MỤC LỤC

1. Tình hình phát triển sản xuất gạch nung ở Việt Nam và trên thế giới ........................ 2
2. Công nghệ sản xuất gạch nung .................................................................................... 4
2.1 Chủng loại và thông số kỹ thuật gạch nung ........................................................... 4
2.2 Nguyên liệu sử dụng trong sản xuất ......................................................................5
2.3 Quy trình sản xuất gạch nung ................................................................................6
2.3.1 Công đoạn gia công nguyên liệu .....................................................................6
2.3.2 Công đoạn tạo hình ......................................................................................... 7
2.3.3 Công đoạn sấy .................................................................................................7
2.3.4 Công đoạn nung ............................................................................................ 10
2.4. Công nghệ nung gạch ......................................................................................... 10
2.4.1. Đặc điểm công nghệ nhóm lò thủ công........................................................ 11
2.4.2. Đặc điểm công nghệ lò 4 phòng khí thổi ngược ..........................................11
2.4.3. Đặc điểm công nghệ lò vòng Hopman ......................................................... 12
2.4.4. Đặc điểm công nghệ lò đứng liên tục .......................................................... 13
2.4.5. Đặc điểm công nghệ lò nung Tuynen .......................................................... 14
2.5. Nhiên liệu và hiệu quả sử dụng năng lượng trong sản xuất gạch nung ..............15

1


TỔNG QUAN CÔNG NGHỆ SẢN XUẤT GẠCH NUNG
TRÊN THẾ GIỚI VÀ Ở VIỆT NAM
1. Tình hình phát triển sản xuất gạch nung ở Việt Nam và trên thế giới
Gạch nung là vật liệu xây dựng phổ biến lâu đời trên thế giới, hiện nay vẫn là
sản phẩm góp phần quan trọng trong việc xây dựng và phát triển nói chung, đặc biệt ở
các nước đang phát triển. Tổng sản lượng gạch nung ở các nước đang phát triển lớn
hơn rất nhiều so với các nước phát triển. Các nước phát triển sử dụng công nghệ sản
xuất hiện đại quy mô công nghiệp nên năng suất lao động, tiêu tốn năng lượng riêng
nhỏ hơn các nước đang phát triển. Trung Quốc là nước có sản lượng gạch nung lớn

nhất thế giới, năm 1980 sản lượng gạch nung tại Trung Quốc là 110 tỷ viên, đến năm
1994 đã tăng lên 800 tỷ viên, hiện nay có hơn 110.000 đơn vị sản xuất tạo việc làm
cho hơn 10 triệu lao động. Sản lượng gạch trung bình tại Ấn Độ 140 tỷ viên/năm chỉ
đứng sau Trung Quốc với hơn 100.000 đơn vị sản xuất thu hút 1,5 triệu lao động. Theo
điều tra năm 2009, sản lượng gạch nung cả nước ta đạt khoảng 22 tỉ viên, trong đó sản
xuất bằng lò thủ công chiếm khoảng 50% tổng sản lượng.
Tuy sản lượng gạch nung ở các nước đang phát triển lớn nhưng sản lượng
trung bình năm/người, sản lượng trung bình năm/nhà máy và giá trị/sản phẩm ở các
nước phát triển nhỏ hơn các nước phát triển do công nghệ sản xuất gạch nung ở các
nước phát triển hiện đại hơn. Hiện nay sản lượng gạch nung tại các nước đang phát
triển vẫn ngày càng tăng mạnh.
Hình 1.1: Sản lượng gạch và ngói tại Đức (gạch nung - m2, ngói nung – sản phẩm) [4]

2


Bảng 1.1: Giá trị sản xuất và số lao động/nhà máy gạch nung tại Châu Âu [2]
Giá trị (tỷ Euro)
2005
2006
6,6
6,8

Số lao động/nhà máy (nghìn)
2005
2006
56
58

Công nghệ sản xuất gạch nung rất đa dạng từ sản xuất thủ công đơn giản đến

sản xuất công nghiệp hiện đại. Chi phí vốn, nhiên liệu, lao động và chất lượng gạch
nung phụ thuộc vào công nghệ sản xuất gạch nung.
Hình 1.2: Giá trị sản xuất gạch nung và gốm sứ tại Châu Âu qua các năm [2]

Tỷ
Euro

Hình 1.3: Lượng lao động trong công nghiệp sản xuất gạch nung và gốm sứ tại Châu Âu [2]

3


Gạch nung là loại vật liệu xây dựng góp phần quan trọng trong việc xây dựng
và phát triển đất nước, nhưng việc nung đốt gạch đã có những tác động tiêu cực đáng
kể tới môi trường xung quanh như nạn phá rừng, suy thoái kèm theo xói mòn đất, ít
nhiều gây ảnh hưởng đến sự đa dạng sinh học, ô nhiễm môi trường khu dân cư.
Trong quá trình sản xuất gạch nung các chất gây ô nhiễm môi trường là bụi và
các khí độc hại SO2, NOx, CO2 và CO, các chất hữu cơ (metan, etan, các chất hữu cơ
dễ bay hơi…và các chất độc nguy hại khác), HCl, các hợp chất chứa Flo và chất thải rắn.

