Làm thế nào để tối ưu hóa độ dẻo của đất sét trong sản xuất gạch nung nhằm nâng cao hiệu suất nguyên liệu thô?

Tương lai của ngành sản xuất gạch: Tự động hóa thúc đẩy sự phát triển của các nhà máy gạch hiện đại

Ngành sản xuất gạch đã phát triển hàng nghìn năm, nhưng những yêu cầu xây dựng hiện đại đã tạo ra những thách thức mới cho các nhà sản xuất gạch. Khách hàng ngày nay đòi hỏi gạch có vẻ ngoài đẹp hơn, độ bền cao hơn, kích thước chính xác và chất lượng ổn định. Đồng thời, các nhà sản xuất gạch đang tìm cách giảm sự phụ thuộc vào lao động, nâng cao hiệu quả sản xuất và đạt được hoạt động ổn định hơn.

Với sự phát triển của công nghệ sản xuất thông minh, các quy trình xử lý gạch thủ công truyền thống đang dần được thay thế bằng các giải pháp sản xuất gạch tự động . Trong số các công nghệ này, hệ thống xếp dỡ tự động đã trở thành một phần quan trọng của các dây chuyền sản xuất gạch tiên tiến, đặc biệt đối với các nhà sản xuất gạch ốp mặt tiền cao cấp, gạch rỗng và vật liệu xây tường cao cấp.

Những thách thức đối với sản xuất gạch truyền thống

Trong các nhà máy gạch truyền thống, nhiều quy trình phụ thuộc rất nhiều vào thao tác thủ công, đặc biệt là trong các giai đoạn:

• - Xử lý gạch xanh
• - Xếp gạch
• -Vận chuyển pallet
• -Dỡ gạch khô
• - Xếp gạch trước khi nung

Việc vận hành thủ công có thể tạo ra một số thách thức trong sản xuất:

1. Cách bố trí gạch không đồng nhất

Gạch chất lượng cao đòi hỏi sự định vị chính xác trong quá trình sấy và nung. Những sai lệch nhỏ về khoảng cách hoặc vị trí có thể ảnh hưởng đến hình thức sản phẩm cuối cùng.

2. Yêu cầu lao động cao hơn

Các nhà máy gạch quy mô lớn cần hoạt động liên tục. Việc bốc dỡ thủ công đòi hỏi nhiều công nhân hơn và làm tăng áp lực vận hành.

3. Sản lượng ổn định thấp hơn

Tốc độ và độ chính xác thao tác của con người có thể khác nhau, điều này có thể ảnh hưởng đến tính nhất quán của quy trình sản xuất.

Do đó, các nhà máy gạch hiện đại ngày càng áp dụng các hệ thống tự động hóa công nghiệp để nâng cao độ tin cậy trong sản xuất.

Hệ thống xếp dỡ tự động hai tầng là gì?

Hệ thống xếp dỡ tự động hai lớp là một giải pháp tự động hóa tiên tiến được thiết kế cho các nhà máy sản xuất gạch đất sét hiện đại và các dây chuyền sản xuất vật liệu xây tường cao cấp .

Hệ thống này tự động hoàn thành nhiều quy trình, bao gồm:

• - Cắt và nhóm gạch xanh
• -Xếp hàng lên pallet
• -Vận chuyển pallet
• - Lưu trữ tạm thời
• -Dỡ gạch khô
• - Cách nhóm và bố trí gạch
• - Chuẩn bị cài đặt tự động

Toàn bộ hệ thống được điều khiển bởi một hệ thống điều khiển PLC thông minh, phối hợp các đơn vị sản xuất khác nhau và cho phép điều chỉnh thông số tự động thông qua công nghệ máy tính công nghiệp.

Công nghệ xếp chồng hai lớp giúp cải thiện sản xuất gạch như thế nào?

Ưu điểm lớn nhất của hệ thống xếp chồng hai lớp là gạch có thể được sắp xếp riêng biệt trong quá trình phơi khô và sau đó chuyển đến vị trí chuẩn bị nung.

Phương pháp sản xuất này mang lại một số lợi ích:

1. Chất lượng bề mặt tốt hơn

Đối với gạch ốp mặt cao cấp, bề mặt có vẻ ngoài vô cùng quan trọng. Việc sấy khô riêng từng pallet giúp giảm thiểu các vết tiếp xúc và cải thiện chất lượng bề mặt gạch thành phẩm.

2. Độ chính xác sản xuất cao hơn

Hệ thống định vị tự động đảm bảo việc sắp xếp gạch chính xác, giảm thiểu sai sót do thao tác thủ công.

3. Nâng cao hiệu quả hoạt động của nhà máy

Bằng cách kết nối nhiều quy trình thành một hệ thống tự động hóa duy nhất, các nhà máy có thể đạt được quy trình sản xuất trơn tru hơn và giảm thiểu các thao tác thủ công không cần thiết.

Ưu điểm chính của thiết bị xử lý gạch tự động

-Mức độ tự động hóa cao

Hệ thống tích hợp các quy trình vận chuyển, bốc xếp, dỡ hàng, phân nhóm và sắp xếp vào một giải pháp hoàn chỉnh.

- Hiệu suất sản xuất ổn định

Công nghệ định vị servo và điều khiển thông minh giúp duy trì hoạt động chính xác trong quá trình sản xuất liên tục.

- Các tùy chọn sản xuất linh hoạt

Hệ thống có thể được tùy chỉnh theo:

• 1. Loại gạch
• 2. Năng lực sản xuất
• 3. Phương pháp sấy
• 4. Bố trí nhà máy

Thích hợp cho sản xuất gạch chất lượng cao

Nó rất phù hợp cho:

• 1. Gạch ốp mặt tiền
• 2. Gạch rỗng
• 3. Khối đất sét
• 4. Vật liệu tường cao cấp

Để vận hành một nhà máy sản xuất gạch nung hiệu quả, cần phải có tư duy hệ thống về toàn bộ dây chuyền sản xuất gạch. Mọi quy trình, từ khai thác nguyên liệu thô đến xếp gạch thành phẩm, đều liên kết chặt chẽ với nhau. Giống như ví dụ về chiếc xô: tổng thể tích chứa được quyết định bởi tấm ván ngắn nhất của nó. Trong sản xuất gạch, lợi nhuận của nhà máy bị giới hạn bởi khâu yếu nhất trong quy trình.

Hầu hết các nhà đầu tư gạch chỉ tập trung vào sản lượng gạch hàng ngày hoặc hàng năm trong giai đoạn lập kế hoạch. Ví dụ, họ đặt mục tiêu 500.000 hoặc 800.000 viên gạch mỗi ngày. Tuy nhiên, họ lại bỏ qua tổng lượng nguyên vật liệu luân chuyển nội bộ. Với sản lượng danh nghĩa 500.000 viên gạch mỗi ngày, toàn bộ nhà máy có thể luân chuyển tới 5 triệu viên gạch nguyên liệu thô và gạch thô trong toàn hệ thống. Hãy cùng phân tích những điểm yếu điển hình trong sản xuất gạch.

Lưu trữ nguyên liệu thô & Chuẩn bị nguyên liệu thô

Việc khai thác quặng than hoặc đá phiến ngay tại chỗ giúp tiết kiệm chi phí xây dựng các kho chứa nguyên liệu lớn. Nếu cần vận chuyển nguyên liệu từ các mỏ ở xa, sẽ cần nhiều kho chứa để đảm bảo nguồn cung cấp ổn định cho máy sản xuất gạch của bạn.

Xưởng nghiền nguyên liệu chỉ hoạt động 8-10 giờ mỗi ngày, vì vậy công suất chế biến phải vượt quá sản lượng gạch thiết kế hàng ngày. Các kỹ sư cần quyết định các giai đoạn nghiền, loại máy trộn, thông số kỹ thuật sàng, tốc độ băng tải và bố trí máy tách từ. Khả năng tiếp cận để bảo trì thường bị bỏ qua.

Nhiều nhà máy gạch sử dụng phương pháp vận chuyển thủ công đối với các tấm sàng nặng vì họ không có cần cẩu trên cao. Việc thay thế đầu búa máy nghiền mất nhiều thời gian, và tỷ lệ thay đổi thợ máy cao. Điều này làm giảm đáng kể năng suất thực tế.

Thùng ủ và đồng nhất nguyên liệu thô

Quá trình xử lý lão hóa giúp ổn định độ dẻo của nguyên liệu thô. Một buồng lão hóa thích hợp có thể chứa đủ nguyên liệu thô cho 72 giờ sản xuất. Khi thiết bị nghiền ngừng hoạt động để sửa chữa, nguyên liệu thô đã được xử lý lão hóa có thể giúp duy trì sản xuất.

Nguyên liệu thô dạng cát và đá cứng đòi hỏi thiết kế chống thấm bên trong các thùng ủ để tránh phân bố độ ẩm không đồng đều. Việc thêm máy nghiền đất sau khi trộn ủ giúp cải thiện độ đồng nhất của nguyên liệu thô cho quá trình ép đùn.

Ép đùn, cắt và định hình phôi thô

Ép đùn, trộn, cắt và định hình là các công đoạn cốt lõi trong sản xuất gạch thô . Hiệu suất thiết bị thay đổi tùy thuộc vào nguyên liệu thô và điều kiện khí hậu địa phương.

Một trường hợp thực tế: các nhà máy gạch ở Lan Châu đã áp dụng các thông số quy trình từ miền Trung Trung Quốc. Sản phẩm thô sau khi ép đùn trông khá tốt, nhưng tốc độ sấy chậm, tỷ lệ nứt cao và sản lượng cuối cùng thấp hơn nhiều so với kỳ vọng. Sự khác biệt về nguyên liệu thô đã tạo ra một nút thắt khó giải quyết.

Thiết kế buồng sấy và hệ thống thoát hơi ẩm

Có nhiều loại lò nung gạch dạng đường hầm với bố cục vùng sấy và vùng nung khác nhau. Độ dẻo của nguyên liệu, độ nhạy cảm với sự co ngót và khí hậu địa phương sẽ quyết định bố cục nào phù hợp nhất với bạn.

