Báo cáo Dự án sản xuất thử nghiệm bột màu xanh nước biển, xanh lá cây, nâu và đen cho công nghiệp gạch gốm ốp lát

Nội dung text: Báo cáo Dự án sản xuất thử nghiệm bột màu xanh nước biển, xanh lá cây, nâu và đen cho công nghiệp gạch gốm ốp lát

1. bộ xây dựng viện vật liệu xây dựng báo cáo tổng kết đề tài khcn nhà n−ớc dự án sản xuất thử nghiệm bột màu xanh n−ớc biển, xanh lá cây, nâu và đen cho công nghiệp gạch gốm ốp lát m∙ số kc.02.da.06 chủ nhiệm dự án: ThS trần quang hào 6007 28/8/2006 hà nội – 12/2005
2. Trang Mục lục 1 mở đầu 4 Ch−ơng 1. Tổng quan tình hình nghiên cứu triển khai 1.1. Tình hình nghiên cứu triển khai ở ngoài n−ớc 4 1.2. Tình hình nghiên cứu triển khai ở trong n−ớc 8 11 Ch−ơng 2. tổng quan Cơ sở khoa học 2.1. Bản chất chung về màu, màu vật chất 11 2.2. Chất màu vô cơ và bột màu gốm sứ 14 2.2.1 Chất màu vô cơ và đặc điểm chung 14 2.2.2 Bột màu gốm sứ 15 2.2.2.1 Định nghĩa 15 2.2.2.2 Phân loại 15 2.2.2.3 Cơ chế thể hiện màu sắc khi sử dụng bột màu 16 2.2.2.4 Bản chất khoáng hóa và cơ sở hóa lý tạo thành bột màu gốm sứ 17 2.2.2.5 Độ phân tán của bột màu gốm sứ 21 2.2.2.6 Yêu cầu về hàm l−ợng chất hòa tan, độ pH, độ ẩm của bột màu 21 2.2.2.7 Đặc tr−ng qui trình công nghệ chế tạo bột màu bền nhiệt độ cao 21 21 Ch−ơng 3. kết quả hoàn thiện công nghệ 3.1 Hoàn thiện kỹ thuật sản xuất 21 3.1.1 Yêu cầu nguyên liệu cho sản xuất 21 3.1.2 Công thức phối liệu cho sản xuất bột màu 30 3.1.3 Kỹ thuật đồng nhất phối liệu 31 3.1.4 Kỹ thuật nung 35 3.1.5 Kỹ thuật nghiền mịn 42 3.1.6 Qui trình kiểm tra chất l−ợng trong quá trình sản xuất 48 3.1.7 Kỹ thuật đồng nhất sản phẩm và sử dụng bột màu 49 3.1.8 Hoàn thiện qui trình công nghệ sản xuất 51 3.2 Kiểm tra chất l−ợng sản phẩm bột màu 52 3.3. Khối l−ợng sản xuất thử nghiệm và và kết quả áp dụng 60 3.4 Thiết lập dây chuyền thiết bị công nghệ sản xuất 400tấn/năm 63 3.4.1 Đánh giá nhu cầu thị tr−ờng và thiết kế năng suất, cơ cấu sản phẩm 63 3.4.2 Công nghệ sản xuất 64 3.4.3 Khái toán hạng mục chính cho đầu t− dây chuyền công nghệ sản xuấti 66 3.4.4 Sơ bộ tính toán kinh tế cho dây chuyền CN sản xuất 400 tấn/năm 67 3.5 Tổng hợp đánh giá chung két quả hoạt động Dự án 69 3.5.1 Đánh giá độ tin cậy về kết quả hoàn thiện CN và chất l−ợng sản phẩm 69 3.5.2 Đánh giá kết quả đào tạo 71 3.5.3 Đánh giá kết quả thu đ−ợc so với đề c−ơng 71 3.5.4 Những khó khăn gặp phải và biện pháp khắc phục 72 Kết luận và kiến nghị 74 Phụ lục 1. Hồ sơ kết quả phân tích kiểm tra Phụ lục 2. Hồ sơ xây dựng nhà x−ởng, thiết bị công nghệ, hình ảnh hoạt động Dự án Phụ lục 3. Hồ sơ áp dụng sản phẩm bột màu cho công nghiệp gạch gốm ốp lát Phụ lục 4. Hồ sơ tài liệu giới thiệu kết quả nghiên cứu KHCN và sản phẩm Tài liệu tham khảo
3. tóm tắt nội dung dự án Dự án “Sản xuất thử nghiệm bột màu xanh n−ớc biển, xanh lá cây, nâu và đen cho công nghiệp gạch gốm ốp lát” với mã số KC.02.DA06 đ−ợc triển khai thuộc Ch−ơng trình Khoa học và Công nghệ cấp Nhà N−ớc “Nghiên cứu Khoa học và Phát triển Công nghệ Vật liệu mới” giai đoạn 2001-2005. Mục đích của Dự án nhằm hoàn thiện đ−ợc công nghệ chế tạo bột màu xanh n−ớc biển, xanh lá cây, nâu và đen có chất l−ợng đảm bảo thay thế đ−ợc bột màu nhập ngoại sử dụng trong công nghiệp gạch gốm ốp lát, và dây chuyền thiết bị công nghệ phù hợp với điều kiện triển khai trong n−ớc. Đề tài nghiên cứu triển khai (RD-9733, RD-35 - Bộ Xây Dựng) đã xác định cơ bản công nghệ sản xuất bột màu loại tổng hợp bền nhiệt (cụ thể là màu xanh n−ớc biển, xanh lá cây, nâu và đen cho gạch gốm ốp lát). Các kết quả nghiên cứu đó đ−ợc áp dụng và hoàn thiện về các ph−ơng pháp công nghệ, qui trình sản xuất với các thông số kỹ thuật cần thiết khi tiến hành Dự án sản xuất thử với dây chuyền thiết bị công nghệ qui mô pilot tại Viện Vật liệu xây dựng. Về công nghệ sản xuất, đã hoàn thiện đ−ợc nh− sau: + Đánh giá, lựa chọn đ−ợc các loại nguyên liệu đảm bảo yêu cầu kỹ thuật để chế tạo bột màu xanh n−ớc biển, xanh lá cây, nâu và đen, qua đó thiết lập đ−ợc các mức chất l−ợng cần thiết của nguyên liệu để sản xuất. + Hoàn thiện đ−ợc ph−ơng pháp công nghệ thiêu kết nhiệt độ cao tổng hợp bột màu bền nhiệt với các thông số kỹ thuật của qui trình sản xuất đối với bột màu xanh n−ớc biển, xanh lá cây, nâu và đen. Qui trình sản xuất bao gồm các thông số kỹ thuật công đoạn chuẩn bị phối liệu, nung tổng hợp khoáng bền có màu, nghiền mịn và hiệu chỉnh sản phẩm. + Hoàn thiện qui trình kiểm tra nguyên liệu, bán thành phẩm, thành phẩm trong quá trình chế tạo bột màu. + Hoàn thiện khả năng sử dụng bột màu để trang trí màu sắc sản phẩm gạch gốm ốp lát, phù hợp với men gạch gốm ốp lát.
4. + Thiết lập đ−ợc qui trình sản xuất qui mô 400 tấn/năm và tính toán kinh tế sơ bộ làm cơ sở cho tính toán đầu t− sản xuất bột màu xanh n−ớc biển, xanh lá cây, nâu và đen cho sản xuất gạch gốm ốp lát phù hợp với n−ớc ta. Về chất l−ợng sản phẩm bột màu và kết quả áp dụng: + Bột màu xanh n−ớc biển, xanh lá cây, nâu và đen của sản xuất thử nghiệm đã đạt đ−ợc yêu cầu chất l−ợng về bản chất khoáng hoá, gam màu thể hiện, bền màu với nhiệt độ sử dụng, độ mịn và một số chỉ tiêu kỹ thuật cần thiết khác nh− đã đăng ký và t−ơng đ−ơng với bột màu nhập ngoại. + Đã sản xuất đ−ợc hơn 30 tấn sản phẩm đạt yêu cầu chất l−ợng. Đã áp dụng thành công hơn 20 tấn sản phẩm tại 5 cơ sở sản xuất gạch gốm ốp lát, với 18 lần cung cấp khác nhau đ−ợc thể hiện bằng các hợp đồng cung cấp, hiện nay đã thực sự đ−a vào sử dụng đ−ợc 90-95 % và thay thế thành công bột màu nhập ngoại. + Tỷ lệ sử dụng bột màu đ−ợc cơ sở đánh giá là t−ơng đ−ơng với bột màu nhập ngoại nh−ng giá cả phù hợp hơn, thấp hơn khoảng 5-15 %. Kết quả áp dụng thành công sản phẩm bột màu vào sản xuất gạch gốm ốp lát, thay thế bột màu nhập ngoại và kết quả hoạt động Dự án đã hoàn thiện đ−ợc công nghệ sản xuất bột màu xanh n−ớc biển, xanh lá cây, nâu và đen. Qui trình sản xuất với những điều kiện thiết bị công nghệ hoàn thiện đ−ợc hoàn toàn phù hợp với điều kiện triển khai ở n−ớc ta, tạo ra sản phẩm bột màu xanh n−ớc biển, xanh lá cây, nâu và đen có chất l−ợng đảm bảo sử dụng cho gạch gốm ốp lát, thay thế đ−ợc bột màu nhập ngoại có gam màu cùng loại. Nhìn chung kết quả hoàn động Dự án sản xuất thử nghiệm đã đạt đ−ợc những yêu cầu cơ bản những nhiệm vụ đề ra.
5. Báo cáo tổng kết Dự án cấp Nhà N−ớc - KC.02.DA06 mở đầu Dự án “Sản xuất thử nghiệm bột màu xanh n−ớc biển, xanh lá cây, nâu và đen cho công nghiệp gạch ốp lát” mã số KC.02 DA06 đ−ợc triển khai hoạt động từ 11/2003 đến 11/2005 thuộc Ch−ơng trình Khoa học và Công nghệ cấp Nhà N−ớc “Nghiên cứu Khoa học và Phát triển Công nghệ Vật liệu mới” giai đoạn 2001-2005. Cơ quan chủ trì Dự án là Viện Vật liệu xây dựng (Bộ Xây Dựng), chủ nhiệm Dự án là Thạc sỹ Trần Quang Hào. Mục tiêu của Dự án bao gồm: + Mục tiêu khoa học: - Hoàn thiện công nghệ chế tạo bột màu xanh n−ớc biển, xanh lá cây, nâu và đen (loại tổng hợp bền nhiệt). - Sản phẩm của công nghệ là bột màu (xanh n−ớc biển, xanh lá cây, nâu và đen) có chất l−ợng đảm bảo sử dụng thay thế đ−ợc bột màu nhập ngoại có gam màu t−ơng ứng với tỷ lệ t−ơng đ−ơng. + Mục tiêu kinh tế-xã hội của Dự án bao gồm: - Dây chuyền thiết bị công nghệ sản xuất phù hợp với khả năng triển khai trong n−ớc. - Tạo ra sản phẩm trên cơ sở điều kiện sản xuất trong n−ớc, tạo thêm công ăn việc làm và củng cố thêm đội ngũ chuyên gia kỹ thuật lĩnh vực bột màu. Giá bán bột màu sẽ thấp hơn khoảng 10-15% so với giá nhập ngoại, góp phần giảm giá thành sản phẩm gạch gốm ốp lát và giảm chi tiêu ngoại tệ nhập khẩu bột màu hàng năm. Những nội dung công nghệ cần hoàn thiện: - Đánh giá, lựa chọn các loại nguyên liệu đảm bảo yêu cầu kỹ thuật để chế tạo bột màu. Thiết lập các mức tiêu chuẩn chất l−ợng yêu cầu đối với nguyên liệu cho sản xuất đại trà. - Hoàn thiện các ph−ơng pháp, các thông số kỹ thuật của qui trình sản xuất ra sản phẩm. Qua đó thiết lập qui trình sản xuất và thiết kế công nghệ phù hợp. Viện Vật liệu xây dựng 1
6. Báo cáo tổng kết Dự án cấp Nhà N−ớc - KC.02.DA06 - Thiết lập, điều chỉnh và hoàn thiện qui trình kiểm tra nguyên liệu, bán thành phẩm, thành phẩm trong quá trình chế tạo bột màu. Xây dựng hoàn thiện qui trình đánh giá và điều chỉnh chất l−ợng sản phẩm theo yêu cầu của ng−ời sử dụng. - Hoàn thiện khả năng sử dụng bột màu để trang trí màu sắc sản phẩm gạch gốm ốp lát, phù hợp với men và một số điều kiện công nghệ của cơ sở sản xuất Dự án đ−ợc phát triển từ những kết quả nghiên cứu thành công về công nghệ sản xuất bột màu xanh n−ớc biển, xanh lá cây, nâu và đen ở cấp đề tài Nghiên cứu-Triển khai cấp Bộ (mã số RD-9733 và RD-35, Bộ xây dựng). Thông qua giai đoạn sản xuất thử nghiệm, các kết quả nghiên cứu trong phòng thí nghiệm đ−ợc áp dụng vào thực tế nhằm hoàn thiện một b−ớc nữa về công nghệ sản xuất. Sản phẩm bột màu xanh n−ớc biển, xanh lá cây, nâu và đen có chất l−ợng cao và sử dụng phù hợp đối với công nghiệp gạch gốm ốp lát và thay thế đ−ợc bột màu nhập ngoại. Qui trình, thiết bị công nghệ sản xuất phù hợp với điều kiện triển khai trong n−ớc. Sản xuất gạch gốm ốp lát ở n−ớc ta trong thời gian hơn m−ời năm qua đã phát triển nhanh chóng thành một ngành công nghiệp mạnh. Tổng công suất thiết kế đã đạt trên 150 triệu m2/năm và sản l−ợng thực tế −ớc tính đạt đ−ợc 75-80%. Với những điều kiện máy móc thiết bị công nghệ và kỹ thuật hiện đại, tiên tiến của thế giới, việc sử dụng bột màu có chất l−ợng cao nhập ngoại đã có ý nghĩa đáng kể tạo ra đ−ợc sản phẩm đạt chất l−ợng theo tiêu chuẩn ISO, EN và TCVN hiện hành. Nhu cầu sử dụng bột màu các loại −ớc tính 3000 - 3500 Tấn/năm, hàng năm phải nhập ngoại và thực tế cả n−ớc ch−a có một cơ sở nào có công nghệ sản xuất loại sản phẩm này. Trong nhiều năm qua, bột màu gốm sứ nói chung đã đ−ợc nhiều nhà khoa học và đơn vị nghiên cứu trong n−ớc quan tâm, ví dụ nh− tr−ờng ĐH Bách khoa Hà nội, tr−ờng Đại học Bách khoa thành phố Hồ Chí Minh, tr−ờng Đại học Quốc gia Hà nội, Viện Luyện kim màu, Viện nghiên cứu Công nghệ Xạ hiếm, Nhiều đề tài nghiên cứu đã có nhiều thành công nhất định về kỹ thuật chế tạo ra bột màu nào đó và hi vọng muốn triển khai áp dụng vào thực tế sản xuất. Tuy vậy, thực tế đến nay vẫn ch−a có công trình nghiên cứu nào đ−ợc công bố đã phát triển thành công nghệ sản xuất bột màu chất l−ợng cao, bền nhiệt độ cao và có sản phẩm có tính hàng hoá cung cấp cho ngành sản xuất gốm sứ nói chung, sản xuất gạch gốm ốp lát nói riêng. Song song với Dự án này, Viện công nghệ Xạ Hiếm đang thực hiện đề tài cấp Nhà N−ớc “Nghiên cứu công nghệ sản xuất bột màu cho Viện Vật liệu xây dựng 2
7. Báo cáo tổng kết Dự án cấp Nhà N−ớc - KC.02.DA06 công nghiệp gốm sứ” mã số KC.02.22, về khoa học sẽ có đ−ợc nhiều kết quả tốt đóng góp sự phát triển nghành sản xuất bột màu gốm sứ ở Việt nam trong thời gian tới. Yêu cầu của công nghiệp sản xuất gạch gốm ốp lát theo công nghệ hiện đại nung nhanh một lần đòi hỏi bột màu phải có chất l−ợng cao mới thoả mãn trang trí màu sắc đẹp và ổn định. Để có đ−ợc c−ờng độ màu cao, có độ bền màu yêu cầu, chịu đ−ợc nhiệt độ sử dụng 1150- 1200 0C - tối −u nhất hiện nay là ph−ơng pháp công nghệ thiêu kết ở nhiệt độ cao 1250-14000C (cao hơn nhiệt độ sử dụng khoảng 100-1500C) tạo ra những chất màu có dạng tinh thể cấu trúc bền. Bột màu xanh n−ớc biển, xanh lá cây, nâu và đen là trong số những bột màu sử dụng phổ biến trong công nghiệp gạch gốm ốp lát, chúng thuộc loại bột màu tổng hợp bền và đ−ợc chế tạo theo ph−ơng pháp công nghệ thiêu kết ở nhiệt độ cao. Kết quả nghiên cứu RD đã đ−ợc phát triển thành sản xuất thử nghiệm là những b−ớc đi cần thiết có tính khoa học. Kết quả sản xuất thử nghiệm khẳng định đ−ợc tính phù hợp công nghệ với tình hình n−ớc ta hiện nay. Chất l−ợng nguyên liệu ổn định, kỹ thuật công nghệ sản xuất hợp lý, thiết bị công nghệ tạo ra đ−ợc sẽ ổn định đ−ợc việc tạo ra khoáng hoá màu bền và ổn định đ−ợc những yêu cầu khác về chất l−ợng. Kết quả áp dụng sản phẩm bột màu của sản xuất thử ở qui mô nhiều tấn và nhiều lần đã đánh giá đ−ợc chất l−ợng đạt yêu cầu và tính công nghệ đảm bảo cho việc chuyển giao. Trong thời gian tới các kết quả nghiên cứu này sẽ đ−ợc chuyển giao và phổ biến phát triển thành sản xuất lớn hơn cung cấp hàng hóa ra thị tr−ờng, góp phần giảm chi tiêu ngoại tệ hàng năm do phải nhập khẩu Viện Vật liệu xây dựng 3
8. Báo cáo tổng kết Dự án cấp Nhà N−ớc - KC.02.DA06 Ch−ơng 1. Tổng quan tình hình nghiên cứu triển khai 1.1. Tình hình nghiên cứu triển khai ở n−ớc ngoài [5,6,7] Bột màu gốm sứ nói chung, bột màu cho gạch gốm ốp lát nói riêng đã đ−ợc nghiên cứu và sản xuất mạnh ở các n−ớc có công nghiệp gạch gốm ốp lát phát triển, ví dụ nh− Italia, Tâyban nha, Bồ đào nha, Pháp, Đức, Anh, Trung quốc, Nhật, Mỹ, vv. Nghiên cứu triển khai của họ đã gắn liền với nhu cầu sử dụng của ngành, nên các n−ớc đó đã hình thành đ−ợc những trung tâm nổi tiếng chuyên bột màu nh− Faenza (Italia), Castellon (Tây Ban Nha), Stoke-on-Tren (Anh), Cerdec (Pháp), Có những hãng nổi tiếng trên thế giới về sản xuất bột màu nh−: Ferro-Cerdec, Unicer, Frita, Onix, Jonson, Itaca, Soco, Esmalglass, vv Sản xuất bột màu gốm sứ (gạch gốm ốp lát) của các n−ớc đó đã đ−ợc ở qui mô công nghiệp, sản phẩm đa dạng, có trình độ chuyên môn hoá cao. Tổ chức dịch vụ kỹ thuật hỗ trợ luôn đi cùng với các hoạt động tiêu thụ sản phẩm cho nên đã có rất nhiều thành công về nghiên cứu triển khai sản xuất bột màu gốm sứ nói chung, bột màu cho gạch gốm ốp lát nói riêng. Những kết quả nghiên cứu triển khai của thế giới về bột màu gốm sứ nói chung, bột màu xanh lá cây, xanh n−ớc biển, nâu và đen sử dụng thích hợp cho sản xuất gạch gốm ốp lát nói riêng, có thể đ−ợc tóm tắt thể hiện một số nội dung chính sau đây: Bản chất bột màu gốm sứ, bột màu cho gạch gốm ốp lát: + Bột màu gốm sứ là một số hợp chất vô cơ có khả năng phát màu khi sử dụng chúng. Thực tế có nhiều loại đ−ợc sử dụng, nh−ng chỉ có một số loại có gam màu cơ bản, có bản chất khoáng hoá bền, có c−ờng độ phát màu mạnh mới đ−ợc lựa chọn để sử dụng trong sản xuất gạch gốm ốp lát. Màu thể hiện tuỳ thuộc vào hợp chất của một số nguyên tố hoá học có đặc tính tạo màu. Một số nguyên tố thuộc nhóm chuyển tiếp hoặc nhóm đất hiếm có khả năng phát màu mạnh, ví dụ nh− Crôm, Coban, Niken, Sắt, Mangan, Vanadi, Kẽm, Selen, Cadmi, Praseodymium. Nồng độ (hàm l−ợng) của chúng ảnh h−ởng mạnh tới khả năng phát màu (c−ờng độ màu). + Độ bền bột màu phụ thuộc vào khả năng bền của dạng tinh thể khoáng màu. Dạng cấu trúc khoáng màu bền th−ờng là Spinen, Corindon, Mulít, Olevin, Cordierit, Viện Vật liệu xây dựng 4
9. Báo cáo tổng kết Dự án cấp Nhà N−ớc - KC.02.DA06 Zircon, Badelit, Periclaz, Trong đó, các nguyên tố phát màu đ−ợc tham gia nh− là một thành phần chính, hoặc là thành phần của dung dịch rắn (thay thế hoặc trộn lẫn) của cấu trúc tinh thể đó. Bột màu bền nhân tạo đ−ợc tổng hợp ở nhiệt độ rất cao (khoảng 1250- 1400oC), môi tr−ờng nung thích hợp, cho nên chúng có khả năng bền đến nhiệt độ này (Ph−ơng pháp công nghệ thiêu kết nhiệt độ cao ). Khi nung sử dụng sản xuất gạch gốm ốp lát ở nhiệt độ thấp hơn (nhiệt độ nung gạch gốm ốp lát khoảng 1140-1200 oC), bản chất khoáng hoá hầu nh− không bị biến đổi, màu bền, rất ít bị thay đổi, phát màu mạnh và dễ ổn định đ−ợc việc trang trí màu sản phẩm. Bột màu bền có thể có nguồn gốc tự nhiên (bột màu tự nhiên), nh−ng th−ờng lẫn nhiều tạp chất nên loại này chỉ cho c−ờng độ màu trung bình. Tạp chất nhiều và thành phần không ổn định sẽ không thuận lợi cho ổn định trang trí màu gạch gốm ốp lát trong sản xuất công nghiệp. Do sử dụng những nguyên liệu đã đ−ợc tổng hợp bền trong tự nhiên nên dây chuyền công nghệ sản xuất bột màu tự nhiên sẽ đơn giản hơn, chỉ gồm các công đoạn kỹ thuật khai thác tuyển chọn và nghiền mịn là chính. + Khi sử dụng, bột màu chịu tác động mạnh của nhiệt độ cao, môi tr−ờng (môi tr−ờng khí nung, phối liệu x−ơng hoặc men, ), cơ chế hiện màu của chúng là rất phức tạp. Tuy vậy, cơ chế hiện màu gốm sứ đ−ợc giải thích sẽ xẩy ra theo 2 dạng: Chất màu bị biến đổi, hoà tan (gọi là màu hoà tan) và chất màu bền, không bị biến đổi mà phân tán trong x−ơng, men (gọi là màu phân tán). Đối với sản xuất gạch gốm ốp lát theo công nghệ nung nhanh (40-60 phút/chu kỳ) và đồng thời sử dụng loại bột màu bền nhiệt độ cao, cơ chế thể hiện màu chủ yếu là phân tán, do đó đã làm tăng lên đáng kể hiệu quả trang trí ổn định màu sản phẩm. Độ mịn bột màu có ý nghĩa ảnh h−ởng mạnh đến hiệu quả phát màu. So với bột màu cho một số lĩnh vực khác (nh− in, sơn, ), bột màu th−ơng phẩm hiện nay cho gạch gốm ốp lát có độ mịn trung bình, hạt mịn có kính th−ớc ≤1-2 àm có không quá 40-50%, chủ yếu là các hạt ≤ 10-15àm, và phân bố thành phần hạt tùy thuộc vào từng loại màu. + Sản xuất công nghiệp gạch gốm ốp lát đòi hỏi trong bột màu không có chất hoà tan đ−ợc trong n−ớc, có độ pH trung tính (6,5-7,5) để đảm bảo khi sử dụng bột màu không làm thay đổi những tính chất l−u biến của hồ phối liệu (x−ơng hoặc men có sử Viện Vật liệu xây dựng 5
10. Báo cáo tổng kết Dự án cấp Nhà N−ớc - KC.02.DA06 dụng bột màu). Độ ẩm có trong bột màu không chỉ là thấp mà còn cần ổn định để dễ dàng ổn định tỷ lệ sử dụng bột màu khi pha chế (thông th−ờng độ ẩm khoảng 0,3 - 0,5%). Ph−ơng pháp công nghệ sản xuất bột màu gốm sứ: Để tạo độ mịn và độ đồng nhất cao cho phối liệu sản xuất bột màu gốm sứ, theo ph−ơng pháp công nghệ những năm 70-80 tr−ớc đây ng−ời ta th−ờng sử dụng ph−ơng pháp hoà tan và đồng kết tủa các muối tan chứa oxýt nguyên liệu. Ph−ơng pháp này cho phép đạt độ mịn và đồng nhất rất cao, bảo đảm trong quá trình nung các phản ứng tạo màu đạt mức tối đa. Tuy vậy chi phí sản xuất rất cao, tỷ suất hữu ích có màu trong các muối hoà tan thấp. Trong những năm gần đây với sự tiến bộ khoa học công nghệ, cho phép chế tạo nguyên liệu dạng oxýt có độ mịn rất cao, với kích th−ớc nhỏ hơn 1-3 àm. Khi đó phối liệu đễ dàng đảm bảo độ đồng nhất cần thiết và ph−ơng pháp công nghệ hoà tan và đồng kết tủa nêu trên hiện nay khi áp dụng không có hiệu quả kinh tế khi triển khai sản xuất công nghiệp. Ph−ơng pháp Sol-gel tạo ra trực tiếp bột màu từ các phản ứng hoá học trong dung dịch đã có đ−ợc một số kết quả khả quan trong một số loại bột màu cho các ngành khác (nh− sơn, in, nhựa, ). Tuy vậy, đến nay ph−ơng pháp công nghệ này vẫn ch−a đ−ợc áp dụng phổ biến trong ngành gốm sứ, vì bột màu sản xuất theo công nghệ này th−ờng có hoạt tính hoá học cao (ch−a bền), rất dễ xẩy ra mất màu khi ở nung gốm sứ ở nhiệt độ cao. Nh− vậy, ph−ơng pháp công nghệ chủ yếu đ−ợc áp dụng trong ngành sản xuất bột màu gốm sứ của nhiều n−ớc trên thế giới là nung thiêu kết tổng hợp các khoáng bền màu từ các nguyên liệu oxýt ban đầu có độ mịn cần thiết. Để đạt đ−ợc yêu cầu độ mịn sản phẩm bột màu ng−ời ta có thể sử dụng máy nghiền siêu mịn (gia tốc, hành tinh, ) hoặc máy nghiền thùng quay với tấm lót, bi nghiền bằng gốm oxýt Nhôm hay oxyt Zircon chịu mài mòn cao (nh− loại ALUBIT 90 trở lên). Trong đó nghiền bằng máy siêu mịn cho chất l−ợng tốt hơn (bột màu có độ mịn cao hơn). Có thể nghiền mịn theo ph−ớng pháp khô hoặc −ớt, ph−ơng pháp liên tục hoặc gián đoạn. Trong quá trình nghiền có thể có hệ thống phân ly để tăng hiệu quả nghiền. Viện Vật liệu xây dựng 6
11. Báo cáo tổng kết Dự án cấp Nhà N−ớc - KC.02.DA06 Bản chất khoáng hóa bột màu xanh n−ớc biển, xanh lá cây, nâu và đen: Bột màu xanh n−ớc biển, xanh lá cây, nâu và đen (loại tổng hợp bền) đ−ợc sử dụng rất phổ biến trong sản xuất gạch gốm ốp lát. Các loại sản phẩm này hầu nh− không có nguồn gốc từ tự nhiên mà phải tổng hợp nhân tạo. Qui trình chế tạo ra chúng theo ph−ơng pháp công nghệ thiêu kết nhiệt độ cao từ những nguyên liệu cần thiết nh− đã trình bầy ở phần trên. Về bản chất khoáng hoá và cơ sở các hợp chất tạo thành chúng có một số nội dung sau: + Xanh lá cây Green): Hợp chất Crôm (Cr2O3) là thành phần cơ bản của bột màu xanh lá cây (vì thế còn đ−ợc gọi là màu xanh crôm). Nguyên liệu Cr2O3 cũng có độ bền nhất định nên trong một số tr−ờng hợp có thể đ−ợc sử dụng nh− là bột màu gốm sứ, nh−ng đối với gạch gốm ốp lát hiện nay không sử dụng đ−ợc vì có c−ờng độ thể hiện màu trung bình, độ bền trung bình. Tổng hợp Cr2O3 với Al2O3 và SiO2 sẽ tạo ra đ−ợc bột màu xanh lá cây tinh khiết, đẹp và bền, sử dụng rất thích hợp trong sản xuất gạch gốm ốp lát. Cr2O3 trong bột màu không tồn tại độc lập mà ở dạng khoáng có cấu trúc bền là (Cr,Al)2O3 - dạng Corindon và 3(Cr,Al)2O3.2SiO2 dạng Mulit. Nguyên tố Cr tham gia vào cấu trúc mạng tinh thể ở trạng thái dung dịch rắn rất bền và tuỳ theo hàm l−ợng có thể tạo ra đ−ợc những tông màu đậm nhạt khác nhau. Tỷ lệ các oxýt này hợp lý và Cr2O3 khoảng 60-70 % sẽ cho bột màu có c−ờng độ mạnh nhất, bền nhất. + Xanh n−ớc biển (Blue-Green): Màu xanh n−ớc biển (xanh d−ơng, xanh blue green hay xanh Pháp) đ−ợc tổng hợp t−ơng tự nh− bột màu xanh lá cây nh−ng có tham gia đáng kể của CoO. Khi đó dạng khoáng bền tạo thành không chỉ là dạng khoáng có cấu trúc bền là (Cr,Al)2O3 - dạng Corindon và 3(Cr,Al)2O3.2SiO2 nh− đối với bột màu xanh lá cây mà còn có dạng Spinen rất bền nữa CoO.Cr2O3 do Cr2O3 kết hợp với CoO. Sắc màu xanh n−ớc biển tuỳ thuộc vào hàm l−ợng t−ơng đối của Cr2O3 so với CoO trong thành phần. + Bột màu nâu (Brown): Có nhiều cách sử dụng nguyên liệu để tạo ra đ−ợc bột màu nâu bền nhiệt có độ đậm nhạt và ánh màu nâu khác nhau. Khoáng màu nâu Spinen có công thức chung là (Zn,Fe,Mn)O.(Cr,Fe)2O3 . Với những thành phần tham gia khác nhau, tỷ lệ khác nhau sẽ tạo ra đ−ợc nhiều loại có ánh màu nâu khác nhau. Khi bổ xung NiO, sẽ tạo ra đ−ợc màu Viện Vật liệu xây dựng 7
12. Báo cáo tổng kết Dự án cấp Nhà N−ớc - KC.02.DA06 nâu sẫm t−ơng tự màu Sôcôla. Nh−ng khi bổ xung Al2O3 với một số tỷ lệ khác nhau, sẽ tạo ra đ−ợc nhiều loại có màu nâu nhạt hơn. Hàm l−ợng Cr2O3 hợp lý sẽ làm tăng lên đáng kể độ bền của bột màu. Bột màu nâu của Mangan, Crôm và Antimoan cũng đ−ợc sử dụng cho gạch gốm ốp lát. Tuy vậy, bột màu nâu phổ biến hiện nay trên thị tr−ờng là theo hệ ZnO - Cr2O3- Fe2O3 mà cấu trúc dạng khoáng ZnO.(Cr,Fe)2O3 . Nh− vậy, hệ màu nâu bền nhiệt có khá nhiều loại và cũng có nhiều tài liệu n−ớc ngoài đã công bố kết quả nghiên cứu của họ. Việc quyết định chế tạo loại nào, có sắc màu và độ đậm nhạt mức nào sẽ tuỳ thuộc chủ yếu vào tình hình nguyên liệu và theo thói quen của cơ sở sử dụng. + Bột màu đen (Black): Bột màu đen bền phổ biến sử dụng trong sản xuất gạch gốm ốp lát có những loại chủ yếu sau: - Đen Spinen của Coban, Crôm và Sắt: (Co,Fe)O.(Cr,Fe)2O3 - Đen Spinen của Niken, Crôm và Sắt: (Ni,Fe)O.(Cr,Fe)2O3 - Đen Spinen của Coban, Niken, Crôm và Sắt: (Co,Ni,Fe)O.(Cr,Fe)2O3 - Đen Hematit của Crôm và Sắt (không có Coban và Niken) : FeO.(Cr,Fe)2O3 Bột màu đen dạng Spinen có độ bền rất cao, sử dụng rất tốt cho men (men in, men nền) gạch gốm ốp lát. Bột màu đen hệ Hematit có độ bền kém hơn trong môi tr−ờng men nóng chẩy, nên chỉ sử dụng vào x−ơng gạch gốm ốp lát (gốm granit). 1.2 Tình hình nghiên cứu triển khai trong n−ớc Sản xuất gạch gốm ốp lát ở n−ớc ta trong thời gian hơn m−ời năm qua đã phát triển nhanh chóng thành một ngành công nghiệp mạnh. Cùng với những điều kiện máy móc thiết bị công nghệ và kỹ thuật hiện đại, tiên tiến của thế giới, việc sử dụng bột màu có chất l−ợng cao nhập ngoại đã có ý nghĩa đáng kể tạo ra đ−ợc sản phẩm đạt chất l−ợng theo tiêu chuẩn ISO, EN, TCVN hiện hành. Với năng lực sản xuất gạch gốm ốp lát của cả n−ớc hiện nay đã đạt trên d−ới 150 triệu m2/năm (trong đó gạch gốm granit khoảng 20%, gạch ceramic khoảng 80%). Tiêu tốn bột màu đ−ợc tính trung bình nh− sau: khoảng 0,4 kg/m2 gạch granit, 0,02 kg/ m2 gạch ceramic. Vì vậy nhu cầu sử dụng bột màu thực tế là rất lớn và có khả năng tăng hơn nữa trong những năm tới, nh−ng đến nay cả n−ớc vẫn ch−a có một cơ sở nào sản xuất bột màu lĩnh vực này. Viện Vật liệu xây dựng 8
13. Báo cáo tổng kết Dự án cấp Nhà N−ớc - KC.02.DA06 Đối với bột màu gốm sứ nói chung trong nhiều năm qua đã đ−ợc nhiều nhà khoa học và đơn vị nghiên cứu trong n−ớc quan tâm, ví dụ nh− tr−ờng ĐH Bách khoa Hà nội, tr−ờng ĐH Bách khoa thành phố Hồ Chí Minh, tr−ờng Đại học quốc gia Hà nội, Viện Luyện kim màu, Viện Nghiên cứu CN xạ hiếm, Các đề tài nghiên cứu với mục đích tạo ra đ−ợc loại bột màu nào đó sử dụng đ−ợc cho gốm sứ, thay thế nhập ngoại. Một số kết quả nghiên cứu đã đ−ợc áp dụng thử nghiệm vào thực tế nh−ng nhìn chung qui mô nghiên cứu ch−a đ−ợc tập trung, chế tạo mới ở mức độ nhỏ lẻ, manh mún và chỉ là một số màu dễ chế tạo, dạng oxýt, bột màu nhẹ lửa và dễ áp dụng đối với sản xuất gốm sứ dân dụng và gốm sứ mỹ nghệ. Đối với bột màu cho gạch gốm ốp lát, Viện Vật liệu xây dựng (Bộ xây dựng) đã hoàn thành 2 đề tài nghiên cứu triển khai (cấp Bộ): RD-9733 “Nghiên cứu công nghệ chế tạo bột màu (xanh và đen) cho gạch gốm granít ốp lát” (1997-1999) và RD-35 “Nghiên cứu công nghệ chế tạo bột màu xanh n−ớc biển, xanh lá cây, nâu và đen cho men gạch gốm ốp lát (2000-2002). Với qui mô nghiên cứu công nghệ trong phòng thí nghiệm đã đ−a ra đ−ợc những yêu cầu cơ bản về công nghệ chế tạo và kết quả thử nghiệm áp dụng bột màu vào gạch gốm ốp lát cho thấy phù hợp và thay thế đ−ợc bột màu n−ớc ngoài. Nghiên cứu đã tạo ra đ−ợc sản phẩm bột màu với 4 dạng nh− sau: 1. Màu xanh lá cây hệ Cr-Al-Si (tồn tại tinh thể khoáng bền dạng Corindon và Mulit) 2. Màu xanh n−ớc biển hệ Cr-Co-Al-Si (tinh thể khoáng bền dạng Spinen, Corindon và Mulit). 3. Màu nâu hệ Zn-Fe-Cr (tồn tại tinh thể khoáng bền dạng Spinen). 4. Màu đen hệ Co-Ni-Cr-Fe (tồn tại tinh thể khoáng bền dạng Spinen) và bột màu đen hệ Fe-Cr (tồn tại tinh thể khoáng bền dạng Hematit). Kết quả nghiên cứu đã tạo ra đ−ợc bột màu, t−ơng đ−ơng với bột màu của một số hãng n−ớc ngoài nh− Cerdec, Itaca, Ferro, về bản chất khoáng hoá bền, về màu thể hiện, độ mịn và một số chỉ tiêu cần thiết khác nữa. Điều kiện công nghệ chế tạo có tính gần với thực tế và phù hợp với khả năng triển khai sản xuất ở trong n−ớc. Một số chất l−ợng cơ bản của bột màu đ−ợc kiểm tra đánh giá, có so sánh đối chứng với bột màu n−ớc ngoài, đ−ợc tóm tắt thể hiện nh− sau: Viện Vật liệu xây dựng 9
14. Báo cáo tổng kết Dự án cấp Nhà N−ớc - KC.02.DA06 Độ mịn, ≤, àm Tên sản phẩm Khoáng màu bền tạo đ−ợc Dmax D tb D90 D50 D10 CoO.Cr2O3 (Spinen), 1. Xanh n−ớc biển 35 6,9 15 5,2 0,3 (Cr,Al)2O3 (Corindon), 3(Cr,Al)2O3.2SiO2 (Mulit) (Cr,Al) O (Corindon), 2. Xanh lá cây 2 3 75 6,3 15 3,4 0,2 3(Cr,Al)2O3.2SiO2 (Mulit) 3. Nâu ZnO.(Fe,Cr)2O3 (Spinen) 65 9,0 22 6,4 0,2 4. Đen (Co,Ni)O.(Fe,Cr)2O3 33 9,4 18 8,8 0,5 (Spinen) Bản chất khoáng hoá bền và các chỉ tiêu chất l−ợng khác của bột màu n−ớc ngoài (nh− độ mịn, độ ẩm, pH, hàm l−ợng muối hoà tan, ) đ−ợc kiểm tra đánh giá trong quá trình nghiên cứu và đã coi đó là những những mức chỉ tiêu chất l−ợng cụ thể trong việc nghiên cứu xây dựng quá trình công nghệ, các ph−ơng pháp kỹ thuật cơ bản, cần thiết cho việc tạo bột màu thay thế t−ơng đ−ơng bột màu n−ớc ngoài. Các ph−ơng pháp nghiên cứu đ−ợc sử dụng có tính khoa học, thực tế; Qui trình và các giải pháp kỹ thuật của công nghệ có tính hợp lý, học tập theo ph−ơng pháp công nghệ phổ biến hiện nay của n−ớc ngoài; Chất l−ợng sản phẩm đạt yêu cầu sử dụng cho gạch gốm ốp lát. Đó là những kết quả thực tế và các báo cáo tổng kết đã đ−ợc Hội đồng khoa học kỹ thuật chuyên ngành Bộ Xây Dựng đánh giá cao. Các kết quả nghiên cứu này cần đ−ợc phát triển thành sản xuất thử nghiệm để khẳng định thêm một b−ớc nữa ph−ơng pháp công nghệ cần thiết, tính phù hợp của công nghệ với tình hình triẻn khai trong n−ớc và chất l−ợng sản phẩm với qui mô lớn hơn đáp ứng đ−ợc yêu cầu sử dụng của sản xuất gạch gốm ốp lát. Viện Vật liệu xây dựng 10
15. Báo cáo tổng kết Dự án cấp Nhà N−ớc - KC.02.DA06 Ch−ơng 2. tổng quan cơ sở khoa học Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ chế tạo bột màu xanh n−ớc biển, xanh lá cây, nâu và đen cho công nghiệp gạch gốm ốp lát là nhiệm vụ cơ bản của Dự án. Quá trình thực hiện Dự án sản xuất thử nghiệm cũng nh− quá trình thực hiện nghiên cứu RD tr−ớc đây đã dựa trên những cơ sở khoa học cần thiết nh− sau: 2.1 Bản chất chung về màu, màu vật chất [1, 2, 3,5] - Màu (của vật thể) là một cảm nhận trực quan ánh sáng bức xạ từ vật thể tới mắt ng−ời. Khi chiếu ánh sáng trắng (ánh sáng mặt trời) lên vật thể, nó sẽ hấp thụ hoặc cho xuyên qua một số b−ớc sóng nào đó, hoặc có b−ớc sóng nào đó bị phản xạ lại - Tập hợp các bức xạ phản chiếu từ bề mặt vật thể đ−ợc truyền đến mắt (ng−ời) và tại đây theo cơ chế cảm thụ của mắt, ng−ời ta sẽ có cảm giác về màu của vật thể đó. Nh− vậy, màu của vật thể mà con ng−ời ta nhận biết đ−ợc không chỉ phụ thuộc vào tính chất vật chất vật thể đó mà còn phụ thuộc vào tính chất ánh sáng trong môi tr−ờng quan sát. - Màu của vật thể mà ta quan sát và cảm thụ đ−ợc là kết quả của các quá trình cơ bản sau đây: + Quá trình t−ơng tác giữa các dao động điện từ tạo ra tia sáng tới với các phân tử của chất; + Quá trình hấp thụ có chọn lọc b−ớc sóng ánh sáng do đặc điểm về cấu trúc của phân tử có màu quyết định; + Quá trình tác động của các tia sáng đ−ợc phản chiếu hay đi xuyên qua chất lên võng mạc (hay lên một dụng cụ quang học có khả năng phân biệt màu sắc). Trong các quá trình t−ơng tác trên, quá trình thứ hai có ý nghĩa quyết định và tạo nên sự khác biệt rất đa dạng về màu sắc của thế giới tự nhiên. Và nếu không có ánh sáng thì mọi vật đều tối đen (không có màu sắc). Để nhận biết đ−ợc màu của chất thì phải có ánh sáng. Tuy nhiên ánh sáng nhìn thấy đ−ợc chỉ là một phần rất nhỏ của cả dòng điện từ mà con ng−ời ta có thể nhìn thấy trực tiếp đ−ợc. Màu sắc cũng có thể phát sinh khi dòng điện từ tác dụng lên chất không thể cảm thụ đ−ợc bằng mắt th−ờng. Chẳng hạn khi chiếu tia tử ngoại lên một số sơn, vải và chúng bắt đầu phát ra những màu sắc khác nhau. Các electron đã hấp thụ năng l−ợng của các tia Viện Vật liệu xây dựng 11
16. Báo cáo tổng kết Dự án cấp Nhà N−ớc - KC.02.DA06 đập vào và bắt đầu phát nó ra, d−ới dạng sóng với b−ớc sóng khác đi mà mắt ng−ời có thể cảm thụ đ−ợc. - D−ới tác động của các dao động điện từ của tia sáng tới, các electron trong phân tử làm thay đổi trạng thái electron trong phân tử đó. Trạng thái electron trong phân tử là cơ sở để giải thích màu sắc. Độ linh động của các electron, khả năng di chuyển từ mức năng l−ợng này sang mức năng l−ợng khác, từ nguyên tử này sang nguyên tử khác của chúng - tất cả những nguyên nhân đó tạo nên khả năng xuất hiện màu sắc. Mức l−ợng tử nội năng của các phân tử là nguyên nhân hấp thụ chọn lọc b−ớc sóng ánh sáng. Mỗi dạng phân tử có mức nội năng đặc tr−ng của chúng và mức năng l−ợng kích hoạt nếu nh− từ 158 đến 300 kj/mol sễ t−ơng ứng với b−ớc sóng trong dải phổ nhìn thấy là 760 và 400 nm. Điều đó có nghĩa chỉ có những chất mà các phân tử của chúng chuyển sang trang thái kích hoạt do tác động của mức năng l−ợng 158-300kj/mol mới có khả năng hấp thụ chọn b−ớc sóng trong phổ nhìn thấy đ−ợc. Nếu năng l−ợng kích hoạt lớn hơn 300 kj/mol thì vật chất sẽ hấp thụ ánh sáng vùng phổ cực tím, nếu nhỏ hơn 158 kj/mol thì vật chất hấp thụ ánh sáng vùng phổ hồng ngoại. Cả 2 tr−ờng hợp này vật chất đều không có màu. Nh− vậy giá trị λmax đặc tr−ng cho màu vật chất, sẽ là th−ớc đo năng l−ợng kích hoạt của phân tử chất đó. - Có thể nói rằng màu của vật thể mà con ng−ời ta cảm nhận đ−ợc bằng mắt khi có một bức xạ có b−ớc sóng xác định nào đó tác động lên võng mạc của mắt ng−ời quan sát. Mắt con ng−ời ta chỉ có thể nhận biết màu của vật chất hấp thụ phần ánh sáng có b−ớc sóng thuộc vùng ánh sáng nhìn thấy đ−ợc (760 - 400 nm). Vật chất (vật thể) có thể có hấp thụ ánh sáng có b−ớc sóng ngoài vùng này nh−ng không làm cho mắt ng−ời nhận biết và phân biệt đ−ợc thông qua cảm nhận màu sắc. Sự hấp thụ ánh sáng theo b−ớc sóng từ 760 đến 400 nm sẽ cho cảm giác nhận biết màu từ màu đỏ, da cam, vàng, lục, đến lam, tím. Vật chất có thể hấp thụ theo một hay nhiều nhóm b−ớc sóng khác nhau, tạo ra cảm giác nhận biết về các màu khác nhau, nh−: đỏ, xanh, vàng, nâu, đen, trắng, Hấp thụ năng l−ợng ánh sáng có chọn lọc b−ớc sóng là thuộc tính tự nhiên của vật chất, đ−ợc quyết định bởi bản chất hoá học, cấu trúc hình học, , tức là do các liên kết nội tại của Viện Vật liệu xây dựng 12
17. Báo cáo tổng kết Dự án cấp Nhà N−ớc - KC.02.DA06 vật chất đó. Nh− vậy, màu của chất đ−ợc chúng ta nhận biết đ−ợc là do khả năng cảm thụ và phân biệt do tác động của bức xạ từ vật thể tới của mắt ng−ời. Tùy thuộc vào b−ớc sóng bức xạ trong dải phổ nhìn thấy đ−ợc, tới mắt quan sát, mà màu của vật sẽ là màu này hay màu kia. Quan hệ này đ−ợc thể hiện theo Hình 1. Vật chất có thể ở trạng thái rắn, lỏng hoặc khí, là vô cơ hay hữu cơ, nh−ng màu sắc của chúng mà con ng−ời ta quan sát đ−ợc về cơ bản đều có bản chất chung nh− trên đã trình bầy. Mối quan hệ giữa màu ánh sáng hấp thụ (nhóm b−ớc sóng, năng l−ợng hấp thụ, màu phổ của chúng) với màu của chất (khi chiếu ánh sáng ban ngày) có thể đ−ợc thể hiện theo Bảng 1. - Trong tự nhiên, d−ới tác dụng của ánh sáng trắng lên các vật thể khác nhau, có thể xẩy ra một số hiện t−ợng liên quan tới màu sắc của chúng nh− sau: a./ Khi tất cả các tia nhìn thấy đ−ợc đều xuyên qua vật trong suốt hoặc phản xạ từ các vật không trong suốt, kết quả là vật trong suốt không định hình nổi màu (không có màu), còn vật không trong suốt trở thành có màu trắng. b./ Khi tất cả các tia nhìn thấy đ−ợc vật thể hấp thụ hoàn toàn, vật đó trở nên có màu đen. c./ Khi tất cả các tia nhìn thấy xuyên qua vật trong suốt hoặc phản xạ từ vật không trong suốt đều ít nhiều bị yếu đi do chúng bị hấp thụ một phần, khi đó sắc thái màu của vật thể thay đổi từ xám sáng đến xám đen. d./ Khi vật thể chỉ hấp thụ một phần những tia nhìn thấy, phần còn lại hoặc xuyên qua hoặc phản xạ lại, vật thể sẽ có màu sắc nào đó. - Trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu về khả năng hấp thụ ánh sáng của các vật thể khác nhau. Đ−ờng cong quang phổ hấp thụ đ−ợc xây dựng thể hiện quan hệ năng l−ợng hấp thụ và dải b−ớc sóng hay tần số ánh sáng bị hấp thụ, qua đó xác định đ−ợc giá trị năng l−ợng bị hấp thụ cực đại và t−ơng ứng tại đó là b−ớc sóng hay tần số ánh sáng bị hấp thụ nhiều nhất và đặc tr−ng hình dạng đ−ờng cong của mối quan hệ đó. Màu sắc của vật thể đ−ợc xác định phân biệt bằng giá trị λmax và đặc tr−ng hình dáng đ−ờng cong hấp thụ. Viện Vật liệu xây dựng 13
18. Báo cáo tổng kết Dự án cấp Nhà N−ớc - KC.02.DA06 Màu của phổ Tím Chàm Lục Vàng Đỏ λ, nm 400 500 600 700 Sự sâu màu Vàng Da cam Đỏ Đỏ tía Chàm Lục Sự cao màu Hình 1. Màu sắc liên quan tới b−ớc sóng bức xạ Bảng 1 . Quan hệ màu ánh sáng bị hấp thụ và màu của chất B−ớc sóng của vạch Năng l−ợng, Màu của ánh sáng Màu của chất hấp thụ, nm kj/mol hấp thụ 400-435 299-274 Tím Lục - Vàng 435-480 274-249 Lam Vàng 480-490 249-244 Lam - Lục nhạt Da cam 490-500 244-238 Lam - Lục nhạt Đỏ 500-560 238-214 Lục Đỏ tía 560-580 214-206 Lục - Vàng Tím 580-595 206-200 Vàng Lam 595- 605 200-198 Da cam Lam - Lục nhạt 605-750 198-149 Đỏ Lục - Lam nhạt 2.2. Chất màu vô cơ và bột màu gốm sứ [1, 2, 4, 8] 2.2.1 Chất màu vô cơ - Đặc điểm chung - Trong đa số các chất vô cơ, màu đ−ợc quyết định bởi các b−ớc chuyển điện tích từ nguyên tử của nguyên tố này sang nguyên tử của nguyên tố khác. Đóng vai trò chủ yếu Viện Vật liệu xây dựng 14
19. Báo cáo tổng kết Dự án cấp Nhà N−ớc - KC.02.DA06 trong tr−ờng hợp này là trạng thái hóa trị của nguyên tố của lớp điện tử ngoài cùng của chúng. Trong phân tử của các chất có màu, mức năng l−ợng của các electron phân bố khá gần nhau. Điều đó cho phép chất hấp thụ những l−ợng tử có năng l−ợng không lớn lắm ứng với b−ớc sóng trông thấy. Số electron trong nguyên tử càng nhiều thì các mức năng l−ợng càng sít nhau và đặc biệt có quĩ đạo trống thì càng dễ có màu. - Từ đặc điểm của các chất vô cơ có màu ng−ời ta rút ra mối liên hệ giữa màu của chất và vị trí các nguyên tố trong bảng tuần hoàn. Các hợp chất vô cơ mà phân tử đ−ợc tạo bởi những nguyên tố s, p có ion lớp với lớp vỏ electron đ−ợc lấp đầy: các cation của kim loại kiềm, kiềm thổ và các anion của các nguyên tố phi kim thuộc ba chu kỳ đầu đều không có màu. - Những hợp chất (chủ yếu là oxít) của các nguyên tố nằm tại ranh giới qui −ớc kim loại - phi kim nh− antimoan, bímut, chì, nhôm cũng không có màu. Những hợp chất của các nguyên tố thuộc phân nhóm phụ - nhóm IV (titan, zicon) có màu trắng. Thành phần của các hợp chất phân nhóm này có đặc điểm là không thể chuyển electron ở oxy và ở các cation từ trạng thái cơ bản sang trạng thái kích thích vì không có các orbital tự do. Đa số tr−ờng hợp các ion có lớp vỏ ch−a hoàn chỉnh tạo ra những hợp chất có màu. ở các nguyên tố thuộc chù kỳ IV, màu đ−ợc quyết định bởi b−ớc chuyển electron từ orbital d này sang orbital d khác. Trạng thái tồn tại của chất ảnh h−ởng đáng kể tới màu của chúng vì làm thay đổi khoảng cách giữa các ion, nguyên tử và các hạt nhân dẫn tới làm thay đổi thế chuyển điện tích. ở trạng thái rắn, trong chất có sự phân bố trật tự của các hạt. Sự t−ơng tác mạnh của các hạt nằm gần nhau làm xuất hiện nhiều mức năng l−ợng dẫn tới tăng khả năng chuyển electron. Vì vậy phổ trở nên dày đặc gồm một số lớn những dải rộng kéo dài vài chục nm và chồng lên nhau. Vị trí của các dải hấp thụ mạnh nhất sẽ quyết định màu của chất. 2.2.2. Bột màu gốm sứ 2.2.2.1. Định nghĩa: Bột màu gốm sứ đ−ợc định nghĩa là “những hợp chất vô cơ có khả năng phát màu mạnh đ−ợc sử dụng để trang trí màu sắc sản phẩm gốm sứ". 2.2.2.2. Phân loại: Có rất nhiều loại bột màu đ−ợc sử dụng để trang trí màu sắc sản phẩm gốm sứ và thực tế cũng có nhiều cách phân loại, tùy theo tiêu chí khác nhau. Viện Vật liệu xây dựng 15
20. Báo cáo tổng kết Dự án cấp Nhà N−ớc - KC.02.DA06 Trong lĩnh vực gốm sứ có một số cách phân loại nh− sau: a./ Theo nguồn gốc tạo thành (có bột màu tự nhiên, nhân tạo, ); b./ Theo màu thể hiện (có bột màu xanh, đỏ, vàng, ); c./ Theo chất tạo thành (có màu của Crôm, Coban, Sắt, ); d./ Theo tính chất bền (có bột màu bền hay không bền, ); e./ Theo mục đích sử dụng (có bột màu cho men, cho engobbe, cho x−ơng, cho đề can, bột màu cho men nền hay men in, men vẽ, bột màu trên men hay d−ới men, ); f./ Theo phạm vi nhiệt độ sử dụng (có bột màu cao nhiệt, thấp nhiệt, ); g./ Theo sản phẩm gốm sứ (có bột màu cho sứ điện, cho sứ dân dụng, cho gốm sứ xây dựng, bột màu cho gốm sứ mỹ nghệ, ); h./ Theo cơ chế thể hiện màu khi sử dụng (có bột màu hòa tan hay bột màu phân tán). Nh− vậy, khái niệm bột màu gốm sứ (bột màu sử dụng để trang trí sản phẩm gốm sứ) là rất rộng, đ−ợc chỉ vật chất dù là tự nhiên hay nhân tạo miễn là có màu nào đấy khi sử dụng để nhuộm màu sản phẩm gốm sứ, chúng đ−ợc chế tạo thành dạng bột mịn. Đối với một số ngành công nghiệp gốm sứ nh− gạch gốm ốp lát xây dựng, sứ vệ sinh xây dựng, sứ điện, , khái niệm bột màu gốm sứ còn phổ biến sử dụng đối với các loại bột màu loại có chất l−ợng cao (có gam màu đẹp, có tính bền nhiệt độ cao, bền màu cao, có c−ờng độ màu thể hiện mạnh, có độ mịn cao, ). 2.2.2.3. Cơ chế thể hiện màu sắc khi sử dụng bột màu - Nhu cầu thực tế sản xuất đặt ra cần sử dụng bột màu để trang trí màu sắc sản phẩm gốm sứ. Khi sản xuất gốm sứ, bột màu sử dụng sẽ chịu tác động mạnh của nhiệt độ cao, môi tr−ờng (môi tr−ờng nung và tác động hoá học của phối liệu gốm sứ, ) và thực tế cơ chế hiện màu của chúng thực tế là rất phức tạp. Tuy vậy, cơ chế hiện màu có thể đ−ợc diễn giải nh− sau: + Tr−ờng hợp bột màu bị hoà tan, bị biến đổi và phản ứng mạnh với một số thành phần nào đó trong phối liệu x−ơng, men gốm sứ hoặc trong môi tr−ờng nung. Những sản phẩm của quá trình hoà tan biến đổi này có xuất hiện màu và sẽ thể hiện màu sắc lên sản phẩm gốm sứ (gọi là màu hoà tan hay màu phân tử). Có nhiều tr−ờng hợp màu sắc thể Viện Vật liệu xây dựng 16
21. Báo cáo tổng kết Dự án cấp Nhà N−ớc - KC.02.DA06 hiện không nh− màu ban đầu của của bột màu và bản chất khoáng hóa của bột màu bị biến đổi nhiều. Hiện t−ợng cơ chế này th−ờng xẩy ra khi sử dụng loại bột màu kém bền hoặc có độ bền thông th−ờng và đối với sản xuất theo công nghệ nung thông th−ờng (nung không nhanh). Do chất màu bị biến đổi nhiều nên màu sắc trang trí sản phẩm rất khó đ−ợc ổn định. + Tr−ờng hợp bột màu không bị hoà tan, không bị biến đổi bản chất khoáng hoá khi nung sử dụng (có thể có hoà tan biến đổi không đáng kể). Màu gốm sứ thể hiện màu ban đầu của bột màu và tuỳ thuộc rất nhiều vào sự phân tán của các hạt màu trong phối liệu gốm sứ đó (gọi là màu phân tán). Cơ chế này thể hiện rõ nét hơn đối với công nghệ nung nhanh gốm sứ và sử dụng loại bột màu có bản chất khoáng hoá bền. Màu sắc thể hiện trên sản phẩm sẽ có độ ổn định cao hơn so với cơ chế hoà tan. Đối với sản xuất gốm sứ qui mô công nghiệp, đặc biệt là sản xuất gạch gốm ốp lát, hiện nay thế giới đã phổ biến áp dụng công nghệ nung nhanh và đồng thời phổ biến sử dụng bột màu có độ bền cao đối với nhiệt độ cao - đã làm tăng rất đáng kể độ ổn định chất l−ợng phát màu (làm tăng lên đáng kể độ ổn định trang trí màu sản phẩm). 2.2.2.4. Bản chất khoáng hóa và cơ sở hoá lý tạo thành bột màu gốm sứ Bản chất khoáng hóa: - Màu thể hiện sẽ tuỳ thuộc vào hợp chất của một số nguyên tố hoá học có đặc tính tạo màu có trong bột màu. Độ bền và gam màu thể hiện không chỉ tuỳ thuộc vào dạng hợp chất của nguyên tố hoá học có trong nó mà còn tuỳ thuộc vào dạng tinh thể khoáng tạo thành có bền hay không. Những nguyên tố hoá học có đặc tính phát màu mạnh là một số nguyên tố thuộc nhóm chuyển tiếp hoặc nhóm đất hiếm, ví dụ nh− Crôm, Coban, Niken, Sắt, Mangan, Vanadi, Kẽm, Selen, Cadmi, Praseodym, Nồng độ (hàm l−ợng) của hợp chất nguyên tố này ảnh h−ởng mạnh tới khả năng phát màu (c−ờng độ màu) của chúng. - Dạng cấu trúc khoáng bền cần tạo ra có thể là Spinel, Corindon, Mulít, Sphen, Olevin, Cordierit, Zircon, Badelit, Periclaz, , trong đó, các nguyên tố phát màu có thể đ−ợc tham gia nh− là một thành phần chính trong cấu trúc tinh thể, hoặc là thành phần Viện Vật liệu xây dựng 17
22. Báo cáo tổng kết Dự án cấp Nhà N−ớc - KC.02.DA06 của dung dịch rắn của cấu trúc tinh thể đó (dung dich rắn thay thế hoặc dung dịch rắn trộn lẫn). - Bột màu bền có thể có nguồn gốc tự nhiên (bột màu tự nhiên), nh−ng do th−ờng lẫn nhiều tạp chất nên loại này chỉ có c−ờng độ màu trung bình. Tạp chất nhiều và thành phần không ổn định là những điều không thuận lợi để trang trí ổn định màu sắc hoa văn gạch gốm ốp lát trong sản xuất công nghiệp. - Loại bột màu bền tổng hợp nhân tạo từ những hợp chất nguyên tố phát màu mạnh, có cấu trúc tinh thể bền tạo ra đ−ợc khi nung ở nhiệt độ cao (1250-1400 0C) - rất thích hợp sử dụng trong sản xuất gạch gốm ốp lát. Hiện nay ng−ời ta đã tổng hợp đ−ợc rất nhiều loại bột màu bền với những gam màu khác nhau, với độ đậm nhạt khác nhau. Bột màu sử dụng trong sản xuất gốm sứ có dạng cấu trúc tinh thể Spinel nói chung có đặc tính nổi trội về khả năng bền đối với một số tác nhân ảnh h−ởng đến màu sắc khi sử dụng chúng nh− nhiệt độ, môi tr−ờng khí, tác nhân hóa học của x−ơng hay men gốm sứ, Bản chất khoáng hóa của bột màu xanh n−ớc biển (dạng cấu trúc tinh thể khoáng bền): CoO.Cr2O3 (Spinen), (Cr,Al)2O3 (Corindon) và 3(Cr,Al)2O3.2SiO2 (Mulit) Bản chất khoáng hóa của bột màu xanh lá cây: (Cr,Al)2O3 (Corindon) và 3(Cr,Al)2O3.2SiO2 (Mulit) Bản chất khoáng hóa của bột màu nâu: ZnO.(Fe,Cr)2O3 (Spinen) Bản chất khoáng hóa của bột màu đen: (Co,Ni)O.(Fe,Cr)2O3 (Spinen) Một số cơ sở hóa lý tạo thành bột màu gốm sứ: Bột màu đ−ợc tổng hợp ở nhiệt độ cao, khoảng 1250-1400oC, cho nên chúng có khả năng bền cấu trúc tinh thể. Khi sử dụng trong sản xuất gạch gốm ốp lát với nhiệt độ nung thấp hơn (1150-1200oC), chúng có khả năng bền màu và dễ dàng ổn định đ−ợc màu sắc trang trí sản phẩm. Cơ sở hóa lý tạo thành bột màu gốm sứ nh− sau: Phản ứng tổng hợp chất màu gốm sứ: - Nh− đã biết bột màu gốm sứ là những hợp chất vô cơ bền và có màu. Bản chất bền của chúng đ−ợc dựa trên cơ sở các cấu tử có khả năng phát màu mạnh hoặc tham gia tạo thành khoáng bền, hoặc tham gia dung dich rắn với khoáng bền. Để tạo ra đ−ợc Viện Vật liệu xây dựng 18
23. Báo cáo tổng kết Dự án cấp Nhà N−ớc - KC.02.DA06 khoáng bền hoặc dung dịch khoáng bền đó cần có quá trình phản ứng tổng hợp xẩy ra ở nhiệt độ cao. Phản ứng tổng hợp chất màu cho gốm sứ thực chất là phản ứng giữa các nguyên liệu cần thiết tạo khoáng chất màu và xẩy ra ở nhiệt độ cao 1250-14000C. Đa số các tr−ờng hợp tạo chất màu đi từ những nguyên liệu dạng bột, cho nên quá trình phản ứng xẩy ra ở trạng thái vật chất rắn và từ bề mặt các hạt rắn vật chất đó. Quá trình tổng hợp đ−ợc thúc đẩy nhanh nhờ sự xuất hiện pha lỏng ở nhiệt độ thấp. Có thể pha lỏng xuất hiện đ−ợc do có chất khoáng hoá, có thể do các nguyên liệu tự nóng chẩy. Diễn biến của quá trình phản ứng tổng hợp chất màu rất phức tạp, bao gồm nhiều giai đoạn nh− phát sinh các khuyết tật và làm tơi mạng tinh thể, hình thành và phân huỷ dung dịch rắn, xây dựng lại mạng tinh thể nếu có, quá trình chuyển dạng thù hình, khuếch tán cation, kết khối, tái kết tinh và t−ơng tác các chất ban đầu. Tốc dộ phản ứng phụ thuộc vào một số yếu tố sau: + Hoạt tính của các chất phản ứng: Thông th−ờng nguyên liệu ở dạng chuyển tiếp, trung gian sẽ có hoạt tính cao hơn. Trong một số tr−ờng hợp ng−ời ta sử dụng nguyên liệu dạng muối, dạng hydroxyt, để tổng hợp chất màu gốm sứ. Tuy vậy, sử dụng nguyên liệu dạng oxyt dễ dàng định l−ợng đúng thành phần phối liệu theo yêu cầu chế tạo bột màu. + Bề mặt tiếp xúc giữa các chất phản ứng: Bề mặt tiếp xúc giữa các hạt phản ứng càng lớn, phản ứng càng nhanh, hiệu suất tổng hợp càng lớn. Có thể tăng bề mặt tiếp xúc bằng cách tăng độ mịn nguyên liệu và có thể ép phối liệu tăng mặt độ phối liệu. Thông th−ờng để phản ứng pha rắn có hiệu quả hơn, ng−ời ta th−ờng quan tâm đến hạt nguyên liệu tham gia phản ứng phải có kích th−ớc nhỏ hơn kích th−ớc hạt sản phẩm bột màu. Tuy vậy, nếu phản ứng xẩy ra mà quá trình khuếch tán vật chất trong tr−ờng hợp cụ thể diễn ra mạnh thì sự quan tâm này không có ý nghĩa nhiều. + Nhiệt độ và thời gian l−u ở nhiệt độ tối đa: Nhiệt độ làm tăng khả năng khuếch tán các hạt vật chất, khi đó tốc độ phản ứng sẽ tăng. Tốc độ nâng nhiệt độ, nhiệt độ tối đa và thời gian l−u ở nhiệt độ tối đa liên quan trực tiếp tới tốc độ và hiệu quả phản ứng tạo khoáng chất màu cần thiết. Viện Vật liệu xây dựng 19
24. Báo cáo tổng kết Dự án cấp Nhà N−ớc - KC.02.DA06 Khi phản ứng pha rắn xẩy ra, các ion hay nguyên tử của chất phản ứng bị giữ chặt trong l−ới tinh thể và tr−ớc khi có sự tái thiết, các vị trí cân bằng trong mạng l−ới bị rối loạn. Vì vậy, các dao động giữa các liên kết trở thành yếu tố chủ yếu và phản ứng chỉ diễn ra khi dao động v−ợt quá giới hạn nào đó. Dao động đó dù có đủ năng l−ợng làm đứt liên kết nh−ng các đơn vị đ−ợc giải phóng không ở dạng chuyển động tự do mà chỉ di chuyển sang mạng l−ới bên cạnh. Những phản ứng nh− vậy diễn ra theo cơ chế khuếch tán, tốc độ phản ứng pha rắn do vậy rất chậm. Sự khuếch tán diễn ra chủ yếu thông qua những khuyết tật trong tinh thể. Việc tăng nhiệt độ làm tăng mức độ khuyết tật, tại cùng thời gian, làm tăng độ linh động của các ion khuếch tán. Do vậy tốc độ khuếch tán phụ thuộc rất nhiều vào nhiệt độ. Trong thực tế phản ứng khuếch tán diễn ra chủ yếu ở lớp tiếp xúc các hạt nguyên liệu. Phản ứng cần đ−ợc khơi mào bởi sự di chuyển của các nguyên tử hoặc các ion từ hạt vật chất này v−ợt qua lớp tiếp xúc pha và chui vào trong hạt vật chất kia. Nung ở nhiệt độ cao là cần thiết để thúc đẩy quá trình này. Khi quá trình khuếch tán diễn ra nhờ sự di chuyển các ion mạng l−ới vào trong một vị trí khuyết tật hay vị trí trống ở tinh thể cùng hay khác loại. Đa số các khuyết tật xuất hiện trên bề mặt hạt nguyên liệu, cho nên các hạt tiếp xúc với nhau sẽ dễ dàng diễn ra sự khuếch tán này. Đầu tiên là tạo mầm trên bề mặt, sau đó phân tán xung quanh nhờ khuếch tán thông th−ờng, cho tới khi hình thành một lớp tiếp xúc hoàn chỉnh. Tốc độ tạo mầm tỷ lệ với nhiệt độ và số tâm hoạt động Vai trò của chất khoáng hoá đối với quá trình kết khối màu: Chất khoáng hoá là chất thúc đẩy tốc độ phản ứng đặc biệt đối với phản ứng pha rắn tổng hợp khoáng chất màu bền. Trong tổng hợp chất màu cho gốm sứ, phụ gia khoáng hóa th−ờng dùng một số hợp chất của Bo (H3BO4 , Na2B4O7.10H2O , B2O3), muối của kim loại kiềm Na2CO3, các hợp chất của Flo (NaF, CaF2, Na2SiF6). Một số tr−ờng hợp nguyên liệu tạo màu đồng thời đóng vai trò chất khoáng hoá, ví dụ nh− hợp chất của Vanadi, Lantan, Pha lỏng xuất hiện, có thể do chất khoáng hoá nóng chẩy, hoặc do chất khoáng hoá tạo ơtecti với một trong các chất phản ứng tạo nóng chẩy. Tác dụng thúc đẩy nhanh tốc độ phản ứng giữa các pha rắn là do sự xuất hiện pha lỏng. Viện Vật liệu xây dựng 20
25. Báo cáo tổng kết Dự án cấp Nhà N−ớc - KC.02.DA06 Nhờ sự xuất hiện pha lỏng, có độ nhớt thấp đã thấm −ớt các hạt rắn của chất phản ứng dễ dàng, có tác dụng thúc đẩy nhanh tốc độ phản ứng, quá trình tái kết tinh sản phẩm trong hỗn hợp. 2.2.2.5. Độ phân tán của bột màu gốm sứ Độ mịn là một chỉ tiêu chất l−ợng quan trọng của bột màu liên quan trực tiếp tới khả năng phân tán bột màu khi sử dụng. Về nguyên tắc chung, bột màu càng mịn càng dễ phân tán trong phối liệu gốm sứ, màu thể hiện càng thật đồng đều và hiệu quả thể hiện màu càng cao. Tuy vậy, khi khảo sát một số mẫu bột màu và tham khảo tài liệu n−ớc ngoài thấy rằng độ mịn của các loại bột màu không nh− nhau, phân bố thành phần hạt tuỳ thuộc vào từng loại, vào bản chất khoáng màu của chúng. Về chỉ tiêu phân bố thành phần hạt, thực tế thấy rằng bột màu cho gốm sứ có kích th−ớc thích hợp, cỡ àm. Đối với bột màu cho sản xuất gạch gốm ốp lát th−ờng có kích th−ớc hạt ≤ 45-50 àm , trong đó 90% các hạt ≤ 10-15àm. Với độ mịn nh− thế này đã đảm bảo đ−ợc yêu cầu của công nghệ sản xuất gạch gốm ốp lát sử dụng bột màu vào men nền, men in l−ới và in rulô. Để đạt đ−ợc độ mịn yêu cầu, ng−ời ta có thể sử dụng máy nghiền siêu mịn (gia tốc, hành tinh, ) hoặc máy nghiền thùng quay với tấm lót và bi nghiền bằng oxýt Nhôm, oxýt Zircon chịu mài mòn cao (nh− loại ALUBIT 90 trở lên). Có thể nghiền theo ph−ớng pháp khô hoặc −ớt, liên tục hoặc gián đoạn. Trong quá trình nghiền có thể có hệ thống phân ly để tăng hiệu quả nghiền. 2.2.2.6. Yêu cầu về hàm l−ợng chất hòa tan, độ pH, độ ẩm của bột màu Công nghiệp sản xuất gạch gốm ốp lát đòi hỏi bột màu phải không có chất có thể hoà tan đ−ợc trong n−ớc, có độ pH trung tính (6,5-7,5) để đảm bảo khi sử dụng bột màu không làm thay đổi những tính chất l−u biến của hồ phối liệu (x−ơng hoặc men có sử dụng bột màu). Hàm l−ợng ẩm có trong bột màu phải nhỏ và ổn định để dễ dàng ổn định tỷ lệ sử dụng bột màu khi pha chế trong sản xuất công nghiệp (thông th−ờng độ ẩm khoảng < 0,3- 0,5 %). 2.2.2.7. Đặc tr−ng qui trình công nghệ chế tạo bột màu bền nhiệt độ cao Đặc tr−ng của qui trình công nghệ chế tạo bột màu loại tổng hợp bền nhiệt, dù là đối với màu này hay màu kia, đều có một nét chung là phải tổng hợp khoáng màu bền bằng ph−ơng pháp thiêu kết ở nhiệt độ cao và sau đó là nghiền mịn. Về trình độ khoa học Viện Vật liệu xây dựng 21
