Сырьевые материалы

Для производства строительных керамических изделий используют сырьевые смеси, состоящие из пластичного, или основного сырья (глинистого), и непластичного, или добавочного, к которому относят отощающие, выгорающие добавки, плавни и др.

Глинами называют осадочные породы, образовавшиеся в результате глубокого выветривания (разрушения под воздействием физических, химических и биологических процессов) полевошпатовых горных пород — гранита, сиенита, гнейса и др.

Глины, оставшиеся на месте образования, называют первичными. Обычно они засорены примесями породы, из которой образовались.

Вторичными (переотложенными) называют глины, перенесенные и отложенные в других местах. Такие глины наиболее распространены в природе.

Глины состоят из глинообразующих минералов (водных алюмосиликатов) со слоистой кристаллической структурой:

  • ? каолинита А1203 • 2Si02 • 2Н20;
  • ? монтмориллонита А1203 • 4Si02 • /гН20 и др.

Глинистые минералы определяют основную способность

глины — образовывать с водой пластичное тесто, которое в процессе высыхания сохраняет приданную ему форму и после обжига приобретает свойства камня.

Пластичность — свойство глиняного теста деформироваться под нагрузкой без образования трещин и разрывов и сохранять приданную форму после снятия этой нагрузки. В соответствии с ГОСТ 30672-99 пластичность глин выражается числом пластичности

где Wx — влажность, при которой глина переходит из пластичного состояния в текучее, — нижняя граница текучести; W2 — влажность, при которой глина переходит из пластичного состояния в хрупкое, — граница раскатывания.

В зависимости от пластичности все глины подразделяются на высокопластичные с числом пластичности более 25; среднепластичные — 15...25; умеренно пластичные — 7... 15; малопластичные — до 7; непластичные — не способные при за- творении водой давать пластичное тесто.

Глинистые минералы при смачивании водой набухают вследствие того, что поглощаемая ими вода располагается между отдельными слоями их кристаллических решеток; при этом межплоскостные расстояния решеток значительно увеличиваются. При сушке глин происходит обратный процесс, сопровождающийся усадкой.

Под воздушной усадкой (линейной или объемной) понимают уменьшение линейных размеров и объема образца из глиняного теста при высыхании. Воздушная усадка тем больше, чем выше пластичность глины.

При обжиге глин после удаления гигроскопической влаги и выгорания органических примесей происходит разложение глинистых минералов. Так, каолинит при температуре

500...600 °С теряет химически связанную воду; при этом процесс протекает с полным распадом кристаллической решетки и образованием аморфной смеси глинозема А1203 и кремнезема Si02. При дальнейшем нагреве до 900...950 °С возникают новые кристаллические силикаты (например, муллит ЗА1203 • 2Si02) и образуется некоторое количество расплава (жидкой фазы) вследствие плавления наиболее легкоплавких минералов, входящих в состав обжигаемых глиняных масс.

В процессе обжига под действием сил поверхностного натяжения жидкой фазы твердые частицы обжигаемого материала сближаются и объем его уменьшается, т.е. происходит огневая усадка. Огневой усадкой (линейной или объемной) называется уменьшение линейных размеров и объема высушенных глиняных образцов в процессе обжига.

Термические свойства глин характеризуют изменения, происходящие в них при высоких температурах. Они определяются огнеупорностью и спекаемостью.

Огнеупорностью называют свойство глин выдерживать действие высоких температур, не расплавляясь. По огнеупорности глины делятся:

  • ? на огнеупорные — огнеупорность выше 1580 °С;
  • ? тугоплавкие — огнеупорность 1350... 1580 °С;
  • ? легкоплавкие — огнеупорность менее 1350 °С.

Огнеупорность глин зависит от химического состава. Повышенное содержание глинозема (А1203) увеличивает огнеупорность.

Зависимость водопоглощения керамического материала от температуры обжига

Рис. 6.6. Зависимость водопоглощения керамического материала от температуры обжига: tA — температура начала спекания; tB — температура, при которой водопоглощение черепка 5 %; tB — температура, выше которой отмечаются признаки пережога; tA - tB — интервал спекания; tB - tB — интервал спекшегося состояния

Свойство глин при обжиге уплотняться с образованием камнеподобного материала называется спекаемостъю. Это свойство глин характеризуется интервалами спекания и спекшегося состояния, находящимися в тесной зависимости от водопоглощения керамического материала (рис. 6.6).

Способность глины при обжиге переходить в камневидное состояние, в котором она совершенно не размокает в воде, объясняется следующим. При обжиге протекают химические и физико-химические процессы (удаление кристаллизационной воды, частичное разложение безводной глины на оксиды и образование новых водостойких и тугоплавких соединений), приводящие к изменению структуры глины. Частицы обезвоженной и видоизмененной глины спекаются, не переходя при этом полностью в расплавленное состояние. Спекание происходит за счет плавления легкоплавких примесей. Этот расплав склеивает, цементирует всю массу.

Для производства керамических изделий нужна смесь, которая хорошо формируется и достаточно быстро сохнет. Смесь с оптимальным соотношением глинистых и песчаных частиц получают, добавляя в жирную глину отощающие добавки: кварцевый песок, золу ТЭС, шамот (глина, обожженная при температуре 900...1400 °С и потерявшая пластические свойства), измельченный бой готовых изделий. Для улучшения спекания керамического черепка при обжиге и для снижения температуры обжига изделий вводят флюсы или плавни (стеклобой, полевые шпаты, вулканические породы, нефелиновые конценраты).

Для получения изделий с меньшей средней плотностью и повышенной пористостью применяют органические выгорающие добавки (древесные опилки, угольная мелочь, торфяная пыль, полистирольный бисер и др.). Используют также вещества, выделяющие при высокой температуре обжига углекислоту, что ведет к образованию пор (молотые мел, доломит и глинистый мергель). Эти добавки обладают также свойствами отощающих добавок.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >