sản phẩm cao. Hai loại lò liên tục được dùng nhiều là lò vòng (lò hoffman) và lò tuynel.
2. Sản xuất ngói đất nung
Kỹ thuật sản xuất ngói cũng gần giống như sản xuất gạch. Nhưng do ngói có hình dạng phức tạp, mỏng, yêu cầu chất lượng cao, không sứt mẻ, nứt vỡ, ít thấm,…), nên kỹ thuật sản xuất ngói có một số yêu cầu khác gạch.
Nguyên liệu dùng loại đất sét có độ dẻo cao, dễ chảy. Đất không chứa tạp chất cacbonat. Trong sản xuất ngói có thể dùng 15 – 20% phụ gia cát, 10 -20% phụ gia samot.
Gia công nguyên liệu và chuẩn bị phối liệu được thực hiện chủ yếu theo phương pháp bán khô và cả phương pháp ướt (trong khi nguyên liệu có lẫn tạp chất). Gia công và chuẩn bị phối liệu kỹ hơn nhằm làm cho độ ẩm đồng đều hơn và phá vỡ tối đa cấu trúc của nguyên liệu đất sét bằng cách ngâm ủ dài ngày hơn.
Trước khi tạo hình phải tạo ra những viên những viên galet trên máy ép lanto, rồi ủ để độ ẩm đồng đều sau đó mới tạo hình ngói từ những viên gạch galet.
Ngói đất sét được sấy trong các nhà sấy tự nhiên (các kho sấy có giá phơi) hay sấy nhân tạo (trong các thiết bị sấy phòng, sấy tuynel, sấy băng chuyền giá treo). Để tránh nứt nẻ cho sản phẩm, ngói được sấy theo chế độ sấy dịu. Khi nung ngói, nhiệt được nâng lên từ từ, nung lâu hơn, làm nguội chậm hơn.
3. Sản xuất gạch ốp lát
Nguyên liệu chủ yếu trong sản xuất gạch ốp lát là loại đất sét chất lượng cao, có nhiệt độ kết khối thấp, khả năng liên kết cao và có khoảng kết khối rộng (không nhỏ hơn 8 – 1000C có thể đến 2000C). Về thành phần khoáng, đất sét tốt nhất là caolinit-thủy mica (hàm lượng mica lớn, thạch anh thấp), các loại đất sét caolinit-montmorilonit (hàm lượng montmorilonit tới 20%, hàm lượng thạch anh thấp không đáng kể) cũng là nguyên liệu để sản xuất sản phẩm sứ vệ sinh cao cấp và gạch gốm ốp lát (quy định trong tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6300: 1997).
Ngoài đất sét, trường thạch anh cũng là nguyên liệu thiết yếu đóng vai trò là chất chảy. Khi nóng chảy trường thạch anh tạo ra pha thủy tinh hòa tan một phần thạch anh, bao bọc và gắn các tinh thể tạo nên độ bền cần thiết cho vật liệu. Khi làm nguội từ pha lỏng này, mulit thứ sinh hình kim sẽ kết dính tạo nên cốt cho vật liệu. Theo TCVN 6598: 2000 trường thạch anh làm xương cần phải đảm bảo một số chỉ tiêu về hàm lượng ssilic ddioooxxit, nhôm oxit và sắt oxit.
Thạch anh là phụ gia gầy, có tác dụng làm giảm độ co sấy, co nung, làm tăng các mao mạch thúc đẩy quá trình sấy bán thành phẩm. Nó là thành phần tạo nên kết cấu của xương.
Tal là phụ gia trong xương gốm (hàm lượng nhỏ) có tác dụng hóa học với phối liệu chính trong quá trình nung và thúc đẩy quá trình tạo thành mulit, tăng độ bền uốn và độ bền va đập.
Ở nước ta, cho đến năm 2002, cả nước đã có trên 40 cơ sở sản xuất ceramic với tổng công suất hơn 80 tr.m2/năm đều sử dụng đất sét trong nước như Hải Dương, Quảng Ninh, Hà Bắc, Phú Thọ, Lào Cai, Hà Tây, Thanh Hoá, Đồng Nai, Sông Bé... để sản suất gạch ốp lát nền bằng công nghệ tiên tiến (nung nhanh 1 lần) của Tây Ban Nha, Italia, CHLB Đức... Đặc điểm của công nghệ này là tất cả các công đoạn đều được điều khiển tự động bằng điện tử hoặc Computer cho phép kiểm tra chính xác, linh hoạt các thông số công nghệ cài đặt. Các công đoạn chính của quá trình công nghệ bao gồm: nghiền ướt, sấy phun, ép tạo hình, sấy, tráng men - in hoa, nung nhanh.
Phối liệu được chuẩn bị bằng phương pháp nghiền ướt trong máy nghiền bi. Công đoạn này đảm bảo độ mịn cần thiết và sự đồng nhất phối liệu. Độ min sau khi nghiền cần đạt lượng lọt sàn 10.000 lỗ/ cm2 là 94%. Hồ xương có độ ẩm 33 -34%.
Trong sấy phun, hồ được loại bỏ nước, độ ẩm của xương còn 5-6% và tạo bột ép với cỡ hạt thích hợp. Gạch ốp lát được tạo hình theo phương pháp ép bán khô bằng máy ép thuỷ lực với cường độ ép 250-300 kg/cm2. Viên gạch sau tạo hình có cường độ mộc 12-15 kg/cm2. Công đoạn sấy được thực hiện ngay sau khi tạo hình nhằm giảm độ ẩm của gạch mộc và tạo cho viên gạch có độ ẩm cần thiết để thực hiện các công đoạn tiếp theo. Quá trình này thường do máy sấy đứng, sấy băng chuyền, sấy bằng tuynel đảm nhiệm.
Trong công nghệ nung nhanh một lần, việc tráng men và in hoa trang trí được thực hiện bằng nhiều phương pháp khác nhau. Để thực hiện công đoạn này viên gạch mộc cần có đủ độ bền để chịu được các quá trình lặp đi lặp lại nhiều lần, men được tưới phun, in hay biến thành dạng bụi khô phủ lên bề mặt tấm lát đã sấy.
Nung nhanh là công đoạn chính trong sản xuất gạch ốp lát nền. Xương và men được nung nhanh đồng thời trong một khoảng thời gian ngắn (45-55 ph). Tại công đoạn này xảy ra các biến đổi hoá lý phức tạp, hình thành nên cấu trúc của sản phẩm. Các biến đổi hoá lý đó là: biến đổi thể tích kèm theo sự mất nước lý học, biến đổi thành phần khoáng, tạo các pha mới, kết khối.