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.