1. Основные свойства сырья и вспомогательных материалов.

Основным сырьём для производства кирпича являются легкоплавкие глины (огнеупорность по ГОСТ 9169-75 ниже 1350⁰С) - горные землистые породы, способные при затворении водой образовывать пластическое тесто, превращающееся после обжига при 800- 1000⁰С в камнеподобный материал.

Сырьевые материалы, используемые в производстве керамического кирпича, подразделяются на пластичные (глинистые), непластичные (отощающие, выгорающие и плавни). [2]

Химический состав легкоплавких глин для производства керамического кирпича.

Таблица 1.

SiO2	60-80%
А12О3 + ТО2	5-20%
Fe2O3	3-10%
СаО	0-25%
MgO	0-3%
Na2O+K2O	1-5%

Кремнезем - оксид кремния SiО2 находится в связанном состоянии в составе глинообразующих минералов и в свободном состоянии в виде кварцевого песка, тонких пылевидных частиц, реже в виде кремния. С увеличением количества песка уменьшается усадка и прочность изделия. Тонкодисперсные фракции повышают чувствительность глин к сушке.

Глинозем – оксид алюминия А12О3 находится в глине в составе глинообразующих минералов и слюдястых примесей. С повышением его содержания, как правило, повышается пластичность глины, возрастает прочность сформованных, сухих и обожженных изделий, увеличивается их огнеупорность.[7]

Диоксид титана ТО2 влияет на окраску изделий.

Оксид железа Fe2O3 способствует образованию после обжига красноватого цвета изделиям. При его содержании более 3% и наличии восстановительной среды оксид железа снижает температуру обжига изделий.

Присутствие частиц известняка размером 1 – 2 мм приводит при обжиге к образованию оксида кальция СаО, который под влиянием влаги воздуха гасится, увеличиваясь в объеме («дутик»), а при большом содержании даже разрушению изделия. Присутствие в глине сульфата кальция – причина образования на обожженных изделиях белого налета.

Оксиды щелочных металлов Na2O+K2O находятся в глинах в составе слюд и полевых шпатов, а в примесях в виде растворимых солей. Являются плавнями, при сушке изделия мигрируют на поверхность, а после обжига спекаются, придавая ему большую прочность. Растворимые соли образуют на поверхности изделия белесоватый налет. [7]

Органические примеси находятся чаще всего в коллоидном состоянии, связывают большое количество воды, повышают пластичность глин, а при сушке сырца являются причиной воздушной усадки и образования трещин. Органические примеси придают изделиям при обжиге более темный цвет. Это примеси, химически связанная вода в водных кристаллогидратах и алюмосиликатах, а также СО2 карбонатов – удаляются из изделия при термической обработке.

Минералогический состав.

Легкоплавкие глины обычно состоят из нескольких минералов, преимущественно монтмориллонитовой и гидрослюдистой групп, а также с примесью минералов каолинитовой группы. Глинистые породы на их основе обычно отличаются высокой степенью дисперсности (<0,005 мм), пластичности, сильно набухают, высыхают медленно и наиболее чувствительны к сушке и обжигу. Гидрослюдистые глины, содержащие иллит, отличаются средней дисперсностью и пластичностью. Каолинитовые глины, состоящие из минералов каолинита, диккита, накрита с одинаковым химическим составом, слабо набухают в воде, мало чувствительны к сушке и обжигу. [7]

Сырье для производства керамического кирпича оценивается по следующим показателям: пластичности, связующей способности, чувствительности к сушке, воздушной усадки при сушке и спекаемости.[2]

Пластичность глин – их способность под воздействием внешних усилий принимать любую форму без разрыва сплошности и сохранять ее после прекращения этих усилий. Согласно ГОСТ 21216.1 – 81* пластичность глин характеризуется числом пластичности. По степени или числу пластичности глины разделяют на высокопластичные – более 25; среднепластичные – 7 – 15; малопластичные – менее 7; непластичные. Чем пластичнее глина, тем больше воды необходимо для получения формовочной массы. Влажность массы составляет, %: из высокопластичных глин 25 – 30, из среднепластичных 20 – 25 и малопластичных 15 – 20.[2]

Связующая способность глин определяет их возможность сохранять пластичность при смешивании с непластичными материалами и измеряется количеством нормального песка (ГОСТ 6139 – 78), при добавлении которого образуется масса с числом пластичности 7. В зависимости от способности глин связывать то или иное количество нормального песка (%) их разделяют на высокопластичные (60 – 80); пластичные (20 – 60); низкопластичные – тощие (20); камнеподобные – сланцы.

Спекаемость глин – их способность при обжиге уплотняться с образованием твердого камнеподобного тела (черепка). Классификация глин по температуре спекания: низкотемпературная с температурой спекания до 1100⁰С, среднетемпературная соответственно 1100 – 1300⁰С, высокотемпературная свыше 1300⁰С.[2]

Выгорающие добавки.

Для получения изделий с меньшим объемным весом и увеличенной пористостью применяют органические выгорающие добавки. Наиболее часто используются древесные опилки, угольная мелочь и угольный порошок, торфяная пыль и др. Применяют также вещества, выделяющие при высокой температуре обжига углекислоту, что ведет к образованию пор — мел, доломит и глинистый мергель (в молотом виде). Все эти добавки обладают также и свойствами отощающих добавок.[7]

Отощающие добавки

В высокопластичные глины, требующие для затворения большого количества воды (до 28%) и поэтому дающие большую линейную усадку при сушке и обжиге (до 15%), необходимо вводить отощающие добавки, т. е. непластичные вещества. При этом значительно уменьшается количество воды, необходимой для затворения глиняного теста, что сокращает размер усадки (до 2—6%). B качестве отощающих добавок чаще всего применяют вещества неорганического происхождения — кварцевый песок, шамот (обожженная и измельченная глина) и бой изделий, молотый шлак и золу. Эти добавки не только уменьшают усадку изделий, но и улучшают формовочные свойства массы, облегчают технологический процесс производства и устраняют брак.[7]