2. Công nghệ sản xuất gạch nung
2.1 Chủng loại và thông số kỹ thuật gạch nung
Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật các loại gạch
TT

1
2
3
4
5


Loại gạch

Gạch đặc
Gạch 2 lỗ
Gạch 3 lỗ
ngang
Gạch 3 lỗ
Gạch 6 lỗ

Kích thước:
L×B×H (mm)
220×105×60
220×105×60
220×105×60

Thông số kỹ thuật
Khối lượng
Độ hút
(kg/viên) nước (%)
2,4 ÷ 2,6
< 16
1,4 ÷ 1,7
< 16
2,0 ÷ 2,2
< 16

220×200×100
220×105×105


2,8 ÷ 3,0
3,0 ÷ 3,3

< 16
< 16

Độ rỗng Màu
(%)
sắc
0
Đỏ, đỏ
xẫm,
36 ÷ 42
hồng
tươi
50 ÷ 70
40 ÷ 50

Trong kỹ thuật xây dựng, tường gạch vừa có vai trò bao che vừa có vai trò chịu
lực thường được xây dựng bằng các loại gạch đặc có cường độ cơ học cao. Căn cứ vào
độ chịu bền nén của gạch người ta chia chúng thành các mác gạch khác nhau: M75,
M100, M125, M150.
Tường xây chỉ có vai trò bao che, không chịu lực, sử dụng các loại gạch rỗng 2
lỗ, 3 lỗ, 6 lỗ để thay thế cho gạch đặc. Ngoài vai trò bao che, tường gạch rỗng còn có
tac dụng cách âm, cách nhiệt và giảm khối lượng cho các công trình xây dựng.
Độ hút nước của gạch có vai trò quan trọng để đảm bảo cho việc sử dụng chúng
trong xây dựng. Nếu gạch có độ hút nước thấp (≤ 6 - 8%) thì gạch sẽ khó bám vữa,
dẫn đến khó thi công xây dựng và độ bền vững của tường bị giảm. Nếu gạch có độ hút
nước cao (> 14 – 16%) thì trong quá trình sử dụng, đặc biệt với các công trình ngập
nước, gạch dễ bị phá hủy hay còn gọi là hiện tượng thối gạch. Để đánh giá hiện tượng

này người ta sử dụng hệ số hóa mềm của gạch.
Hệ số hóa mềm là tỷ số giữa độ bền nén của gạch ngâm trong nước lien tục 7
ngày và độ bền nén của nó lúc khô. Gạch xây thường yêu cầu hệ số hóa mềm ≥ 0,75 –
0,8.

4


2.2 Nguyên liệu sử dụng trong sản xuất
Sản xuất gạch nung sử dụng rất nhiều các loại đất khác nhau. Các loại đất sử
dụng là đất phù sa, đất đen vùng nhiệt đới và đất đỏ. Đất phù sa có chứa từ 20 – 30 %
nguyên liệu sét là loại đất tốt phù hợp với sản xuất gạch nung. Đất đen vùng nhiệt đới
cần trộn thêm phụ gia trước khi sử dụng. Đất đỏ thường chứa nhiều cát tự nhiên hạt
thô và có độ dẻo kém nên không tốt cho gạch.
Đất sét sản xuất gạch nung chủ yếu khai thác từ các mỏ sét, đất bãi ven sông,
đất sản xuất nông nghiệp kém hiệu quả và đất đồi nhưng ở nhiều vùng sử dụng cả đất
ruộng canh tác để sản xuất gạch. Các lớp đất mặt do chứa nhiều tạp hữu cơ nên thường
không sử dụng nên có thể quay trở lại các bãi đất sau khi khai thác. Tuy nhiên các lớp
đất mặt này thường bị loại bỏ, đây là nguyên nhân làm mất đất nông nghiệp. Do mất
tầng lớp mặt hay mất tầng lớp phủ thực vật nên gây ra hiện tượng xói mòn đất phổ
biến vào mùa mưa. Lớp đất màu còn lại bị trôi đi khiến cho đất đai mất độ phì nhiêu,
giảm năng suất cây trồng... và nếu xói mòn thường xuyên xảy ra sẽ tạo ra các khe rãnh
sâu.
Bảng 2.2: Thành phần chính của sét
Thành phần
Hàm lượng (%)

SiO2
45 - 80


Al2O3
5 - 30

Fe2O3
0,2 - 8

MgO SO3 TiO2 K2O+Na2O MKN
0-4 0-3 0-1 0-5
3 - 12

Để đánh giá chất lượng của đất sét qua thành phần hóa người ta quan tâm đến
ba ô xyt chính là SiO2, Al2O3 và Fe2O3. Ô xyt sắt rất quan trọng, chúng tạo nên màu
sắc cho gạch và làm giảm nhiệt độ nung. Sét có hàm lượng ô xyt sắt từ 7 – 8 % là tốt
nhất.
Các phụ gia gầy vào đất sét như cát, than cám… để tăng độ xốp, tăng độ dẫn
ẩm, hạ thấp hàm ẩm và độ co sấy, co nung, khâu này rất quan trọng khi phối liệu có độ
dẻo cao.
Một số phụ gia thêm vào đất sét có tác dụng cải thiện cường độ và điều kiện
nung gạch như vỏ trấu, sơ dừa, các phế phẩm nông nghiệp khác và đặc biệt là than
cám. Phụ thuộc vào nhiệt sinh của nhiên liệu, tính chất của nguyên liệu và yêu cầu của
sản phẩm, phụ gia cháy đưa vào có thể chiếm tới 60%. Ngoài ra còn có các phụ gia
chuyên dùng để cải thiện màu sắc, tính chất cơ lý của sản phẩm.
Gần đây việc nghiên cứu sử dụng tro bay và xỷ nhiệt điện làm giàu than, trộn
cùng nguyên liệu sét đang ngày càng phổ biến ở các nước trên thế giới, cho phép giảm
chi phí nguyên nhiên liệu trong sản xuất gạch nung. Ở Trung Quốc đã cấm sử dụng đất
nông nghiệp cho các công trình xây dựng, ưu tiên, khuyến khích sử dụng các loại phế
thải công nghiệp trong đó có tro bay.

