Производство керамических изделий

2. Характеристика сырьевых материалов 

       Для производства фасадных керамических плиток полусухого прессования применяют  беложгущиеся и красножгущиеся глины, отощающие материалы (шамот, песок  кварцевый) и плавни (пегматит, нефелин-сиенит, перлит, стеклобой, мел и др.). В  данной курсовой работе взят состав: глина  – 70%, песок кварцевый – 15%, плавни (пегматит) – 15%. (1)

       Глина представляет собой рыхлый материал, размером частиц около 0,02 мм и часто  менее 0,002 мм; в основном она состоит  из алюмосиликатов, содержащих химически  связанную воду. Глина – основной материал для производства керамических плиток и плит. По происхождению глины подразделяют на остаточные, образовавшиеся в результате накопления глинистых продуктов выветривания пород непосредственно на месте их образования, и переотложенные, возникшие в результате переноса и отложения в другом месте глинистых продуктов коры выветривания. Остаточные глины вниз по разрезу ископаемого постепенно переходят в материнские, породы. Гранулометрический состав остаточных глин, как правило, изменчив — от тонкодисперсных разновидностей в верхней части залежи до грубодисперсных в нижней. Пластичные глины этого типа образуются в результате разрушения, выветривания осадочных глинистых пород. На основных породах возникают преимущественно монтмориллонитовые глины, на средних и кислых - гидрослюдистые глины. Особо чистые, и наиболее ценные для производства керамики, глины содержат каолинит (Al₂O₃); содержание его может достигать 40%. Керамические глины характеризуются особенно однородным химическим и минералогическим составом и содержат глинистого компонента до 25-30%.

       Глины должны удовлетворять следующим  требованиям:

       1)  иметь низкую температуру обжига и достаточный интервал спекания, обеспечивающие получение изделий требуемого качества при невысоких температурах обжига;

       2)  после обжига иметь ровный цвет (желательно светлых тонов), мало изменяющийся в пределах тех температур обжига, при которых материал по своим показателям (морозостойкости, водопоглощению и др.) соответствует показателям фасадных плиток;

       3)  не содержать вредных примесей — зерен известняка, железистых и каменистых включений, а также повышенного количества растворимых солей, ведущих к образованию сколов и трещин на изделиях, появлению на их поверхности выплавок, пятен и налетов. В случае подготовки массы шликерным способом с помолом глинистых материалов в шаровых мельницах присутствие в глинах зерен известняка, железистых и каменистых включений не имеет решающего значения;

       4)  иметь достаточно однородный состав, в том числе по естественной отощенности («запесоченности»). Использование глин с изменяющейся запесоченностью, влияющей на усадку в сушке и обжиге, а также спекаемостью, требует непрерывного корректирования состава массы.

       Глины, не полностью отвечающие указанным  требованиям, можно применять в  смеси с более качественным сырьем.

       Для производства фасадных плиток глины  кроме свойств, указанных выше, должны обеспечивать образование после обжига морозостойкого черепка. Опыт работ по использованию для фасадных плиток глин различного минералогического состава показывает, что глины каолинитового состава, а также содержащие существенные примеси монтмориллонита образуют, как правило, неморозостойкий материал.

       Кварцевый песок относится к рыхлым и  сыпучим геологическим образованиям, состоящим из несцементированных мелких обломков и зерен. Принято к пескам относить породу, состоящую из зерен  размером от 0,01 до 2 мм. Из-за несовершенной сортировки материала песок никогда не бывает однороден по крупности и на группы его разделяют исходя из размеров преобладающей фракции. Пески с размером зерен от 0,01 до 0,25 мм считаются мелкозернистыми, 0,25—0,5 мм — среднезернистыми, 0,5—1 мм — крупнозернистыми и 1—2 мм грубозернистыми.

       По  минералогическому составу кварцевые  пески могут быть мономинеральными и состоять из кварца, но чаще они  содержат примеси других   минералов:   кремня,   халцедона,   небольших   примесей   глины   и акцессорных  минералов (полевых шпатов, слюды, глауконита), а также ничтожных примесей тяжелой  фракции (плотность 2,9) — граната, рутила, циркона, магнетита и др. Содержание полевого шпата колеблется от нуля до нескольких процентов. Пески с  большим количеством полевых  шпатов называют кварцево-полевошпатовыми, грубозернистые пески с примесью полевого шпата и слюды — аркозовыми, с существенной примесью нефелина —  нефелиновыми и т. д.

       К плавням относятся такие материалы, которые в процессе обжига вступают во взаимодействие с глинистым веществом, образуя более легкоплавкие соединения, чем чистое глинистое вещество. Поэтому  введение в состав керамической массы  плавней способствует повышению  степени спекания и снижению ее температуры.

       Плавни  можно разбить на две основные группы:

       флюсующие, действие которых обусловливается  низкой температурой их плавления. Сюда относятся полевые шпаты, пегматиты, сиениты;

       материалы с высокой температурой плавления, но дающие при обжиге легкоплавкие соединения с отдельными компонентами керамической массы. К этой группе относятся  мел, доломит, тальк и др.

       Пегматиты представляют собой полевые шпаты, проросшие кристаллами кварца, содержание которого может колебаться в довольно широких пределах. Ввиду того что и кварц, и полевой шпат являются компонентами фарфоровых и фаянсовых масс, пегматиты используются в качестве заменителей полевых шпатов и частично кварца. Поведение пегматита в обжиге определяется свойствами составляющего его полевого шпата, т. е. его температурой плавления и растворяющей способностью.