13. Сушка и обжиг сырца при производстве строительной керамики.

Естественная сушка довольно продолжительна и при большом объёме производства не вполне рентабельна, так как требуется много складского пространства и успех работы в значительной степени зависит от погоды. Для искусственной сушки применяют тепло отработанного пара, остывающего обожженного кирпича, а в некоторых случаях тепло дымовых газов. Нагретый воздух (350-400 С) отсасывается из обжиговой печи эксгаустром и подаётся в сушильную камеру. Благодаря постепенному подъёму температуры, в закрытой сушильной камере с течением времени образуются испарения воды без заметного движения воздуха. Это весьма благоприятно влияет на сушку кирпича, особенно из чувствительных к режиму сушки глин в первый период. Сырец нагревается во влажном воздухе и преждевременного высыхания его поверхности не происходит, а влага равномерно испаряется из всей массы сырца . Для обеспечения равномерности тяги и работы в печи устанавливают вентиляторы. Газы продуктов горения используются для сушки сравнительно реже, т.к. они действуют разрушающим образом на дерево и железо. Их следует пропускать по трубам или каналам под полом сушилки.

При сушке в поверхностных и внутренних слоях сырца возникает значительная разность влажностей и температур, напряжений и деформаций. В процессе сушки , как правило, происходит большее сокращение объема верхних слоев, чем внутренних, что нередко приводит к растрескиванию образца при достижении им критического значения объемно- напряженного состояния.

Обжиг заключается в постепенном нагревании сырца до температуры 900—1100°, выдержке при этой температуре в течение некоторого времени и постепенном охлаждении обожженного кирпича.

Процесс обжига включает следующие стадии: 1) подсушка, или окур (печь на пару); она ведется при температуре до 120°. При этом из сырца удаляется остаточная влага. Продолжительность подсушки колеблется от 18 до 48 часов; 2) малый огонь (печь на дыму) — из сырца удаляется химически связанная влага (при температуре 600—650°). Такой режим продолжается 30—40 часов; 3) большой огонь (печь на взваре) — глина спекается в черепок при температуре 900—1100°. Продолжительность взвара 30—40 часов; 4) выдержка при максимально достигнутой температуре (печь на закале) в течение 24—36 часов. При этом происходит выравнивание температуры по всему сечению печи и окончательное спекание глины; 5) остывание кирпича до температуры окружающей среды. Продолжительность этой стадии 96—120 часов.

14. Физико-химические процессы, протекающие при нагревании глин, их влияние на формирование структуры и свойств керамических материалов.

При нагревании глин происходят сложные физико-химические процессы, сопровождаемые дегидратацией глинистых минералов, изменением их свойств и уплотнением, вызывающим усадку. При обжиге глиняного сырца сначала удаляется свободная вода, затем выгорают органические примеси (200—450°С), а в интервале температур 450—700°С удаляется химически связанная вода из каолинита (и других глинистых минералов), который переходит в безводный каолинитовый ангидрит (метакаолинит). При дальнейшем нагреве до температуры 1050—1100° С безводный каолинитовый ангидрит разлагается на свободные окислы. При температуре 1100—1200° С в результате экзотермической реакции эти свободные окислы соединяются друг с другом, образуя силлиманит, который при дальнейшем нагревании до 1370—1420° С переходит в муллит.

Наряду с химическими изменениями каолинита, образованием силлиманита и муллита при обжиге глин происходит формирование камневидной структуры керамического изделия. При нагревании глины до температуры выше 1000° С в результате плавления наиболее легкоплавких ее составных частей образуется жидкая фаза, обусловливающая уплотнение и усадку и снижение пористости глины. Жидкая фаза при охлаждении затвердевает и цементирует нерасплавленные частицы глины, придавая ей высокую механическую прочность и неразмокаемость в воде. Процесс усадки уплотнения и упрочнения глины при обжиге называется спеканием. Полностью спекшийся глиняный черепок имеет водопоглощение не более 2—5%.