5



2.3 Quy trình sản xuất gạch nung
Kho đất sét
Phụ gia (cát, than nghiền
mịn…)

Định lượng

Gia công thô

Định lượng

Băng tải

Gia công tinh

Nước

Nhào trộn
Tạo hình
Sấy sản phẩm
Nung sản phẩm

Nhiên liệu

Phân loại
Hình 2.1: Sơ đồ quy trình sản xuất gạch nung
2.3.1 Công đoạn gia công nguyên liệu
Khâu chuẩn bị và gia công nguyên liệu phụ thuộc vào tính chất của nguyên liệu
sét và yêu cầu kỹ thuật của sản phẩm. Các khâu trong giai đoạn này bao gồm : gia

công thô và gia công tinh nguyên liệu, trộn với nước, nhào trộn và sàng lọc, đảm bảo
cho mỗi nguyên liệu trong phối liệu có một thành phần khoáng hóa nhất định, độ sạch
cần thiết, độ ẩm và trạng thái vật lý thích hợp cho các công đoạn kỹ thuật tiếp theo.
Từ mỏ đất sét, trước khi đưa vào kho chứa thì đất sét phải được tập kết ở bãi
chứa để thực hiện việc ngâm ủ, đảo trộn trong vòng 1-3 tháng. Việc đảo trộn bằng xe
xúc ủi chuyển nguyên liệu từ xa về gần, đảo trộn lớp trên lớp dưới. Trong quá trình đó
phải kết hợp với việc phụ tưới nước lên lớp nguyên liệu. Khi nguyên liệu nhiều tạp sỏi
lớn cần trang bị ở đầu dây chuyền sản xuất máy cán trục tách đá. Trộn một vài nguyên
liệu sét với nhau hoặc thêm phụ gia để có một hỗn hợp nguyên liệu với các tính chất
6


cần thiết cho sản xuất (điều chỉnh thành phần hóa, độ dẻo…). Trong công nghệ sản
xuất gạch có pha trộn vào phối liệu lượng than mịn để tăng hiệu quả nung, việc pha
trộn này thường được thực hiện từ sau máy cấp liệu và than pha vào phối liệu có cỡ hạt
từ 1 đến 1,5 mm, độ ẩm khoảng từ 10 đến 12% là tốt nhất, có thể pha đến 80%.
Gia công thô (máy cán trục thô với khe hở giữa hai trục 6-8 mm, máy nghiền
quả lăn) có nhiệm vụ phá vỡ cấu trúc ban đầu, tăng độ đồng đều và độ dẻo, trộn sơ bộ
đất sét với các phụ gia nếu có sử dụng. Độ ẩm nguyên liệu vào cán thô là 13-15 %.
Gia công tinh (máy cán trục tinh với khe hở ≤ 3-5 mm) tiếp tục làm tăng độ
mịn, độ dẻo và độ đồng nhất về thành phần cũng như độ ẩm của phối liệu. Độ ẩm phối
liệu ra khỏi máy 16-18 %
Khâu nhào trộn trước lúc tạo hình (máy nhào trộn 1 trục hoặc 2 trục), thêm
nước nhằm điểu chỉnh phối liệu thích hợp cho tạo hình, khoảng 18-20 %.
Trong thực tế các mỏ đất sét không đảm bảo được một số yêu cầu cần thiết, để
sử dụng cần có các biện pháp điều chỉnh thích hợp. Thông thường phải phối trộn nhiều
loại đất sét khác nhau cùng với một số phụ gia để phối liệu đạt yêu cầu kỹ thuật, sấy và
nung tối ưu.
2.3.2 Công đoạn tạo hình
Yêu cầu chung với sản phẩm tạo hình phải có mật độ nhất định với mức độ

đồng đều cao, có cường độ cơ học nhất định, không có các khuyết tật (vết nứt cấu trúc,
nứt cạnh và bề mặt, tơi…) và không có ứng suất nội. Gạch được sản xuất chủ yếu bằng
phương pháp tạo hình ép dẻo, thiết bị tạo hình là máy đùn ép lentô chân không. Thiết
bị tạo hình gạch ngói là các máy ép lentô chân không áp lực ép thường 5-7 kg/cm2, độ
giảm áp buồng chân không 600 – 700 mmHg.
2.3.3 Công đoạn sấy
Sau khi tạo hình, gạch mộc được đưa vào sấy. Sấy là quá trình dùng nhiệt năng
để làm bốc hơi phần lượng nước có trong vật liệu. Mục đích sấy sản phẩm là kết thúc
thay đổi thể tích của sản phẩm do tách nước tạo hình, tạo cho sản phẩm có độ bền cơ
học cần thiết để xếp vào lò nung mà không bị biến dạng, ngăn chặn các hiện tượng
nứt, nổ sản phẩm do việc bốc hơi nước ồ ạt ở giai đoạn đầu của khâu nung. Có thể sấy
tự nhiên (dùng nắng, gió tự nhiên) và sấy nhân tạo (dùng không khí nóng). Sấy nhân
tạo được tiến hành trong các lò sấy với tác nhân sấy là không khí nóng.
Quy trình sấy sản phẩm trong sản xuất diễn ra theo hai giai đoạn: sấy tự nhiên
và sấy nhân tạo.
a. Sấy tự nhiên:
Sấy tự nhiên thực hiện tại các nhà phơi đảo với tác nhân sấy là không khí tự
nhiên, gạch được xếp thành các dãy theo nguyên tắc so le nhau để tạo độ thông thoáng.
7


Mái nhà phới đảo được lợp bằng các vật liệu trong suốt như kính, nhựa nhằm tận dụng
nằng lượng mặt trời xuyên qua, không khí trong nhà phơi có thể đối lưu được nhờ quạt
gió. Trong quá trình phơi sấy, thường xuyên đảo hàng đảo dãy để gạch được sấy đồng
đều hơn. Gạch sấy tự nhiên đến độ ẩm khoảng 15-16 %. Sấy tự nhiên gạch ngói có ý
nghĩa thực tiễn quan trọng là giảm được chi phí đáng kể cho công đoạn sấy. Tuy nhiên
phải chi phí nhân công nhiều cho việc vận chuyển, bốc dỡ gạch mộc.
b. Sấy nhân tạo:
Tùy thuộc vào các diễn biến xảy ra trong sản phẩm sấy mà quá trình sấy phân
ra thành 3 giai đoạn với 3 chế độ sấy khác nhau :

