Заняття №3

Тема: Класифікація сировинних матеріалів для виробництва кераміки.

Мета:ознайомитися з класифікацією сировинних матеріалів для виробництва кераміки.

Пояснити:мінералогічний та хімічний склад глин.

Тип заняття:лекція.

Література:Акунова Л.Ф. Материаловедение и технология производства художественных керамических изделий. Глава 2.

Французова И.Г. „Общая технология производства фарфоровых и фаянсових изделий бытового назначения”. Глава 2.

План лекції

1. Класифікація сировинних матеріалів для виробництва кераміки.

2. Пластичні матеріали, їх призначення у керамічних масах.

3. Мінералогічний і хімічний склад глин і каолінів.Утворення глинистих матеріалів.

4. Класифікація глинистої сировини.

5. Технічні властивості глин.

1. Сировинними називаються матеріали, що використовуются в якості вихідних при отриманні промислової продукції. Сировинні матеріали по своїй ролі в технологічному процесі діляться на основні, без яких дане виробництво неможливе, і добавки, які коректують основну сировину, вносять компоненти, яких невистачає, або надають матеріалам специфічні властивості (зафарбовують вироби, пластифікують сировинні матеріали, забезпечують склянний розплав).

По походженню сировина ділиться на природні матеріали, технічні продукти та відходи інших виробництв.

Сировинні матеріали силікатної промисловості поділяються на групи:

1. Кремнеземисті

2. Глиноземисті та високоглиноземисті

3. Польовошпатові

4. Карбонатні

5. Сульфатомістячі

6. Вивержені гірські породи

2. Глинистою сировиноює тонкообломочні гірські породи, які складаються в основному із глинистих мінералів каолінітової, монтморілонітової, алофанової груп і групи гідрослюд (іллітів), які являються перехідною частиною між каолінітами та гідрослюдами.

Глиною називається полімінеральна суміш, яка утворює з водою пластичне тісто, здатне зберігати задану форму і набувати після випалу твердість каменя. В процесі випалу утворюється муліт та скловидна фаза.

Глини являються основною сировиною в керамічній промисловості. В виробництві алюмосилікатних вогнетривів і тонкої кераміки застосовуються каоліни та вогнетривкі глини, які містять малу кількість домішок. В виробництві кислотостійкої цегли, фасадної плитки, плитки для підлоги та керамічних труб застосовують тугоплавкі глини – каолінітові і каолініт-гідрослюдисті, які не містять включень гіпса, піріта, карбонатів. Для виробництва будівельної кераміки використовуються легкоплавкі полімінеральні та гідрослюдисті глини. Монтморілонітові вводяться в склад фарфорових та фаянсових мас для підвищення пластичності в невеликій кількості. Для виготовлення портлантцемента найбільш переважають полімінеральні та гідрослюдисті глини.

3. З хімічної точки зору глинисту субстанцію (каолініт) розглядають, як вільну алюмокремнієву кислоту Н₄Аl₂Si₂O₉. Стійкість цього зєднання говорить про міцність звязків атомів, що в нього входять. Глини завжди містять Al₂O₃, 2SiO₂,2H₂O. В вогнетривких глинах вміст кремнезема, порівняно з іншими глинами невисокий, вміст в глині лужних та лужноземельних металів не перевищує 1,5-2,5%. Всі глини містять солі заліза, кальція, магнія, кальція, натрія, більшості глин містять різну кількість органічних речовин.

Утворення глинистих матеріалів та мінералогічний склад

Глина складається з глинистої речовини і домішок, якщо глина складається з одного глинистого мінерала, то це буде мономінеральна глина, якщо із двох і більше, то полімінеральна глина. Глиниста речовина являє собою в основному гідроалюмосилікати і загальна формула:

mAl₂O₃ nSiO₂ pH₂O де m, n, p – коефіцієнти, які змінюються в залежності від виду глинистого мінералу.

Каолініт представляє собою продукт розпаду польових шпатів і слюд в результаті вивітрювання і дії природних вод, багатих СО₂ (каолінізація):

К₂O∙Al₂O₃∙6SiO₂+Н₂O+СО₂= Al₂O₃∙2SiO_2.2Н₂O+К₂СО₃+4SiO₂

Польовий шпат коолініт сіль кварц

Каоліни в основному світлого кольору часто білого, мають кристалічну будову, низьку пластичність.

До мінераліа каолінітової групи відносяться каолініт, дікріт, накріт, галлуазіт. Найбільш розповсюдженим є каолініт Al₂O₃ 2SiO₂ 2H₂O. Кристалізується він в моноклинній сингонії, має твердість біля 1, щільність 2600кг/м³.

Каоліни відносяться до мінеральних глин, де основною глинистою субстанцією є виключно каолініт. Вони володіють властивістю надавати підвищену білизну випаленому керамічному черепку.

Каолініт–основна глиниста речовина каоліна, володіє кристалічною волокнисто-пластинчатою структурою.

Чистий каолін, який зустрічається в природі наближується по складу до каолініту. Він представляє собою білу землисту масу, ніжну на дотик, який містить у вигляді домішок не більше 2% лугів і 6% піска.

Каоліни діляться на первинні, що утворилися в місцях залягання, та вторинні, принесені водою. Первинні каоліни містять значну кількість кварца і польового шпата. Вторинні каоліни більш дисперсні. Первинні каоліни піддають збагаченню. Основними родовищами первинних каолінів є Глуховецьке, Просянівське, Єленінське, вторинних каолінів – Новоселівське та Положське.

4. Класифікація глинистої сировини

По вогнетривкості:

1. Вогнетривкі – вогнетривкість вище 1580⁰С

2. Тугоплавкі – вогнетривкість 1350-1580⁰С

3. Легкоплавкі – вогнетривкість нище 1350⁰С

По вмісту Al₂O₃+TiO₂ в прокаленому виді глини діляться на:

1. Високоосновні – більше 40%

2. Основні – 30-40%

3. Напівкислі – 15-30%

4. Кислі – меньше 15%.

По пластичності розрізняють глини:

1. Високопластичні – число пластичності більше 25

2. Середньопластичні – 15-25

3. Помірнопластичні – 7-15

4. Малопластичні – меньше 7

5. непластичні – не утворюють пластичного тіста.

По спеченості, які здатні привипалі давати черепок з водопоглинанням:

1. Сильноспечені, не більше 2

2. Середньоспечені, не більше 5

3. Неспечені, більше 5

По вмісту дисперсних фракцій розділяють:

1. Тонкодисперсні

2. Дисперсні

3. Грубодисперсні

5. До технічних властивостей глин відноситься колір. Природні глини частіше всього бувають забарвлені органічними речовинами, або сполуками заліза. Ці речовини можуть надавати їм самі різноманітні кольори: білий, сірий, жовтий, чорний, бурий, червоний, зелений, синій. Ці органічні речовини привипалі вигорають, а забарвлення глини в основному залежить від вмісту оксидів заліза. Mn₂O₃ TiO₂ надають глині синювато-сірого кольору.

Контрольні запитання:

1. Назвіть класифікацію сировинних матеріалів для виробництва кераміки.

2. Які сировинні матеріали називають пластичними та яке їх призначення у керамічних масах?

3. Назвіть мінералогічний і хімічний склад глин і каолінів.

4. Як утворюються глинисті матеріали?

5. Назвіть класифікацію глинистої сировини?

6. Які ви знаєте технічні властивості глин?