26. Báo cáo tổng kết Dự án cấp Nhà N−ớc - KC.02.DA06 công nghệ hiện nay có thể chế tạo bột màu theo ph−ơng pháp sol-gel hay đồng kết tủa, song nếu không qua tổng hợp nhiệt độ cao, th−ờng là ở nhiệt độ cao hơn nhiệt độ nung sản phẩm gốm sứ, thì cũng không thể đảm bảo độ bền cấu trúc, bền màu đ−ợc. Nhìn chung, đối với mỗi loại bột màu sẽ có những qui trình công nghệ riêng (thông số công nghệ sản xuất), phù hợp với những yêu cầu kỹ thuật để tạo khoáng màu bền của nó. Tuy vậy, đối với bột màu gốm sứ loại tổng hợp bền nhiệt, bền màu, qui trình công nghệ sản xuất phổ biến hiện nay có những nét chung, bao gồm những công đoạn cơ bản nh− sau: Nguyên liệu Đồng nhất phối liệu Nung ở nhiệt độ cao (1250-14000C) Nghiền mịn Thành phẩm Theo qui trình trên, có 3 công đoạn quan trọng nhất là: Đồng nhất phối liệu, nung tổng hợp chất màu và nghiền mịn thành bột màu. Trộn đồng nhất phối liệu có thể đ−ợc thực hiện theo ph−ơng pháp khô hoặc ph−ơng pháp −ớt. Theo ph−ơng pháp khô thì dễ thực hiện hơn, nh−ng chất l−ợng đồng nhất không bằng ph−ơng pháp −ớt. Theo ph−ơng pháp −ớt, các hạt bột nguyên liệu đ−ợc phân tán mạnh và sau khi sấy khô, phối liệu có khả năng đồng nhất cao và các hạt nguyên liệu dễ dàng tiếp xúc nhau. Công đoạn nung là quan trọng hơn cả đối với tổng hợp tinh thể có cấu trúc dạng bền. Nhiệt độ nung, qui trình nung, môi tr−ờng nung, , nói chung là điều kiện nung quyết định rất nhiều đến chất l−ợng sản phẩm đặc biệt là chất l−ợng màu sắc và độ bền của màu sắc khi nung sản phẩm gốm sứ. Công đoạn nghiền mịn có thể đ−ợc nghiền −ớt hoặc khô và tuỳ theo điều kiện thiết bị nghiền, ph−ơng pháp nghiền nh−ng phải đảm bảo độ mịn yêu cầu sử dụng. Trong sản xuất, kiểm soát các thông số kỹ thuật hợp lý và vận hành ổn định (ổn định qui trình) là rất cần thiết để ổn định chất l−ợng bột màu. Viện Vật liệu xây dựng 22
27. Báo cáo tổng kết Dự án cấp Nhà N−ớc - KC.02.DA06 Ch−ơng 3. hoàn thiện công nghệ sản xuất 3.1 hoàn thiện kỹ thuật sản xuất 3.1.1 Mặt bằng sản xuất thử nghiệm Sản xuất thử nghiệm bột màu đ−ợc triển khai tại x−ởng thực nghiệm của trung tâm Gốm sứ – Thuỷ tinh. Chi tiết nội dung về chuẩn bị mặt bằng sản xuất đ−ợc thể hiện đầy đủ trong phụ lục của báo cáo tổng kết. 3.1.2 Yêu cầu nguyên liệu cho sản xuất Trong quá trình nghiên cứu công nghệ chế tạo bột màu xanh n−ớc biển, xanh lá cây, nâu và đen đã xác định đ−ợc các nguyên liệu cần thiết để chế tạo ra chúng. Các nguyên đó bao gồm: Oxít Coban, Oxít Crôm, Oxít Sắt, Oxít Niken, Oxít Kẽm, Hyđrôxít Nhôm và Cao lanh. Đối với từng loại màu, quá trình nghiên cứu cũng đã xác định đ−ợc nhóm các nguyên liệu cần thiết. Các nguyên liệu này có chất l−ợng phù hợp nên cơ bản vẫn đ−ợc lựa chọn để phối liệu sản xuất thử nghiệm. Để đánh giá đ−ợc vai trò của các nguyên liệu đảm bảo đ−ợc chất l−ợng bột màu (xanh n−ớc biển, xanh lá cây, nâu và đen) đạt yêu cầu sử dụng trong công nghiệp gạch gốm ốp lát, nhiệm vụ của Dự án yêu cầu làm rõ hơn về yêu cầu chất l−ợng nguyên liệu, tiếp tục nghiên cứu đánh giá về việc lựa chọn nguyên liệu cũng là một nội dung khoa học nhằm hoàn thiện công nghệ đảm bảo sản xuất thử nghiệm cũng nh− sản xuất đại trà sau này. Theo ph−ơng pháp công nghệ thiêu kết ở nhiệt độ cao (1250-14000C), từ những nguyên liệu cần thiết, tạo ra khoáng mới có cấu trúc tinh thể dạng bền và có khả năng phát màu là những nội dung cơ bản của công nghệ chế tạo bột màu loại bền nhiệt. Bản chất phát màu của từng loại gam màu tuỳ thuộc vào một số yếu tố, trong đó phụ thuộc chủ yếu vào nguyên liệu đ−ợc sử dụng để phối liệu chế tạo ra chúng. Sau đây là những nội dung cụ thể: Yêu cầu về nguyên liệu sản xuất bột màu - Quá trình nghiên cứu trong phòng thí nghiệm đã xác định đ−ợc bản chất khoáng- hóa cần thiết của bột màu xanh n−ớc biển, xanh lá cây, nâu và đen loại sử dụng cho gạch gốm ốp lát và những nguyên liệu cần thiết để phối liệu chế tạo. Bản chất khoáng hóa yêu Viện Vật liệu xây dựng 23
28. Báo cáo tổng kết Dự án cấp Nhà N−ớc - KC.02.DA06 cầu đ−ợc thể hiện ở bảng 2. Các nguyên liệu cần thiết để phối liệu đối với từng loại màu đ−ợc thể hiện ở bảng 3. - Các nguyên liệu đ−ợc lựa chọn cho sản xuất thử nghiệm tiếp tục làm rõ hơn về chất l−ợng để đảm bảo chế tạo đ−ợc bột màu có bản chất khoáng hóa t−ơng tự nh− bột màu nhập ngoai (của CERDEC). Bảng 2. Bản chất khoáng-hoá bột màu Tt Tên bột màu Cấu tử chính Dạng khoáng chính 1 Spinen CoO.(Cr,Al)2O3 Xanh n−ớc biển CoO/ Cr2O3/ Al2O3/SiO2 Mulit 3(Cr,Al)2O3.2SiO2 Corindon (Cr,Al)2O3 CERDEC 110/002 Spinen CoO.(Cr,Al)2O3 CoO/ Cr2O3/ Al2O3/SiO2 (xanh n−ớc biển) Mulit 3(Cr,Al)2O3.2SiO2 Corindon (Cr,Al)2O3 2 Mulit 3(Cr,Al)2O3.2SiO2 Xanh lá cây Cr2O3/ Al2O3/SiO2 Corindon (Cr,Al)2O3 CERDEC 110/002 Mulit 3(Cr,Al)2O3.2SiO2 Cr2O3/ Al2O3/SiO2 (xanh lá cây) Corindon (Cr,Al)2O3 3 Spinen (Zn,Fe)O.(Cr,Fe)2O3 Nâu ZnO/Cr2O3/ Fe2O3 CERDEC 160/006 ZnO/Cr O / Fe O Spinen (Zn,Fe)O.(Cr,Fe)2O3 (nâu) 2 3 2 3 4 Spinen (Co,Ni,Fe)O.(Cr,Fe)2O3 Đen CoO/NiO/ Cr2O3/ Fe2O3 CERDEC CoO/NiO/ Cr O / Fe O Spinen (Co,Ni,Fe)O.(Cr,Fe)2O3 140/002(Đen) 2 3 2 3 Bảng 3. Nguyên liệu cần thiết để chế tạo bột màu T Tên nguyên liệu Xanh Xanh Nâu Đen n−ớc biển lá cây T 1 Oxít Coban (Bỉ) X - - X 2 Oxít Niken (TQ) - - - X 3 Oxít Crôm (Nga) X X X X 4 Oxít Sắt (TQ) - - X X 5 Oxít Kẽm (TQ) - - X - 6 Hyđrôxýt Nhôm (VN) X X - - 7 Cao lanh (Inđônêsia ) X X - - Chú thích: Ký hiệu “ X “ là có sử dụng đối với phối liệu Viện Vật liệu xây dựng 24
29. Báo cáo tổng kết Dự án cấp Nhà N−ớc - KC.02.DA06 Nghiên cứu đánh giá nguyên liệu lựa chon cho sản xuất Oxýt Coban: Có nguồn gốc từ Bỉ, đóng thùng 25 hoặc 50 kg/thùng, có màu đen đặc thù (đen lông chuột hay đen xám xanh), loại có hàm l−ợng Coban (Co) 71,5-72,0 %, hàm l−ợng còn lại chủ yếu là Oxy trong hợp chất với Co ở dạng CoO và Co2O3, có hàm l−ợng tạp chất không đáng kể. Oxýt Coban của Bỉ loại 71,5-72% Coban (Co) hiện nay đ−ợc dùng rất phổ biến ở Việt nam trong lĩnh vực gốm sứ vì có chất l−ợng tốt và ổn định nhất hiện nay. Do vậy chúng đ−ợc lựa chọn cho sản xuất thử nghiệm. Về mặt hoá học, các Oxýt Coban trên thị tr−ờng có những dạng sau: + CoO (dạng Co2+): Là tinh thể màu nâu hoặc xanh ôliu, có nhiệt độ nóng chẩy o 0 0 1810 C. Khi nung nóng hơn 300 C, nó chuyển thành Co3O4 , hơn 900 C bị phân huỷ thành CoO. Theo thành phần lí thuyết, nguyên tố Coban có 78,00 % trong hợp chất. 2+ 3+ + Co3O4 (dạng Co và Co ): Là tinh thể màu xám đen, khi nung chúng bi phân huỷ thành CoO ở nhiệt độ hơn 900oC. Theo thành phần lí thuyết, nguyên tố Coban có 73,41 % trong hợp chất này. 3+ + Co2O3 (dạng Co ): Là hợp chất vô định hình có màu nâu tối. Khi nung nóng bị phân huỷ thành CoO ở nhiệt độ khoảng 600 oC. Theo thành phần lí thuyết, nguyên tố Coban có 71,05 % trong hợp chất. Oxýt Coban đ−ợc đ−ợc l−u thông nhiều trên thị tr−ờng và có thành phần Oxýt Coban khá cao, hàm l−ợng tạp chất hầu nh− không đáng kể. Oxýt Coban th−ơng phẩm đ−ợc phân biệt bằng hàm l−ợng nguyên tố Coban có trong chúng, thành phần còn lại là nguyên tố Oxy. Hàm l−ợng Coban của Oxýt Coban th−ơng phẩm có từ 71,0 đến 76,0% (dạng hỗn hơp Co2O3 và CoO) và đ−ợc chia thành các nhóm 71-72%, 73-74% và 75- 76%. Nhóm 73-74% và 75-76% (giá đắt hơn), đ−ợc dùng chủ yếu trong lĩnh vực thuỷ tinh và luyện kim, còn nhóm 71- 72% dùng chủ yếu trong lĩnh vực bột màu gốm sứ. ở n−ớc ta, nguồn Oxýt Coban của Bỉ (loại có hàm l−ợng Co 71,5-72%), có kích th−ớc hạt khá mịn (<20 àm) đ−ợc sử dụng phổ biến, đặc biệt trong lĩnh vực men màu gốm sứ dân dụng. Vì vậy nguồn nguyên liệu này đ−ợc lựa chọn trong quá trình nghiên cứu và tiếp tục đ−ợc lựa chọn để sản xuất thử nghiệm (đối với bột màu xanh n−ớc biển và đen cho gạch gốm ốp lát). Một số cơ sở ở trong n−ớc có sản xuất một số muối của Coban đi từ Coban kim loại nhập từ n−ớc ngoài. Sản phẩm muối Coban dễ bị hút ẩm và đ−ợc sản xuất thủ công - có Viện Vật liệu xây dựng 25
30. Báo cáo tổng kết Dự án cấp Nhà N−ớc - KC.02.DA06 thành phần Co không ổn định, cho nên không đ−ợc chọn để tổng hợp bột màu cho men gạch gốm ốp lát. ở n−ớc ta không có quặng Coban và ch−a có cơ sở sản xuất Oxýt Coban. Oxýt Niken: Có nguồn gốc từ Trung quốc, đóng thùng 25 hoặc 50kg/thùng, có màu đen xám hoặc xanh lá mạ, loại có hàm l−ợng Niken (Ni) 75%, hàm l−ợng còn lại chủ yếu là Oxy trong hợp chất NiO và Ni2O, hàm l−ợng tạp chất không đáng kể. Oxýt Niken có màu xanh lá mạ, là sản phẩm đã đ−ợc sản xuất công nghiệp. Chúng có thể đ−ợc sử dụng vào nhiều lĩnh vực khác nhau và hiện đang đ−ợc l−u thông phổ biến ở thị tr−ờng n−ớc ta. Oxýt Niken của Trung quốc loại màu xanh lá mạ, có hàm l−ợng NiO = 99,0 - 99,5% đ−ợc lựa chọn trong quá trình nghiên cứu và cũng tiếp tục đ−ợc lựa chọn cho sản xuất thử nghiệm bột màu xanh n−ớc biển và bột màu đen cho gạch gốm ốp lát. N−ớc ta không có quặng Niken. ở trong n−ớc có thể sản xuất đ−ợc NiO từ Niken kim loại nhập ngoại nh−ng ch−a đ−ợc sản xuất công nghiệp nên thành phần không ổn định, nên không đ−ợc lựa chọn cho sản xuất bột màu. Oxýt Crôm: Có nguồn gốc từ Nga, đống bao giấy craf 25 kg/bao, có màu xanh lá cây đặc tr−ng (còn gọi là xanh crôm hay xanh Green), loại có hàm l−ợng Cr2O3 t−ơng đối cao, 99% , còn lại hàm l−ợng tạp chất không đáng kể. Có một số nguồn nguyên liệu có chứa Crôm, nh−ng thích hợp nhất để tổng hợp bột màu bền nhiệt cho gốm sứ là Oxýt Crôm ở dạng Cr2O3. Oxýt Crôm Cr2O3 có một số nguồn gốc chủ yếu là từ Nga, Trung quốc, Nhật, Mỹ, Canađa – chúng đều có hàm l−ợng Cr2O3 khá cao ( 99%). Tuy vậy Oxýt Crôm Cr2O3 của Nga đ−ợc l−u thông nhiều hơn cả ở n−ớc ta, vì thế chúng đã đ−ợc lựa chọn trong quá trình nghiên cứu và cũng đ−ợc tiếp tục lựa chọn cho sản xuất thử nghiệm bột màu xanh n−ớc biển, xanh lá cây, nâu và đen. Tr−ớc đây ở n−ớc ta đã có một số cơ sở có sản xuất Cr2O3, nh−ng lại đi từ Bicomat Natri hoặc Kali của n−ớc ngoài tồn kho từ thời bao cấp. Không những thế, hàm l−ợng Cr2O3 trong sản phẩm lại không cao và không ổn định, còn lẫn nhiều các muối hoà tan. Nay nguyên liệu để sản xuất không còn nữa nên Oxýt Crôm không còn đ−ợc sản xuất nữa. Quặng Crômít ở Thanh hoá không thể sử dụng đ−ợc để tổng hợp bột màu vì ch−a đ−ợc chế biến làm giàu. Nguồn nguyên liệu này hiện nay đ−ợc sơ tuyển để sản xuất vật liệu chịu lửa và phuc vụ xuất khẩu ở dạng sản phẩm "thô" . Viện Vật liệu xây dựng 26
31. Báo cáo tổng kết Dự án cấp Nhà N−ớc - KC.02.DA06 Oxýt Sắt: Có nguồn gốc từ Trung quốc, đóng bao giấy craf 25 kg/bao, có màu nâu đỏ của Fe2O3 (còn gọi là nâu đỏ Sắt), loại có hàm l−ợng Fe2O3 t−ơng đối cao, 96%, tạp chất khoảng 4% - chủ yếu là SiO2 - không có hại tới phối liệu bột màu. Có nhiều nguồn nguyên liệu chứa Oxýt Sắt, nh−ng những nguồn nguyên liệu chứa Oxýt Sắt dạng Fe2O3 là thích hợp hơn cả. Nguyên liệu này còn đ−ợc gọi là bột sắt đỏ vì nó có màu đỏ đặc tr−ng. Đó là sản phẩm đã đ−ợc đ−ợc sản xuất công nghiệp, có thể sử dụng đ−ợc cho nhiều lĩnh vực khác nhau và hiện nay đang đ−ợc l−u thông phổ biến ở thị tr−ờng n−ớc ta. Bột đỏ sắt tr−ớc đây đã đ−ợc sản xuất ở một số cơ sở trong n−ớc, nh−ng có hàm l−ợng Fe2O3 thấp hơn nhiều so với bột màu đỏ của n−ớc ngoài và hiện nay không có sản xuất ở trong n−ớc. Bột đỏ sắt của Trung quốc có nhiều loại và đ−ợc cung cấp t−ơng đối phổ biến ở thị tr−ờng n−ớc ta. Loại có hàm l−ợng Fe2O3 95-96 % có chất l−ợng tốt và đ−ợc lựa chọn để nghiên cứu và tiếp tục đ−ợc lựa chọn để sản xuát thử nghiệm bột màu nâu và đen cho gạch gốm ốp lát. Bột đỏ sắt của Nhật bản có hàm l−ợng Fe2O3 cao hơn, nh−ng ch−a đ−ợc sử dụng phổ biến ở n−ớc ta. Loại này không dễ dàng đ−ợc cung cấp và giá cả th−ờng đắt gấp đôi, gấp ba so với giá bột màu đỏ của Trung quốc. Oxýt Kẽm: Trên thị tr−ờng có nhiều loại có chất l−ợng khác nhau. Loại trong n−ớc có hàm l−ợng ZnO thấp, khoảng 85-95 %. Loại của n−ớc ngoài (nh− Đức, Trung quốc, Nhật, ) có hàm l−ợng ZnO cao, khoảng 99 - 99,7 % (hàm l−ợng tạp chất rất nhỏ). Một số cơ sở trong n−ớc có tổ chức sản xuất Oxýt Kẽm ví dụ nh− ở Tuyên quang, nh−ng hàm l−ợng ZnO không cao và kém ổn định. Tạp chất trong nguồn nguyên liệu này nhiều và chủ yếu là Oxýt Chì rất có hại cho phối liệu. Vì vậy không đ−ợc lựa chọn để sản xuất thử nghiệm bột màu. Oxýt Kẽm có nguồn gốc từ Trung quốc loại 99,5% đ−ợc l−u thông ở n−ớc ta rất phổ biến (đóng bao giấy craf 25 hoặc 50 kg/bao), có hàm l−ợng ZnO t−ơng đối cao nên đ−ợc lựa chọn cho sản xuất thử nghiệm. Hyđrôxýt Nhôm: Có nguồn gốc trong n−ớc (Công ty Hoá chất Tân Bình) có hàm l−ợng Al2O3 63-64 %, còn lại là n−ớc (H2O) trong cấu trúc Hyđrôxít Nhôm, dạng nguyên liệu luôn có độ ẩm cao (12-18%), hàm l−ợng tạp chất không đáng kể. Thành phần hoá học của chúng chủ yếu là Hydroxýt Nhôm (trong đó là Al2O3). Viện Vật liệu xây dựng 27
