35. Какие добавки вводят в глину при производстве керамики и как они влияют на свойства глин.

По своему происхождению добавки могут быть природными, искусственными (специально получаемые или из отходов про­мышленности).По назначению добавки классифицируют как отощающие, парообразующие, пластифицирующие, плавни (флюсующие), специального назначения (разувлажняющие, против выцветов, разрушающие известковые включения, окрашивающие, противоморозные).

Отощающие добавки вводят в шихту с целью улучшения сушильных свойств и уменьшения воздушной и огневой усадки керамических масс. К природным добавкам относятся кварцевые пески, песчаники, кварциты, кремнеземсодержащие породы (диатомит, трепел, опока) и отходы угледобывающей промышленности (негорелые шахтные породы). К числу искусственных, специально получаемых отощающих добавок относятся дегидратированная глина, которая получа­ется в процессе обжига глины при температуре 500-600 °С, и шамот, получаемый путем дробления до требуемого размера предварительно обожженных волюшек из огнеупорной или ту­гоплавкой глины. Парообразующие добавки вводятся в керамическую массу с целью получения облегченных изделий с улучшенными теплофизическими свойствами. Они подразделяются на органические, минеральные и пенообразующие. Пластифицирующие добавки используются для придания глинистому сырью требуемых формовочных свойств. Для этих целей применяют: высокопластичные глины (число пластично­сти > 25), поверхностно-активные вещества, электролиты. Плавни (флюсы) — добавки, образующие с глинистыми ве­ществами при обжиге легкоплавкие соединения, «склеивающие» зерна более тугоплавких компонентов, что позволяет снизить тем­пературу обжига керамики. Они подразделяются на собственно и намни (полевошпатные горные породы, пегматиты, перлиты, железосодержащие руды), имеющие низкую температуру плавле­ния, и несобственно плавни (известняки, мел, доломит, магнезит, мраморы), способные при обжиге образовывать легкоплавкие соединения.

Добавки специального назначения используются для разувлажнения сырья, нейтрализации вредных примесей, окрашивания, повышения морозостойкости изделий.

36. Свойства глин как основного сырьядля производнства керамических материалов. Минеральный и химический состав глин, компаненты, оказывающее влияние на свойства глин: Глинистое сырье обладает рядом физических, физико-хими­ческих, химических свойств, совокупность которых называется керамическими, и предопределяет возможность их использования в производстве керамики.Пластичность — свойство глиняного теста деформироваться под нагрузкой без образования трещин и разрывов и сохранять приданную форму после снятия этой нагрузки.Пластичность глин вы­ражается числом пластичности (П), которое определяется по формуле:

П= W₁ -W₂(%),

где W₁ — влажность, при которой глина переходит из пластич­ного состояния в текучее, называемая нижней границей текучести;

W₂— влажность, при которой глина переходит из пластичного состояния в хрупкое, называемая границей раскатывания.В зависимости от значений числа пластичности все глины под­разделяются на высокопластичные с числом пластичности более 25; среднетастичные — от 15 до 25; умеренно пластичные — от 7 до 15; малопластичные — до 7; непластичные — не способные при затворении водой давать пластичное тесто.

Связующая способность определяется количеством (в процен­тах от массы глины) нормального (вольского) песка, при введении которого в шихту образуется тесто с числом (интервалом) пластич­ности не менее 7. В соответствии с этим глины (в зависимости от количества добавленного в них песка) делятся: а) на хорошо связующие (жирные) — более 50%; б) пластичные — 20-50%; в) тощие — до 20%.

В процессе изменения влагосодержания глины способны из­менять свой объем (набухать или проявлять усадку).

Воздушная усадка (усушка) глин связана с удалением воды из свежеотформованного сырца в процессе сушки при температурах до 110 ˚С.Линейная воздушная усушка глин а выражается формулой α=(L-L₁)/L*100(%), где L — начальная длина свежеотформованного образца, мм; L₁ — длина высушенного образца, мм.

