Глина как сырье для производства керамических материалов

Основными материалами для производства керамических изде­лий являются глины и каолины, в качестве вспомогательных сырьевых материалов для улучшения технологических свойств применяют пески кварцевые и шлаковые, шамот, а также выгорающие добавки органи­ческого происхождения (древесные опилки, угольная крошка и т.п.).

Глины — землистые осадочные горные породы, состоящие из глинистых минералов со значительными примесями.

Каолины — это чистые глины, состоящие преимущественно из глинистого минерала каолинита (Аl₂О₃ х 2SiO₂ х 2Н₂О). Каолины ог­неупорны, малопластичны, имеют белую окраску. Их применяют для производства фарфора, фаянса и тонких облицовочных изделий, так как после обжига получается белый черепок.

Обычные глины отличаются от каолинов большим разнообрази­ем минералогического, химического и гранулометрического состава.

Изменения химического состава заметно отражаются на свойст­вах глин. С увеличением Аl₂О₃ повышается пластичность глин и ог­неупорность, а с повышением содержания SiO₂ пластичность глин снижается, увеличивается пористость, снижается прочность обож­женных изделий. Присутствие оксидов железа снижает огнеупор­ность глины, наличие щелочей ухудшает формуемость изделий.

При изготовлении керамических материалов основными техно­логическим свойствами глин являются пластичность, воздушная и огневая усадка, огнеупорность, цвет керамического черепка и спекаемость.

Пластичность глин — способность глиняного теста под дейст­вием внешних сил принимать заданную форму и сохранять ее после прекращения действия этих сил. По степени пластичности глины де­лят на высокопластичные, или «жирные», средней пластичности и малопластичные, или «тощие». Жирные глины хорошо формуются, но, высыхая, дают трещины и значительную усадку. Тощие глины формуются плохо. Для повышения пластичности глин применяют операцию вылеживания их во влажном состоянии на воздухе, вымо­раживание, гноение в темных подвалах, при этом происходит раз­рыхление материала и увеличивается ее дисперсность. Пластичность можно также повысить добавлением высокопластичных глин. Самый распространенный способ повышения пластичности — их механиче­ская обработка. Для понижения пластичности глин вводят добавки различных непластичных материалов (отощающие добавки).

Усадка — уменьшение линейных размеров и объема глиняного сырца при его сушке (воздушная усадка) и обжиге (огневая усадка). Усадку выражают в процентах от первоначального размера изделия.

Воздушная усадка происходит при испарении воды из сырца в процессе его сушки на воздухе и составляет 2...10%.

Огневая усадка получается из-за того, что в процессе обжига легкоплавкие составляющие глины расплавляются и частицы глины в местах их контакта сближаются. Огневая усадка составляет 2...8%.

Полная усадка определяется как арифметическая сумма вели­чин воздушной и огневой усадок. Значение полной усадки колеблется в пределах 4...18%. Полную усадку учитывают при формовании изделий.

Огнеупорность — свойство глины выдерживать действие высо­ких температур без деформации. По температуре плавления глины разделяются на легкоплавкие (с температурой плавления ниже 1350 °С), тугоплавкие (с температурой плавления 1350... 1580 °С) и огнеупорные (свыше 1580 °С).

Огнеупорные глины применяют для производства огнеупорных изделий, а также фарфора и фаянса. Тугоплавкие глины применяют в производстве кислотоупоров, плиток для полов, канализационных труб. Легкоплавкие глины используют для производства керамиче­ского кирпича, пустотелых камней, черепицы.

Цвет черепка после обжига зависит от состава и количества примесей в глине. Каолины дают черепок белого цвета. На цвет обожженных глин оказывает влияние содержание оксидов железа, которые придают окраску от светло-желтой до темно-красной и бурой. Оксиды титана вызывают синеватую окраску черепка. Используя ми­неральные красители, можно получать керамические изделия раз­личных цветов и оттенков.

Спекаемостъю глин называют ее способность уплотняться при обжиге и образовывать камневидный материал. При спекании уве­личивается прочность и уменьшается водопоглощение изделий.