32. Báo cáo tổng kết Dự án cấp Nhà N−ớc - KC.02.DA06 Hydroxýt Nhôm ở n−ớc ta đã đ−ợc sản xuất công nghiệp, đang cung cấp cho nhiều ngành công nghiệp khác nhau. Chất l−ợng đạt yêu cầu cung cấp cho phối liệu Al2O3 cần thiết để tổng hợp chất màu. Cao lanh: Nguyên liệu cao lanh loại trắng lọc có nhiều loại theo nguồn gốc trong n−ớc và ngoài n−ớc. Cao lanh có nguồn gốc từ Inđônêsia, Thai lan, Malaysia, úc, có chất l−ợng tốt cũng đã đ−ợc nhập nhiều để sử dụng trong sản xuất gốm sứ. Trong n−ớc có một số cơ sở đã sản xuất Cao lanh loại trắng lọc. Chất l−ợng cao lanh nguồn trong n−ớc của vài cơ sở sản xuất cũng đã đ−ợc nâng cao nh−ng so với cao lanh nhập ngoại vẫn còn thấp hơn về hàm l−ợng Oxít Sắt cao hơn và thông th−ờng chế biến không đ−ợc đánh tơi. Chính vì vậy cao lanh trong n−ớc ch−a đ−ợc lựa chọn cho sản xuất thử nghiệm bột màu. Cao lanh Inđônêsia đ−ợc lựa chọn cho sản xuất thay thế cao lanh La Phù. Thực tế khảo sát và sử dụng thấy rằng nguồn nguyên liệu cao lanh La Phù do đ−ợc sản xuất thủ công nên ch−a đ−ợc sấy khô, có lẫn nhiều mi ca, độ ẩm không ổn định và đặc biệt là không đ−ợc đánh tơi mịn. Với những lí do đó, cao lanh La phù đ−ợc thay thế bằng bằng cao lanh Inđônêsia bởi chúng đ−ợc sản xuất công nghiệp, có thành phần khoáng cao lanh cao, đ−ợc sấy khô và đ−ợc chế biến thành bột tơi mịn (bột mịn 325 mesh). Hiện nay nhiều cơ sở gốm sứ đã phải nhập khẩu cao lanh ngoại trong đó có cao lanh Inđônêsia để năng cao chất l−ợng gốm sứ và nguồn nguyên liệu này đang đ−ợc l−u thông phổ biến ở n−ớc ta. Các nguyên liệu cho sản xuất thử nghiệm đ−ợc phân tích thành phần hóa, cho kết quả tóm tắt thể hiện ở bảng 4 và phân tích độ mịn bằng máy tán xạ laze, cho kết quả thể hiện ở bảng 5. (Xem chi tiết ở Phụ lục 1) Bảng 4. Kết quả phân tích thành phần hoá học nguyên liệu cho sản xuất TT Tên nguyên liệu Thành phần hoá học,% 1 Oxýt Crôm (Nga) Cr2O3 - 99,70 ; SiO2 - 0,12 ; Fe2O3 - 0,068. 2 Oxýt Coban (Bỉ) (CoO + Co2O3) – 99 ( ~ Co 71-72). 3 Oxýt Niken (TQ) NiO - 98,40 ; Fe2O3 - 0,067 ; SiO2 - 0,026 ; CaO - 0,075 ; MgO - 1,29. 4 Oxýt Sắt (TQ) Fe2O3 - 98,70 ; SiO2 - 0,14 ; Al2O3 - 0,18. 5 Oxýt Kẽm (TQ) ZnO - 98,9 ; Al2O3 - 0,60 ; Fe2O3 - 0,02 ; SiO2 - 0,06 ; NiO - 0,13. 6 Hydroxýt Nhôm (VN) MKN - 35; Al2O3 - 64,5 ; (K2O+Na2O) – 0,5. 7 Cao lanh Inđônêsia MKN -13,91 ; Al2O3- 37,10 ; Fe2O3 - 0,75 ; SiO2- 46,80 ; CaO - 0,48 ; MgO - 0,32 ; K2O - 0,51 ; Na2O - 0,02. Viện Vật liệu xây dựng 28
33. Báo cáo tổng kết Dự án cấp Nhà N−ớc - KC.02.DA06 Bảng 5. Kết quả phân tích phân bố thành phần hạt nguyên liệu cho sản xuất T Tên nguyên liệu Phân bố thành phần hạt, ≤ , % T D-10 D-25 D-50 D-90 D-100 1 Oxýt Crôm (Nga) 1,81 2,43 3,53 8,89 17,18 2 Oxýt Coban (Bỉ) 1,00 2,24 3,19 5,13 8,15 3 Oxýt Niken (TQ) 2,95 5,29 10,84 23,15 52,62 4 Oxýt Sắt (TQ) 1,59 2,08 2,79 4,85 6,76 5 Oxýt Kẽm (TQ) 0,76 2,27 3,82 13,51 24,95 6 Hydroxýt Nhôm (VN) 0,76 1,92 4,00 35,69 50,00 7 Cao lanh (Inđônêsia) 1,16 2,46 5,64 25,55 92,09 Nhận xét về các nguyên liệu lựa chọn cho sản xuất: - Các nguyên liệu dạng tinh khiết công nghiệp, có thành phần hoá học ổn định và đang đ−ợc l−u thông phổ biến trên thị tr−ờng n−ớc ta. Để sản xuất bột màu xanh n−ớc biển, xanh lá cây, nâu và đen cần 7 loại nguyên liệu nh− đã lựa chọn là Oxýt Crôm của Nga, Oxýt Coban của Bỉ, Oxýt Niken, Oxýt Sắt và Oxýt Kẽm của Trung Quốc, Hydroxýt Nhôm của Việt Nam, Cao lanh của Inđônêsia. - Các nguyên liệu này không chỉ có hàm l−ợng cao các cấu tử chủ yếu mà còn đ−ợc sản xuất công nghiệp nên t−ơng đối ổn định và có kích th−ớc hạt rất nhỏ. Đã có kết quả tốt trong quá trình nghiên cứu phối liệu và tiếp tục đ−ợc lựa chọn để sản xuất thử nghiệm. Thay thế cao lanh La phù bằng cao lanh Inđônêsia bởi có thành phần khoáng hóa tốt hơn và đã đ−ợc đánh tơi nên dễ dạng đồng nhất phối liệu hơn. Có thể khai thác nguồn cao lanh trong n−ớc có chất l−ợng t−ơng đ−ơng khi tiến hành sản xuất đại trà. - Đối với Hyđroxýt Nhôm th−ơng phẩm do có độ ẩm cao nên khi sử dụng phải phơi khô đến độ ẩm khoảng 1,0-1,5%, sau đó chà sát bằng máy xiết đĩa để dễ dạng trộn khô phối liệu. - Chất l−ợng nguyên liệu với chỉ tiêu thành phần hoá học, phân bố thành phần hạt đã đ−ợc phân tích bằng thiết bị và ph−ơng pháp phân tích hiện hiện đại của Viện Vật liệu xây dựng. Các phiếu kết quả phân tích đ−ợc thể ở phần phụ lục 1 của báo cáo này. So sánh với một số tiêu chuẩn về nguyên liệu Chất l−ợng nguyên liệu để sản xuất bột màu xanh n−ớc biển, xanh lá cây, nâu và đen cho công nghiệp gạch gốm ốp lát đã đ−ợc xác định phù hợp. Viện Vật liệu xây dựng 29
34. Báo cáo tổng kết Dự án cấp Nhà N−ớc - KC.02.DA06 Hiện nay các n−ớc trên thế giới hầu nh− không có tiêu chuẩn quốc gia qui đinh chất l−ợng các nguyên liệu cho sản xuất bột màu. Để đánh giá thêm về chất l−ợng nguyên liệu đã lựa chọn cho sản xuất, có thể đ−ợc so sánh với một số tiêu chuẩn của Nga (thời Liên Xô cũ) thấy rằng về cơ bản là phù hợp với các chỉ tiêu cơ bản về thành phần hoá học. So sánh mức chất l−ợng đ−ợc thể hiện ở bảng 6. Bảng 6. So sánh chất l−ợng nguyên liệu cho sản xuất với một số tiêu chuẩn T Tên Chất l−ợng Mức chất l−ợng Ký hiệu T nguyên liệu nguyên liệu (Tiêu chuẩn) tiêu chuẩn 1 Oxýt Crôm (Nga) Cr2O3 99,7% Cr2O3 98 % GOST 2912-66 2 Oxýt Coban (TQ) CoO+Co2O3 99% Co2O3 > 98% TY 2144-49 (Co 71,5-72%) (Co > 70 %) 3 Oxýt Niken (TQ) NiO+Ni2O 99 % NiO- 98,5% TY 6.09.4125-80 (Ni 74-75%) (Ni > 73%) 4 Oxýt Sắt (TQ) Fe2O3 95-97% Fe2O3 - 95% TY 6.10667-67 5 Oxýt Kẽm (TQ) ZnO 90,2-99,5% ZnO- 99,5% TY 6.09.4125-80 6 Hyđroxýt Nhôm (VN) Al2O3 63,5 % Al2O3 63-64 % - 7 Cao lanh (Indonesia) Al2O3 37,1 % Al2O3 37-39% - SiO2 46,8 % SiO2 46-50 % Công thức phối liệu cho sản xuất bột màu Các nguyên liệu đ−ợc lựa chọn cho sản xuất thử nghiệm về cơ bản có chất l−ợng t−ơng tự nh− nguyên liệu sử dụng trong quá trình nghiên cứu trong phòng thí nghiệm. Theo yêu cầu tạo ra chất màu cần thiết, công thức phối liệu sản xuất không thay đổi. Công thức phối liệu cho sản xuất bột màu xanh n−ớc biển, xanh lá cây, nâu và đen cho công nghiệp gạch gốm ốp lát đ−ợc thể hiện ở bảng 7. Bảng 7. Công thức phối liệu cho sản xuất Tt Loại màu Xanh Xanh Nguyên liệu n−ớc biển lá cây Nâu Đen 1 Oxýt Crôm (Nga) 60 63 30 35 2 Oxýt Coban (TQ) 30 - - 20 3 Oxýt Niken (TQ) - - - 10 4 Oxýt Sắt (TQ) - - 30 35 5 Oxýt Kẽm (TQ) - - 40 - 6 Hydroxýt Nhôm (VN) 5 26 - - 7 Cao lanh (Inđônêsia) 5 11 - - Cộng 100 100 100 100 Viện Vật liệu xây dựng 30
35. Báo cáo tổng kết Dự án cấp Nhà N−ớc - KC.02.DA06 3.1.3 Kỹ thuật trộn đồng nhất phối liệu Ph−ơng pháp: - Kết quả nghiên cứu trong phòng thí nghiệm về kỹ thuật trộn đồng nhất phối liệu đối với bột màu xanh n−ớc biển, xanh lá cây, nâu và đen đã đ−ợc xác định là theo ph−ơng pháp trộn cơ học, trộn −ớt bằng máy nghiền bi sứ. Các hạt nguyên liệu trong quá trình trộn đồng nhất rất tốt cho quá trình tạo khoáng chất màu ổn định. Tuy vậy thực tế triển khai công nghệ sản xuất, hồ phối liệu phải có độ ẩm rất cao (45-55 % so với khối l−ợng vật liệu khô) mới đảm bảo độ chẩy để đồng nhất và chảy lỏng ra ngoài khi tháo liệu và phải tốn kém nhiều chi phí để thực hiện công việc sấy hồ phối liệu. - Để đồng nhất phối liệu chế tạo bột màu về mặt ph−ơng pháp có thể có một số ph−ơng pháp là sol-gel, ph−ơng pháp đồng kết tủa hoặc ph−ơng pháp cơ học. Mỗi ph−ơng pháp có những yêu cầu kỹ thuật và điều kiện kỹ thuật kèm theo. Đối với ph−ơng pháp sol- gel hay ph−ơng pháp đồng kết tủa, các nguyên liệu đ−ợc đồng nhất đến mức độ cao, có thể đạt đ−ợc độ đồng nhất ở kích th−ớc phân tử, nguyên tử. Các ph−ơng pháp trộn này rất phức tạp và khó khăn áp dụng trong công nghệ sản xuất. Đối với ph−ơng pháp trộn cơ học tuy mức độ đồng nhất không đ−ợc nh− đối với hai ph−ơng pháp trên nh−ng đ−ợc áp dụng phổ biến hơn, bởi lẽ kỹ thuật và thiết bị trong sản xuất không phức tạp và dễ triển khai. Chính vì vậy mà Dự án sản xuất thử nghiệm lựa chọn ph−ơng pháp trộn cơ học, về cơ bản theo kết quả đã nghiên cứu đ−ợc trong phòng thí nghiệm. - Nghiên cứu khảo sát nguyên liệu thấy rằng hầu hết các nguyên liệu chế tạo bột màu xanh n−ớc biển, xanh lá cây, nâu và đen đều có độ mịn rất cao và thực tế còn mịn hơn sản phẩm bột màu. Trong quá trình trộn, nguyên liệu không có nhu cầu nghiền mịn thêm nữa mà chỉ là trộn đảo và chà sát phá vỡ các hạt bột nguyên liệu để các hạt rắn nguyên liệu đ−ợc phân tán đều đặn và trực tiếp với nhau. Với lý do nh− vậy, nếu theo ph−ơng pháp trộn −ớt bằng máy nghiền bi sứ, các hạt nguyên liệu rất khó khăn để mịn hơn nữa mà chỉ đạt đ−ợc mục tiêu đồng nhất tốt. Mặt khác đối với sản xuất, phải chi phí không nhỏ để sấy hồ phối liệu có độ ẩm cao. Dự án sản xuất thử nghiệm lựa chọn ph−ơng pháp trộn cơ học với thiết bị phù hợp là máy trộn lập ph−ơng và máy xiết đĩa. Với ph−ơng pháp này (trộn khô), phối liệu không phải sấy tr−ớc khi nung. Theo ph−ơng pháp này, có thể sử dụng máy trộn chữ V thay thế máy trộn lập ph−ơng. Nguyên liệu có độ mịn cao, khô và qui trình trộn hợp lý hoàn toàn có thể thực hiện đồng nhất đ−ợc phối liệu trong công nghệ sản xuất. Viện Vật liệu xây dựng 31
36. Báo cáo tổng kết Dự án cấp Nhà N−ớc - KC.02.DA06 Bằng ph−ơng pháp công nghệ trộn phối liệu nh− đã xác định, phối liệu sau khi đ−ợc nung ở nhiệt độ cao đã tạo ra đ−ợc các tinh thể khoáng hóa có bản chất t−ơng tự nh− trong nghiên cứu và của bột màu ngoại. Triển khai sản xuất thử nghiệm bột màu xanh n−ớc biển, xanh lá cây, nâu và đen đã áp dụng ph−ơng pháp trộn cơ học bằng máy trộn lập ph−ơng và máy xiết đĩa đã cho ra sản phẩm sử dụng tốt đ−ợc trong sản xuất gạch gốm ốp lát, đã thay thế đ−ợc bột màu nhập ngoại. Thiết bị trộn: Thiết bị trộn trong Dự án sản xuất thử nghiệm bao gồm máy lập ph−ơng và máy xiết đĩa. Các thiết bị này đ−ợc thiết kế, chế tạo, lắp đặt tại x−ởng sản xuất thử nghiệm bột màu. Hoạt động sản xuất thử nghiệm với công đoạn trộn đã đảm bảo đồng nhất đ−ợc các phối liệu cho sản xuất. Các thông số kỹ thuật của thiết bị trộn đ−ợc thể hiện nh− sau: Máy trộn lập ph−ơng: Máy trộn lập ph−ơng bao gồm bệ máy (1), mô tơ và bộ phận giảm tốc (2), thùng trộn bằng inox có hình lập ph−ơng 650x650x650 (mm) (4) và hộp điện điều khiển (3). Thùng trộn có nắp ra vào liệu, đ−ợc quay nằm ngang theo trục đ−ờng chéo xuyên tâm của chúng với tốc độ 30vòng/phút, gắn vào hệ thống truyền động giảm tốc. Môtơ điện có công suất 2,2KW, tốc độ quay 1450vòng/phút. Hộp điện bao gồm công tắc điện và đồng hồ đo thời gian có cài đặt thời gian tự động ngắt (0-30 phút). Năngsuất trộn: 100kg/mẻ. Hoạt động gián đoạn theo từng mẻ trộn. Máy trộn lâp ph−ơng đ−ợc mô tả thể hiện ở hình 2a. Máy xiết đĩa: Máy xiết đĩa đ−ợc mô tả ở hình 2b bao gồm các bộ phận chính là: Khung máy (1), thân máy chính (4 ), mô tơ và bộ phận giảm tốc (2), phễu tiếp liệu (3). Bên trong thân máy có bộ phận vít ruột gà nằm ngang để chà sát sơ bộ và vần chuyển liệu vào bên trong máy, có 2 đĩa thép (1 đĩa cố định đ−ợc gắn vào vỏ máy và 1 đĩa động đ−ợc chuyển động quay với tốc độ cao) đ−ợc xiết vào nhau làm chà sát kỹ phối liệu. Đĩa động đ−ợc truyền động qua trục ngang do hệ thống giảm tốc và motơ. Toàn bộ máy đ−ợc đặt trên hệ thống giá đỡ có bánh xe có thể di chuyển khi cần thiết. Môtơ: công suất 5 kW, tốc độ quay 1450vòng/phút. Tốc độ quay của trục (đĩa động): 1200vòng/phút. Đĩa động và đĩa cố định đ−ợc chế tạo bằng thép chịu mài mòn, có đ−ờng kính 250mm. Máy xiết đĩa đ−ợc hoạt động liên tục Viện Vật liệu xây dựng 32
37. Báo cáo tổng kết Dự án cấp Nhà N−ớc - KC.02.DA06 3 4 (2a) 2 1 3 4 (2b) 2 1 Hình 2. Mô tả máy trộn lập ph−ơng (a) và máy xiết đĩa (b) Viện Vật liệu xây dựng 33
38. Báo cáo tổng kết Dự án cấp Nhà N−ớc - KC.02.DA06 Qui trình trộn đồng nhất phối liệu: Qui trình trộn đ−ợc thể hiện bằng sơ đồ các b−ớc thực hiện và những kỹ thuật cần thiết. Đối với bột màu xanh n−ớc biển, xanh lá cây, nâu và đen – phối liệu đ−ợc đồng nhất theo cùng một qui trình. Khối l−ợng phối liệu cho mỗi mẻ trộn qua máy lập ph−ơng đ−ợc cân khoảng 80-100 kg/mẻ. Qui trình trộn đ−ợc thể hiện ở bảng 8. Bảng 8. Qui trình kỹ thuật trộn đồng nhất phối liệu Các b−ớc Nội dung kỹ thuật Kho + Các nguyên liệu cần thiết cho sản xuất bột màu xanh n−ớc biển, xanh nguyên liệu lá cây, nâu và đen + Theo công thức xác định. Và theo từng mẻ khoảng 80-100 kg để phù Cân phối liệu hợp với mẻ trộn của máy trộn lập ph−ơng. + Mở nắp thùng trộn, cho liệu vào và sau đó đậy nắp nắp vào. + Cài đặt hẹn giờ tắt là 60 phút. Đóng điện chạy máy. Sau 60 phút máy Máy trộn tự động dừng. lập ph−ơng + Vần máy quay nắp xuớng d−ới và mở nắp để liệu tự chẩy ra vào khay inox ở d−ới. + Sau khi liệu ra hết sẽ vần máy h−ớng nắp lên trên và tiếp tục cho liệu vào, đóng nắp và đóng điện chạy máy. Máy sẽ tự động dừng sau 60 phút nh− đã cài đặt. + Liên tục trộn các mẻ theo yêu cầu của sản xuất. + Khi chuyển phối liệu khác, máy trộn phải đ−ợc vệ sinh sạch. + Đóng điện chạy máy xiết đĩa. Phối liệu sau khi đ−ợc trộn bằng máy lập ph−ơng đ−ợc xúc đổ vào phễu tiếp liệu của máy xiết đĩa. Phối liệu nạp vào máy liên tục và liên tục phối liệu đ−ợc chà sát và tự chẩy ra Máy xiết đĩa ngoài, vào khay inox hứng ở phía d−ới. + Có thể tiến hành chạy máy trộn lập ph−ơng cùng với máy xiết đĩa, hoặc chạy máy trộn lập ph−ơng tr−ớc sau đó mới chạy máy xiết đĩa. Phối liệu + Phối liệu đ−ợc đồng nhất xong, chuẩn bị đ−ợc đóng vào bao nung đồng nhất samốt để chuyển sang khu vực lò nung. Viện Vật liệu xây dựng 34
39. Báo cáo tổng kết Dự án cấp Nhà N−ớc - KC.02.DA06 3.1.4 Kỹ thuật nung tổng hợp chất màu - Đối với công nghiệp sản xuất gạch gốm ốp lát hiện nay, sử dụng bột màu bền nhiệt đã tạo nên khả năng trang trí ổn định màu sắc hoa văn sản phẩm gạch gốm ốp lát đối với sản xuất công nghiệp. Đối với bột màu xanh n−ớc biển, xanh lá cây, nâu và đen có chất l−ợng đạt yêu cầu, các phối liệu phải đ−ợc nung ở nhiệt độ cao để tạo ra các khoáng chất không chỉ có màu mong muốn mà các khoáng chất đó tồn tại ở dạng tinh thể có cấu trúc bền cần thiết. Kết quả này đã đ−ợc khẳng định khi nghiên cứu trong phòng thí nghiệm. Tuy vậy, Dự án sản xuất thử nghiệm triển khai, kỹ thuật nung đ−ợc hoàn thiện với các nội dung cụ thể là điều kiện thiết bị nung (lò nung, bao nung), cách xếp nung, qui trình nhiệt độ nung (đ−ờng cong nhiệt độ nung) đối với từng loại phối liệu và qui trình các b−ớc thực hiện công đoạn nung tổng hợp chất màu. - Sự hình thành đ−ợc các khoáng chất có cấu trúc bền nh− trong nghiên cứu đã đạt đ−ợc là căn cứ khoa học cho việc đánh giá tính hoàn thiện kỹ thuật nung của công nghệ sản xuất phù hợp với điều kiện n−ớc ta. Các nội dung hoàn thiện kỹ thuật nung đ−ợc thực hiện nh− sau: Lò nung - Trong giai đoạn nghiên cứu RD (qui mô phòng thí nghiệm) đã sử dụng lò nung thí nghiệm (điện và gaz) để thực hiện việc nung thí nghiệm các mẫu nhỏ. Kết quả nghiên cứu đó đã định h−ớng đ−ợc cho triển khai sản xuất hoàn thiện công nghệ. - Để nung đến nhiệt độ tối đa1300-14000C đối với sản xuất, có thể thực hiện đ−ợc bằng một số kiểu lò nung. Khảo sát tình hình thực tế n−ớc ta hiện nay có tham khảo kinh nghiệm của n−ớc ngoài (Italia, Trung Quốc, ), việc lựa chọn lò nung dạng lửa đảo, con thoi, sử dụng nhiên liệu gaz lỏng là hợp lý nhất bởi có một số −u việt cơ bản nh− sau: + Đã thiết kế chế tạo đ−ợc ở trong n−ớc, không cần phải mua của n−ớc ngoài, sử dụng phổ biến trong nghành gốm sứ. + Thao tác vận hành ra vào liệu dễ dàng. Thao tác vận hành đảm bảo đ−ợc theo qui trình nhiệt độ cần thiêt.đối với từng loại phối liệu. Cung cấp gaz cho lò có thể là c−ỡng bức hoặc tự nhiên, có thể đ−ợc tự động hoá khi nung hoặc vận hành bằng tay theo qui trình định sẵn. Viện Vật liệu xây dựng 35
40. Báo cáo tổng kết Dự án cấp Nhà N−ớc - KC.02.DA06 + Sử dụng nhiên liệu là gaz lỏng (nhiên liệu phổ biến) nên dễ cháy đều, cháy hết, môi tr−ờng nung sạch và giảm thiểu đ−ợc gây ô nhiễm môi tr−ờng. Do cháy đều cao, hiệu suất nung cao nên tỷ lệ thành phẩm cao (có thể đạt 95-100%). + Năng suất nung tuỳ theo dung tích lò và có nhiều mức lựa chọn, có thể từ 200 đến 5000 kg/mẻ nung, t−ơng đ−ơng dung tích toàn bộ trong lò từ 0,5 đến 10m3 - Lò nung cho sản xuất thử nghiệm: + Tại Viện Vật liệu xây dựng đã tiến hành xây 01 lò nung con thoi để thực hiện việc sản xuất thử nghiệm. Bản vẽ thiết kế lò đ−ợc thể hiện ở phần Phụ lục 2. + Mô tả nguyên tắc hoạt động: Lò hoạt động gián đoạn theo từng mẻ nung. Phối liệu dạng bột đ−ợc chứa trong các bao nung bằng vật liẹu chịu lửa sa mốt. Các bao nung chứa phối liệu đ−ợc xếp lên trên xe goòng và xe goòng đ−ợc đẩy vào trong lò. Gaz lỏng đ−ợc cấp vào lò bằng 12 vòi đốt, từ d−ới lên theo 2 bên dọc theo lò. Gaz cháy (lửa) vào trong lò, lên phía trên và ngoặt xuống qua khối xếp vật liệu và sau đó thoát qua kênh khói ở xe goòng ra ống khói. Phối liệu bột màu cùng với bao nung đ−ợc nung nóng theo qui trình nung cần thiết. Mô tả đ−ờng đi của lửa thể hiện ở hình 4. + Bao nung : Bằng vật liệu chịu lửa Samốt A (nhiệt độ sử dụng max 14000C). Có kiểu kiểu dáng tròn, có đáy, có khuyết ở trên miệng bao với kích th−ớc nh− trên hình 3. Khối l−ợng mỗi bao là 4,8-5,0 kg và thể tích chứa liệu là 5,0 dm3.(khối l−ợng phối liệu chứa 4,0-5,5 kg/bao). 15 mm 15mm 250 mm Hình 3. Bao nung Viện Vật liệu xây dựng 36
41. Báo cáo tổng kết Dự án cấp Nhà N−ớc - KC.02.DA06 Kỹ thuật xếp nung Thông qua sản xuất thử nghiệm với điều kiện lò nung, bao nung chế tạo, kỹ thuật xếp nung đã đ−ợc khảo sát và xây dựng đ−ợc cách xếp hợp lý. Kỹ thuật xếp nung đ−ợc thể hiện bằng hình 4 và một số thông số kỹ thuật cơ bản sau:. - Khối l−ợng phối liệu/chuyến nung: 450-600 kg - Số l−ợng bao nung/chuyến:113 bao nung (113 bao x 5 kg/bao= 565kg) - Thể tích toàn bộ không gian trong lò: 2,5m3 (100 %) - Thể tích không gian buồng đốt: 1 m3 (38 %) - Thể tích không gian xếp liệu: 1,5 m3 (62 %) - Thể tích khối vật liệu nung (bao nung+vật liệu): 0,85 m3 (33,2 %) (Thể tích vật liệu bao nung: 0,2m3-7,2%. Thể tích phối liệu: 0,65m3- 26%) - Thể tích không gian cháy thuộc vùng xếp liệu: 0,65 m3 ( 26,0 %) Theo mặt cất đứng, ngang: Gaz + không khí Khí thải Gaz + không khí Viện Vật liệu xây dựng 37
42. Báo cáo tổng kết Dự án cấp Nhà N−ớc - KC.02.DA06 Theo mặt cắt ngang: (3 x 5 = 15 bao/lớp) 50 mm 50 mm b b b b 20 mm 20 mm 20 mm 20 mm Theo mặt cắt đứng, dọc (cao 8 lớp ) 1200 mm Hình 4 . Kỹ thuật xếp bao nung Viện Vật liệu xây dựng 38
43. Báo cáo tổng kết Dự án cấp Nhà N−ớc - KC.02.DA06 Qui trình nhiệt độ nung - Qui trình nhiệt độ nung là một nội dung kỹ thuật cần thiết của hoàn thiện kỹ thuật công đoạn nung trong công nghệ sản xuất. Qui trình nhiệt độ nung hợp lý tạo ra đ−ợc khoáng chất màu cần thiết. Với điều kiện thiết bị nung đã lựa chọn (lò nung, bao nung, cách xếp, ). Qui trình nhiệt độ nung sản xuất đ−ợc hoàn thiện với tốc độ nung, nhiệt độ nung, thời gian nung với điều kiện áp lực gaz phù hợp (thể hiện ở bảng 9.a) - Qui trình nhiệt độ nung còn đ−ợc thể hiện bằng đ−ờng cong nung theo hình 5. - Theo qui trình nhiệt độ, khi nâng nhiệt độ điều chỉnh áp lực gaz hợp lý theo từng giai đoạn. Sau khi l−u 3 giờ ở nhiệt độ lớn nhất thì đóng van gaz, dừng nung và để nguội tự nhiên trong lò 10-12giờ, nhiệt độ trong lò giảm xuống 500-600oC. Mở dần cửa lò để sau khoảng 10-12 giờ nữa nhiệt độ trong lò giảm xuống 70-100oC. Khi đó sẽ mở hết cửa lò, kéo xe goòng ra và tiếp tục thực hiện dỡ liệu và xếp liệu lại để nung chuyến tiếp theo (một chu kỳ thực hiện có thể thực hiện nhanh nhất là 2 ngày). - Đối với phối liệu bột màu xanh n−ớc biển, xanh lá cây và đen có cùng một qui trình nhiệt độ nung nh− nhau, với nhiệt độ nung lớn nhất nh− nhau là 1350 oC, đối với phối liệu bột màu nâu, nhiệt độ nung max là 1320oC. Bảng 9.a. Qui trình nhiệt độ nung Thời Xanh n−ớc biển Xanh lá cây Nâu Đen điểm,h T (0C) P (at) T (0C) P (at) T (0C) P (at) T (0C) P (at) 0h00 25 0,15 25 0,15 25 0,15 25 0,15 1h00 150 0,15 150 0,15 150 0,15 150 0,15 2h00 250 0,18 250 0,18 250 0,18 250 0,18 3h00 380 0,18 380 0,18 380 0,18 380 0,18 4h00 530 0,20 530 0,20 530 0,20 530 0,20 5h00 680 0,20 680 0,20 680 0,20 680 0,20 6h00 830 0,22 830 0,22 830 0,22 830 0,22 7h00 980 0,25 980 0,25 980 0,25 980 0,25 8h00 1100 0,30 1100 0,30 1100 0,30 1100 0,30 9h00 1200 0,30 1200 0,30 1200 0,30 1200 0,30 10h00 1300 0,35 1300 0,35 1300 0,35 1300 0,35 11h00 1350 0,35 1350 0,35 1300 0,30 1350 0,35 12h00 1350 0,30 1350 0,30 1300 0,20 1350 0,30 13h00 1350 0,25 1350 0,25 1300 0,15 1350 0,25 14h00 1350 0,20 1350 0,20 1210 - 1350 0,20 15 h00 1260 - 1260 - 1110 - 1260 - 16 h00 1160 - 1160 - 990 - 1160 - 17 h00 1040 - 1040 - 870 - 1040 - Viện Vật liệu xây dựng 39
44. Báo cáo tổng kết Dự án cấp Nhà N−ớc - KC.02.DA06 18 h00 930 - 930 - 800 - 930 - 19 h00 850 - 850 - 750 - 850 - 20 h00 800 - 800 - 700 - 800 - 21 h00 750 - 750 - 650 - 750 - 22 h00 700 - 700 - 600 - 700 - 23 h00 650 - 650 - 550 - 650 - 24 h00 600 - 600 - 500 - 600 - 1600 o Nhiệt độ nung, C Qui trình nhiệt độ nung đối với 1400 phối liệu bột màu xanh n−ớc biển, xanh lá cây và đen 1200 1000 800 600 Qui trình nhiệt độ nung đối với 400 phối liệu bột màu nâu 200 Thời gian, h 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324252627282930313233 Hình 5. Đ−ờng cong nhiệt độ nung Qui trình kỹ thuật nung Qui trình kỹ thuật nung tổng hợp khoáng chất màu có màu xanh n−ớc biển, xanh lá cây, nâu và đen cho gạch gốm ốp lát bao gồm các nội dung kỹ thuật cần thiết theo các b−ớc thực hiện sản xuất. Qui trình kỹ thuật nung đ−ợc hoàn thiện trên cơ sở kết quả Viện Vật liệu xây dựng 40
45. Báo cáo tổng kết Dự án cấp Nhà N−ớc - KC.02.DA06 nghiên cứu trong phòng thí nghiệm và thực tế vận hành sản xuất thử nghiệm, có nội dung nh− thể hiện ở Bảng 9.b: Bảng 9.b. Qui trình kỹ thuật nung tổng hợp chất màu Các b−ớc Nội dung kỹ thuật Phối liệu +Phối liệu(Bột màu xanh n−ớc biển, xanh lá cây, nâu và đen) sau khi đồng nhất đ−ợc trộn đồng nhất đ−ợc chuyển đến phân x−ởng lò nung. + Chuẩn bị bao nung để chứa liệu. Bao nung đ−ợc dùng riêng đối với từng loại phối liệu màu. Các bao nung chứa liệu sau khi nung đ−ợc tháo Chất liệu liệu ra và đ−ợc dùng lại. vào bao nung + Xúc phối liệu đã đ−ợc trộn dồng nhất đổ vào các bao nung. Vận chuyển các bao nung đã chứa phối liệu đến bên cạnh lò nung để chuẩn bị xếp vàolên xe goòng. + Vệ sinh trong lò, về sinh xe goòng để chuẩn bị xếp liệu. + Xếp các bao nung (đã chứaphối liệu) lên xe goòng theo cách xếp xác Lò nung định (*) và sau đó đẩy xe goòng vào trong lò và đóng cửa lò chuẩn bị con thoi nung. + Nung theo qui trình nhiệt độ nung xác định ( ). + Mở cửa lò, kéo xe goòng ra, dỡ bao nung xuống và tháo liệu ra khỏi bao nung. Bao nung tiếp tục chất liệu vào để tiếp tục thực hiện nung. + Phối liệu sau nung (chất màu) đ−ợc chuyển sang khu vực gia công Chất màu nghiền mịn. Chú thích: (*): Cách xếp bao nung theo cách xếp thể hiện ở phần 3.3 2 ( ): Qui trình nhiệt độ nung (đ−ờng cong nung) thể hiện ở phần 3.3.3 Viện Vật liệu xây dựng 41
46. Báo cáo tổng kết Dự án cấp Nhà N−ớc - KC.02.DA06 3.1.5 Kỹ thuật nghiền mịn - Theo quá trình công nghệ sản xuất, các phối liệu bột màu (xanh n−ớc biển, xanh lá cây, nâu và đen) đ−ợc nung ở nhiệt độ cao sau đó nghiền mịn. Công đoạn nghiền mịn có thể bằng một số ph−ơng pháp và thiết bị khác nhau nh−ng đều chung một mục đích là nghiền thành dạng bột mịn có kích th−ớc hạt đảm bảo yêu cầu sử dụng. - Khi nghiên cứu trong điều kiện phòng thí nghiệm, độ mịn yêu cầu của bột màu đ−ợc xác định và là chỉ tiêu cần phải đạt đ−ợc khi triển khai sản xuất thử nghiệm. Chính vì vậy mà trong sản xuất thử nghiệm, các b−ớc thực hiện để đảm bảo độ mịn yêu cầu, đồng thời đánh giá đ−ợc khả năng triển khai sản xuất ở Việt nam. - Phối liệu sau khi nung ở dạng cục lớn, vì vậy tr−ớc khi nghiền mịn các cục lớn cần đ−ợc gia công sơ bộ để tăng hiệu quả nghiền mịn. Hoàn thiện kỹ thuật công đoạn này bao gồm nội dung làm rõ hơn vai trò của độ mịn của bột màu trong sản xuất gạch gốm ốp lát, nội dung về thiết bị (máy kẹp hàm và máy nghiền bi sứ) và xây dựng đ−ợc quy trình thực hiện nghiền mịn hợp lý. Vai trò của độ mịn của bột màu - Độ mịn của bột màu có ý nghĩa quan trọng và ảnh h−ởng trực tiếp đến hiệu quả trang trí màu sắc hoa văn sản phẩm gốm sứ nói chung. Đối với sản phẩm gạch gốm ốp lát, do cơ chế thể hiện màu chủ yếu là cơ chế phân tán nên độ mịn bột màu còn có ý nghĩa ổn định trang trí. - Độ mịn của bột màu thể hiện khả năng phân tán khi sử dụng. Bột màu càng mịn thì càng dễ dàng phân tán tốt, màu thể hiện càng đ−ợc đồng đều và hiệu quả thể hiện màu càng cao. Tuy nhiên, trong công nghiệp sản xuất gạch gốm ốp lát, độ mịn của bột màu yêu cầu ≤ 40-50 àm, cụ thể là đ−ợc kiểm tra qua sàng 44 àm (sàng 16000lỗ/cm2, l−ợng còn lại trên sàng ≤ 0,5%) và trên 90% các hạt có kích nhỏ 5-15 àm. Khảo sát một số bột màu đang sử dụng trong lĩnh vực gốm sứ xây dựng thấy rằng chúng có độ mịn không nh− nhau, chúng tuỳ thuộc vào bản chất khoáng-hóa và vào khả năng công nghệ của từng hãng sản xuất. Bột màu của Tây Ban Nha, Nhật Bản nói chung có độ mịn cao hơn nữa. Chỉ tiêu độ mịn của bột màu hầu nh− không đ−ợc các hãng cung cấp bột màu công bố nh−ng trên thực tế nó ảnh h−ởng trực tiếp tới tỷ lệ sử dụng đối với cùng một mục tiêu trang trí màu. Viện Vật liệu xây dựng 42
