6.2. Алюмосилікатні вогнетриви

До алюмино-силікатних вогнетривів відносяться:

Напівкислі
Кварцово-глинисті		Si2 <70% А12O3 < 30%
Шамотно-Напівкислі
Кварцево-напівкислі
Нейтральні
Шамотні		А12O3 = 25...40%
Каолінові		А12О3 40%
Високоглиноземисті		А12О3 > 45%
Корундові		А12О3 > 75%

6.2.1. Властивості вогнетривких глин і виробництво шамотних виробів

Області застосування. Одним з видів алюміно-силікатної сировини, використовуваного у виробництві шамотних вогнетривів, є вогнетривкі глини. Звичайно вогнетривкі глини містять глинозему від 25 до 35% і кремнезему від 50% до 70%.

Вогнетривкість глин визначається змістом каолініту А1₂О₃-Si₂-Н₂О, зі збільшенням змісту останнього в глині її вогнетривкість підвищується.

Властивості цього виду сировини можуть бути охарактеризовані правою частиною діаграми Si₂ - А1₂О₃ (мал. 4).

Домішки в глинах поводяться як плавні, що знижують вогнетривкість глин.

Глини складаються в основному із дрібних часток, величина яких близька до величини колоїдних часток, що обумовлюють пластичність і адсорбційну здатність глин.

Зміст гігроскопічної вологи в глинах залежно від їхньої природи й атмосферних умов міняються від 1...2 до 20%.

Зі збільшенням вільної води в глинах до певної межі, пластичність їх збільшується, і вони легко формуются, їм легко надати будь-яку форму, яку вони зберігають надалі при сушінні. Але зі збільшенням добавки води понад певну норму затвердіння, пластичність глин знижується, вони стають липкими й розріджуються настільки, що втрачають свою здатність зберігати додану їм форму. При висушуванні відформованих виробів із глин при 110 °С до повної втрати води затвору, вони затвердевають, зберігаючи форму й здобуваючи крихкість. Однак при додаванні до них води втрачена пластичність знову відновлюється, тому що при сушінні з температурою 110°С не відбувається структурних змін у молекулі Al₂O₃-Si₂-H₂O і в інших, подібних йому мінералах, тому фізичні властивості глин залишаються колишніми.

Тільки при прожарюванні глин і каолініту до 500...800 °С, структура мінералів руйнується, глини повністю втрачають пластичність, що при наступному зволоженні не відновлюється - губиться сполучна здатність.

Сполучною здатністю називається здатність глин зв'язувати непластичні матеріали в загальну, досить міцну однорідну масу, придатну для наступної переробки шляхом формування й пресування вогнетривких виробів.

Сполучна здатність глин у значній мері залежить від їхньої пластичності. При випалі глин відбувається руйнування гідратних форм мінералів, тобто віддаляється кристалізаційна вода й відбуваються процеси спікання часток глини.

У міру нагрівання глин понад 800 °С, звичайно до температури 1360... 1400 °С, їхній випал супроводжується поступовим розм'якшенням під впливом плавлення домішок, що флюсують, що з наближенням до кінцевого температуримо випалу переходить у капельнорідинний стан, і служать сполучним матеріалом, оточуючи частки глини, ущільнюють масу й цементують її в черепок.

Всі алюмосилікатні вогнетриви є похідними системи SiO₂ (кварц) і А1₂O₃ (корунд), рис. 6.2.

Діаграма станів даної системи при нагріванні суміші Si₂ - А1₂О₃, характеризує теплові властивості вогнетривких виробів залежно від процентного співвідношення компонентів системи.

Температура плавлення кремнезему дорівнює 1713 °С, на діаграмі вона відзначена крапкою А.

При розплавлюванні кремнезем утворить грузлий розплав. Частина діаграми - зі змістом кремнезему від 100 до 97%, відповідає сполуці кислих вогнетривів типу динас.

Добавка глинозему А1₂О₃ до 5,5% зменшує в'язкість і знижує температуру плавлення системи до 1545 °С с утворенням эвтектики в крапці Б. При 54% SiO₂ і 46% Аl₂O₃ температура плавлення системи підвищується до рівня близько 1000 °С.

Мінерал каолініт (А1₂О₃∙SіO∙2Н₂О) також широко розповсюджений у природі. В основному з каолініту складається вогнетривкий матеріал каолін, що у значних кількостях використовується у виробництві порцеляни й вогнетривких виробів.