Сырьевые материалы керамической промышленности

Сырьевые материалы, применяемые в керамическом производ­стве, подразделяются на непластичные и пластичные.

Непластичные материалы — это различные природные или ис­кусственные продукты, которые при добавлении к глине снижа­ют ее пластичность. Они употребляются как добавки к глине для регулирования ее технических свойств, но в редких случаях ис­пользуются в виде основного сырья (например, кварцит для по­лучения динаса, магнезит для получения магнезитового кирпи­ча).

В зависимости от назначения различают три вида непластич­ных материалов: отощающие добавки; плавни, или флюсы; порообразующие добавки.

Отощающие добавки (песок, шамот) применяются для снижения излишней пластичности глины. Они снижают усадку и коробление изделий при сушке и обжиге, тем самым повышая их качество.

Плавни, или флюсы (полевой шпат, мрамор, обсидиан), снижают температуру обжига, образуя легкоплавкие смеси (эв­тектики) и позволяя получить расплав, необходимый для спека­ния черепка, уже при температуре 1 150... 1 300°С.

Порообразующие добавки образуют поры, либо вы­горая при обжиге (древесные опилки, каменноугольная мелочь, торфяная крошка), либо разлагаясь с выделением газов (карбо­натные породы).

Пластичные материалы — это различные сорта глин, которые при затворении водой образуют пластичную массу, способную принимать и сохранять заданную форму.

Глина — распространенная тонкодисперсная горная порода, обладающая способностью при затворении водой давать легко формующуюся пластичную массу и способностью превращаться после обжига в твердое камневидное тело.

Минералогический состав глин разнообразен. Например, ми­нерал каолинит в некоторых глинах (каолинах) находится в ко­личестве до 100 %, а в некоторых — почти совершенно отсутству­ет. Помимо каолинита в составе глин встречаются и другие глинообразующие минералы: монтмориллонит (А1₂0₃ • 4Si0₂ • Н₂0), гид­рослюды и др.

Технические свойства глины определяют ее пригодность к по­лучению керамических изделий надлежащего качества.

Пластичность глины — это способность глиняного теста дефор­мироваться без разрывов и трещин. Глины, дающие высокоплас­тичное тесто, называются жирными, а глины, дающие низкопла­стичное тесто, — тощими. Жирные глины в отличие от тощих тре­буют больше воды для получения той же пластичности теста. Вслед­ствие этого изделия из жирных глин при высыхании сильно умень­шаются в объеме и дают трещины.

Цвет глины после обжига определяет, для какого вида изделий — грубой или тонкой керамики — может быть применена данная глина.

Чистые глины, состоящие только из водных алюмосиликатов (каолинита и др.), после обжига дают белый цвет и называются беложгущимися. Наиболее частой примесью, вызывающей окраску глин после обжига, являются соединения железа. Чем больше со­держание оксидов железа в глине и чем выше температура ее об­жига, тем интенсивнее получается окраска. Кирпич, обожженный при недостаточно высокой температуре (недожог), всегда слабее окрашен, чем нормально обожженный кирпич, имеющий обыч­но ровную красную окраску. Пережженный кирпич, наоборот, имеет цвет от бурого до синевато-черного.

Огнеупорность глин — это та температура, при которой проис­ходит потеря формы (падение) образца глины в виде трехгран­ной пирамидки и которую принимают за температуру плавления, поскольку глины плавятся в некотором интервале температур. По температуре плавления глины подразделяются на огнеупор­ные (> 1 580°С), тугоплавкие (1 350... 1 580°С) и легко­плавкие ( < 1 350 °С).

Огнеупорность глин тем выше, чем они чище, поэтому из чис­ла глинистых материалов наибольшую огнеупорность будет иметь совершенно чистый каолинит, который плавится при температу­ре 1 770 ⁰С. Примеси в глинах понижают температуру их плавле­ния. Огнеупорность глины можно понизить добавкой к ней плав­ней (флюсов).

Интервал плавкости глин — это разность между температурой плавления и температурой спекания глин. Если интервал плавко­сти мал, то существует опасность, что некоторые изделия при обжиге будут расплавлены, так как заводские печи не обеспечи­вают равномерную температуру по всему пространству и отклоне­ния ее в более высокую сторону могут превысить интервал плав­кости.

Чем выше температура обжига, тем больше образуется расплава и тем более спекшийся (более плотный) получается черепок. В керамике за температуру спекания принимают ту температуру об­жига, при которой водопоглощение получаемого черепка состав­ляет 5 %.

Усадка (воздушная) — уменьшение размеров изделия в резуль­тате его высыхания; огневая усадка — уменьшение размеров изде­лия в результате обжига. Общей усадкой называется суммарное из­менение размеров изделия в результате сушки и обжига. Введение отощающих добавок позволяет снизить усадку.