Силикатная промышленность. Сырье для произв-ва силикатных материалов.

Силикатными наз-ся материалы, состоящие из смеси или сплавов полисиликатов и алюмосиликата.

В зав-ти от хим-го состава, условий получ. и применения силикат.изделия дел. на 3гр.:

1) керамические

2) стеклянные

3) вяжущие.

Керамика- (от греч. керамикос- глиняный), т.к. вырабатывается из глины с доб-ем песка(SiO2) и оксида Mg(MgO). Общим для всей керамики явл-ся пр-сс изготовления – спекание в рез-те обжига. При этом легкоплавкая часть материала расплавляется(плавни) и при охлаждении прочно соед-ся м/у собой нерасплавившиеся частицы смеси. Это спекшаяся масса наз-ся черепок.

В зав-ти от степени спекания керамика дел. на:

1) с пористым черепком – tобжига – 900-1200град., материалы: кирпич, фаянс, черепица, гончарные изделия, огнеупоры(шамот и динас); - водопроницаемы;

2) со спекшимся черепком – tобжига – 1200-1500град., материалы: фарфор, кислотоупорные материалы, облицовочная плитка; - водонепроницаемы.

По состоянию пов-ти керамика б/т:

- глазурованная

-неглазурованная

Глазурь – суспензия, сод-ая в основном плавни:(известь, полевой шпат, каолин), изделия, погруженные в жидкую глазурь после обжига приобретают стекловидную водонепроницаемую пов-ть.

В зав-ти от кач-ва сырья получают:

- каменную керамику(непросвечивающий материал, изготавливаемый из глины, каолина, кварца и полевого шпата. Формируется в такие изделия как: раковины, унитазы, канализ.трубы и т.д.);

- фаянс(изделие из бел.и цв-ной массы, особых сортов глины с гипсом или др. примесями, обожженной и покрытой глазурью, изделия: посуда.);

- фарфор(просвечивающий, бел. тв.звен. материал, самый благородный керамич.продукт. Исх.сырье:чист.отмученный каолин, кварцевый песок и полевой шпат в соотн-ие 2:1:1. Дважды обожженный и покрытый глазурью.

Стекло- прозрачн.тв.материал, получ. в рез-те нагрева смеси силикатов щелочных Ме и Са, до полного расплавления с последующим охл-ем жидкости до затвердевания.

Вяжучие материалы – порошкообразные мин-ые в-ва, образующие при смешивании с водой пластичную формирующуюся массу, затвердевающую при выдержке в прочное камневидное тело.

В зав-ти от состава и св-в силикатные изделия(Вяжучие материалы) дел. на 3гр.:

1) воздушные(гипс, магнезит, возд.известь) – длительное время сохраняют прочность т/о на воздухе;

2) гидравлические(порланд-цемент, гидравл.известь) – после затвердевания на воздухе твердеют в воде);

3) кислотостойкие(доб-ют кислотостойкие наполнители- андезит,диабаз)

Сырье:

1. Непластичное- кварц(SiO2), магнезит(MgCO3), доломит(CaCO3*MgCO3), полевой шпат(K2O*Al2O3*6SiO2);

2. Пластичное – глины. Водоросод-ие минералы, образ-ся при выветривании полевых шпатов. При этом вода поглощается, а раств-ые соед-я К выщелачиваются в природ-е воды.

По составу разл.

- суглинок- глина, сод. много песка и Fe2O3- кр. глина

-мергель-смесь глины с известняком, бел.глина, жирная на ощупь

-каолин-смесь особо чистой глины и песка- фарфоровая глина.

Осн-й составной частью всех глин явл-ся минерал-каоленит- Al2O3*2SiO2*2H2O.

Глина дел.

1) жирная(высокопластичные глины, принимают люб.форму, но при обжиге дают большую усадку и деформ-ся с обр-ем трещин.)

2) тощая(сухая) (трудно формуется, менее пластичны, но при обжиге дают малую усадку, почти не деформ-ся, хорошо сохр-ют форму).

