4.Сырье и общая технология получения керамических материалов

Основным сырьем для производства керамических материалов служат глинистые материалы, представляющие собой осадочные пластовые породы, состоящие из водных алюмосиликатов с различными примесями. Глинистое сырье для получения строительной керамики классифицируется по пластичности и связующей способности, спекаемости и огнеупорности. Пластичность характеризует способность смеси, состоящей из глины и воды, под воздействием внешних нагрузок принимать определенную форму и сохранять ее после снятия нагрузки без трещин и разрушения. Связующая способность определяет сохранение пластичных свойств водоглинистой смеси при дополнительном введении в нее непластичного тонкоизмельченного материала, например песка. По этим показателям глину разделяют на: высоко-пластичную, средне-пластичную, умеренно пластичную, мало-пластичную, непластичную. Спекаемость глин оценивает их способность при определенной температуре обжига уплотняться с образованием прочного искусственного камня. В зависимости от температуры спекания глины классифицируют: •    на низкотемпературные (до 1100 °С); •    среднетемпературные (1100 – 1300 °С); •    высокотемпературные (свыше 1300 °С). Показателем свойств огнеупорности служит температура, при которой начинается процесс плавления глины: •    свыше 1580 °С – огнеупорные глины; •    1350 – 1580 °С – тугоплавкие; •    до 1350 °С – легкоплавкие. С целью регулирования свойств формовочной массы и готовых изделий в глину вводят добавки: отощающие, порообразующие, пластифицирующие, плавни. В процессе изготовления керамических материалов с целью объемного окрашивания в смесь вводят беложгущиеся глины и неорганические пигменты. Для повышения декоративности и стойкости лицевой поверхности используют глазури и ангобы.

Технология получения керамических изделий обычно складывается из следующих этапов: 1.    добыча глины, 2.    очистка глины и тонкое многостадийное измельчение, 3.    подготовка формовочной массы, 4.    получение изделий,5.    сушка, 6.    обжиг. Способ подготовки формовочной массы зависит от вида получаемого изделия, качества глин, технической оснащенности производства. Различают полусухой, пластический и шликерный (литьевой) способы. На качество готовых керамических изделий большое влияние оказывает режим сушки и обжига. Основное назначение сушки изделия-сырца – снижение его влажности, приобретение прочности, достаточной для транспортирования в печь и последующего бездефектного обжига при минимальных энергозатратах. Процесс обжига, завершающий изготовление керамических изделий, разделяют на три периода: нагрев до максимальной температуры 950-1300 °С, зависящей от состава сырья и заданных свойств получаемых изделий; выдержку и постепенное  охлаждение до температуры окружающего воздуха. Готовые материалы и изделия проверяют в лаборатории на соответствие ГОСТу, после чего их отправляют потребителям или на склад готовой продукции.

Основным сырьём являются глины (греч. «keramos» ¾ глина) осадочные породы, образовавшиеся в результате выветривания полевошпатных горных пород.

Глины состоят из глинообразующих минералов (каолинита Al2O3•2SiO2•2H2O, монтмориллонита Al2O3•4SiO2•nH2O, гидрослюды K2O•MgO•4Al2O3•7SiO2•2H2O) и примесей, которые влияют на свойства глин.

Для регулирования свойств керамической массы в глину вводят различные добавки: отощающие, выгорающие, плавни и др.

Свежеотформованные изделия называют сырцом, а камневидный материал, из которого после обжига состоят керамические изделия ¾ черепком.

Основным сырьем для производства керамических материалов служат глинистые минералы, представляющие собой осадочные, пластовые породы, состоящие из водных алюмосиликатов (монтмориллонита, каолинита) с различными примесями.

Технология производства керамических материалов основана на следующих свойствах глин:

• высокодисперсности частиц с размерами от 0,01 мкм до 1 мм, способных образовывать формовочные смеси различные по степени пластичности;

• высокой гидрофильности, обеспечивающей получение высокоподвижных (литых), однородных нерасслаивающихся смесей;

• высокой водоотдаче при сушке, сопровождаемой повышением прочности и незначительными деформациями;

• способности спекаться при температуре 1000 – 1300 С с образованием прочного, водостойкого материала.

• Переход глины в камневидное состояние при обжиге

1 Испарение свободной воды до 110…250 °С.

2 Выгарание органических веществ и дегидратация глинистых минералов 250…900 °С

t 520…590 °С Al₂O₃ 2SiO2 2H2O → Al₂O₃ 2SiO2 + 2H2O ↑ каолинит безводный каолинит

t 800…850 °С Al₂O₃ 4SiO₂ nH2O → Al₂O₃ 4SiO₂ + nH2O ↑ монтмориллонит безводный монтмориллонит

3 Разложение безводного метакаолинита на составляющие

Al₂O₃ 2SiO2 → Al₂O₃ + 2SiO2 →

4 Температура до 900 °С и выше.Выделение свободного оксида железа при 450…800 °С придает изделию красноватое или желтоватое окрашивание. Оксиды титана вызывают глубокую синеватую окраску черепка. Al₂O₃ и SiO2 вновь соединяются, образуя искусственный минерал силиманит Al₂O₃ SiO2; метакаолинит Al₂O₃ 2SiO2; муллит 3 Al₂O₃2SiO2.

5. Керамические материалы и изделия.

Керамические материалы и изделия из легкоплавких глин.

1) Кирпич глиняный обыкновенный пластического прессования изготавливают из глин с отощающими добавками или без них. Кирпич представляет собой параллелепипед. Марки кирпича: 300, 250, 200, 150, 125, 100, 75.

2) Кирпич (камень) керамический пустотелый пластического прессования выпускают для кладки несущих стен одноэтажных и многоэтажных зданий, внутренних помещений, стен и перегородок, облицовки кирпичных стен. Марка кирпича: 150, 125, 100 и 75.

3) Кирпич строительный лёгкий изготовляют путём формовки и обжига массы из глин с выгорающими добавками, а также из смесей песка и глин с выгорающими добавками. Размер кирпича: 250х120х88мм, марки 100, 75, 50, 35.

Кирпич глиняный обыкновенный применяют при кладке внутренних и наружных стен, столбов и других частей зданий и сооружений. Кирпич глиняный и керамический пустотелые применяют при кладке внутренних и наружных стен зданий и сооружений выше гидроизоляционного слоя. Кирпич лёгкий применяют при кладке наружных и внутренних стен зданий с нормальной влажностью внутри помещений.

4) Черепицу изготовляют из жирной глины путём обжига при 1000…1100°С. Доброкачественная черепица при лёгком ударе молотком издаёт чистый, не дребезжащий звук. Она прочна, очень долговечна и огнестойка. Недостатки – большая средняя плотность, утяжеляющая несущую конструкцию крыши, хрупкость, необходимость устраивать крыши с большим уклоном для обеспечения быстрого стока воды.

5) Дренажные керамические трубы изготавливают из глин с отощающими добавками или без них, внутренний диаметр 25...250 мм, длиной 333, 500, 1000 мм и толщиной стенок 8…24 мм. Их изготавливают на кирпичных ил специальных заводах. Дренажные керамические трубы применяют при строительстве осушительно-увлажнительных и оросительных систем, коллекторно-дренажных водоводов.

Керамические материалы и изделия из тугоплавких глин.

1. Камень для подземных коллекторов изготовляют трапецеидальной формы с боковыми пазами. Его применяют при прокладке подземных коллекторов диаметром 1,5 и 2 м, при устройстве канализационных и др. сооружений.

2. Плитку керамическую фасадную применяют для облицовки зданий и сооружений, панелей, блоков.

3. Керамические канализационные трубы изготавливают из тугоплавких и огнеупорных глин с отощающими добавками. Они имеют цилиндрическую форму и длину 800, 1000 и 1200 мм, внутренний диаметр 150…600 м.

4. Плитку для полов по виду лицевой поверхности подразделяют на гладкую, шероховатую и теснённую; по цвету – на одноцветную и многоцветную; по форме – на квадратную, прямоугольную, треугольную, шестигранную, четырёхгранную. Толщина плитки 10 и 13мм. Применяют её для устройства полов в помещениях промышленных, водохозяйственных зданий с влажным режимом.