Основи технології керамічних виробів - реферат, сторінка 2

Керамічні властивості глин.

Глини характеризуються пластичністю, связностью і сполучною здатністю, ставленням до сушіння і до дії високих температур.

Пластичність є найважливішим технологічним властивістю глин - вона обумовлює можливість формування різних керамічних матеріалів і виробів.

Ступінь пластичності глини залежить від мінералогічного і гранулометричного (зернового) складу, форми і характеру поверхні зерен, від змісту в глині ​​розчинних солей і органічних домішок, від кількості застосованої води. Глина в воді розмокає, при цьому вода, проникаючи в пори між частинками глини, розклинює їх. Розпадаючись на більш дрібні зерна вони утворюють полідисперсні системи. Вбираючи воду, частки набухають, збільшуються в обсязі - водні властивості глин.

Під пластичністю глин мають на увазі їх здатність давати при розчиненні водою тісто, яке може приймати під впливом зовнішніх зусиль будь-яку форму, без появи тріщин і розривів, і зберігати її після припинення дії зовнішніх зусиль.

Основним методом визначення пластичності є визначення усадки при сушінні глиняного зразка-сирцю і водопотребности глиняного тіста. Чим пластичнее глина, тим вище її водопотребность і вище повітряна усадка. За пластичності глини класифікуються на:

високопластична: водопотебность> 28%, повітряна усадка 10-15%

середньої пластичності: водопотебность 20-28%, повітряна усадка 7-10%

малопластичні: водопотебность 25

мало-пластичні: П 2 / ч). Величина влагопровідності коливається для глин від 0,66 * 10 -4 до 2,14 * 10 -4 м 2 / год. Коефіцієнт дифузії дорівнює масі речовини, що проходить через одиницю площі за одиницю часу при градієнті концепції рівному

Термічні властивості - проявляються в процесі нагрівання (випалу) глини при високих температурах. Найважливішими з них є вогнетривкість і вогнева усадка.

Огнеупорностью називається властивість керамічних матеріалів і виробів протистояти впливу високих, температур не розплавляючись.

Глинисті матеріали, будучи неоднорідним речовиною, не мають певної точки плавлення, а розм'якшуються поступово в досить широкому інтервалі температур.

За вогнетривкість глини умовно приймають температуру, при якій стандартний зразок - тригранна усічена піраміда з випробуваного матеріалу зі стороною нижньої основи 8мм, верхнього 2мм і висотою 30мм - настільки розм'якшується, що його вершина нахиляється і злегка торкається підставки, на якій він встановлений.

Під вогневої усадкою розуміють зміна лінійних розмірів, які зазнає повітряно-сухої зразок під впливом фізико-хімічних процесів, що супроводжують випал.

до t 0 = 450-470 0 С глини втрачають свою пластичність;

при t 0> 470 0 С відбувається випал, при якому частина глини (легкоплавка складова) розплавляється, розтікаючись в формі і огортаючи нерасплавівшіеся частки. Часткове плавлення глини і дію сил поверхневого натягу розплавленої маси викликають зближення її частинок, відбувається скорочення обсягу - (вогнева усадка). Вогнева усадка в залежності від виду глин коливається від 2 до 6%.

Сукупність процесів усадки, ущільнення і зміцнення глини при випалюванні називають спіканням глини. Спікливість глин характеризується як їх здатність давати без ознак перепалу керамічний черепок з водопоглинанням У менш 5%.

До непластічним матеріалами і добавкам, що вводиться до складу керамічних мас, відносяться отощающие, флюсующие (плавні), вигоряючі і д.р. матеріали.

Пластичні жирні глини рідко застосовують в чистому вигляді (без спеціальних добавок), тому що в процесі сушіння і випалу вони дають велику усадку, що супроводжується викривленням і растрескиванием, що сильно ускладнює можливість виготовлення з них виробів правильної форми і точних розмірів. З метою зменшення усадки керамічних мас при сушінні і випалі і збільшення швидкості випалювання в їх склад вводять отощающие матеріали. Їх ділять на природні та штучні. До штучним отощітеля відносять шамот, що отримується шляхом випалення глини, паливні та інші шлаки і золи.

