Главная → Статьи

Сырье для производства керамических материалов и изделии

Глины

Профессор П. А. Земятченский дал следующее определение понятия «глина»: «Глиной называются землистые минеральные массы, или, по петрографической терминологии, землистые обломочные горные породы, способные с водой образовать пластическое тесто, по высыхании сохраняющее приданную ему форму, а после обжига получающее твердость камня».

Классификация глин. В зависимости от того, остались ли глины на месте своего образования или перенесены в другие места, их подразделяют на две большие группы: остаточные и перенесенные (или осадочные).

Остаточные глины обычно бывают засорены не выветривающимися частицами той горной породы, из которой они образовались.

Перенесенные (осадочные) глины состоят из более мелких по размеру частиц и относительно свободны от остатков материнских горных пород.

По отношению к действию высоких температур различают глины трех групп: огнеупорные, тугоплавкие и легкоплавкие. Огнеупорность первых выше 1580°, вторых в пределах 1350- 1580° и последних ниже 1350°.

Огнеупорные глины. К этой группе относятся наиболее чистые глины, почти без понижающих огнеупорность механических примесей (кварца, полевых шпатов, слюды, соединений железа и др.). Огнеупорные глины отличаются от каолинов повышенной тонкостью и потому, как правило, обладают более высокой пластичностью.

Тугоплавкие глины содержат примеси — окислы железа, кварцевого песка и другие — и применяются для производства тугоплавкого облицовочного и лицевого кирпича, плиток, терракоты и канализационных труб.

Легкоплавкие глины наиболее разнообразны по составу и содержат значительное количество различных механиких примесей — кварцевого песка, окислов железа, органических веществ. Легкоплавкие глины применяются К1Я производства обыкновенного глиняного кирпича, глиняной черепицы и пустотелого керамического камня.

Свойства глин. Важнейшими свойствами глин являются: пластичность, способность давать усадку при сушке (воздушная усадка) и спекаться при обжиге.

Пластичность глины приобретают только будучи смешаны с водой. Степень пластичности зависит от минералогического и зернового состава глины, формы и характера поверхности отдельных зерен, количества воды в глиняном тесте, от содержания растворимых в воде солей и органических примесей.

Пластичность глины повышается при добавлении другой, более пластичной глины, а также при отмучивании (т. е. освобождении глины от песка), выветривании, замораживании и пр.

Пластичность можно характеризовать по результатам воздушной усадки глиняного теста и по процентному содержанию воды, необходимой для получения удобофордауемой массы. Чем глина пластичнее, тем больше воды необходимо добавить к ней для придания глиняному тесту необходимой пластичности.

Поэтому изделия из пластичных глин при сушке уменьшаются в объеме значительно больше, чем изделия из малопластичных (тощих) глин.

В зависимости от величины воздушной усадки глины можно разделить по пластичности на следующие три группы:
— высокопластичные, имеющие воздушную усадку 10-16% при водопотребности 28% и более;
— средней пластичности с воздушной усадкой 7-10%при водопотребности 20-28%;
— малопластичные, воздушная усадка которых меньше 7%, а водопотребность не более 20%.

Чем больше в глинах тонких частиц, тем выше их пластичность.

В составе глины частицы размером от 5,0 до 0,15 мм принято называть песчаными; от 0,15 до 0,005 мм — пылеватыми и менее 0,005 мм — глинистыми.

Воздушная усадка. При высыхании сырой глины или сырого изделия из глины по мере удаления воды уменьшаются его линейные размеры (и, следовательно, объем) вследствие сближения глинистых частиц. Этот процесс называется воздушной усадкой.

Воздушная усадка выражается в процентах и равна отношению величины сокращения объема изделия к первоначальному объему в сыром состоянии.

Отношение глин к нагреванию. По мере повышения температуры пластичность глины уменьшается, цвет ее изменяется, механическая прочность возрастает, объем сокращается (огневая усадка), происходит уплотнение и, наконец, плавление глины.

Глина теряет пластичность будучи нагрета до 450-750°.

На цвет обожженных образцов влияет присутствие- в глине главным образом окислов железа, которые при избытке кислорода (в окислительной среде) окрашивают керамические изделия в красный, а в случае недостатка кислорода (в восстановительной среде) — в темно-коричневый и черный цвета.

После обжига механическая прочность керамических изделий повышается, так как при нагреве часть глинистого материала расплавляется, а при последующем охлаждении затвердевает и цементирует нерасплавленные его частицы, чем и обусловливается переход глины в камневидное состояние. Частичное плавление нагреваемой глины вызывает сближение ее частиц, т.е. уменьшение объема пор и сокращение общего объема, или так называемую огневую усадку. Совокупность процессов усадки, уплотнения и упрочнения глины при обжиге называют спеканием глиняного черепка.

При дальнейшем нагревании наступает плавление глины: масса переходит в жидкотекучее состояние.

Огнеупорность — свойство глины противостоять, не расплавляясь, воздействию высоких температур. Огнеупорность выражается в °С и характеризуется той температурой, при которой специальный пироскоп в форме узкой трехгранной пирамиды высотой 30 мм, размягчаясь и сгибаясь, коснется вершиной своей подставки.

При определении огнеупорности пирамидки из испытуемой глины нагревают вместе с несколькими пироскопами. Огнеупорность глины соответствует огнеупорности того пироскопа, который коснулся подставки одновременно с испытуемым образцом.

Отощающие материалы

Кроме глин, обладающих большей или меньшей пластичностью, в керамической промышленности применяются непластичные материалы, носящие общее название отощателей, или отощаюших добавок. Их вводят в состав многих керамических масс для уменьшения усадки при сушке и обжиге, для улучшения формовочных свойств и облегчения отдачи воды при сушке.

Введение в глины отощающих добавок оказывает благоприятное влияние на технологический процесс производства керамических материалов и способствует устранению брака, а в ряде случаев улучшает свойства черепка, например теплопроводность…

В качестве отощающих добавок можно использовать вещества неорганического происхождения — песок, шамот (обожженная и измельченная глина), молотую золу, шлак и др., а также органические материалы — угольный порошок, древесные опилки торф. Органические выгорающие добавки, помимо указанного выше влияния на свойства керамических изделий, увеличивают пористость и уменьшают объемный вео изделий.

Ваш отзыв