Đối với nguyên liệu thô nhạy cảm với quá trình sấy, không nên sử dụng lò sấy trực tiếp rồi đốt trực tiếp. Ở các vùng khô hạn như Kuitun, Tân Cương, độ ẩm không khí thấp gây ra hiện tượng nứt vỡ gạch thô ngay sau khi cắt. Tăng độ ẩm cục bộ trong khu vực bảo quản gạch thô và tăng số lượng xe vận chuyển gạch có thể giải quyết vấn đề nứt vỡ. Các nguồn nhiệt sấy bao gồm sấy bằng khí thải, sấy bằng nhiệt thải và sấy kết hợp. Nguyên liệu thô có hàm lượng lưu huỳnh cao không thể sử dụng sấy bằng khí thải, vì chất ô nhiễm lưu huỳnh sẽ làm ô nhiễm gạch thành phẩm và làm tăng chi phí môi trường. Sấy kết hợp khí thải và nhiệt thải giúp tiết kiệm nhiên liệu và điện năng đối với nguyên liệu thô có hàm lượng lưu huỳnh thấp.

Đối với thiết kế hệ thống hút ẩm: hệ thống hút ẩm tập trung hoàn toàn có mức tiêu thụ điện năng cao và hiệu quả kém. Phương án tối ưu kết hợp hút ẩm phân tán và tập trung, sử dụng áp suất dương làm yếu tố chính và áp suất âm làm yếu tố phụ trợ. Điều này giúp giảm nguy cơ sụp đổ của vật liệu thô và giảm tiêu thụ năng lượng. Nhiều lò nung hầm quay có thiết kế khu vực sấy kém với mức tiêu thụ điện năng của quạt cực kỳ cao.

Lựa chọn loại lò nung và hệ thống nung

Có nhiều loại lò nung khác nhau dành cho dây chuyền sản xuất gạch nung : lò nung hầm xây bằng gạch, lò nung hầm kết hợp, lò nung hầm quay và các loại lò nung hầm có cấu trúc ống khói khác nhau.

Lò quay có khả năng chứa khoảng 300 viên gạch/m³, trong khi lò hầm có thể chứa 400-500 viên gạch/m³. Nếu khắc phục được sự chênh lệch nhiệt độ mặt cắt ngang và nhược điểm cháy của toa xe lò trong các lò hầm truyền thống, lò hầm sẽ cho năng suất và hiệu quả năng lượng vượt trội. Điểm nghẽn cấu trúc kinh điển của lò hầm là gạch di chuyển trong khi vỏ lò vẫn cố định. Cần có những cải tiến kỹ thuật mới để giải quyết vấn đề này.

Đào tạo vận hành lò nung và công nghệ xếp gạch

Nhiều công nhân nung gạch hiểu sai về vận hành lò nung, chỉ cho rằng đó là việc quan sát màu sắc ngọn lửa. Một người vận hành lò nung chuyên nghiệp phải hiểu về luồng không khí, cấu trúc lò nung, hệ thống thu hồi nhiệt thải, giám sát nhiệt độ và chiến lược xếp gạch. Kỹ năng vận hành kém có thể được cải thiện thông qua đào tạo chuyên nghiệp.

Một quy tắc nổi tiếng trong ngành sản xuất gạch: việc xếp gạch chiếm 70% kết quả nung, trong khi quá trình vận hành nung chỉ chiếm 30%. Các kỹ thuật viên vận hành lò giỏi phân tích báo cáo kiểm nghiệm nguyên liệu và sự phân bố nhiệt để tối ưu hóa phương án xếp gạch. Các nhà máy bị cấm thêm than vào các mối nối toa xe lò và mở lỗ thông hơi ở các khu vực nhiệt độ cao, vì điều này sẽ gây cháy toa xe. Việc cháy toa xe cũng bị ảnh hưởng bởi lớp cách nhiệt và sự cân bằng không khí trong rãnh, một vấn đề thường gặp đối với các nhà sản xuất gạch.

Bố trí đường ray dỡ hàng, sân thành phẩm và nhà máy

Một nhà máy gạch với lò nung rộng 3,7m được thiết kế cho bốn công đoạn sấy và ba công đoạn nung chỉ được trang bị một đường ray dỡ hàng duy nhất, không có không gian để mở rộng. Nhà máy không bao giờ đạt được công suất thiết kế do bị hạn chế bởi số lượng đường ray dỡ hàng không đủ. Số lượng vị trí dỡ hàng, trạm đóng gói và vị trí đỗ xe vận chuyển gạch đến lò nung phải được tính toán ngay từ giai đoạn thiết kế ban đầu. Lỗi bố trí này rất khó khắc phục sau khi nhà máy đã được xây dựng.

Thiếu kho chứa gạch thành phẩm là một nút thắt cổ chai phổ biến khác. Các nhà máy có không gian lưu trữ hạn chế cần phải giảm sản xuất trong mùa mưa. Sản xuất gạch rỗng phụ thuộc rất nhiều vào không gian kho chứa gạch thành phẩm, vì các dự án xây dựng thường đặt mua gạch rỗng để lắp đặt sau này.

Kiểm tra nguyên liệu thô và bảo vệ môi trường

Kiểm tra nguyên vật liệu trước khi xây dựng là rất cần thiết. Nguyên vật liệu có hàm lượng lưu huỳnh từ 4-5% gây áp lực môi trường rất lớn nếu không có nguyên liệu thay thế. Hàm lượng canxi cao gây ra hiện tượng gạch bị chảy nước; hàm lượng kali và magiê cao dẫn đến hiện tượng kết tinh muối (lớp phủ trắng) trên bề mặt gạch.

Nhiều nhà máy đã phải xây dựng lại tháp khử lưu huỳnh đến hai lần. Các nhà cung cấp thiết bị khử lưu huỳnh thường thiếu kiến ​​thức về cơ học chất lỏng trong lò nung. Thiết kế tháp không phù hợp dẫn đến việc thoát hơi ẩm kém và giảm sản lượng. Hệ thống khử lưu huỳnh và loại bỏ bụi kết hợp theo chiều ngang và chiều dọc hoạt động tốt hơn so với tháp đơn theo chiều dọc. Cửa hút gió đặt hơi cao hơn bề mặt lò nung giúp tiết kiệm điện năng.

Sử dụng khí đốt tự nhiên là giải pháp sạch nhất cho các lò nung gạch. Chủ nhà máy cần đánh giá xem các lò nung hiện có có thể được cải tạo để sử dụng khí đốt tự nhiên hay không trong quá trình lập kế hoạch xây dựng nhà máy.

Phần kết luận

Khi thiết kế dây chuyền sản xuất gạch nung , cần tính toán công suất cho từng khâu: dự trữ nguyên liệu ≥ sản lượng nhiều ngày; chế biến nguyên liệu ≥ 1,5 lần sản lượng hàng ngày; buồng ủ ≥ 2-3 lần sản lượng hàng ngày; xưởng ép đùn hoàn thành một sản lượng hàng ngày trong 8-12 giờ; kho chứa gạch thô ≥ 1,5-2 lần sản lượng hàng ngày; toa xe lò dự phòng ≥ 0,5 lần sản lượng hàng ngày; buồng sấy, khu vực nung mỗi khu vực phù hợp với sản lượng hàng ngày; đường ray thành phẩm ≥ 0,75 lần sản lượng hàng ngày; trạm dỡ hàng ≥ 0,3 lần sản lượng hàng ngày; sân thành phẩm ≥ sản lượng nhiều ngày.

Công suất thực tế và lợi nhuận của nhà máy gạch của bạn được quyết định bởi mắt xích yếu nhất trong toàn bộ chuỗi sản xuất.

Xử lý sơ bộ nguyên liệu gạch nung và ngói, bao gồm các quá trình trộn, khuấy và ủ, là chìa khóa để cải thiện độ đồng đều của phôi, hiệu quả tạo hình và độ nhẵn bề mặt trong sản xuất gạch và ngói hiện đại. Quy trình xử lý nguyên liệu hợp lý có thể tối đa hóa tỷ lệ sử dụng nguyên liệu gạch và ngói , đồng thời tối ưu hóa hiệu quả sản xuất.

Các thao tác trộn và khuấy tập trung vào việc phân bố đồng đều các thành phần nguyên liệu và độ ẩm. Trong sản xuất các loại gạch đất sét và ngói nung, các nguyên liệu khác nhau có tính chất vật lý khác nhau. Khuấy đều có thể loại bỏ sự phân lớp thành phần và đảm bảo hiệu suất tạo hình nhất quán của mỗi mẻ sản phẩm. Quá trình nghiền và nhào phụ trợ sau khi khuấy có thể phá vỡ các cụm hạt lớn, chuẩn hóa kích thước hạt nguyên liệu và làm cho cấu trúc nguyên liệu mịn hơn và đồng đều hơn, tạo điều kiện tốt hơn cho quá trình ép đùn tạo hình tiếp theo.

Khác với khuấy trộn cơ học, quá trình lão hóa nguyên liệu thô là một quá trình xử lý tổng hợp vật lý và hóa học. Trong quá trình lưu trữ lão hóa lâu dài, các phân tử nước trong hỗn hợp nguyên liệu thô thấm hoàn toàn vào các hạt khoáng, kích hoạt quá trình thủy phân hydrat hóa và phản ứng trao đổi ion. Các chất xi măng dạng keo được tạo ra giúp tăng cường đáng kể độ kết dính và độ dẻo của nguyên liệu làm gạch . Ngoài ra, hoạt động của vi sinh vật tự nhiên và các phản ứng oxy hóa khử trong môi trường lão hóa làm mềm các khối nguyên liệu thô cứng, cải thiện hơn nữa khả năng chảy và khả năng tạo hình của vật liệu bùn , nhờ đó các phôi gạch thành phẩm có bề mặt nhẵn và không bị nứt.

Việc lựa chọn thiết bị xử lý nguyên liệu gạch nung ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu quả khuấy trộn và đồng nhất hóa. Máy trộn trục đơn và trục đôi phù hợp với sản xuất hàng loạt thông thường, có cấu trúc đơn giản và hoạt động ổn định, đáp ứng nhu cầu trộn cơ bản của các nguyên liệu theo tỷ lệ. Đối với sản xuất gạch nung cao cấp với yêu cầu chất lượng nghiêm ngặt, các doanh nghiệp thường trang bị máy cán ướt . Hiệu quả cán và nhào trộn bằng trọng lực của máy có thể hoàn thành quá trình nghiền thứ cấp và trộn mịn nguyên liệu, cải thiện hiệu quả khả năng thích ứng của nguyên liệu kém chất lượng.

Là thiết bị đồng nhất hóa chuyên nghiệp, sàng đĩa sử dụng lực cạo và cắt mạnh để tinh chế nguyên liệu bùn và loại bỏ tạp chất. Chức năng gia nhiệt bằng hơi nước tùy chọn giúp xử lý nhiệt sơ bộ nguyên liệu thô và cải thiện hơn nữa độ dẻo. Máy lọc tập trung vào việc loại bỏ các tạp chất trong nguyên liệu bùn để đảm bảo độ tinh khiết của nguyên liệu thô, trong khi máy đùn khuấy tích hợp nhiều chức năng trộn, nhào và làm dẻo, là thiết bị thiết yếu cho các dây chuyền sản xuất gạch tự động tiêu chuẩn.

Kho bảo quản nguyên liệu thô đảm nhiệm đồng thời hai chức năng: lưu trữ nguyên liệu và tối ưu hóa hiệu suất trong dây chuyền sản xuất. Nó có thể cân bằng hiệu quả nhịp độ sản xuất và tránh được sự biến động sản lượng do sự khác biệt về hiệu suất nguyên liệu. Ngành công nghiệp có các tiêu chuẩn kỹ thuật rõ ràng cho quá trình bảo quản: chu kỳ bảo quản phải vượt quá 72 giờ và nhiệt độ môi trường phải được duy trì trên 10°C. Quá trình bảo quản ở nhiệt độ ổn định đảm bảo các phản ứng vật lý và hóa học của nguyên liệu diễn ra đầy đủ và chất lượng sản phẩm ổn định trong mọi mùa.

Tự động hóa ngày càng trở nên quan trọng trong các nhà máy sản xuất gạch hiện đại. Khi các nhà máy gạch tăng công suất sản xuất và đưa vào sử dụng máy sấy hầm, lò nung hầm và hệ thống xử lý tự động, quá trình di chuyển và xếp chồng gạch sống đã trở thành một phần quan trọng của hiệu quả sản xuất tổng thể.

Một trong những công nghệ chủ chốt được sử dụng trong giai đoạn này là robot xếp gạch .

Robot xếp gạch được thiết kế để tự động nhặt những viên gạch tươi mới đúc, vận chuyển chúng đến vị trí đã định trước và sắp xếp theo mô hình xếp gạch được lập trình. Thay vì hoàn toàn dựa vào thao tác thủ công, hệ thống robot có thể phối hợp với các thiết bị cắt gạch, gom nhóm, sấy khô và nạp gạch vào lò nung.

Hệ thống xử lý gạch thô tự động thường được đặt giữa thiết bị tạo hình/cắt và thiết bị sấy hoặc nung. Chức năng chính của chúng bao gồm gom nhóm, vận chuyển, định vị và xếp chồng gạch theo yêu cầu của dây chuyền sản xuất.

Robot xếp gạch là gì?

Robot xếp gạch là một hệ thống robot công nghiệp được sử dụng để xử lý và xếp gạch trong quá trình sản xuất.

Sau khi được ép đùn và cắt, gạch vẫn còn khá dễ vỡ. Những viên gạch mới tạo hình này thường được gọi là gạch thô . Trước khi bước vào quá trình sấy khô hoặc nung, chúng cần được sắp xếp theo một khuôn mẫu phù hợp.

Robot thực hiện một số thao tác cơ bản:

1. Lấy những viên gạch màu xanh lá cây từ hệ thống chuyển giao hoặc nhóm gạch.
2. Di chuyển các viên gạch đến vị trí xếp chồng đã được chỉ định.
3. Xoay hoặc điều chỉnh các viên gạch khi cần thiết.
4. Tháo các viên gạch theo đúng mẫu đã được lập trình.
5. Lặp lại chu trình cho đến khi hoàn thành chồng thẻ cần thiết.

Mô hình di chuyển chính xác phụ thuộc vào kích thước gạch, công suất sản xuất, cấu hình lò nung hoặc máy sấy và phương pháp xếp chồng cần thiết.

Tại sao việc xếp gạch xanh lại quan trọng?

Công đoạn xếp chồng có vẻ đơn giản, nhưng nó có thể ảnh hưởng đến hiệu quả của toàn bộ dây chuyền sản xuất gạch.

Việc sắp xếp gạch không đúng cách có thể gây ra vấn đề trong quá trình sấy và nung sau này. Ví dụ, khoảng cách không đồng đều có thể ảnh hưởng đến luồng không khí, trong khi việc xếp chồng không ổn định có thể làm tăng khả năng sụp đổ hoặc hư hỏng.

Vì lý do này, các nhà máy gạch tự động hiện đại thường tập trung vào tính nhất quán trong việc xếp gạch và độ chính xác về vị trí hơn là chỉ đơn thuần tăng tốc độ di chuyển của robot.

Hệ thống xếp gạch tự động được thiết kế đúng cách có thể giúp tạo ra các sắp xếp gạch lặp lại và giảm sự phụ thuộc vào các thao tác xếp gạch thủ công. Các nhà cung cấp thiết bị công nghiệp thường xác định kiểu xếp gạch, độ bền của gạch thô, tầm với của robot, tải trọng và bố trí lò sấy/lò nung là những yếu tố quan trọng khi lựa chọn hệ thống robot xếp gạch.

Robot xếp gạch tự động hoạt động như thế nào?

Một máy xếp gạch tự động điển hình hoạt động dựa trên sự phối hợp giữa chuyển động cơ học, cảm biến, phần mềm điều khiển và hệ thống kẹp của robot.

