Сырьевые материалы для производства керамики

Все сырьевые материалы, применяемые для производства кера­мических изделий, делят на пластичные и непластичные.

К пластич­ным материалам, которые служат основным исходным сырьем, от­ носятся различные глины и суглинки. Непластичные материалы обычно служат добавками к глинам для придания последним не­ обходимых технических свойств. Добавки могут быть: отощающие — для регулирования пластичности, уменьшения усадки, улучшения процессов сушки и обжига сырцовых изделий.

В качестве отощающих добавок применяют песок, шамот и другие.
Шамот производят обжигом тугоплавких глин при температуре до 1400° С с последующим измельчением обожженного материала;уплотняющие (плавни)— для улучшения спекания сырцовых изделий и для снижения температуры спекания.

В качестве плав­ней используют размолотые полевой шпат, тальк, доломит, нефе­линовые сланцы и др.; порообразующие (древесные опилки, торф, золы и др.), кото­рые прибавляют в глиняную массу для образования пористого тела обожженного изделия. Эти добавки снижают объемную массу из­делий, улучшают процесс обжига, а также снижают пластичность.

Глины, их состав и свойства.

Глинами называют осадочные горные породы, которые образовались в результате глубокого вы­ветривания (разрушения под воздействием физико-химических и биологических процессов) преимущественно полевошпатовых гор­ных пород. Первичные или элювиальные глины отложены на месте своего образования и обычно содержат примесь грубых остатков пород, из которых они произошли (хрящ, песок и др.).

Вторичные переотложенные глины образовались как результат переноса во­ дой, ледниками, ветром и отложенные на более или менее отдален­ных местах от формирования первичных глин. Эти глины более дисперсны и, как правило, не содержат грубых механических при­месей. Глины же ледникового происхождения (моренные) обычно засорены примесями грубых механических обломов горных пород в виде песка, валунчиков и др.

По минералогическому составу глины состоят из коллоидно-раз­дробленных водных алюмосиликатов: каолинитов (AI2O3-2SiO2 2Н2О), монтмориллонитов (Al₂O₃-4SiO₂ • Н₂О) и иллитов • (K₂O-MgO-4Al₂O₃-7SiО₂-2H₂O) с примесью кварца, карбонатов кальция и магния, полевых шпатов, железистых и других соеди­нений.
Каолинит слабо набухает в воде, характеризуется малым водо- поглощением и легко отдает воду при сушке.

Монтмориллонит по­глощает значительное количество воды при увлажнении, набухает и медленно отдает воду при подсушивании. Иллит при увлажнении не набухает и по свойствам занимает среднее положение между каолинитом и монтморилионитом. В зависимости от преобладаю­щего содержания названных минералов глины называют каолинитовыми, монтморилионитовыми, иллитовыми.

По зерновому (гранулометрическому) составу глины характе­ризуются значительным содержанием глинистого вещества (частиц размером менее 0,005 мм).
Глины бывают различными по генезису, минералогическому и гранулометрическому составам, чем обусловливаются цвет, тексту­ра и свойства. В зависимости от химического состава глины имеют белый, желтый, серый, зеленоватый и другие цвета.

В зависимости от количества механических примесей различают глины: жирные — со значительным содержанием глинистых час­тиц; тощие — с заметным содержанием песчаных и пылеватых час­тиц.
По применению в керамической промышленности глины делят на фарфоровые, фаянсовые, клинкерные, кирпичные и т. д.

Качество глины определяют пластичностью, огнеупорностью, интервалом плавкости, цветом после обжига и другими показателями.
Пластичность глины — наиболее характерное свойство, опре­деляющее ее отношение к формованию. Пластичностью называют свойство глиняного теста (глиняная масса, затворенная водой) изменять свою форму без разрыва и нарушения сплошности под влиянием механических усилий и сохранять приданную форму по­сле прекращения их действия.

Пластичность глин зависит от мине­ралогического состава и степени дисперсности. Чем больше дис­персность и чем больше содержится глинистого вещества, тем выше пластичность глины. Жирные глины обладают хорошо выра­женной пластичностью, связностью и легко поддаются формованию, тощие же глины малопластичны, плохо формуются и обладают ма­лой связностью при высыхании.

Для придания пластичного состояния жирным глинам требуется значительное количество воды; эту воду называют водой затворе­ния (задельной). Глинистая масса при затворении водой набухает, т. е. увеличивается в объеме. Высыхание изделий из таких глин длится продолжительное время, при этом они уменьшаются в объеме (происходит воздушная усадка) вследствие сближения ча­стиц глины и удаления пленок сорбированной воды.

Неравномерная усадка приводит к растрескиванию и искривлению изделий. Тощим глинам требуется меньше воды затворения; они быстрее высыха­ют, обладают сравнительно малой связностью и небольшой усад­кой.
Пластичность глин может быть повышена различными способа­ ми, например добавлением более пластичных глин, вылеживанием, вымораживанием, выветриванием и отмучиванием.

Уменьшение пластичности глин достигается добавлением к ним непластичных отощающих материалов, например песка, шамота и др. Добавки подбирают так, чтобы одновременно можно было улучшить, если это необходимо, пластические и термические свойства глин.

Огнеупорностью называется свойство глин выдерживать дейст­вие высокой температуры без деформации. Огнеупорность характе­ризуется температурой или точкой плавления, т. е. тем температур­ным интервалом, при котором деформируется пробный пирами­дальный (в виде конуса) образец из глины.

По огнеупорности глины делят на следующие группы:Огнеупорные с температурой плавления выше 1580°С;Тугоплавкие с температурой плавления 1580-1350°С;Легкоплавкие с температурой плавления ниже 1350°С;Подвергаясь действию высоких температур, глина претерпевает ряд физико-химических изменений, которые в конечном счете при­ водят к спеканию, а в дальнейшем — к плавлению.

При спекании легкоплавкие вещества должны постепенно заполнить пустоты и прочно связать остов, состоящий из более тугоплавких элементов.
В процессе спекания масса уплотняется, вследствие чего уменьшается объем изделия и происходит так называемая огневая
усадка.

Температура изделия из клинкерных глин, при которой черепок начинает уплотняться и обладать водопоглощаемостью 3—4%,на­зывается температурой спекания (нижняя граница обжига). Даль­нейшее повышение температуры вначале дает некоторое уплотне­ние черепка, а затем его деформацию — плавление (верхняя гра­ница обжига). Температурный интервал между плавлением и спе­канием называют интервалом плавкости (густоплавкостъю).

Для изготовления клинкера, в частности, необходимо, чтобы интервал плавкости глины был не менее 80—100° С. Чем больше интервал плавкости, тем легче обжигать изделия, так как при температуре, необходимой для полного обжига, тугоплавкие вещества, состав­ляющие твердый остов изделий, не деформируются, легкоплавкие же вещества (плавни) заполняют промежутки между частицами и прочно связывают остов в монолит.

Усадкой называют уменьшение объема глин, которое происхо­дит при высушивании — воздушная усадка — и при обжиге — огне­вая усадка. Большую усадку глины считают отрицательным свой­ством, так как неравномерное изменение объема вызывает ряд деформаций изделия (искривления, трещины).

Усушкой называют свойство глины отдавать воду затворения при высыхании, что зависит от состава глины и плотности сырца.
Усушка является одной из характеристик поведения глины при вы­сушивании и определяется временем (в сутках), за которое обра­зец, приготовленный из рабочей массы глины, достигает воздушно­ сухого состояния.

Связность глины — способность ее в сухом состоянии оказывать сопротивление внешним силам, которые стремятся разъединить частицы глины. Высокой связностью обладают глины, содержащие повышенное количество глинистых частиц в определенном соотно­шении с пылеватыми и песчаными частицами.

Глины с небольшим содержанием глинистых частиц, а также пылеватые глины имеют малую связность. Достаточная связность, является необходимым условием при сушке и транспортировании сырца (необожженных изделий).

***** РЕКОМЕНДУЕМ выполнить перепост статьи в соцсетях!

*****