47. Báo cáo tổng kết Dự án cấp Nhà N−ớc - KC.02.DA06 Tuy vậy, kích th−ớc hạt lớn nhất th−ờng là 40-55 àm, đa số các kích th−ớc hạt ( 90%) có kích th−ớc nhỏ hơn 5-15 àm. - Độ mịn của bột màu còn đ−ợc phản ánh bằng các thông số phân bố thành phân hạt. Nhóm các hạt có kích th−ớc càng nhỏ càng nhiều thì càng dễ phân tán và ng−ợc lại. Kết quả nghiên cứu cho thấy nhóm kích th−ớc hạt có hiệu quả cho trang trí là < 10-15 àm. Vì vậy, để hoàn thiện đ−ợc công nghệ, vấn đề lựa chọn thiết bị nghiền và ph−ơng pháp nghiền đều phải quan tâm đạt đ−ợc chỉ tiêu này. Có nh− vậy bột màu đ−ợc sản xuất ra không chỉ đạt yêu cầu về chất l−ợng tinh thể khoáng bền mà còn phải đạt chỉ tiêu độ mịn đảm bảo khả năng phân tán tốt cần thiết khi sử dụng. - Có một số ph−ơng pháp để xác định độ mịn: Dùng sàng tiêu chuẩn, ph−ơng pháp lắng li tâm, lắng trọng lựợng, tán xạ lazer, Mỗi ph−ơng pháp có −u điểm nởi bật riêng đới với phạm vi áp dụng và đối với từng dải cỡ hạt nhất định. Khoa học phát triển với nhiều cải cách thế hệ kỹ thuật, thiết bị tán xạ lazer đ−ợc coi là tối −u nhất, có khả năng phân tích cỡ hạt trong dải rộng từ 0,04 đến 2000àm. Tuy vậy, thực tế th−ờng áp dụng ph−ơng pháp sàng tiêu chuẩn 16000 lỗ/cm2 (kích th−ớc lỗ sàng là 44-45 àm) và ph−ơng pháp sử dụng thiết bị tán xạ lazer phân tích phân bố thành phần hạt. Phân tích kiểm tra đ−ợc thực hiện tại Trung tâm Kiểm định Vật liệu xây dựng (Viện Vật liệu xây dựng). Thiết bị công đoạn nghiền mịn Thiết bị công nghệ công đoạn nghiền mịn bao gồm 2 thiết bị chính là máy kẹp hàm dùng để gia công sơ bộ và máy nghiền bi sứ và đ−ợc thể hiện sau đây: Máy kẹp hàm: - Mô tả hình dáng và nguyên lý hoạt động: Hình dáng đ−ợc mô tả thể hiện ở hình vẽ 6(a). Thiết bị bao gồm bệ máy (1), mô tơ (2) và hệ thống giảm tốc truyền động làm quay bánh đà (3). Trục quay của bánh đà kết hợp với chi tiết lệch tâm (4) làm má kẹp động (7) dao động cùng với mã kẹp tĩnh (6) kẹp vỡ các cục vật liệu có kích th−ớc lớn. Vạt liệu cần kẹp vỡ cho vào máy theo cửa nạp liệu (5) và ra theo của (8). Có thể điều chỉnh khoảng cách giữa 2 má kẹp để điều chỉnh kích th−ớc vật liệu sau khi kẹp hàm. Phối liệu sau khi nung đ−ợc dỡ ra khỏi bao nung ở dạng cục có kích th−ớc lớn khoảng 100-150mm phải đ−ợc đập thủ công xuống kích th−ớc khoảng 30-50 mm, và khi kẹp hàm các hạt vật liệu có kích th−ớc nhỏ hơn 2-5 mm. Viện Vật liệu xây dựng 43
48. Báo cáo tổng kết Dự án cấp Nhà N−ớc - KC.02.DA06 - Một số thông số kỹ thuật của máy kẹp hàm của sản xuất thử nghiệm: + Năng suất: 300 kg/h. + Mô tơ: 5 KW, 380V, 50Hz, 1450 v/ph. + Kích th−ớc má kẹp: 140x 250 (mm). + Xuất xứ: Việt nam. Máy nghiền bi sứ: - Thiết bị nghiền mịn và vấn đề lựa chọn là một trong những nội dung hoàn thiện công nghệ sản xuất bột màu, cụ thể là xanh n−ớc biển, xanh lá cây, nâu và đen. Các thiết bị nghiền siêu mịn (kích th−ớc hạt ≤ 1-5 àm) hoạt động theo nguyên tắc tăng c−ờng lực va đập và chà sát (giữa các hạt vật liệu với nhau, hoặc với thiết bị) và thiết bị có hệ thống phân ly tách các cỡ hạt đã đủ mịn ra và đ−a các cỡ hạt thô trở lại nghiền tiếp trong một hệ thống liên tục (liên kết hệ thống máy nghiền và hệ thống thiết bị phân ly). Có thế sử dụng luồng không khí áp lực cao (đối với nghiền khô) hoặc dòng n−ớc áp lực cao (đối với nghiền −ớt) để bắn phá các hạt vào nhau. Thiết bị phân ly th−ờng sử dụng hệ thống Cyclon khí hoặc lỏng, có tr−ờng hợp sử dụng phân ly ly tâm. Thiết bị nghiền siêu mịn cho hiệu quả độ mịn là rất tốt, tuy vậy chi phí đầu t− rất lớn và th−ờng cho năng suất trong sản xuất không cao. Cũng vì vậy mà cũng áp dụng hạn chế trong công nghiệp gốm sứ về sản xuất bột màu. - Máy nghiền bi sứ (loại thùng quay) - Ball drum miller: Trong sản xuất gốm sứ sử dụng phổ biến loại thiết bị nghiền thùng quay để nghiền nguyên liệu, phối liệu. Với ph−ơng pháp nghiền và thiết bị đơn giản, với tấm lót và bi nghiền bằng sứ cao nhôm nhiều n−ớc trên thế giới hiện giờ vẫn sử dụng để nghiền bột màu cho công nghiệp gốm sứ nói chung, cho gạch gốm ốp lát nói riêng. + Mô tả hình dáng và nguyên lý hoạt động: Hình dáng thiết bị đ−ợc mô tả ở hình 6(b). Bộ phận chính của thiết bị là thùng hình trụ nằm ngang (3) đ−ợc lót bằng gốm cao nhôm, chứa vật liệu cần nghiền và bi hay đạn nghiền bằng gốm cao nhôm. Toàn bộ thùng quay đ−ợc đặt trên hệ 2 gối đỡ (2), bệ máy (1) và thùng quay đ−ợc do hệ thống truyền động gồm mô tơ (5), hệ thống giảm tốc (4). Thùng có nắp để ra vào liệu. Khi quay với tốc độ nhất định, vật liệu cần nghiền bị vật liệu nghiền chà sát, va đập làm mịn ra. Sau một thời gian nghiền nhất định đủ độ mịn yêu cầu thì tháo vật liệu ra. Có thể thực hiện nghiền −ớt hoặc nghiền khô vật liệu. Có máy nghiền gián đoạn hoặc liên tục. Viện Vật liệu xây dựng 44
49. Báo cáo tổng kết Dự án cấp Nhà N−ớc - KC.02.DA06 + Với tấm lót và bi nghiền bằng vật liệu gốm cao nhôm đã làm tăng khả năng nghiền mịn do có một số −u việt sau: * Bản chất vật liệu đ−ợc liên kết gốm ở mức độ cấu trúc chặt chẽ cao (liên kết cấu trúc), có tỷ trọng cao 3,5-3,6g/cm3, có độ cứng cao (~ 9Mohs) cho nên khi sử dụng có hiệu quả nghiền mịn cao hơn tấm lót và bi nghiền bằng sứ thông th−ờng. Mặt khác do độ chịu mài mòn cao nên tạp chất đ−a vào bột màu trong quá trình nghiền đã giảm đi đáng kể. đ−ợc tạp chất đ−a vào bột màu. Vật liệu gốm cao nhôm liên kết chủ yếu là các hạt Al2O3 (corindon) trơ về mặt hoá học, có màu trắng đục nên khi bị mài mòn thì cùng không làm ảnh h−ởng tới màu sắc khi sử dụng bột màu. * Hiện đang phổ biến áp dụng trong công nghiệp gốm sứ và nhiều lĩnh vực khác. Đã đ−ợc sản xuất đại trà và phổ biến tiêu thụ ở nhiều nơi trên thế giới. Đối với máy có đ−ờng kính ≤ 1,2 m nên dùng tấm lót dầy 40-50mm, đ−ờng kính 1,2-2,1 m nên dùng tấm lót dầy 50-60mm và đ−ờng kính ≥ 2,4 m nên dùng tấm lót dầy 50-70mm. * Một số qui cách hình dạng kích th−ớc bi nghiền cao nhôm: Có hình dạng cầu (Φ ~ 15-75 mm) hoặc trụ (Φ và H ~ 15-75 mm), trong đó dạng cầu phổ biến hơn. Cấp phối bi nghiền th−ờng từ 2 hoặc 3 nhóm kích th−ớc khác nhau (kích th−ớc lớn, kích th−ớc trung bình và nhỏ), theo tỷ lệ: Bi lớn/ Bi trung bình/ Bi nhỏ ~ 25%/ 50%/ 25%. Đối với sản xuất bột màu nên dùng loại có kích th−ớc nhỏ khoảng 15-25 mm để tăng bề mặt chà sát của bi. Tốc độ quay của máy có thể đ−ợc tính theo công thức w= (21ữ32)/D1/2 , trong đó D là đ−ờng kính trong của thùng máy nghiền. Tốc độ quay hợp lý sẽ tăng hiệu quả chà sát và va đập bi nghiền với vật liệu cần nghiền. Cụ thể đối với một số kích th−ớc máy, tốc độ quay nh− sau: Đ−ờng kính máy nghiền, mm Tốc độ quay của máy nghiền, v/ph 1200 35-37 1500 28-30 1800 23-25 2100 20-22 2400 16-18 3000 14-15 3600 12-13 Viện Vật liệu xây dựng 45
50. Báo cáo tổng kết Dự án cấp Nhà N−ớc - KC.02.DA06 - Một số thông số kỹ thuật máy nghiền bi sứ của sản xuất thử nghiệm: + Kích th−ớc thùng quay (bên trong): Đ−ờng kính -1400 mm, Dài- 1600 mm. + Năng suất: 600-800 kg/mẻ. + Mô tơ: 10 KW, 380V, 50 Hz, 1450 vòng/phút. + Tấm lót: Gốm cao nhôm + Bi nghiền: Gốm cao nhôm. dạng cầu có Φ 15 mm và Φ 25 mm + Xuất xứ: Máy chế tạo tại Việt nam, tấm lót và bi nghiền nhập của TQ. 4 5 (a) 3 6 2 7 8 1 (b) 3 2 4 2 5 1 1 Hình 6(a,b) Mô tả máy kẹp hàm và máy nghiền bi sứ Viện Vật liệu xây dựng 46
51. Báo cáo tổng kết Dự án cấp Nhà N−ớc - KC.02.DA06 Qui trình kỹ thuật nghiền mịn Qui trình nghiền mịn bao gồm các b−ớc gia công sơ bộ phối liệu nung bằng máy kẹp hàm, sau đó đ−ợc nghiền mịn bằng máy nghiền bi sứ. Các nội dung kỹ thuật trong qui trình đ−ợc hiện thông qua sản xuất thử nghiệm bột màu xanh n−ớc biển, xanh lá cây, nâu và đen. Qui trình với những nội dung kỹ thuật qua các b−ớc thực hiện đ−ợc hoàn thiện thể hiện ở bảng 10. Bảng 10. Qui trình kỹ thuật nghiền mịn bột màu Các b−ớc Nội dung kỹ thuât Phối liệu nung Đập sơ bộ + Sau khi dỡ ra khỏi bao nung phối liệu nung đ−ợc đập vỡ sơ bộ bằng búa thủ công tay đến kích th−ớc tối đa khoảng 30-50mm. + Khởi động máy chạy và xúc liệu vào miệng máy kẹp hàm. Kiểm tra kích Máy th−ớc hạt ra và điều chỉnh khoảng cách giữa má kẹp động và má kẹp tĩnh kẹp hàm sao cho kích th−ớc hạt ra tối đa khoảng 3-5 mm. + Liên tục chạy máy và cho liệu vào đều đều theo khả năng của máy. + Nạp bi nghiền, liệu và n−ớc theo tỷ lệ: Bi nghiền / Liệu/N−ớc = 600 / 500 / 400 (kg) ~ 1,2 / 1 / 0,8. Khởi động chạy máy và theo dõi thời gian Máy chạy máy theo qui định (*) nghiền bi 2 sứ + Dừng máy, lấy mẫu kiểm tra độ mịn bằng sàng tiêu chuẩn 16000 lỗ/cm . Nếu l−ợng còn lại trên sàng < 0,2-0,5% thì độ mịn đạt yêu cầu. Nếu ch−a đạt thì cần chạy máy thêm với thời gian cần thiết để đạt độ mịn. Mở nắp máy và tháo liệu ra: Hồ nghiền đ−ợc tự chẩy ra ngoài vào thùng hay khay chứa. Lắng, gạn, + Hồ nghiền đ−ợc để lắng trong khay chứa với thời gian qui định, sau đó làm khô gạn hết n−ớc trong và để khô tự nhiên. Chú thích: (*) Thời gian nghiền, h: Xanh n−ớc biển Xanh lá cây Nâu Đen 20-22 20-22 14-15 28-30 Viện Vật liệu xây dựng 47
52. Báo cáo tổng kết Dự án cấp Nhà N−ớc - KC.02.DA06 3.1.6 Qui trình kiểm tra chất l−ợng trong quá trình sản xuất - Qui trình kiểm tra chất l−ợng trong quá trình sản xuất là một trong những nội dung đ−ợc đề cập tới khi triển khai sản xuất thử nghiệm. Giai đoạn nghiên cứu công nghệ trong phòng thí nghiệm ch−a đặt ra vấn đề này và khi triển khai sản xuất (thử nghiệm), yêu cầu khách quan phải quản trị đ−ợc hoạt động sản xuất đảm bảo tạo ra đ−ợc sản phẩm bột màu đạt yêu cầu chất l−ợng cần phải xây dựng các nội dung kiểm tra và xây dựng thành một qui trình. Đối với bột màu xanh n−ớc biển, xanh lá cây, nâu và đen có cùng một qui trình kiểm tra chất l−ợng trong quá trình sản xuất. - Qui trình kiểm tra bao gồm các nội dung: kiểm tra chất l−ợng nguyên liệu, kiểm tra các thông số kỹ thuật của công đoạn chuẩn bị phối liệu, công đoạn nung, công đoạn nghiền mịn và kiểm tra chất l−ợng sản phẩm. Theo các b−ớc thực hiện trong sản xuất, qui trình kiểm tra có nội dung thể hiện ở bảng 11. Bảng 11. Qui trình kỹ thuật kiểm tra trong sản xuất Công đoạn Nội dung Ph−ơng pháp sản xuất kiểm tra kiểm tra Chuẩn bị - Thành phần hoá học + Phân tích thành phần hoá học. nguyên - Độ mịn + Ph−ơng pháp lazer xác định phân bố liệu thành phần hạt - Vệ sinh máy (trộn lập ph−ơng, + Theo dõi giám sát hoạt động sản xuất xiết đĩa). đúng nh− qui trình kỹ thuật trộn đồng Chế tạo - Thực hiện đúng theo qui trình nhất phối liệu qui định (*). phối liệu trộn phối liệu. + Kiếm tra độ đồng nhất bằng quan sát - Độ đồng nhất phối liệu trực tiếp. - Vệ sinh lò, bao nung + Theo dõi giám sát hoạt động sản xuất - Thực hiện đúng theo qui trình đúng nh− qui trình kỹ thuật nung qui Nung nghiền (trong đó có qui trình định ( ). nhiệt độ nung) + Phân tích nhiễu xạ Rơn ghen xác - Chất l−ợng phối liệu nung định chất l−ợng khoáng tạo thành. - Vệ sinh máy (kẹp hàm, nghiền + Theo dõi giám sát hoạt động sản xuất bi). đúng nh− qui trình kỹ thuật nghiền mịn Nghiền - Thực hiện đúng theo qui trình qui định ( ). mịn nghiền mịn + Sử dụng sàng 16000 lỗ/cm2 (còn lại - Độ mịn trên sàng < 0,2-0,5 %) Thành - Hiệu chỉnh và đồng nhất sản - Thí nghiệm sử dụng bột màu vào men phẩm bột phẩm gạch gốm ốp lát, đánh giá sự hiện màu. màu - Đóng bao (đúng 25, 50 kg/bao) Viện Vật liệu xây dựng 48
53. Báo cáo tổng kết Dự án cấp Nhà N−ớc - KC.02.DA06 Chú thích: (*): Theo qui trình kỹ thuật công đoạn trộn đồng nhất phối liệu thể hiện ở phần 3.2 ( ): Theo qui trình kỹ thuật công đoạn nung thể hiện ở phần 3.3. ( ): Theo qui trình kỹ thuật công đoạn nghiền mịn thể hiện ở phần 3.4. 3.1.7 Kỹ thuật đồng nhất sản phẩm và sử dụng bột màu Đồng nhất sản phẩm bột màu: - Công nghệ sản xuất bột màu gốm sứ thông th−ờng đ−ợc sản xuất theo dây chuyền gián đoạn, từng mẻ và nhiều gam màu khác nhau. Đối với từng gam màu, theo thời gian, trong công nghệ sản xuất cũng theo từng mẻ và thực tế các thông số công nghệ chế tạo có dao động với mức độ nhất định. Cụ thể là chất l−ợng nguyên liệu, chế độ phối liệu, chế độ nung, chế độ nghiền, , sẽ ảnh h−ởng tới màu sắc thể hiện khi sử dụng. Vì vậy, tr−ớc khi đóng bao sản phẩm, trong công nghệ sản xuất cần phải đồng nhất sản phẩm bột màu của các mẻ trong một lô hay một đợt sản xuất. - Để đồng nhất sản phẩm bột màu, có thể sử dụng máy trộn (lập ph−ơng, begun, ). Nh−ng vì đồng nhất các sản phẩm có tính chất gần giống nhau nên thực tế có thể trộn đồng nhất bằng ph−ơng pháp thủ công trộn đảo bằng xẻng. Các mẻ trong một lô hay đợt sản xuất đ−ợc cân theo tỷ lệ khối l−ợng giữa các mẻ với nhau, sau đó trộn đồng nhất. Mỗi một mẻ trộn nên giới hạn nhiều nhất là 01 tấn và trộn đều khoảng 5 lần. - Sản xuất thử nghiệm bột màu xanh n−ớc biển, xanh lá cây, nâu và đen đã áp dụng ph−ơng pháp thủ công đồng nhất sản phẩm và đã có kết quả ổn định đ−ợc chất l−ợng thể hiện màu sắc. Bằng chứng là khi nhiều lần cung cấp cho một số cơ sở sản xuất gạch gốm ốp lát, kiểm tra và sử dụng thấy rằng màu sắc hoa văn ổn định. Kỹ thuật trộn đồng nhất bằng ph−ơng pháp thủ công không làm giảm đi tính khoa học của việc hoàn thiện công nghệ và thực tế sản xuất bột màu qui mô vừa và nhỏ của n−ớc ngoài (cụ thể là Trung Quốc) cũng phổ biến áp dụng ph−ơng pháp này. Viện Vật liệu xây dựng 49