Природними отощітеля є глинисті породи, число пластичності яких не вище 7 (глинисті сланці, глини природно палені і ін.). ці матеріали нагадують за властивостями нізкожжений шамот.

Одним з кращих природних отощітеля є кварцові матеріали. Найчастіше піски. Для тонкої кераміки використовують також жильний кварц, кварцити і ін. У виробництві будівельної кераміки найкращими отощітеля є кварцові, піски з розміром зерен від 0,25 до 1 мм. Дрібний пісок погіршує сушильні властивості, а також знижує зв'язність глини, що зменшує міцність сирцю. Дуже великий пісок надає виробам шорстку поверхню.

Ефективними отощітеля є шлаки, склад яких близький до волластонитом, наприклад шлаки хімічного виробництва. Утворені в результаті взаємодії ортофосфата кальцію з вуглецем і кремнеземом шлаки використовують на ряді підприємств в комбінації з глинами в кількості 50-55%.

При введенні цих шлаків в склади плиткових мас знижуються усадка і водопоглинання, підвищуються морозостійкість і механічна міцність плиток. Т 0 С випалу цих плиток різко знижується до 840-870 0 С.

Вигоряючі добавки - повністю або частково вигорають при випаленні керамічних виробів. До них відносяться: деревна тирса, різні види кам'яного вугілля, відходи вуглезбагачувальних фабрик, золи ТЕС, лігнін.

Деревна тирса вводять для поліпшення сушильних властивостей напівфабрикату - сирцю. Вони як би армують керамічну масу, підвищуючи її опір розриву і тріщиностійкість в сушці. У випалюванні ошурки вигорають, залишаючи в черепку відносно великі пори, збільшують водопоглинання цегли і його морозостійкість добовляйтесь 8-28%.

Вугілля додають в кількості 2-2,5% від обсягу глини. Основне призначення - створити відновну середу в товщі пекучого матеріалу. Завдяки чому залізисті оксиди з окисного стану переходять в закисное, що володіє великою реакційною здатністю і інтенсифікують процес спікання і зміцнення черепка.

Лігнін - порошковий тонкодисперсний відхід виробництва деревного спирту. Він діє не тільки як вигорає, але і як пластифицирующая добавка. Вводять 4-15%, комбінуючи з іншими вигоряючими (тирса, вугілля).

При використанні худих глин у виробництві кераміки вводять в керамічні маси добавки пластифицирующие: високопластична глини, бетоніти і відходи виробництва мила, спирту, масложирової промисловості.

Плавні - при общіге виробів вступають у взаємодію з сировинними матеріалами шихти, даючи легкоплавкі з'єднання, що утворюється в випалюванні рідка фаза сприяє спікання матеріалу, зближенню частинок твердої фази і зрощенню їх. Крім того, рідка фаза заповнює пори між частинками твердої фази. При введенні плавнів знижується t 0 спікання і вогнетривкість, тим самим підвищується щільність черепка, міцність на розрив, стиск і вигин, зменшується водопоглинання.

Плавні можна розбити на дві групи:

власне плавні, тобто речовини, флюси дію яких обумовлюється низькою t 0 їх плавлення;

матеріали з високою t 0 плавлення, але дають при взаємодії з компонентами керамічної маси при нагріванні легкоплавкі з'єднання.

Типовими представниками 1 ої групи плавнів є польові Штапи, пегматити, нефелінові сіоніти, сподументи м ін.

До 2 ої групи відносяться крейда, доломіт, магнезит.

ОСНОВНІ ПРОЦЕСИ ТЕХНОЛОГІЇ БУДІВЕЛЬНОЇ КЕРАМІКИ

1) Заводи керамічних виробів зазвичай розташовуються поблизу кар'єрів. Видобувають глину відкритим способом: