Сырье для производства

Основным сырьем для производства керамических материалов и изделий являются глины. Для улучшения технологических свойств глин, а также придания готовым изделиям определённых физико-механических свойств применяют отощающие, выгорающие и пластифицирующие добавки.

Глина - тонкодисперсная фракция горных пород, способная образовывать с водой пластичное тесто, сохраняющее после высыхания приданную ему форму и приобретающее после обжига твердость камня.

Глина является продуктом механического разрушения (выветривания) и химического разложения некоторых магматических и метаморфических горных пород, содержащих в своем составе полевой шпат (граниты, сиениты, гнейсы и т.д.). В результате разложения полевого шпата образовался минерал каолинит Аl₂O₃- 2SiO₂2H₂O. Однако горные породы, кроме полевого шпата, содержат и другие минералы (кварц, слюду и т. д.), поэтому при разрушении их получается сложная смесь, состоящая из частиц глины, кварца, слюды и других неразложившихся минералов.

В составе глин могут присутствовать неразложившиеся зерна полевого шпата, известняка, а также железистые, органические и другие вещества. Крупные зерна известняка в составе глин являются вредными примесями, так как при обжиге они превращаются в известь, которая затем на воздухе гасится и, увеличиваясь в объеме, разрушает керамические изделия.

К важнейшим свойствам глин, которые учитывают при производстве керамических материалов, относят пластичность, воздушную и огневую усадку, огнеупорность и цвет глиняного черепка.

Пластичностью называют способность глиняного теста под действием внешних сил принимать заданную форму без образования трещин и сохранять эту форму после снятия нагрузки. Пластичность повышается с увеличением содержания в глине глинистых частиц. Чем глина пластичней, тем больше требуется воды для получения хорошо формуемого глиняного теста, а это, в свою очередь, увеличивает усадку изделий при сушке и обжиге.

Различают глины высокопластичные (жирные), глины средней пластичности и малопластичные (тощие) глины. Жирные глины обладают хорошей пластичностью, связностью и легко поддаются формованию, однако сформованные из них изделия при высыхании значительно уменьшаются в объеме и дают трещины. Тощие глины трудно поддаются формованию. Для повышения пластичности формовочной массы и улучшения качества кирпича и других материалов применяют поверхностно-активные вещества - сульфитно-дрожжевую бражку (СДБ) и др.

При применении для производства керамических материалов высокопластичных глин в сырьевую смесь вводят отощающие добавки или определенное количество малопластичной глины.

Огнеупорность - свойство глины выдерживать действие высокой температуры без деформации. По огнеупорности глины разделяют на три группы: огнеупорные с температурой размягчения выше 1580⁰С, тугоплавкие с температурой размягчения 1580-1350⁰С, легкоплавкие с температурой размягчения ниже 1350⁰С.

Огнеупорные глины состоят из глинистых частиц, содержат небольшое количество примесей и поэтому обладают высокой пластичностью. Применяют эти глины для изготовления огнеупорных, фарфоровых и фаянсовых изделий. Тугоплавкие глины используют в производстве плиток для полов, канализационных труб и других видов строительной керамики. Из легкоплавких глин изготовляют красный глиняный кирпич, пустотелые керамические камни, черепицу и другие изделия.

Добавки. Пластичные жирные глины в чистом виде редко применяют в производстве керамических материалов, так как в процессе сушки и обжига они дают большую усадку, сопровождающуюся короблением и растрескиванием изделий. Для ее уменьшения в состав сырьевой смеси вводят отощающие материалы (песок, шлак, золу от сжигания твердого топлива, измельченный керамический бой, шамот и др.).

Для получения облегченных керамических материалов и изделий с повышенной пористостью и пониженной теплопроводностью в состав сырьевой смеси вводят порообразующие добавки, которые выгорают в процесс обжига (опилки, угольный порошок, торф и др.).

При изготовлении некоторых изделий для понижения температуры обжига улучшения спекания, повышения плотности изделий в глину вводят специальные добавки - плавни (молотый полевой шпат, доломит, магнезит, стеклобой).

Обогащающие и пластифицирующие добавки (высокопластичные глины, отходы при добыче угля, сульфитно-спиртовую барду - отход целлюлозного производства и др.) вводят в глиняную смесь для обогащения малоглиноземистого сырья, увеличения его пластичности, улучшения формовочных и сушильных свойств глин.