Объемная воздушная усушка рассчитывается по формуле β=(ν-ν₁)/ν*100(%), где v — начальный объем свежеотформованного образца, см³; v₁ — объем образца после сушки, см³. Воздушная усушка различных глин может колебаться в ши­роких пределах: у высокопластичных глин она превышает 10%, у среднепластичных составляет 6-10%, у малопластичных — менее 6%.Отношение глинистого сырья к сушке характеризуется коэф­фициентом чувствительности К_ч , введенным в керамическую технологию З.А. Носовой и выражаемым отношением объемной усушки (усадки) к общей пористости суховоздушного материала.В практике при оценке чувствительности глин к сушке применяют ускоренный способ А.Ф. Чижского, по которому она оценивается длительностью периода облучения свежеотформованного образца (55 х 55 х 10 мм) тепловым потоком до момента появления на нем трещин, что обусловлено градиентом усадки по сечению изделия, вызывающим нарушение сплошности сырца.При обжиге под влиянием физико-химических процессов происходит изменение линейных размеров сырца, которое характеризуется величиной огневой усадки, определяемой по формуле α₁=(L₁-L₂)/L₁*100(%),

где L₁ и L₂ — соответственно линейные размеры высушенно­го и обожженного образцов, см.В зависимости от вида глин их линейная огневая усадка колеблется в пределах 2-8%, а полная (суммарная воздушная и огневая) — в пределах 5-18%. Спекание—это процесс уплотнения черепка в процессе обжи­га, характеризуемый водопоглощение материала, которое должно быть не более 5% для спекшейся керамики. Температурный интер­вал от начала спекания до начала плавления называется интервалом спекания глин и характеризует их плавкость или огнеупорность, которая устанавливается с помощью конусообразных образцов — пироскопов. Для получения плотного черепка этот интервал должен быть не менее 100 °С, а пористого — не менее 50 °С. По степени спекания глины подразделяются: а) на сильноспекающиеся — с водопоглощением черепка, обожженного при температуре 1300 °С, не более 2%; б) среднеспекающиеся — при 1100— 1300 °С — не более 5%; в) неспекающиеся — с водопоглощением выше 5%. Так как спекание может происходить при различных температурах, по этому показателю различают глинистое сырье низкотемпературное (температура спекания до 1100 °С); среднетемпературное (1100-1300 °С) и высокотемпературное (выше 1300 °С).Глины не имеют определенной точки плавления, поэтому затемпературу их плавления принимают показатель огнеупорности, по которому глиняное сырье делится на огнеупорное — с температурой плавления выше 1580 °С, тугоплавкое—от 1350 до 1580 ˚С и легкоплавкое — до 1350 °С.

Состав: В зависимости от преобладающего минерала глинистое сырье делится на гидрослюдистое, каолинитовое, монтмориллонитовое и полиминеральное. Глинистые минералы являются наиболее важной составляющей глинистого сырья, поскольку они в увлажненном состоянии образуют пластичное тесто. Химический состав является другой важной характеристи­кой глинистого сырья, в котором принимают участие следующие основные оксиды. Кремнезем SiO₂, глинозем Al₂O₃, окислы щелочных металлов СаО и MgO, соединения железа Fe₂O₃, FeO, Fe₂S, оксиды щелочноземельных металлов Na₂O, K₂O, органические вещества (остатки растений и гумусовых веществ).

В настоящее время развитие нашей машиностроительной промышленности дает возможность непрерывно совершенствовать механическое оборудование заводов строительной керамики. Широко применяются новые виды дробильно-помольных, смесительных и формовочных машин. Предприятия оснащаются новейшим подъемно-транспортным оборудованием, особенно важным для керамического производства, нуждающегося в заготовке и перемещении больших масс сырья и тяжеловесной продукции. Перевод керамических предприятий на природный газ в качестве топлива не только повышает производительность труда и снижает себестоимость изделий, но и повышает качество вырабатываемой продукции. В ближайшее время помимо мероприятий общего технического прогресса — механизации и автоматизации, совершенствования технологии и улучшения организации труда — необходимо добиваться снижения себестоимости изделий и обратить особое внимание на организацию выпуска новых, высокоэффективных керамических строительных материалов и изделий.