Применяемое сырье

Основным сырьем для производства керамических плиток являются глинистые материалы (глины и каолины), причем содержание глинистых компонентов в массах составляет не менее 45-50%, в том числе глин – не менее 30%.

Решающее влияние на технологические свойства глин, применяемых для керамических изделий, имеет их минералогический со­став. Минералогический состав глин очень разнообразен, что объяс­няется различным содержанием глинистых минералов (каолинита, гидрослюды, монтмориллонита, смешанослойных образований) и различными их сочетаниями.

Огнеупорные и легкоплавкие глины по минералогическому со­ставу разделяются на глины преимущественно каолинитовые с не­значительной примесью гидрослюды, смешанослойных образований или монтмориллонита и глины каолинит-гидрослюдистые или гидро-слюдисто-каолинитовые с небольшой примесью смешанослойных образований и монтмориллонита.

Как огнеупорные, так и тугоплавкие глины обычно в большей или меньшей степени запесочены. Содержание кварцевого песка мо­жет колебаться от 10-50% и выше. Кроме кварцевого пе ска, глины могут содержать полевой шпат, кальцит, мусковит, карбонатные по­роды, оксиды и гидроксиды железа, а также пирит, сидерит, рутил и другие минералы.

Лучшими для производства керамических изделий являются глины каолинитового и каолинит-гидрослюдистого состава.

Керамические свойства глин обусловливаются их минералоги­ческим составом и дисперсностью. Например, каолинит-гидрослюдистые глины умеренно- или среднепластичные. Содержа­ние в глинах разбухающих смешанослойных образований или мон­тмориллонита повышает пластичность, воздушную усадку, приводит к значительному влагосодержанию шликера, высокой чувствительно­сти к сушке.

Обожженные каолинит-гидрослюдистые и гидрослюдистые глины состоят из кварца, муллита и стекловидной фазы. Они отли­чаются высокой механической прочностью, кислотостойкостью и во­донепроницаемостью.

В обожженные каолинитовые глины, содержащие также мон­тмориллонит, кроме кварца, муллита и стеклофазы, при температу­рах выше 1000 °С может входить кристобалит в значительном коли­честве. При этом они характеризуются пониженной механической прочностью и возможной водонепроницаемостью.

Тонкодисперсные примеси кальциевых и магниевых соедине­ний уменьшают огнеупорность глин, сокращают интервал спека­ния, а выше определенного предела – повышают водопоглощение обожженного материала и склонность к вспучиванию.

Основные требования к глинам и другим материалам, из которых составляют керамическую массу, определяются задаваемыми свойствами готового керамического изделия и его назначения.

При производстве глазурованных плиток для внутренней облицовки стен применимы как светложгущиеся тугоплавкие и огнеупорные импортируемые глины, так и тугоплавкие и легкоплавкие местные глины, средне- или умереннопластичные, без крупнодисперсных железистых или карбонатных включений, а также гипса и значительного количества органических примесей.

Большинство составов масс, применяемых при производстве керамических плиток на поточно-конвейерных линиях, содержат не только глинистые материалы, но и флюсующие добавки, снижающие температуру обжига, благодаря чему обеспечиваются нормальные условия работы жаростойких металлических роликов или жаростой­ких сеток в щелевых печах, а также отощители керамических масс (например, кварцевый песок).

Как правило, в составы масс для флюсующего действия вводят такие плавни, как стеклобой и нефелин-сиенит. Количественное их соотношение определяет выбор конструкции щелевой печи. При об­жиге в щелевой печи с сетчатым конвейером, где допускаемая тем­пература не должна превышать 1000°С, количество нефелин-сиенита не превышает обычно 10% и, как правило, туда вводят еще около 30% стеклобоя (эрклеза). При обжиге плиток в роликовой печи, где допускается температура около 1100°С, содержание стеклобоя мо­жет быть несколько уменьшено за счет нефелин-сиенита (до 20- 25%). Общее количество плавней в разработанных массах колеблется от 25- 50%.

Ha ряде предприятий Республики Беларусь и за рубежом пер­спективным является применение гранотсевов – отходов камнедробления. Отсевы камнедробления по содержанию оксидов щелочных металлов уступают нефелиновому концентрату, но имеют преимуще­ство перед перлитами; по содержанию оксидов щелочно-земельных металлов они превосходят указанные материалы, а по сумме RO+R₂0 уступают только нефелиновому концентрату. Этим определяется це­лесообразность применения данных отходов в качестве плавня в смесях для получения керамических облицовочных плиток по режимам скоростного обжига.

На основе проведенных исследований установлена возмож­ность применения для производства плиток и добавок топливных от­ходов химической промышленности (шлаков фосфорного производ­ства, красного шлака бокситового производства и др.).

Топливные шлаки образуются при сжигании твердого топлива на электростанциях. Введение их в состав керамических масс интен­сифицирует образование муллита и анортита, а также значительно активизи­рует процессы развития стеклофазы, что обеспечивает повышение физико-химических свойств и эксплуатационных характеристик из­делий [1].