В наст.время созд. нов. композиционные материалы(композиты), сочетающие в себе хим-ие разнородные компоненты, в рез-те чего появл-ся новые св-ва, кот.не обладали исх-ые компоненты в отдельности(прочность, пластичность, износостойкость, малая плотность)

Изготовление керамических изделий.

Разл. след.стадии:

1) подготовка сырья(после обогащения сырье сушат, измельчают в дробилках. З/м подвергают тонкому размолу на вальцовых или шаровых мельницах. Исх-е компоненты сырья тщательно перемешивают и увлажняют)

2) приготовление керам-й тестообраз-й массы(подготовленное сырье смешивают с водой до получ. однородной массы(тесто) опр-й консистенции, кот-ая зав-т от сп-ба формования изделия)

3)формовка изделий(осущ-ся неск-ми сп-бами:а) ручная формовка на гончарном круге; б) формование прессом(кирпичи); в) полусухой и сухой сп-б – прессование изделий из порошкообразной массы, сод-ий 4-16%воды. Осущ-ся на гидровлич-х прессах, в формах, им-х конфигурацию изделия(н-р, облицовочный кирпич); г)м-д отливки- осущ-ся жидкой керам-й массой(сметанообразной), сод. 30-35%воды. Это масса- шликер. Его заливают в толстостенную гипсовую форму, т.к. гипс хорошо впитывает влагу. Тв-ые частицы оседают на пов-ти гипсовой формы, после чего изделие затвердевает и при этом дает усадку массы. Изделие как бы само собой отд-ся от формы. Так формуют фарфор, фаянс, облицовку для камина, детали для посуды).

4) сушка(1ая сушка осущ-ся в естеств.усл-х на воздухе, з/м изделие сушат в сушилках, сушилки б/т туннельные и камерные)

5) обжиг(происх-т сл.ф/х-ие пр-ссы – 1х- удаляется влага, гидратная вода, расплавляются плавни, обр-ся черепок. Кажд.вид керамики требует опр-го режима обжига, отклонение от темп-го режима ведет к обр-ию трещин, деффор-ии изделий и даже к сплавлению готовых изделий. Обжиг ведется в туннельных печах непрерывного действия, топливо – природн.газ. Длина печи – 160м, внутри печи – обжиговый канал, по рельсам которого перемещ. вагонетки с изделиями. Днища вагонеток выложены огнеупорным кирпичом. При дв-ии вагонетки плотно прилегают др. к др.,обр-уя печи, предохран-й рельсовый путь и вагонетки от действия выс-х темпр-р. При обжиге изделия проходит последовательно 3зоны: подогрева, обжига, охл-ия. Туннельные печи дают большую экономию в топливе, т.к. в них обеспечивается мах-ое исп-ие теплоты отходящих топочных газов и непрерывность работы. Произв-ть печи – 100тыс.т/год.)

6) нанесение рис-ка. След.сп-бы:

1) ручная роспись – произ-ся с исп-ем оксидов солей и Ме-ов, кот. при обжиге переходят в силикаты, обладающие разл-й окраской(Н, оксись Со – синяя окраска – гжель, оксиь Сr – зел., U- черн.)

2) раскраска с пом. пуливизатора по трафарету.

3) декалькомания – принцип детских переводных картинок

4) фотокерамика – на изделие наносят светочувствит.слой и фотогр-ся рис-к. Нанесение глазурью ведется для придания изделию декоративного вида и защита от влаги воздействию внешней среды. Краски и рис-ки наносят после 1го обжига перед нанесением глазури(подглазурная раскрашивание) или после2го обжига( надглаз-ая раскраш), после чего производят повторный обжиг. Спец-ое покрытие на фарфор – люстр, произв-ят из солей легковост-хся Ме-ов(Ag, Au, Pt), при обжиге они обр-ют Ме, блеск кот-х появляется после полировки. Другой сп-б нанесения люстра- в орг-ом раств-ле растворяют тонкоизмельченный Ме, этой массой наносят рис-к, полоску, каемку и подвергают обжигу. В рез-те раств-ль сгорает, а Ме ложится тонким слоем на фарфор.

Произв-во керамики.