Вопрос 61. Сырьё для производства керамических материалов и изделий и добавки, водимые в сырьевую смесь

Основным сырьем для производства керамических изделий являются различные глины, а также шамот, кварцевый песок, шлак и органические добавки (древесные опилки, угольная и торфяная пыль), выгорающие при обжиге.

Глины состоят из различных окислов, свободной и химически связанной воды органических примесей. В число окислов, составляющих глины. Входят глинозем, кремнезем, окиси железа, кальция, натрия, магния и калия. Глинозем Al₂O₃ оказывает наибольшее влияние на свойства керамических изделий и является важнейшей составной частью глины. Чем выше содержание глинозема, тем выше пластичность и огнеупорность глины. Кремнезем SiO2 является основным окислом, образующим глины – количество его достигает 60-78%. Помимо окиси железа Fe₂O₃ в состав глин входят закись железа FeO, пирит Fe₂S и другие соединения железа. От количества соединений железа зависит цвет керамических изделий и температура спекания черепка. Наиболее плотный черепок получают при наличии в глине закиси железа.

Примеси оказывают большой влияние на свойства глин. Так, при повышенном содержании свободного кремнезема, не связанного с Al₂O₃ в глинистые минералы, уменьшается связующая способность глин, повышается пористость обожженных изделий и понижается их прочность. Соединения железа являются сильными плавнями, понижают огнеупорность глин.

Вода содержится в глинах как в виде свободной, так и химически связанной, т.е. входящей в состав глинообразующих минералов. От содержания органических веществ, находящихся в глине в виде остатков растений и гумусовых веществ, также зависят потери массы глин при обжиге, и, следовательно, усадка изделий. Кроме того повышенное содержание органики снижает огнеупорность глин. Знание химического состава глин дает возможность определить степень пригодности их для тех или иных керамических изделий.

Добавки к глинам.

Отощающие добавки.

В высокопластичные глины, для затворения которых требуется большое количество воды (до28%) и которые большую линейную усадку при сушке и обжиге (до15%), необходимо вводить отощающие добавки, т.е. непластичные вещества. При этом значительно уменьшается количество воды, что сокращает усадку (до2-6%).

В качестве отощающих добавок чаще всего применяют вещества неорганического происхождения – кварцевый песок, шамот (обожженная и измельченная глина), бой изделий, молотый шлак и золу. Эти вещества не только уменьшают усадку изделий, но и улучшают формовочные свойства массы, облегчают технологический процесс производства и устраняют брак.

Выгорающие добавки.

Для получения изделий с меньшей объемной массой и повышенной пористостью применяют органические выгорающие добавки. Наиболее часто используют древесные опилки, угольную мелочь и угольный порошок, торфяную пыль и др.

Все эти добавки обладают также свойствами отощающих добавок.

Специальные добавки.

Для придания керамическим изделиям специальных свойств вводят соответствующие добавки. Так, например, при изготовлении кислотоупорных изделий и облицовочных плиток к глинам добавляют песчаные смеси, затворенные жидким стеклом или щелочами. При необходимости понижения температуры обжига некоторых изделий используют флюсы (плавни) – молотый полевой шпат, руды, содержащие железо, песчаник. Для повышения качества кирпича в виде добавки вводят пирофосфаты и полифосфаты натрия.