* Giai đoạn sấy thứ nhất
Đặc điểm của giai đoạn này là sản phẩm được đốt nóng đến một nhiệt độ nhất
định và nước bắt đầu bốc hơi. Trong sản phẩm tồn tại nhiều kênh dẫn lớn và nước co
ngót di chuyển ra ngoài, bốc hơi mạnh từ bề mặt sản phẩm. Tốc độ sấy tăng nhanh, độ
giảm thể tích ở giai đoạn sấy đầu tiên hoàn toàn tỷ lệ thuận với lượng nước bốc hơi.
Cường độ thoát ẩm cực đại kết thúc vào thời điểm có sự cân bằng giữa lượng nhiệt
dùng bốc hơi nước và nhiệt dùng đốt nóng sản phẩm
* Giai đoạn sấy thứ hai
Giai đoạn này được đặc trưng bởi tốc độ sấy không đổi. Nhiệt độ trên bề mặt
sản phẩm sấy hầu như không thay đổi, lượng nhiệt chủ yếu dùng để bốc hơi nước,
lượng ẩm thoát ra hầu như tỷ lệ thuận với thời gian. Nước bốc hơi trên bề mặt sản
phẩm chấm dứt khi lượng nước co ngót được tách hết. Trong giai đoạn hai sản phẩm
co chậm do hệ thống mao quản, lỗ xốp tạo bới các hạt nguyên liệu tiếp xúc nhau dần
dần được ổn định, nước chứa trong lỗ xốp và mao quản tiếp tục bốc hơi. Tốc độ sấy ở
cuối giai đoạn hai không phụ thuộc vào tốc độ bay hơi nước trên bề mặt sản phẩm mà
phụ thuộc vào tốc độ dịch chuyển hơi nước từ bên trong ra bên ngoài. Về cuối giai
đoạn hai sản phẩm sấy ngừng co rút và có một cường độ cơ học tương đối. Cường độ
thoát ẩm giảm giai đoạn hai kết thúc, tổng lượng nước bốc hơi ở hai giai đoạn sấy thứ
nhất và sấy thứ hai chiếm gần nửa lượng nước ban đầu trong sản phẩm sấy.
* Giai đoạn sấy thứ ba:
Đặc trưng của giai đoạn ba là tốc độ sấy giảm xuống, tiêu tốn nhiệt dùng để bốc
hơi nước giảm xuống và dùng đốt nóng sản phẩm tăng lên. Trong giai đoạn này chỉ
còn nước lỗ xốp, mao quản và nước hấp phụ tiếp tục tách ra mà không làm thay đổi
thể tích của sản phẩm. Bề mặt bốc hơi nước ngày càng dịch chuyển sâu vào bên trong.
Hiện tượng nứt và cong vênh hầu như không xảy ra và có thể tiến hành sấy nhanh. Lúc
ngừng sấy, có trạng thái cân bằng giữa áp suất hơi bão hòa trên bề mặt sản phẩm sấy
và áp suất riêng phần của chất tải nhiệt, nghĩa là độ ẩm đạt đến một giá trị cân bằng.

8



Trong thực tế sản xuất sấy thường được ngừng sớm hơn trước lúc đạt đến độ ẩm cân
bằng, nghĩa là độ ẩm của đa số sản phẩm gốm sứ sau sấy khoảng 1-3%.
Sấy nhân tạo tuỳ theo chế độ làm việc các thiết bị sấy nhân tạo có thể làm việc
liên tục hay không liên tục. Trong các thiết bị sấy hoạt động gián đoạn, nhiệt độ và độ
ẩm của chất tải nhiệt thay đổi liên tục theo thời gian. Trong các thiết bị sấy liên tục các
thông số này của chất tải nhiệt thay đổi theo chiều dài của lò sấy tuynel nhưng không
đổi theo thời gian. Độ ẩm của mộc sau sấy nhân tạo từ 5-8 %, nhiệt độ sấy cao nhất
100-110 0C, thời gian sấy từ 15-40 giờ tùy kết cấu của lò và tính chất của phối liệu.
Các lò sấy nhân tạo như lò sấy buồng, lò sấy tuynen.
- Lò sấy buồng: Đây là lò sấy làm việc gián đoạn sử dụng nhiều trong công
nghiệp sản xuất gạch đỏ, toàn bộ chu trình sấy bao gồm cả ra vào lò được lặp đi lặp lại
tuần hoàn. Kích thước của phòng: dài 8 - 12m, rộng 1,2 - 1,45m, cao (từ nền) 2 - 3m,
chứa được 3000 - 3500 viên gạch. Thông thường người ta ghép nhiều lò sấy thành một
khối, số phòng sấy trong khối có thể từ 20 đến 48 phòng. Tường lò xây bằng gạch chỉ
nhưng có gờ để đặt giá sấy. Khoảng cách của gờ này xác định theo kích thước sản
phẩm sấy. Sản phẩm ra vào lò sấy nhờ xe đẩy chuyên dùng, nên tiến hành cũng khá
nhanh chóng.
Động lực sấy có thể là khí nóng từ zôn làm nguội và khói thải lò nung, có thể là
không khí nóng. Động lực sấy được đưa vào buồng sấy một cách phân tán hoặc tập
trung qua những kênh dẫn bên dưới và lấy ra đều bằng quạt. Nhờ một phần khí hồi lưu
nên nhiệt độ ở phần trên và phần dưới đồng đều nhau. Ở đầu quá trình sấy nhiệt độ
trong phòng 40 – 45oC, cuối giai đoạn sấy nhiệt độ đạt đến 55 - 60 oC, nhiệt độ khí ở
kênh giữ ở 120 - 180 oC. Với chế độ sấy như vậy các cửa van ở kênh khí được mở
hoàn toàn, thời hạn sấy kéo dài 40 - 60 giờ. Nhược điểm của lò sấy buồng: tốn nhiều
thời gian cho khâu xếp dỡ sản phẩm, tổn thất nhiệt trong lúc xếp dỡ lớn, thao tác
không liên tục.
- Lò sấy Tuynen: Đây là loại lò sấy phổ biến nhất trong công nghiệp sản xuất
gốm xây dựng, công nghệ sản xuất vật liệu chịu lửa và một số loại sản phẩm khác và
hiện đại hơn lò sấy buồng. Lò sấy tuynen là loại lò sấy làm việc liên tục, chất tải nhiệt

