Тема: Гранулометрический состав глин
В состав глины входят различные по крупности частицы: от 5 до 0,14 мм – песчаные фракции, от 0,14 до 0,005 мм – пылевидные фракции и мельче 0,005 мм глинистые фракции.
Огнеупорные глины являются высокодисперсными, т.е. содержание в их составе фракций меньше 0,001 мм достигает 60–80 %.
В легкоплавких глинах преобладают фракции от 0,01 до 0,005 мм и от 0,005 до 0,001 мм. Большое влияние на связующую способность глин и их усадку оказывают фракции меньше 0,001 мм .
Пластичность глин зависит от гранулометрического состава: чем больше в них содержится частиц мельче 0,001 мм, тем выше пластичность.
Воздушная усадка глины – это уменьшение её объема, происходящее при сушке отформованных изделий в условиях нормальной (комнатной) температуры воздуха вследствие удаления из неё воды и сближения глинистых частиц. Величину усадки выражают в процентах; в кирпичных глинах она колеблется в пределах от 4 до 15 %.
Отношение глин к высокой температуре
Характерным свойством глин является их способность превращаться при обжиге в каменную массу. Этот процесс сопровождается изменением цвета глин, потерей пластичности и уменьшением объёма , а при дальнейшем повышении температуры глины плавятся .
При обжиге глин в начальный период повышения температуры удаляется физически связанная вода, затем выгорают органические добавки.
Потеря пластичности глины связана с дегидратацией водных алюмосиликатов, имеющихся в глинах, происходит она при температуре 450–750 ºС. При дальнейшем повышении температуры происходит обжиг – начинает расплавляться легкоплавкая составная часть глины, которая, растекаясь, обволакивает не расплавившиеся частицы. При охлаждении расплавленная часть глины затвердевает и цементирует не расплавившиеся частицы, в результате чего глина получает камневидное состояние.
Плавление глины и действие сил поверхностного натяжения расплавленной массы вызывают сближение её частиц, происходит огневая усадка.
На цвет обожженных глин оказывает влияние главным образом содержание окислов железа, которые окрашивают керамические изделия в красный цвет, при наличии избытка в ней кислорода, в темно-коричневый или черный цвет при недостатке кислорода; при наличии в глине известняка интенсивность окраски изделий уменьшается.
Огнеупорностью называют свойство глины, не расплавляясь, противостоять воздействию высоких температур.
Огнеупорные глины обладают высокой огнеупорностью, не ниже 1580 ºС. К этой группе относят чистые каолинитовые глины, содержащие мало механических примесей, в той или иной степени понижающих огнеупорность. Они обладают большой дисперсностью, очень высокой пластичностью. Глины, получающие после обжига белый цвет, называются фарфоровыми, применяют их для производства фарфора и фаянса.
Тугоплавкие глины имеют огнеупорность от 1350 до 1580 °С. Эти глины содержат небольшое количество примесей кварца, полевого шпата, слюды, карбонатов кальция и магния. Применяют их для производства облицовочного кирпича. плиток для пола, канализационных труб и т.д.
Легкоплавкие глины имеют огнеупорность ниже 1350 °С. Эти глины весьма разнообразны по составу; они имеют примеси песка, известняка, окислов железа, слюды, органических веществ и т.д. Используют такие глины для производства кирпича, пустотелых камней, черепицы и других изделий.
Огнеупорность глины определяют на керамических пироскопах, и характеризуется она температурой, при которой конус Зегера (пироскоп), имеющий форму трехгранной пирамидки высотой в 30 мм, размягчается и оседает, касаясь своей вершиной подставки, на которой он поставлен.
Для определения огнеупорности глины из неё изготавливают образец, подобный конусу Зегера, устанавливают его вместе с несколькими конусами, имеющими определенную, но разную температуру обжига, и их подогревают.
Огнеупорность глины соответствует огнеупорности того образца, конус которого коснулся подставки одновременно с испытуемым образцом из данной глины.
Интервал между температурой начала спекания и огнеупорностью глины называют интервалом спекания; он находится в приделах 10–15 ºС чистых каолинитовых глин и 25–50 °С у глин, идущих на приготовление обыкновенного глиняного кирпича.
Добавки к глинам
Для придания различных свойств получаемым из глин керамическим изделиям в процессе производства в состав глиняной массы вводят различные добавки.
Добавки отощающие. В высокопластичные глины, требующие для затворения большого количества воды (до 20 %) и поэтому дающие большую линейную усадку при воздушной сушке и обжиге (до 15 %), необходимо вводить отощающие добавки, т.е. вещества непластичные. При этом резко уменьшается количество воды, необходимой для затворения глиняного теста, что тоже сокращает размеры усадок.
В качестве отощающих добавок чаще всего применяют кварцевый песок, шамот и измельченный керамический бой, молотый шлак и золу. Эти добавки не только уменьшают усадку изделий, но и улучшают формовочные свойства массы, облегчают технологический процесс производства и устраняют брак.