Từ lâu, các sản phẩm sứ dân dụng đã đóng một vai trò quan trọng trong cuộc sống. Ngày nay, sứ dân dụng, đặc biệt là sứ dân dụng cao cấp, không chỉ đóng vai trò là các vật dụng hàng ngày, mà nó còn được sử dụng làm đồ trang trí, mang nhiều tính thẩm mỹ, thể hiện sự sang trọng, đẳng cấp của người sử dụng, … với nhiều chủng loại, mẫu mã đa dạng, phong phú. Nắm bắt được xu hướng đó, các công ty sản xuất sứ dân dụng trong nước đã cho ra đời nhiều loại sản phẩm có mẫu mã đẹp, chất lượng cao. Tuy nhiên, các sản phẩm này cũng phải cạnh tranh với các sản phẩm sứ dân dụng cao cấp đến từ Nhật Bản, Ấn Độ, Trung Quốc…

Do đó, để có thể cạnh tranh được với các sản phẩm trong và ngoài nước, các phương pháp sản xuất luôn được nghiên cứu và đổi mới nhằm tạo ra những sản phẩm có hình thức đẹp, chất lượng sản phẩm cao mà vẫn đảm bảo được giá thành phải chăng. Một trong những giải pháp đó chính là sử dụng SiO₂ có trong tro trấu để thay thế cho nguyên liệu quartz.

KS. Nguyễn Thị Tỵ - Chủ nhiệm đề tài cho biết: “Việc sử dụng SiO₂ có trong tro trấu để thay thế cho nguyên liệu quartz không những giải quyết vấn đề về vỏ trấu - một sản phẩm phụ trong quá trình sản xuất lúa gạo trong nước, mà còn giúp giải quyết bài toán về nguyên liệu ngày càng có hạn. Do đó, đề tài này được thực hiện nhằm làm rõ hơn tác động của silica siêu mịn từ tro trấu tới các tính chất của sứ dân dụng và đánh giá khả năng ứng dụng của silica siêu mịn từ tro trấu trong công nghệ sản xuất gốm sứ.”

Cũng theo KS. Nguyễn Thị Tỵ, để sản xuất sứ dân dụng cao cấp thì các nguyên liệu phải có chất lượng cao, đặc biệt là về hàm lượng tạp chất gây màu. Độ trắng của SiO₂ siêu mịn từ tro trấu là 91,5%, xấp xỉ với mẫu quartz Q325 Ấn Độ (93%), nên hoàn toàn phù hợp để đi sâu nghiên cứu SiO₂ siêu mịn từ tro trấu để ứng dụng trong sứ dân dụng cao cấp. Bên cạnh đó, độ co toàn phần của SiO₂ siêu mịn từ tro trấu sau khi nung ở nhiệt độ 1250^oC là 33%, khá cao so với các loại nguyên liệu thường dùng trong sản xuất gốm sứ, do đó việc sử dụng SiO₂  sẽ ảnh hưởng đến độ co chung của phối liệu. Vì vậy, trong nghiên cứu cũng như trong sản xuất, theo KS. Nguyễn Thị  Tỵ, cần có những biện pháp kỹ thuật và những lưu ý để giảm thiểu sự ảnh hưởng do độ co của SiO₂ siêu mịn từ tro trấu gây nên. "Diện tích bề mặt riêng của SiO₂ siêu mịn từ tro trấu rất lớn, đạt 47,7 m²/g, lớn hơn 33,3 lần so với quartz Q325 Ấn Độ, chứng tỏ nguyên liệu này có kích thước hạt rất nhỏ mịn, sẽ tạo ra được những hiệu ứng có 7 lợi cho cấu trúc của gốm sứ" - Chủ nhiệm đề tài phân tích.

Theo nghiên cứu, khi thay quartz bằng SiO₂ siêu mịn từ tro trấu với lượng càng tăng thì nhu cầu lượng nước tạo hình cũng tăng theo. Căn cứ vào kết quả phân tích diện tích bề mặt riêng của mẫu SiO₂ siêu mịn từ tro trấu có thể giải thích: Việc tăng lượng nước tạo hình là do SiO₂ siêu mịn từ tro trấu có kích thước hạt rất nhỏ, cấu trúc xốp, diện tích bề mặt riêng lớn nên nó đã làm giảm mạnh tính dẻo của phối liệu. Đồng thời, bản thân các hạt SiO₂ siêu mịn với cấu trúc xốp cũng có khả năng hút một lượng nước nhất định vào cấu trúc. Theo KS. Nguyễn Thị Tỵ, đây là điểm khác biệt lớn giữa SiO₂ với nguyên liệu gầy quartz thông thường.

Xét về hiệu quả tiết kiệm năng lượng, KS. Nguyễn Thị Tỵ chia sẻ, nếu xét cùng một chế độ nung giữa sản phẩm sứ thông thường và sản phẩm sứ có sử dụng 2% SiO₂ siêu mịn từ tro trấu nung thì nhiệt độ nung của sứ có sử dụng SiO₂ siêu mịn từ tro trấu nung giảm 10^oC so với sứ thông thường.

Trong quy trình nung, giai đoạn khử (khoảng 1000^oC đến nhiệt độ cao nhất) là giai đoạn tiêu hao nhiều nhiên liệu nhất, chiếm khoảng 60% tổng nhiên liệu trong quá trình nung. Do đó, khi nung sản phẩm sứ của đề tài, việc giảm 10^oC nhiệt độ nung sẽ giúp giảm khoảng 2% lượng nhiên liệu tiêu tốn.

Đặc biệt, quá trình nung thực tế còn cho thấy, với sản phẩm sứ thông thường tiêu tốn 0,52 kg Gas/1kg sản phẩm, trong khi sản phẩm sứ của đề tài tiêu tốn 0,51kg Gas/1kg sản phẩm, tức là giảm 0.01 kg Gas/1kg sản phẩm. Với quy mô sản xuất lớn, lò nung dung tích lớn thì việc giảm 0,01 kg Gas/1kg sản phẩm có ý nghĩa lớn về mặt tiết kiệm năng lượng cho một lần nung.

Như vậy, việc thực hiện thành công đề tài “Nghiên cứu ứng dụng Silica siêu mịn từ tro trấu để giảm nhiệt độ nung trong sản xuất sứ dân dụng cao cấp” không những giúp giải quyết vấn đề về vỏ trấu - một sản phẩm phụ trong quá trình sản xuất lúa gạo trong nước, mà còn giúp giải quyết bài toán về nguyên liệu ngày càng có hạn và các vấn đề môi trường khi tiến hành khai thác chúng. Ngoài ra, kết quả nghiên cứu của đề tài cũng góp phần thúc đẩy sự phát triển của ngành công nghiệp nói chung và ngành sản xuất sứ gia dụng cao cấp nói riêng.