Сырьевые материалы

Основными сырьевыми материалами для производства отделочных керамических материалов являются глинистые, обладающие пластичностью и связующей способностью; одощающие — снижающие усадочные деформации; вещества, плавно обеспечивающие снижение температуры и регулирующие интервал спекания керамического черенка, пигменты и другие специальные добавки.

Качество сырьевых материалов определяется минералогическим составом, а также их физическими свойствами, зависящими от месторождения и условиями залегания.

Глина — наиболее распространенный вид осадочных горных пород полиминерального состава. Типы имеющихся в природе минералов определяются главным образом наиболее распространенными химическими элементами и их геохимическими характеристиками. Общеизвестно, что кислород, кремний и алюминий по своей общей массе составляют около 90% в составе земной коры. Отсюда совершенно очевидно, что подавляющую часть минералов определяют алюмосиликаты, силикаты и кварц. Именно эти минералы и другие окислы и гидроокислы составляют основу встречающихся в природе керамических сырьевых минералов.

Сходство и отличие глинистых минералов объясняется их кристаллической структурой, размером и формой глинистых частиц. Так, размеры глинистых частиц колеблются практически от коллоидной дисперсности до 5 мкм. Основным минералом каолиновых глин является минерал каолинит.

При анализе структуры каолинита с помощью электронного микроскопа просматриваются хорошо закристаллизированные частицы в виде гексагональных пластинок .

Глины представляют собой смесь различных минералов: каолинита, галлуазита, монтмориллонита, бейделлита, а также частиц кварца, полевых шпатов, гидрослюд, гидратов окиси железа, алюминия, карбонатов магния, кальция и др.

Пластичность глинистого сырья, определяемая числом пластичности П (по раскатыванию глиняного жгута диаметром 3 мм), зависит от содержания глинистых минералов и влажности массы. В зависимости от содержания глинистых минералов глины делятся: на жирные — более 60 %, обычные — 30... 60 %, тяжелые суглинки — 20...30%, средние и легкие суглинки — менее 20%. По пластичности глинистые материалы подразделяются по числу пластичности: на высокопластичные — более 25, среднепластичные -15... 25; умеренно-пластичные — 7... 15, малопластичные — 3... 7.

Вода, адсорбированная поверхностью глинистых частиц в процессе приготовления сырьевой смеси, играет роль гидродинамической смазки, что обеспечивает во многом ее пластические характеристики. Вместе с тем удаление воды как из самих глинистых частиц, так и с их поверхности в процессе сушки и обжига вызывает явление воздушной и огневой усадки. Усадочные деформации являются причиной возникновения в изделии внутренних напряжений, что в конечном итоге влияет на их качественные показатели.

Для уменьшения усадки при сушке и обжиге, а также для предотвращения образования трещин в пластичные глины вводят искусственные или природные отощающие добавки. К их числу относятся дегидратированная глина, шамот, котельные шлаки, золы, кварцевые пески и т.д.

Введение в состав сырьевой смеси плавней обеспечивает более низкую температуру ее спекания. К плавням относят полевые шпаты, пегматит, доломит, тальк, магнезит, карбонаты бария и стронция, нефелиновые сиениты (для фаянсовых масс). Искусственный керамический материал, отформованный из глинистого сырья, получается в результате сложных физических, химических и физико-химических изменений, происходящих при обжиге, т.е. при воздействии высоких температур.