Bước 1: Chuyển gạch xanh

Sau quá trình ép đùn và cắt, gạch thô sẽ được vận chuyển qua hệ thống băng chuyền hoặc hệ thống gom nhóm.

Các viên gạch được sắp xếp theo một bố cục đã định trước trước khi được robot nhặt lên.

Bước 2: Kẹp gạch

Robot di chuyển càng gắp của nó về phía những viên gạch màu xanh lá cây.

Cơ cấu kẹp phải được thiết kế phù hợp với kích thước, hình dạng, trọng lượng và độ bền của viên gạch. Các sản phẩm gạch khác nhau có thể yêu cầu cấu hình kẹp khác nhau.

Bước 3: Chuyển động robot

Cánh tay robot nâng các viên gạch lên và di chuyển chúng đến vị trí mục tiêu.

Cơ cấu chuyển động điều khiển bằng servo có thể cung cấp khả năng định vị được kiểm soát và hoạt động lặp lại. Hệ thống xếp gạch công nghiệp cũng có thể sử dụng định vị lập trình để có thể thực hiện các kiểu xếp khác nhau.

Bước 4: Định vị và xếp chồng

Robot đặt các viên gạch vào vị trí đã được lập trình.

Tùy thuộc vào thiết kế sản xuất, robot có thể thay đổi hướng giữa các lớp để tạo ra cấu trúc xếp chồng ổn định.

Bước 5: Thao tác lặp lại

Robot lặp lại chu trình gắp và đặt cho đến khi hoàn thành chồng vật phẩm cần thiết.

Sau khi hoàn thành, chồng vật liệu có thể được chuyển sang giai đoạn sấy khô hoặc nung.

Các tính năng chính của robot xếp gạch

Robot xếp gạch được thể hiện trong thiết kế sản phẩm được xây dựng dựa trên một số thành phần và chức năng quan trọng.

Vị trí làm việc linh hoạt

Robot có thể được cấu hình để hoạt động ở các vị trí khác nhau tùy theo bố cục dây chuyền sản xuất.

Điều này đặc biệt hữu ích khi không gian nhà xưởng, hướng băng tải, cửa vào máy sấy hoặc cách bố trí xe vận chuyển lò nung khác nhau giữa các dự án.

Bộ điều khiển động cơ servo

A Động cơ servo cung cấp khả năng điều khiển chuyển động và định vị.

Đối với việc xử lý gạch bằng robot, chuyển động chính xác rất quan trọng vì bộ phận kẹp cần phải liên tục tiếp cận, nâng, vận chuyển và thả gạch tại các vị trí đã được xác định trước.

Bộ giảm tốc RV

Bộ giảm tốc RV là một bộ phận truyền động cơ khí quan trọng được sử dụng trong các hệ thống chuyển động robot.

Nó giúp truyền mô-men xoắn và hỗ trợ chuyển động có kiểm soát của cánh tay robot.

Xếp chồng tùy chỉnh

Các nhà máy gạch khác nhau có thể sản xuất các loại và kích cỡ gạch khác nhau.

Do đó, hệ thống xếp gạch không nên được coi là một giải pháp đơn nhất. Bộ kẹp, đường di chuyển, chương trình xếp gạch và bố trí cuối cùng có thể được thiết kế theo điều kiện sản xuất gạch thực tế.

Hai quy trình sản xuất điển hình

Tuyến đường 1 (Tự động hóa cao)

Than thô dạng xỉ → Máy nghiền búa thô → Băng tải → Máy cấp liệu dạng tấm → Nghiền và sàng lọc nhiều giai đoạn → Máy trộn trục đôi → Băng tải đảo chiều → Kho chứa ủ → Máy xúc nhiều gầu → Máy cấp liệu dạng hộp → Máy đùn trộn → Máy đùn gạch chân không hai giai đoạn → Cắt dải và cắt gạch → Máy xếp gạch tự động → Xe vận chuyển gạch → Hệ thống sấy gạch → Lò nung dạng hầm → Dỡ hàng tự động → Kiểm tra và giao gạch thành phẩm.

Tuyến đường 2 (Bán tự động)

Thùng chứa nguyên liệu → Máy cấp liệu rung → Máy nghiền búa thô → Băng tải → Máy nghiền búa → Sàng rung tần số cao → Máy trộn trục đôi → Silo ủ → Thu hồi nguyên liệu thủ công → Máy cấp liệu dạng hộp → Máy đùn trộn → Máy đùn gạch chân không hai cấp → Máy cắt dải, máy cắt gạch và băng tải vận chuyển phôi gạch → Xếp gạch thủ công → Lò sấy hầm và lò nung hầm → Dỡ hàng thủ công → Kiểm tra chất lượng và vận chuyển.

Các kỹ sư có thể kết hợp hai quy trình này tùy thuộc vào quy mô nhà máy, chi phí nhân công và tình hình nguyên vật liệu.

Lựa chọn thiết bị và phương pháp nghiền nguyên liệu thô

Kích thước hạt nguyên liệu thô ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng cuối cùng của thân gạch xanh . Hai loại gạch chính có yêu cầu nghiền khác nhau:

1. 1. Gạch đặc và gạch rỗng có độ xốp thấp: kích thước hạt dưới 2,5 mm. Hệ thống nghiền hai giai đoạn: máy nghiền hàm + máy nghiền búa.
2. 2. Gạch rỗng không chịu tải có độ xốp cao: kích thước hạt dưới 1,5 mm. Có thể sử dụng phương pháp nghiền hai giai đoạn hoặc ba giai đoạn. Có thể bổ sung thêm máy nghiền trục lăn mịn có chức năng nghiền để đạt được kích thước hạt mịn hơn. Vật liệu có độ dẻo kém sẽ được hưởng lợi rất nhiều từ quá trình lão hóa sau khi nghiền.

Máy nghiền búa thô : Được thiết kế cho các nguyên liệu thô có độ cứng trung bình như xỉ than và đá phiến. Máy có thể xử lý các cục nguyên liệu thô có kích thước lên đến 500 mm. Các nguyên liệu lớn được phân tách bằng lực va đập trong buồng sơ cấp, và các nguyên liệu có kích thước trung bình được nghiền nhỏ hơn nữa trong buồng thứ cấp. Tấm sàng đáy tự động tách các hạt mịn đạt tiêu chuẩn. Máy được sử dụng rộng rãi để nghiền sơ cấp trong các nhà máy gạch tự động .

Máy nghiền búa : Thiết bị nghiền va đập dùng cho nguyên liệu thô dễ vỡ. Người dùng có thể thay thế các tấm sàng để điều chỉnh độ mịn thành phẩm. Máy nghiền búa một rôto có tỷ lệ nghiền từ 10–15; máy hai rôto đạt 20–30. Độ ẩm của nguyên liệu thô phải được giữ ở mức ≤8%, nếu không sẽ xảy ra hiện tượng tắc nghẽn sàng. Máy không thích hợp cho đá dính hoặc đá rất cứng.

Lựa chọn silo chứa nguyên liệu cũ để đồng nhất hóa nguyên liệu thô

Quá trình xử lý lão hóa nguyên liệu thô giúp đồng nhất độ ẩm và sự phân bố hạt bên trong hỗn hợp than đá. Sau khi lão hóa, chỉ số dẻo tăng lên, các khuyết tật trong quá trình sấy và nung giảm đáng kể. 4 ngày lão hóa làm giảm tỷ lệ phế phẩm khi sấy 12% và tỷ lệ phế phẩm khi nung 6%.

Ba loại silo chứa hàng cũ được sử dụng phổ biến:

1. 1. Máy xúc lật tái chế silo chứa nguyên liệu cũ: Phương pháp xếp chồng hình nón, cấu trúc đơn giản. Thích hợp nhất cho nguyên liệu thô có sự biến đổi thành phần nhỏ.
2. 2. Hệ thống ủ gạch thủ công: Diện tích xây dựng nhỏ gọn, ít tiếp xúc với không khí. Mang lại hiệu quả ủ gạch tuyệt vời. Đối với nhà máy có sản lượng 60 triệu viên gạch tiêu chuẩn mỗi năm, chỉ cần hai công nhân mỗi ca. Hệ thống này phổ biến đối với các nhà máy gạch vừa và nhỏ.
3. 3. Máy xúc nhiều gầu dùng để vận chuyển vật liệu từ silo: Thiết kế bán ngầm. Máy xúc nhiều gầu lấy vật liệu từ silo một cách đồng đều. Một người vận hành có thể hoàn thành công việc lấy vật liệu. Phương án xếp chồng hình sóng giúp giảm sự phân tách hạt. Thiết kế này yêu cầu kết cấu xây dựng chắc chắn hơn cho các băng tải phân phối treo, làm tăng chi phí xây dựng, và được ưa chuộng cho các nhà máy gạch hiện đại quy mô lớn.

Kiểm soát quá trình hình thành các khối gạch xanh

Quá trình tạo hình quyết định độ chính xác về kích thước và độ bền cơ học của thân gạch thô . Sau quá trình ủ, nguyên liệu thô được ép đùn bằng máy ép đùn gạch chân không hai giai đoạn . Yêu cầu tiêu chuẩn: áp suất ép đùn ≥1,5 MPa, độ chân không >80%. Đối với gạch nung chịu lực cao cấp, áp suất ≥2,2 MPa và độ chân không ≥88% là bắt buộc.

Các khuyết tật thường gặp trong quá trình tạo hình: độ bền phôi thô không đủ, khối lượng riêng thấp, kích thước cắt không ổn định. Nguyên nhân gốc rễ: độ ẩm nguyên liệu quá cao, áp suất ép đùn không đủ, phân loại hạt không hợp lý hoặc lưỡi cắt bị lệch. Giải pháp bao gồm điều chỉnh độ ẩm nguyên liệu, tăng áp suất ép đùn, tối ưu hóa phân loại hạt và hiệu chỉnh máy cắt.

Tối ưu hóa quy trình sấy

Hệ thống sấy gạch ngăn ngừa nứt vỡ trong quá trình loại bỏ hơi ẩm. Các thông số chính của môi trường sấy: nhiệt độ đầu vào 120–150℃, nhiệt độ đầu ra 35–45℃, độ ẩm tương đối đầu ra 90–95%, tốc độ dòng khí 1,5–4,5 m/s.

Đường cong nhiệt độ và độ ẩm phải tăng giảm nhẹ nhàng mà không có sự thay đổi đột ngột. Nhân viên vận hành nhà máy phải duy trì điểm áp suất bằng không ổn định bên trong buồng sấy. Chu kỳ sấy được xác định bởi hệ số nhạy cảm sấy K:

• 1. K＜1: 12–20 giờ
• 2. K=1~1,5:20–26 giờ
• 3. K=1,5~2:26–32 giờ
• 4. K＞2:32–48 giờ

Quy trình nung và các loại lò nung

Ba loại lò nung dùng để sản xuất gạch nung bằng than đá:

1. 1. Lò nung hình vành khuyên (lò vòng): Thích hợp cho các nhà máy gạch quy mô nhỏ và vừa. Nung liên tục với cách sắp xếp gạch cố định. Khí thải làm nóng trước gạch tươi, và không khí nóng từ khu vực làm mát hỗ trợ quá trình đốt cháy. Nhiệt độ khí thải đầu ra khoảng 100–150℃.
2. 2. Lò nung hình vòng cung ba tâm cải tiến: Hình dạng vòm mượt mà hơn, chênh lệch nhiệt độ mặt cắt ngang nhỏ hơn, điện trở khí thấp hơn và tốc độ nung nhanh hơn. Các ống khói chính được xây dựng trên mặt đất, đơn giản hóa công tác xây dựng. Việc bốc dỡ bằng máy móc giảm cường độ lao động, với vốn đầu tư thấp hơn so với các lò nung đường hầm mặt phẳng lớn.
3. 3. Lò nung hầm mặt phẳng khổ lớn dùng để sản xuất gạch : Sự lựa chọn hàng đầu cho các dự án sản xuất gạch bằng than đá hiện đại. Lò mang lại sản lượng cao, tiêu thụ nhiên liệu thấp và chất lượng gạch ổn định. Các chiều rộng có sẵn bao gồm 4,6 m, 6,9 m và 9,2 m.

Quy trình nung bao gồm các giai đoạn làm nóng sơ bộ, giữ nhiệt độ cao và làm nguội. Nhiệt độ nung tiêu chuẩn cho gạch đá thải than là khoảng 1050℃. Phương pháp giữ nhiệt độ thấp trong thời gian dài tạo ra sự thiêu kết đồng đều. Cần kiểm soát làm nguội đặc biệt ở 573℃ và 230℃ để tránh nứt do chuyển pha thạch anh.

Đối với dây chuyền sản xuất gạch và ngói hiện đại, hiện tượng nứt vỡ do sấy khô quá nhanh ở phôi gạch tươi vẫn là một vấn đề kỹ thuật nan giải, ảnh hưởng đến hiệu quả sản xuất và chất lượng gạch nung . Nhiều nhà máy gạch gặp phải lỗi nứt sau khi xếp phôi gạch bằng hệ thống xếp gạch , đơn giản chỉ vì tốc độ sấy không được điều chỉnh tốt. Hiểu rõ nguyên nhân gốc rễ và áp dụng quy trình kiểm soát tiêu chuẩn hóa có thể ngăn ngừa hiệu quả hiện tượng nứt vỡ do sấy khô phôi gạch tươi .

Hiện tượng khô và nứt bất thường của phôi gạch tươi chủ yếu xuất phát từ hai yếu tố. Thứ nhất, sự thay đổi đột ngột của chế độ sấy tổng thể. Nhiệt độ và độ ẩm tăng hoặc giảm đột ngột bên trong đường hầm sấy phá vỡ quy luật mất nước dần dần của phôi gạch . Sự mất nước không đồng đều ngăn cản sự co ngót đồng bộ và tạo ra các vết nứt do sấy khô phôi gạch . Thứ hai, quá trình sấy tốc độ cao bắt đầu quá sớm trước điểm tới hạn của quá trình sấy . Phôi gạch tươi có độ bền kết cấu thấp và độ dẻo dai kém. Sấy quá nhanh sẽ làm hỏng trực tiếp tính ổn định kết cấu của nó.

Nhiệt độ môi trường sấy là một biến số quan trọng quyết định khả năng khử nước của hệ thống sấy. Trong phạm vi hợp lý, việc tăng nhiệt độ môi trường sấy sẽ cải thiện hiệu quả sấy và rút ngắn chu kỳ sản xuất gạch nung . Tuy nhiên, nhiệt độ quá cao hoặc sự tăng nhiệt đột ngột sẽ gây ra sự mất cân bằng nghiêm trọng trong quá trình di chuyển độ ẩm. Bề mặt của khối gạch thô mất nước và co lại nhanh chóng, trong khi độ ẩm bên trong không thể khuếch tán ra ngoài đủ nhanh. Điều này tạo ra một khoảng cách co ngót lớn giữa bề mặt và lõi.

Sự chênh lệch độ co ngót này tạo ra ứng suất kéo liên tục bên trong khối gạch thô . Khi ứng suất vượt quá độ bền bề mặt vốn có của khối gạch thô , các vết nứt khô trên khối gạch thô sẽ xuất hiện. Để tối ưu hóa công nghệ sấy cho dây chuyền sản xuất gạch và ngói , các nhà sản xuất nên tránh những thay đổi đột ngột trong chế độ sấy và kiểm soát tốc độ sấy trước điểm tới hạn của quá trình sấy , nhằm loại bỏ tận gốc các vết nứt do sấy nhanh.