đi ngược chiều chuyền động của vật liệu sấy. Kích thước lò sấy Tuynen: chiều dài 24 –
36m, rộng 1 – 1,6m và cao tính từ đường ray đến trần lò 1.4 – 1.8m. Nhiều lò sấy
tuynen hợp thành một khối (từ 4 – 20 chiếc), các khối này có những hệ thống kênh
chung để cấp và thoát chất tải nhiệt, đường ray và kích đẩy chung. Lò sấy và lò nung
Tuynen sử dụng cùng một loại xe goòng nên khi sấy xong sản phẩm trên xe goòng
được đưa ngay vào lò nung.
Tác nhân sấy chính là khí nóng từ zôn làm nguội của lò nung và khói thải, tức
là lấy một phần khí thải pha thêm vào động lực sấy để điều chỉnh các thông số của
động lực sấy. Để có chế độ sấy hợp lý trong lò liên tục dùng phương thức sấy tuần
9


hoàn, một phần chất tải nhiệt đã được sử dụng có hảm ẩm tương đối cao quay trở lại lò
sấy tại vùng đòi hỏi chế độ nhiệt mềm hơn (giai đoạn sấy đầu tiên). Khí nóng đưa vào
lò sấy theo kênh chính, khí thải sẽ theo miệng hút phía sườn và đầu lò theo kênh khác
thoát ra ngoài nhờ quạt hút. Tốc độ sấy sản phẩm trong lò sấy tuynen thay đổi trong
quá trình dịch chuyển, ban đầu tốc độ sấy tăng chậm cho đến khi 3 – 5% lượng ẩm
thoát ra, sau đó tốc độ tăng nhanh hơn và đạt đến trị số cực đại và ở cuối quá trình sấy
thì chậm dần. Nhiệt độ vào lò 100–1200C, khí thải ra lò 35– 450C, đảm bảo tốc độ khí
theo tiết diện sấy của lò từ 2 – 5m/giây.
2.3.4 Công đoạn nung
Nung gốm là một quá trình gia công vật liệu ở nhiệt độ cao và kết quả biến bán
thành phẩm phẩm mộc thành dạng đá bền vững cơ học, lý học, hóa học.
Khi nâng nhiệt trong sản phẩm gốm sẽ xảy ra một loạt các quá trình hoá lý phức
tạp và làm thay đổi tính chất của chúng. Chế độ nung là sự kết hợp phức tạp của quá
trình hoá lý với nhiều nhân tố như tốc độ nâng nhiệt, nhiệt độ nung cuối cùng, môi
trường nung và tốc độ làm nguội. Như vậy cần thiết lập chế độ nung và đầu tiên là ảnh
hưởng của mỗi nhân tố nêu trên đến tính chất của sản phẩm.
Các quá trình vật lý và hóa học xảy ra khi nung quyết định toàn bộ các tính chất
vật lý, cơ lý, hóa học cũng như kích thước và hình dạng sản phẩm. Về mặt hóa học,

các quá trình xảy ra khi nung rất khác nhau bao gồm: phân hủy nhiệt của các nguyên
liệu đầu, phản ứng hóa học giữa các cấu tử trong phối liệu, phản ứng oxy hóa-khử khi
tác dụng với môi trường khí khi nung, biến đổi thù hình, quá trình hòa tan pha rắn
trong pha lỏng, quá trình kết tinh trong pha lỏng. Quá trình nung gạch thường trải qua
4 giai đoạn. Mỗi giai đoạn tương ứng với một khoảng nhiệt độ khác nhau.
- Giai đoạn sấy (200 – 5000C): Tách nước lý học và phân huỷ các tạp chất hữu
cơ.
- Giai đoạn đốt nóng (700 – 8000C): Tách nước hoá học và phân huỷ các
khoáng.
- Giai đoạn nung và lưu nhiệt (900 – 10500C): Sản phẩm kết khối mạnh, hình
thành khoáng mới chủ yếu là mulit. Cacbon và lưu huỳnh trong nhiên liệu được đốt
cháy trong môi trường oxy hoá. Phần lớn cacbon được đốt cháy hoàn toàn ở 900 oC
trong khi trên 1100 oC - 1150 oC lưu huỳnh mới cháy hết.
- Giai đoạn làm nguội đến 400C.
2.4. Công nghệ nung gạch
Quy trình sản xuất gạch nung trong các công đoạn: khai thác, gia công nguyên
liệu, tạo hình sản phẩm về cơ bản đều giống nhau, chỉ có công đoạn sấy nung gạch là
khác nhau. Công đoạn nung có thể gián đoạn hoặc liên tục. Các loại lò nung thường
được phân loại theo quy mô năng suất: quy mô nhỏ, trung bình và lớn. Các loại lò nhỏ
10


với nhiều tên gọi khác nhau như lò Clamp, lò Scotch… đều xếp vào nhóm lò thủ công,
lò có năng suất trung bình và lớn như lò vòng Homan, lò Bulls French (BTK), lò liên
tục kiểu đứng, lò Tuynen… Năm 2000, ở Trung Quốc có 3 loại lò nung gạch cơ bản là
lò thủ công, lò vòng và lò tuynen, trong đó lò vòng được sử dụng rộng rãi nhất.
Hình 2.2: Công nghệ sản xuất gạch nung tại Trung Quốc – năm 2000 [3]

Công nghệ nung ở Ấn Độ ngoài sử dụng các loại lò thủ công, các loại lò liên
tục sử dụng như lò vòng Bulls French, lò vòng Hopman, lò Tuynen. Hiện nay, dưới sự

hỗ trợ của chính phủ để nghiên cứu, công nghệ lò đứng liên tục đang ngày càng phổ
biến ở nhiều nước. Lò đứng liên tục với nhiều ưu điểm: hiệu quả sử dụng năng lượng
cao, giảm phế phẩm và ô nhiễm môi trường đang thay thế dần các lò truyền thống, lò
vòng có năng suất nhỏ và trung bình. Ở nước ta hiện nay sử dụng 4 công nghệ nung
gạch: lò thủ công, lò vòng Hopman, lò liên tục kiểu đứng và lò Tuynen.
2.4.1. Đặc điểm công nghệ nhóm lò thủ công
Sản phẩm được xếp cố định, nhiệt di chuyển từ thấp lên cao, khí nóng được tận
dụng để sấy sản phẩm ở phần trên. Do lò nung gián đoạn theo từng đợt sản phẩm nên
không tận dụng được nhiệt tích trữ trong lò. Các công đoạn sấy, gia nhiệt, nung và làm
nguội diễn ra lần lượt trong cùng một mẻ đốt nên quá trình nung kéo dài 7-15 ngày.
Thiết bị sản xuất không được đầu tư, thường đơn giản, tối thiểu để có thể sản
xuất được gạch nung. Không có hệ thống kiểm tra nhiệt độ, nhiệt độ được kiểm tra
bằng kinh nghiệm của thợ đốt lò nên chất lượng gạch không đồng đều giữa các mẻ
nung.
2.4.2. Đặc điểm công nghệ lò 4 phòng khí thổi ngược
Quy trình công nghệ nung gồm 4 giai đoạn: sấy, tiền nung, nung và làm nguội.
Vì vậy hệ thống gồm có 4 phòng được mô tả như hình, như vậy lò nung cũng tịnh tiến
vòng quanh. Bốn phòng được kết nối bằng các ống dẫn khí. Lò hoạt động không hoàn
toàn liên tục do gián đoạn ở công đoạn vào sản phẩm mộc và ra sản phẩm nung. Đây
là loại lò rất phát triển ở Thailand – 1997, có thời gian nung khoảng 8,5 giờ, hiệu quả
sử dụng năng lượng đạt 62%, tiết kiệm đến 60% so với lò thủ công[3].
Nguyên lý hoạt động của loại lò này khi vận hành buồng nung thứ nhất, chế độ
cháy trong buồng nung được điều chỉnh dần dần (nạp nhiên liệu và điều chỉnh gió) cho
11


đến khi gạch trong buồng nung đạt đến độ chín. Công nhân có thể theo dõi nhiệt bằng
cách nhìn qua lỗ quan sát lửa hoặc bằng đồng hồ đo nhiệt. Trong khi tiến hành nung ở
buồng 1, buồng 2 kế cận tiếp tục nung sơ bộ. Buồng nung này sử dụng nhiệt thải từ
buồng 1. Không khí nóng sau khi đi vào buồng nung sơ bộ sẽ đi vào buồng tiếp theo

thứ 3 là buồng sấy. Như vậy khí thải từ buồng nung sẽ qua buồng nung sơ bộ và buồng
sấy trước khi ra bên ngoài.
Hình 2.3: Công nghệ nung lò 4 phòng khí thổi ngược

2.4.3. Đặc điểm công nghệ lò vòng Hopman
Lò vòng là 1 kênh khép kín, trong đó được xếp đầy sản phẩm và chứa một
khoang để ra vào lò cũng như để sửa chữa. Theo chiều dài của vật liệu xếp, người ta
chia thành các khoang hay vùng: sấy, tiền nung, nung, làm nguội. Không khí đi qua
vùng làm nguội sẽ được tăng nhiệt độ trước khi vào vùng nung để cháy nhiên liệu. Tại
vùng nung nhiên liệu được cấp vào và cháy với không khí nóng. Khói lò có nhiệt độ
cao được đi qua vùng tiền nung, sấy và truyền nhiệt cho vật liệu. Cuối cùng khói lò đi
vào kênh khói trung tâm để đi đến ống khói. Khi nhiệt độ đạt yêu cầu, vùng nung lại
được chuyển lên một khoang và cửa thoát khói lò cũng chuyển lên đồng thời ra lò và
vào lò cũng được chuyển lên 1 khoang. Như vậy khoang nung cứ tịnh tiến vòng quanh
lò trong thời gian dài cho đến khi hỏng lò hay sản phẩm được xếp cố định, ngọn lửa
được điều chỉnh cho từng khoang đốt bằng các van theo nguyên lý ngọn lửa chạy
quanh vòng lò. Với cách làm việc như vậy nhiệt tích luỹ bởi sản phẩm nung cũng như
của khí được tận dụng.
Tuy lò làm việc liên tục nhưng từng điểm của lò lại làm việc gián đoạn, cho nên
việc tận dụng nhiệt của tường và vòm lò cũng chưa triệt để. Ngoài ra do lò bị hở rất
nhiều nên không khí lọt vào, thực tế lò phải làm việc với hệ số không khí dư lớn. Kích

12


thước bên ngoài của lò rất lớn, điều đó có nghĩa là lò chiếm diện tích xây dựng lớn và
cồng kềnh về cấu tạo. Lò có vốn đầu tư không lớn.
Lò vòng Bulls French có cấu tạo và nguyên lý hoạt động tương tự, chỉ khác
nhau ở chỗ ống khói của lò Bulls French không cố định mà di chuyển cùng vùng nung.
Tuy nhiên loại lò này cũng có nhiều nghiên cứu để cố định ống khói lại có thể giảm

được 20% năng lượng tiêu tốn và giảm 50% ô nhiễm bụi [3].
2.4.4. Đặc điểm công nghệ lò đứng liên tục
Khi khởi động lò ta châm lửa ở đáy lò và mồi lửa bằng gỗ vụn cho đến khi ngọn
lửa lên đến giữa lò. Bằng việc bố trí cho chồng gạch chuyển động liên tục từ trên
xuống, gạch cấp vào liên tục ở đỉnh lò, ta có thể duy trì vùng cháy chính ở khoảng
giữa lò. Như vậy ta có thể tận dụng được lượng nhiệt thừa theo cách khói thải ra ở
vùng cháy chính sẽ cung cấp nhiệt cho vùng trước khi cháy và của vùng sấy khi gạch
mới đưa vào từ phía trên. Gạch sau khi nung được chuyển xuống dưới và được làm
nguội bởi không khí cấp vào từ đáy lò, đồng thời cũng sấy nóng lượng không khí này
trước khi vào vùng cháy chính để nâng cao hiệu quả đốt. Người ta có thể chế tạo lò với
sự thay đổi về kích thước hoặc có thể ghép 2 hoặc nhiều lò cạnh nhau để tạo thành lò
kép hoặc dãy lò tùy theo công suất, yêu cầu về lò dự phòng và vốn đầu tư.
Kích thước bên trong lò đứng liên tục: chiều rộng 1 - 1,5m, chiều dài 1m, 1,5m,
1,75m hoặc 2m. Gạch được xếp theo 7-14 tầng, mỗi tầng có 4 lớp theo chiều đứng bên
trong lò gọi là chồng gạch. Than cám được đổ vào các khe hở giữa các viên gạch.
Lò đứng liên tục có nhiều ưu điểm: có vốn đầu tư thấp, chiếm ít diện tích xây
dựng, tiêu hao ít nhiên liệu, giảm thiểu ô nhiễm môi trường, có tính cơ giới tương đối
cao, giảm lao động nặng nhọc.
Bảng 2.2: Kích thước bên trong lò đứng liên tục và sản lượng gạch/ngày tương ứng [3]
Kích thước trục (m)

Sản lượng gạch (gạch nung/ngày)

1x1

2000

1 x 1.5

3000


1x2

4000

1.25 x 2

5000

13


2.4.5. Đặc điểm công nghệ lò nung Tuynen
Hầm lò tuy nen rất dài so với chiều rộng của nó. Xe lò được xếp sản phẩm nung
trên mặt được chuyển động từ đầu lò đến cuối lò và lần lượt đi qua zôn tiền nung,
nung và làm nguội rồi ra ngoài. Mỗi zôn có đặc điểm cấu trúc riêng, có chế độ riêng và
có chiều dài xác định. Trong thực tế thiết kế, chiều dài của từng zôn không xác định
chính xác được. Vì vậy nhiều trường hợp cho phép ta tăng chiều dài zôn nung lên,
nghĩa là tăng số vòi đốt lên. Khi làm việc thực tế có thể điều chỉnh cho phù hợp với
đường cong nung. Cũng có những trường hợp người ta bố trí vài vòi đốt phụ để đảm
bảo nhiệt độ đồng đều theo chiều cao của lò.
Lò Tuynen là lò hiện đại nhất, hoạt động liên tục, các thông số nhiệt độ được
điều chỉnh theo yêu cầu của sản phẩm. Trong lò tuynel gạch được xếp vào các xe
goòng di chuyển dọc trong lò. Lò được đốt ở khoảng giữa của hầm với nhiên liệu có
thể là than, dầu hoặc khí thiên nhiên. Các xe goòng xếp nối tiếp nhau trong đường
hầm. Không khí được cấp vào theo chiều ngược với chiều xe đi theo chiều ngang. Khi
đó xe goòng nào ở trước vùng đốt sẽ nằm trong giai đoạn nung. Các xe đã đi qua vùng
đốt sẽ chuyển sang vùng làm nguội và được làm nguội bởi không khí cấp vào ngược
với chiều xe đi. Các xe ở trước vùng nung sẽ nằm trong giai đoạn sấy. Thời gian nung
từ 20 – 50 giờ. Nhiệt độ sản phẩm sản phẩm ra lò không được vượt quá 500C.

Lò tuynen là lò hiện đại và kinh tế về mặt tiêu tốn nhiên liệu và nhân công lao
động. Lò tuynen có mức cơ khí và tự động hóa hoàn chỉnh. Việc xếp và dỡ sản phẩm
đều tiến hành ngoài lò nên điều kiện làm việc của công nhân rất tốt.
Hình 2.4 : Công nghệ lò nung Tuynen

Quy trình nung

Làm nguội

Tiền nung

Nung

14

Sấy


2.5. Nhiên liệu và hiệu quả sử dụng năng lượng trong sản xuất gạch nung
Trong sản xuất gạch nung, công đoạn nung tiêu tốn nhiều năng lượng nhất.
Năng lượng tiêu tốn trong công đoạn nung liên tục hay gián đoạn phụ thuộc vào: loại
lò nung, loại sản phẩm, sản lượng, loại nguyên liệu đất sét và hiệu suất nhiệt.
Các nguồn năng lượng sử dụng sản xuất gạch nung từ than, dầu, gas, gỗ, vỏ
trấu…(công đoạn sấy, nung), năng lượng tự nhiên (công đoạn sấy), năng lượng điện
(các thiết bị máy). Trung Quốc dùng nguồn năng lượng chính là điện, than, diesel. Ấn
Độ dùng nhiên liệu chính là than. Tại các nước phát triển như Mỹ sử dụng 80% nhiên
liệu là khí gas và dầu, ứng dụng nhiên liệu sinh học từ các ngành công nghiệp khác và
các sản phẩm chất thải như khí từ các bãi rác làm nhiên liệu cháy. Ở nước ta, than
cũng là nhiên liệu chính sử dụng ở miền Bắc trong khi ở miền Nam sử dụng nhiên liệu
chính là vỏ trấu. Đối với lò Tuynen, một số cơ sở sản xuất có thể nghiên cứu sử dụng

khí hoá than để thay thế song phải tuân thủ các tiêu chuẩn về khí thải để đảm bảo
không làm ô nhiễm môi trường và đảm bảo chất lượng sản phẩm.
Đối với các nước đang phát triển, khi nguồn nguyên nhiên liệu sản xuất gạch
nung như đất, nước, than và nhiên liệu sinh khối (gỗ, vỏ trấu, mùn cưa…) được khai
thác với giá rẻ trong khi kỹ thuật sản xuất gạch nung chưa hoàn thiện, dẫn đến việc
khai thác không tập trung, dư thừa ảnh hưởng đến môi trường tự nhiên. Đặc biệt là
khai thác gỗ từ rừng tự nhiên làm nhiên liệu.
Với các lò gạch gián đoạn theo kiểu đốt truyền thống, các giai đoạn nung diễn
ra một cách độc lập trong mỗi mẻ đốt khiến cho quá trình nung kéo dài không tận dụng
được nhiệt thừa của khói thải và của gạch đã nung trong giai đoạn làm nguội khiến cho
tiêu hao năng lượng lớn và gây ô nhiễm môi trường. Đồng thời trong quá trình sản
xuất gạch cũng phải mất rất nhiều thời gian cho giai đoạn làm nguội và giai đoạn sấy
nên thời gian cho mỗi mẻ thường kéo dài.
Để tránh nhược điểm này người ta đã đưa ra các phương án đốt gạch theo kiểu
lò liên tục. Ở đó các giai đoạn sấy, nung và làm nguội diễn ra một cách liên tục. Nhiệt
được tận dụng một cách tối đa giữa các giai đoạn: nhiệt trong khói thải của giai đoạn
nung gia nhiệt cho gạch ở giai đoạn sấy. Khí nóng ở giai đoạn làm nguội được cấp cho
quá trình cháy. Việc tận dụng nhiệt triệt để như vậy sẽ làm giảm tiêu hao nhiên liệu,
đồng thời nhiệt độ và lượng khói thải ra môi trường cũng giảm. Quá trình diễn ra liên
tục như vậy có thể tăng năng suất, chất lượng gạch được đảm bảo hơn so với lò gạch
gián đoạn.

15


Bảng 2.5: Lượng than sử dụng trong sản xuất gạch nung ở nước ta [5]
Công nghệ nung

Lượng than sử dụng (kg/1000viên gạch QTC)


Lò thủ công

180 - 220

Lò đứng liên tục

100 - 120

Lò Hopman

120 - 140

Lò Tuynen

100 - 120

Bảng 2.3: So sánh hiệu quả sử dụng năng lượng giữa lò hoạt động liên tục và gián đoạn [3]
Lò hoạt động

Công nghệ nung

Nhiên liệu

Hiệu quả sử dụng
năng lượng %

Gián đoạn

Lò Clamp


Than, xỷ

19 – 25

Lò Clamp

Nhiên liệu sinh
khối

10 – 28

Lò 4 phòng khí thổi ngược

Nhiên liệu sinh
khối

62.6

Lò liên tục kiểu đứng

Than

60 – 93

Lò Hopman

Than, gas, dầu

20 – 56


Lò Bulls French

Than

21 - 47

Lò Tuynen

Dầu và gas

45-76

Liên tục

Bảng 2.4: Năng lượng tiêu tốn riêng với từng công nghệ nung [3]
Công nghệ nung

Tiêu tốn năng lượng riêng
(MJ/kg gạch nung)

Trung Quốc (năm 2000)

Ấn Độ (năm 1998)

Lò thủ công

2.47

Lò vòng sấy tự nhiên


1.16 – 1.46

Lò vòng sấy nhân tạo

1.39 – 1.56

Lò Tuynen

1.29 – 1.52

Lò thủ công cải tiến

3 – 11

Lò Scotch

1.5 – 7

Lò Bulls French

1.8 – 4.2

Lò Hopman

1.5 – 4.3

Lò Tuynen

1.5 – 2


16


Bảng 2.6: Định mức tiêu thụ năng lượng ở Ấn Độ - 2002 [3]
Loại lò

Định mức tiêu thụ năng lượng ((MJ/kg gạch
nung)

Lò thủ công Clamp

1.5

Lò Bulls French

1.9

Lò Hopman

1,5

Lò Tuynen

1,5

Lò liên tục kiểu đứng

0,75

Lò Bulls French cố định ống khói


1,1

Kết luận:
Tổng sản lượng gạch nung ở các nước đang phát triển lớn hơn rất nhiều so với
các nước phát triển. Tuy nhiên các nước phát triển sử dụng công nghệ sản xuất hiện
đại quy mô công nghiệp nên năng suất lao động và tiêu tốn năng lượng riêng nhỏ hơn
các nước đang phát triển. Năm 2009, Việt Nam đạt sản lượng khoảng 22 tỷ viên, trong
đó sản xuất bằng lò thủ công chiếm khoảng 50% tổng sản lượng.
Quy trình sản xuất gạch nung trong các công đoạn: khai thác, gia công nguyên
liệu, tạo hình sản phẩm về cơ bản đều giống nhau, chỉ có công đoạn sấy nung gạch là
khác nhau. Nguyên liệu chủ yếu là đất sét. Nhiên liệu sử dụng (than, dầu, củi, tro
trấu…) phụ thuộc vào công nghệ nung gạch. Công đoạn nung có thể gián đoạn hoặc
liên tục. Đây là công đoạn tiêu tốn nhiều năng lượng nhất. Ở nước ta hiện nay sử dụng
4 công nghệ nung gạch: lò thủ công, lò vòng Hopman, lò liên tục kiểu đứng và lò
Tuynen.

17


TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Huỳnh Đức Minh – Nguyễn Thành Đông (2009), Công nghệ gốm sứ, Trường
ĐHBK Hà Nội.

2. FWC Sector Competitiveness Studies – Competitiveness of The Ceramic
Sector, Within The Framework Contract of Sector Competitiveness – ENTR/06/059,
Final Report, 13 Octobor 2008.
3. Small and Medium Scale Industries in Asian: Energy and Environment Brick and Ceramic Sector, Regional Energy Resources Information Center (RERIC),
Asian Institute of Technology, 2003.
4. o

5. Báo cáo hiện trạng xử lý khói thải lò nung gạch đỏ, nghiên cứu và lựa chọn giải pháp
phù hợp giảm thiểu ô nhiễm môi trường, Viện vật liệu xây dựng, 2010.

18